BỒI DƯỠNG NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ THÔNG QUA VIỆC HƯỚNG DẪN GIẢI BÀI TẬP CHƯƠNG SÓNG CƠ VÀ SÓNG ÂM

BÀI TẬP CHƯƠNG SÓNG CƠ VÀ SÓNG ÂM

vectorstock.com/28062424

Ths Nguyễn Thanh Tú eBook Collection

BỒI DƯỠNG NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CHO HỌC SINH THÔNG QUA VIỆC HƯỚNG DẪN GIẢI BÀI TẬP CHƯƠNG SÓNG CƠ VÀ SÓNG ÂM – VẬT LÝ 12 WORD VERSION | 2021 EDITION ORDER NOW / CHUYỂN GIAO QUA EMAIL TAILIEUCHUANTHAMKHAO@GMAIL.COM

Tài liệu chuẩn tham khảo Phát triển kênh bởi Ths Nguyễn Thanh Tú Đơn vị tài trợ / phát hành / chia sẻ học thuật : Nguyen Thanh Tu Group Hỗ trợ trực tuyến Fb www.facebook.com/DayKemQuyNhon Mobi/Zalo 0905779594

IC IA L

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KHOA VẬT LÝ

N

O

FF

NGUYỄN VĂN KIỂM

Ơ

BỒI DƯỠNG NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CHO HỌC

H

SINH THÔNG QUA VIỆC HƯỚNG DẪN GIẢI BÀI TẬP

U

Y

N

CHƯƠNG SÓNG CƠ VÀ SÓNG ÂM – VẬT LÝ 12

D

ẠY

KÈ

M

Q

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

Đà nẵng, 2020

IC IA L

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KHOA VẬT LÝ

O

FF

NGUYỄN VĂN KIỂM

BỒI DƯỠNG NĂNG LỰC GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ CHO HỌC

Ơ

N

SINH THÔNG QUA VIỆC HƯỚNG DẪN GIẢI BÀI TẬP

N

H

CHƯƠNG SÓNG CƠ VÀ SÓNG ÂM – VẬT LÝ 12

U

Y

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

KÈ

M

Q

Chuyên ngành: Sư Phạm Vật lý Khóa: 2016-2020

D

ẠY

Người hướng dẫn: PGS. TS Nguyễn Bảo Hoàng Thanh

Đà nẵng, 2020

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan bản luận văn này là kết quả nghiên cứu của cá nhân tôi. Các số không trùng với bất cứ công trình nào đã được công bố trước đó.

FF

Tôi chịu trách nhiệm với lời cam đoan của mình.

IC IA L

liệu và tài liệu được trích dẫn trong luận văn là trung thực. Kết quả nghiên cứu này

O

Đà Nẵng, tháng 6 năm 2020

D

ẠY

KÈ

M

Q

U

Y

N

H

Ơ

N

Tác giả

II

Nguyễn Văn Kiểm

LỜI CẢM ƠN

Tôi thực sự xin bày tỏ cảm xúc và lòng biết ơn sâu sắc của mình đến PGS. TS Nguyễn Bảo Hoàng Thanh đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ tôi trong quá trình học tập,

IC IA L

nghiên cứu và hoàn thành luận văn.

Tôi xin cảm ơn các thầy cô của Khoa Vật lý nói riêng và các thầy cô của trường Đại học Sư phạm Đà Nẵng nói chung đã giúp đỡ tôi trong quá trình học tập.

FF

Tôi xin cảm ơn Ban Giám Hiệu Trường THPT Thái Phiên đã chấp nhận cho tôi về

thực hiện thực nghiệm trong giai đoạn học sinh đang chuẩn bị ôn thi THPT Quốc gia và

O

ảnh hưởng của dịch Covid19. Tôi cũng xin cảm ơn cô Lê Thị Thanh Thúy và các thầy cô giáo tổ bộ môn vật lý trường THPT Thái Phiên đã tạo điều kiện giúp đỡ tôi trong quá

Đà Nẵng, tháng 6 năm 2020 Tác giả

Q

U

Y

N

H

Ơ

N

trình thực nghiệm và hoàn thành đề tài.

D

ẠY

KÈ

M

Nguyễn Văn Kiểm

III

MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN ......................................................................................................... II LỜI CẢM ƠN .............................................................................................................. III DANH MỤC HÌNH VẼ, BẢNG BIỂU .................................................................... VII

IC IA L

MỞ ĐẦU ......................................................................................................................... 1 1. Lý do chọn đề tài .................................................................................................... 1 2. Mục đích nghiên cứu .............................................................................................. 2 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ......................................................................... 2 4. Giả thuyết khoa học ............................................................................................... 2

FF

5. Nhiệm vụ nghiên cứu ............................................................................................. 2 6. Phương pháp nghiên cứu....................................................................................... 2

O

7. Cấu trúc luận văn ................................................................................................... 3 Chương 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỂN ........................................................ 4

N

1.1. Năng lực giải quyết vấn đề của học sinh trong dạy học vật lí .................... 4

Ơ

1.1.1. Khái niệm năng lực ..................................................................................... 4

H

1.1.2. Năng lực giải quyết vấn đề .......................................................................... 5

N

1.2. Bài tập vật lí .................................................................................................. 6 1.2.1. Khái niệm về bài tập vật lí .......................................................................... 6

Y

1.2.2. Vai trò của bài tập vật lý trong dạy học .................................................... 6

U

1.2.3. Phân loại bài tập vật lý ................................................................................ 7 1.3. Bồi dưỡng NL GQVĐ cho HS ....................................................................... 9

Q

1.3.1 Tổ chức dạy học Vật lí theo hướng bồi dưỡng kiến thức và kỹ năng về các phương pháp nghiên cứu vật lí. ..................................................................... 9

M

1.3.2. Tổ chức dạy học vật lí theo hướng phối hợp một số phương pháp. ..... 11

KÈ

1.4. Các bước hướng dẫn giải bài tập nhằm phát triển năng lực GQVĐ ...... 12

1.5. Nguyên tắc, quy trình lựa chọn BTVL để bồi dưỡng năng lực GQVĐ ....... 14 1.5.1. Nguyên tắc lựa chọn bài tập vật lý để bồi dưỡng năng lực GQVĐ ...... 14

ẠY

1.3.2. Quy trình xây dựng BT theo định hướng bồi dưỡng năng lực GQVĐ 15

D

1.4. Thực trạng của việc hướng dẫn giải bài tập v ật lý ở trường THPT ..... 15 1.4.1. Thực trạng việc hướng dẫn giải bài tập ở trường THPT ................... 15 1.4.2. Nội dung và phương pháp điều tra .......................................................... 17

Chương 2: XÂY DỰNG HỆ THỐNG VÀ HƯỚNG DẪN GIẢI BÀI TẬP CHƯƠNG SÓNG CƠ VÀ SÓNG ÂM THEO ĐỊNH HƯỚNG PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC GQVĐ ..................................................................................................... 25 2.1. Vị trí chương “Sóng cơ và sóng âm” trong chương trình vật lý phổ thông 25 IV

2.1.1. Đặc điểm của chương ................................................................................ 25 2.1.2. Sơ đồ cấu trúc của chương ....................................................................... 25 2.3. Các dạng cơ bản về sóng cơ và sóng âm ............................................................. 26 2.3. Hệ thống bài tập .................................................................................................. 45 2.3.1. Bài tập “Sóng cơ và đặc trưng của sóng cơ” ........................................... 45

IC IA L

2.3.2. Bài tập về giao thoa sóng........................................................................... 58 2.3.3. Bài tập về sóng dừng ................................................................................. 58 2.3.4. Bài tập về sóng âm ..................................................................................... 58 2.4. Các giáo án được xây dựng theo định hướng bồi dưỡng năng lực GQVĐ ........ 58 2.4.1.Giáo án 1: Bài tập về đặc trưng sóng cơ và giao thoa sóng .................... 58

FF

2.4.2. Giáo án 2: Bài tập sóng dừng và sóng âm. .............................................. 66 Chương 3: THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM .................................................................. 74

O

3.1. Mục đích thực nghiệm sư phạm ...................................................................... 74 3.2. Đối tượng thực nghiệm sư phạm ..................................................................... 74

N

3.3. Thời gian thực nghiệm sư phạm ...................................................................... 74

Ơ

3.3. Nội dung thực nghiệm sư phạm ....................................................................... 74

H

3.4. Các bước tiến hành thực nghiệm ..................................................................... 74 3.4.1. Công tác chuẩn bị ...................................................................................... 74

N

3.4.2. Tiến hành thực nghiệm ............................................................................. 74

Y

3.5. Kết quả thực nghiệm sư phạm ......................................................................... 75

U

3.5.1. Đánh giá định tính ..................................................................................... 75 3.5.2. Đánh giá định lượng .................................................................................. 75

Q

KẾT LUẬN CHƯƠNG 3 ..................................................................................... 79

M

1. Kết luận .................................................................................................................. 80 2. Kiến nghị ................................................................................................................ 80

KÈ

3. Hướng phát triển của luận văn .............................................................................. 81

TÀI LIỆU THAM KHẢO........................................................................................... 82 PHỤ LỤC 1 .................................................................................................................. 84

ẠY

2.3.2. Bài tập về giao thoa sóng........................................................................... 84

D

2.3.3. Bài tập về sóng dừng ................................................................................. 95 2.3.4. Bài tập về sóng âm ...................................................................................106

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

V

Giải nghĩa Giải quyết vấn đề

GV

Giáo viên

HS

Học sinh

KT

Kiểm tra

PPDH

Phương pháp dạy học

SGK

Sách giáo khoa

SBT

Sách bài tập

THPT

Trung học phổ thông

BTVL

Bài tập vật lý

D

ẠY

KÈ

M

Q

U

Y

N

H

Ơ

N

O

FF

GQVĐ

IC IA L

Viết tắt

VI

DANH MỤC HÌNH VẼ, BẢNG BIỂU

Hình 1.3.1. Quy trình xây dựng bài tập.......................................................... 17 Hình 2.1.1. Cấu trúc chương sóng cơ ............................................................. 24

IC IA L

Hình 2.3. 1.Biểu diễn sóng cơ .......................................................................... 25 Hình 2.3.1. Thí nghiệm giao thoa .................................................................... 41 Hình 2.3.2. Thí nghiệm giao thoa .................................................................... 51

FF

Hình 3.5.1. Biểu đồ phổ điểm kết quả thực nghiệm ...................................... 78

D

ẠY

KÈ

M

Q

U

Y

N

H

Ơ

N

O

Hình 3.5.2. Biểu đồ tần suất theo phổ điểm HS ............................................. 79

VII

MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Hiện nay, phần lớn học sinh THPT chưa thể hiện được năng lực GQVĐ trong quá trình giải bài tập các môn khoa học tự nhiên. Học sinh đã quen trong việc thụ động tiếp

IC IA L

thu kiến thức. Trong nhiều năm qua, Việt Nam đang từng bước hội nhập với nền kinh tế trên thế giới, đòi hỏi nước ta cần có một nguồn nhân lực dồi dào, đủ trình độ cả về kiến thức lẫn kỹ năng. Bên cạnh đó, xu thế toàn cầu hóa cùng với sự phát triển không ngừng của khoa học và công nghệ yêu cầu con người cần phát huy tính tích cực, chủ động trong

FF

việc tiếp thu tri thức, biết vận dụng tri thức giải quyết vấn đề đặt ra một cách có tư duy tốt nhất.

O

Trước những yêu cầu về nguồn nhân lực của thời đại, đòi hỏi ngành giáo dục phải

N

phát triển chương trình theo hướng phát triển năng lực. Trường phổ thông không chỉ

Ơ

trang bị cho HS những kiến thức, kĩ năng mà còn phải bồi dưỡng cho HS năng lực giải

H

quyết vấn đề mới trong học tập.

Trong dạy học khoa học tự nhiên nói chung và môn Vật lý nói riêng, vấn đề đặt ra

N

là làm thế nào để giúp HS có thể giải quyết vấn đề của một bài toán mà không theo kiểu

Y

tư duy học vẹt. Giúp HS có thể hiểu, nắm vững các khái niệm, định luật, tính chất vật

U

lý. Từ đó khơi dậy lòng say mê, hứng thú cho học sinh học tập.

Q

Trong dạy học vật lý, dạy học bài tập không những giúp HS hiểu được bài một cách sâu sắc, vận dụng những kiến thức vật lí trong yêu cầu học tập của chương trình mà còn

M

HS phát triển tư duy giải quyết vấn đề.

KÈ

Chương “Sóng cơ và sóng âm” trong chương trinh Vật lý 12 là chương có kiến thức

khó, trừu tượng, tổng hợp và liên môn. Bài tập ở chương này, đòi học học sinh phải nắm

ẠY

được kiến thức toán học, kiến thức chương I “Dao động cơ học” mới có thể giải quyết

D

được lượng bài tập cơ bản của chương. Học sinh cần tư duy tốt và có nghiên cứu thực tế mới giải quết được vấn đề mới, khó trong chương học này. Vì đặc tính của chương này, tôi chọn hướng nghiên cứu để bồi dưỡng học sinh năng lực giải quyết vấn đề nhằm giúp học sinh tư duy học tập tốt, hình thành và hoàn thiện các kỹ năng để đáp ứng học tập các môn khoa học tự nhiên nói chung và kích thích niềm đam mê học Vật lý .Từ đó, tôi chọn đề tài “Bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh thông qua việc hướng dẫn giải bài tập chương “sóng cơ và sóng âm - Vật lí lớp 12”

2. Mục đích nghiên cứu Nghiên cứu xây dựng được hệ thống bài tập nhằm bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh thông qua việc hướng dẫn giải bài tập chương “sóng cơ và sóng âm - Vật lí lớp 12 để nâng cao chất lượng và hiệu quả học tập.

3.1. Đối tượng nghiên cứu của đề tài - Bồi dưỡng năng lực phát hiện và giải quyết vấn đề.

FF

- Quá trình dạy học vật lý ở trường THPT.

IC IA L

3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Dạy học bài tập Vật lý.

O

3.2. Phạm vi nghiên cứu

Ơ

tập chương “Sóng cơ và sóng âm” Vật lý 12.

N

Bồi dưỡng năng lực phát hiện và giải quyết vấn đề của học sinh trong dạy học bài

H

4. Giả thuyết khoa học

N

Nếu xây dựng được hệ thống bài tập nhằm bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề trong dạy học bài tập chương “Sóng cơ và sóng âm” và sử dụng một cách đồng bộ thì

U

Y

sẽ nâng cao được chất lượng và hiệu quả học tập.

Q

5. Nhiệm vụ nghiên cứu

M

- Xây dựng cơ sở lý luận về năng lực giải quyết vấn đề trong dạy học bài tập vật lí.

- Nghiên cứu thực trạng dạy học bài tập vật lí chương “Sóng cơ và sóng âm” ở

KÈ

trường THPT.

- Phân tích chương trình và nội dung sách giáo khoa chương “Sóng cơ và sóng âm”

ẠY

vật lí 12.

D

- Xây dựng hệ thống bài tập chương “sóng cơ và sóng âm” - Thiết kế các tiến trình dạy học BT chương “Sóng cơ và sóng âm” Vật lý 12.

6. Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp nghiên cứu lý thuyết Nghiên cứu các tài liệu tham khảo để xây dựng cơ sở lý luận của đề tài.

2

- Phương pháp nghiên cứu thực tiễn Điều tra, đánh giá thực trạng dạy học BTVL ở một số trường THPT. - Phương pháp thống kê toán học Xứ lý kết quả thực nghiệm sư phạm bằng công cụ toán học thống kê.

IC IA L

7. Cấu trúc luận văn Nội dung luận văn gồm 3 chương: + Chương 1: Cơ sở lý luận và thực tiển

FF

+ Chương 2: Xây dựng hệ thống bài tập chương sóng cơ và sóng âm

O

+ Chương 3: Thực nghiệm sư phạm + Kết luận

D

ẠY

KÈ

M

Q

U

Y

N

H

Ơ

N

+ Tài liệu tham khảo

3

Chương 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỂN

1.1. Năng lực giải quyết vấn đề của học sinh trong dạy học vật lí 1.1.1. Khái niệm năng lực

IC IA L

Theo Gerard và Roegiers (1996) [14] đã định nghĩa “Năng lực là tích hợp những kĩ năng nhận biết một vấn đê và giải quyết vấn đề đó một cách phù hợp và một cách tự nhiên”.

Bernd Meier và Nguyễn Văn Cường (2014) [6] định nghĩa: “Năng lực là khả

FF

năng thực hiện có trách nhiệm và hiệu quả các hành động, giải quyết các nhiệm vụ,

O

vấn đề trong những tình huống thay đổi thuộc các lĩnh vực nghề nghiệp, xã hội hay cá nhân trên cơ sở hiểu biết, kĩ năng, kĩ xảo và kinh nghiệm cũng như sự sẵn sàng

N

hành động”. Khái niệm này nhấn mạnh đến khả năng hành động có trách nhiệm và

Ơ

hiệu quả trong những tình huống thay đổi thuộc các lĩnh vực khác nhau.

H

Theo Lê Đình Trung và Phan Thị Thanh Hội (2016) [13], “Năng lực là những khả năng, kĩ xảo học được hay sẵn sàng về động cơ xã hội … và khả năng vận dụng

N

các cách GQVĐ một cách có trách nhiệm và hiệu quả trong những tình huống linh

Y

hoạt bằng những phương tiện, biện pháp, cách thức phù hợp”.

U

Trong Chương trình giáo dục phổ thông chương trình tổng thể ban hành theo

Q

Thông tư 32 (2018) [4] giải thích “Năng lực là thuộc tính cá nhân được hình thành, phát triển nhờ tố chất sẵn có và quá trình học tập, rèn luyện, cho phép con người huy

M

động tổng hợp các kiến thức, kỹ năng và các thuộc tính cá nhân khác như hứng thú,

KÈ

niềm tin, ý chí,... thực hiện thành công một loại hoạt động nhất định, đạt kết quả mong muốn trong những điều kiện cụ thể.” Theo khái niệm này, năng lực có thể được biểu

D

ẠY

thị như sau:

Năng lực =

𝐾𝑖ế𝑛 𝑡ℎứ𝑐 + 𝐾ỹ 𝑛ă𝑛𝑔 + 𝑇ℎá𝑖 độ 𝑇ì𝑛ℎ ℎ𝑢ố𝑛𝑔 𝑐ụ 𝑡ℎể

Qua phân tích và tổng hợp những ý kiến của các tác giả trên chúng tôi thống nhất với khái niệm về năng lực trong chương trình giáo dục phổ thông tổng thể ban hành theo Thông tư 32 (2018) [4].

4

1.1.2. Năng lực giải quyết vấn đề * Khái niệm năng lực GQVĐ Đánh giá PISA (2012) [15] định nghĩa, “Năng lực GQVĐ là khả năng của một cá nhân hiểu và giải quyết tình huống có vấn đề khi mà giải pháp giải quyết chưa rõ

IC IA L

ràng. Nó bao hàm sự sẵn sàng tham gia vào các tình huống tương tự để đạt được tiềm năng của mình như một công dân tích cực và xây dựng”.

Theo Phan Đồng Châu Thủy và Nguyễn Thị Ngân (2017) [12], “Năng lực GQVĐ của học sinh là khả năng của học sinh phối hợp vận dụng những kinh nghiệm

FF

bản thân, kiến thức, kĩ năng của các môn học trong chương trình trung học phổ thông để giải quyết thành công các tình huống có vấn đề trong học tập và trong cuộc sống

O

của các em với thái độ tích cực.”

N

Theo Nguyễn Thị Lan Phương (2015) [9], có thể đề xuất định nghĩa như sau:

Ơ

“Năng lực giải quyết vấn đề là khả năng của một cá nhân “huy động”, kết hợp một cách linh hoạt và có tổ chức kiến thức, kỹ năng với thái độ, tình cảm, giá trị, động cơ

N

và với tinh thần tích cực”.

H

cá nhân,… để hiểu và giải quyết vấn đề trong tình huống nhất định một cách hiệu quả

Y

Các tác giả trên đều cho rằng năng lực GQVĐ được bộc lộ trong quá trình

U

cá nhân đó giải quyết được các vấn đề một cách hiệu quả với thái độ tích cực và

Q

nguồn tri thức, kĩ năng phù hợp. Vì vậy: “Năng lực GQVĐ là khả năng của một cá nhân huy động những kiến thức, kĩ năng, kinh nghiệm của mình để giải quyết

M

các tình huống có vấn đề một cách hiệu quả, tích cực và sáng tạo”.

KÈ

Chương trình giáo dục phổ thông tổng thể (2018) [4] đưa ra các biểu hiện năng lực GQVĐ của HS gồm: “nhận ra ý tưởng mới”, “phát hiện và làm rõ vấn đề”, “hình thành và triển khai ý tưởng mới”, “đề xuất lựa chọn giải pháp”, “thực hiện và đánh

ẠY

giá giải pháp GQVĐ”, “tư duy độc lập”.

D

* Vai trò của năng lực GQVĐ đối với người học Con người luôn phải giải quyết các vấn đề nảy sinh trong cuộc sống, vấn đề sẽ còn nảy sinh và cần giải quyết khi con người còn ý thức. Vai trò của giáo dục, của nhà trường và cụ thể là của các nhà giáo là giúp HS rèn luyện phát triển được các năng lực, trong đó có năng lực GQVĐ để HS có thể tự mình giải quyết có hiệu quả những vấn đề gặp phải trong cuộc sống, trong công việc, trong các mối quan hệ.

5

Năng lực GQVĐ và sáng tạo là một trong 10 năng lực cốt lõi mà chương trình giáo dục phổ thông tổng thể hướng tới, là một trong ba “năng lực chung được tất cả các môn học và hoạt động giáo dục góp phần hình thành và phát triển” [4]. Điều đó để thấy được rằng năng lực GQVĐ cần thiết cho mọi lĩnh vực của cuộc sống. Phát triển năng lực GQVĐ cần có nền tảng, sự hỗ trợ của nhiều năng lực khác nhau như:

IC IA L

năng lực ngôn ngữ, năng lực tính toán, năng lực thể chất, năng lực tin học, năng lực thẩm mỹ, năng lực giao tiếp và hợp tác …

Tóm lại, năng lực GQVĐ rất quan trọng đối với người học, vừa giúp người học có được kinh nghiệm, củng cố, chiếm lĩnh được tri thức, vừa cho người học tâm

FF

thế vững vàng để giải quyết các vấn đề trong học tập cũng như trong cuộc sống, giúp

O

họ có được kết quả học tập tốt hơn, cuộc sống chất lượng, ý nghĩa và tích cực hơn.

1.2. Bài tập vật lí

Ơ

N

1.2.1. Khái niệm về bài tập vật lí

Trong thực tế dạy học, người ta thường gọi một vấn đề hay một câu hỏi cần

H

được giải đáp nhờ lập luận lôgic, suy luận toán học hay thực nghiệm vật lí trên cơ sở

N

sử dụng các định luật và các phương pháp của vật lí học là bài toán vật lí.

Y

Bài toán vật lí, hay đơn giản gọi là các bài tập vật lí, là một phần hữu cơ của quá

U

trình dạy học vật lí vì nó cho phép hình thành và làm phong phú các khái niệm vật lí,

Q

phát triển t ư duy vật lí và thói quen vận dụng kiến thức vật lí vào thực tiễn.

M

1.2.2. Vai trò của bài tập vật lý trong dạy học Trong quá trình dạy học, giáo viên giúp HS nắm được phương pháp chiếm lĩnh kiến

KÈ

thức, phương pháp hoạt động học tập (nhận thức) cũng như phương pháp hoạt động trong cuộc sống xã hội. Qua việc tự dành lấy kiến thức thì ở HS sẽ hình thành, phát triển

ẠY

năng lực hoạt động trí tuệ, năng lực giải quyết vấn đề. Nói cách khác HS phải phát triển

D

trong hoạt động và học tập diễn ra trong hoạt động. Vì lẽ đó, HS cần phải được huấn luyện ngay từ khâu xây dựng kiến thức cho đến khâu vận dụng nó vào trong thực tế.

Giải BTVL là một trong những hình thức luyện tập chủ yếu và được tiến hành nhiều nhất trong hoạt động dạy học. Do vậy, BTVL có vai trò cực kì quan trọng trong việc hình thành, rèn luyện kĩ năng, kĩ xảo vận dụng và tìm tòi kiến thức cho học sinh. Chúng được sử dụng trong những tiết học với những mục đích khác nhau: 6

- BTVL được sử dụng như là các phương tiện nghiên cứu tài liệu mới, khi trang bị kiến thức mới cho HS nhằm đảm bảo cho HS lĩnh hội kiến thức mới một cách sâu sắc và vững chắc.

- BTVL là phương tiện rèn luyện cho HS kĩ năng, kĩ xảo vận dụng kiến thức vào thực

IC IA L

tiễn.

- BTVL là một phương tiện có tầm quan trọng đặc biệt trong việc rèn luyện tư duy, bồi dưỡng phương pháp nghiên cứu khoa học cho học sinh. Bới vì, giải BTVL là

hình thức làm việc tự lực căn bản của HS. Trong quá trình giải bài tập vật lý HS

FF

phải phân tích điều kiện trong đề bài, tự xây dựng lập luận, thực hiện việc tính toán, khi cần thiết phải tiến hành thí nghiệm, thực hiện các phép đo, xác định sự phụ

O

thuộc hàm số giữa các đại lượng để kiểm tra các kết luận của mình. Trong những điều kiện đó tư duy logic, tư duy sáng tạo của HS được phát triển, năng lực làm

Ơ

N

việc độc lập của HS được nâng cao.

- BTVL là phương tiện ôn tập và cũng cố kiến thức đã học một cách sinh động và có

H

hiệu quả.

N

- Thông qua giải BTVL có thể rèn luyện được những đức tính tốt như: tính độc lập,

Y

tính cấn thận, kiên trì, vượt khó..

U

- BTVL cũng là một phương tiện có hiệu quả để kiểm tra mức độ nắm vững kiến

Q

thức, kĩ năng của HS một cách chính xác.

M

1.2.3. Phân loại bài tập vật lý

KÈ

a) Phân loại theo phương thức giải * Bài tập định tính: Bài tập định tính là những BT mà khi giải HS không cần thực

ẠY

hiện các phép tính phức tạp hay chỉ làm những phép tính đơn giản, có thể tính nhẩm được. Muốn giải những BT định tính, học sinh phải thực hiện những phép suy luận logic,

D

do đó phải hiểu rõ bản chất của các khái niệm, định luật vật lý, nhận biết được những biểu hiện của chúng trong những trường hợp cụ thể. Đa số các BT định tính yêu cầu HS giải thích hoặc dự đoán một hiện tượng xảy ra trong những điều kiện cụ thể. Bài tập định tính làm tăng sự hứng thú của HS đối với môn học, tạo điều kiện phát triển óc quan sát ở HS, là phương tiện rất tốt để phát triển tư duy của HS, và dạy cho HS biết áp dụng kiến thức vào thực tiễn.

7

* Bài tập định lượng: Bài tập định lượng là loại bài tập mà khi giải HS phải thực hiện một loạt các phép tính để xác định mối liên hệ phụ thuộc về lượng giữa các đại lượng và kết quả thu được là một đáp án định lượng. Có thể chia bài tập định lượng làm hai loại: bài tập tính toán tập dượt và bài tập tính toán tổng hợp. * Bài tập tính toán tập dượt: là loại bài tập tính toán đơn giản, trong đó chỉ đề cập

IC IA L

đến một hiện tượng, một định luật và sử dụng một vài phép tính đơn giản nhằm củng cố

kiến thức cơ bản vừa học, làm học sinh hiểu rõ ý nghĩa của các định luật và các công thức biểu diễn chúng.

FF

* Bài tập tính toán tổng hợp: Là loại bài tập mà khi giải thì phải vận dụng nhiều khái niệm, định luật, nhiều công thức. Loại bài tập này có tác dụng đặc biệt giúp HS

O

đào sâu, mở rộng kiến thức, thấy rõ những mối liên hệ khác nhau giữa các phần của

N

chương trình vật lí.

Ơ

* Bài tập thí nghiệm: Bài tập thí nghiệm là bài tập đòi hỏi phải làm thí nghiệm để kiểm chứng lời giải lý thuyết hoặc để tìm những số liệu cần thiết cho việc giải bài tập.

H

Những thí nghiệm này thường là những thí nghiệm đơn giản. Bài tập thí nghiệm cũng

N

có thể có dạng định tính hoặc định lượng.

Y

Lưu ý: trong các bài tập thí nghiệm thì thí nghiệm chỉ cho các số liệu để giải bài

U

tập, chứ không cho biết tại sao hiện tượng lại xảy ra như thế. Cho nên phần vận dụng

Q

các định luật vật lí để lý giải các hiện tượng mới là nội dung chính của bài tập thí nghiệm. * Bài tập đồ thị: Bài tập đồ thị là bài tập trong đó các số liệu được dùng làm dữ

M

kiện để giải phải tìm trong các đồ thị cho trước hoặc ngươc lại, đòi hỏi HS phải biểu

KÈ

diễn quá trình diễn biến của hiện tượng nêu trong bài tập bằng đồ thị. b) Phân loại theo nội dung

ẠY

Người ta giữa vào nội dụng chia các bài tập theo đề tài của tài liệu vật lý. Sự phân

D

chia này có tính chất quy ước ví bài tập có thể đề cập tới những kiến thức của những phần khác nhau trong chương trình vật lý. Theo nội dung người ta chia các bài tập thành các loại sau: - Bài tập cơ học.

- Bài tập nhiệt học.

8

- Bài tập điện học.

- Bài tập quang học.

- Bài tập vật lý hạt nhân.

Nếu đi sâu vào từng loại nội dung vật lý, người ta có thể tiếp tục phân chia bài tập

IC IA L

vật lý theo những nội dung khác nhau tiếp. Ví dụ các bài tập phần cơ học sẽ được phân loại như sau: - Bài tập động học chất điểm.

FF

- Bài tập động lực học chất điểm.

- Bài tập các định luật bảo toàn.

O

- Bài tập tĩnh học,...

N

c) Phân loại theo mục đích dạy học

Ơ

- Bài tập mở đầu bài học, nhằm kích thích hứng thú hoạt động.

H

- Bài tập nghiên cứu để xây dựng kiến thức mới.

Y

- Bài tập sáng tạo.

N

- Bài tập ôn luyện, cũng cố kiến thức.

U

- Bài tập kiểm tra, thi cử.

Q

1.3. Bồi dưỡng NL GQVĐ cho HS

M

1.3.1 Tổ chức dạy học Vật lí theo hướng bồi dưỡng kiến thức và kỹ năng về các

KÈ

phương pháp nghiên cứu vật lí.

Vật lí học là một môn khoa học thực nghiệm. Bài học đa phần chứa nhiều sự kiện,

ẠY

hiện tượng trong thực tế cuộc sống và kĩ thuật, nhiều khả năng cho HS làm thí nghiệm hoặc thực hành quan sát. Điều đó đã tạo nhiều thuận lợi để giáo viên vật lí áp dụng các

D

PPDH khác nhau trong một giờ học, nhằm bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề của HS. Có nhiều phương pháp để bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh và một trong những con đường đó là sử dụng các phương pháp dạy học tích cực . Trong phần này, chúng tôi sẽ chỉ trình bày ba PPDH tích cực được đưa vào sử dụng trong dạy học VL nhằm bồi dưỡng, hình thành và phát triển NL GQVĐ của học sinh.

PP1: Phương pháp dạy học GQVĐ: 9

Dạy học GQVĐ là quá trình DH được GV tổ chức phỏng theo quá trình nhận thức sáng tạo vật lí, trong đó HS đóng vai trò nhà nghiên cứu (trong các điều kiện của dạy học) có sự giúp đỡ định hướng trực tiếp hoặc gián tiếp của GV. Theo GS. Hồ Ngọc Đại bản chất của DH nêu và GQVĐ một cách ngắn gọn: “Thầy thiết kế, trò thi công” [dẫn theo 11,tr-78]. Dựa vào cấu trúc của DH GQVĐ mà ta đưa ra cấu trúc NL GQVĐ của

IC IA L

học sinh.

PP2. Phương pháp thực nghiệm:

Để giúp cho HS có thể bằng hoạt động của bản thân mình mà tái tạo, chiếm lĩnh

FF

được các kiến thức vật lí thì tốt nhất là giáo viên phỏng theo phương pháp thực nghiệm của các nhà khoa học mà tổ chức cho học sinh hoạt động theo các giai đoạn sau.

O

*Giai đoạn 1: GV mô tả một hoàn cảnh thực tiễn hay biểu diễn một vài thí nghiệm

N

và yêu cầu các em dự đoán diễn biến của hiện tượng, tìm nguyên nhân hoặc xác lập mối

Ơ

quan hệ nào đó, tóm lại là nêu lên một câu hỏi mà HS chưa biết câu trả lời, cần phải suy

H

nghĩ tìm tòi mới trả lời được.

*Giai đoạn 2: GV hướng dẫn HS xây dựng một câu trả lời dự đoán ban đầu, dựa

N

vào sự quan sát tỉ mỉ kỹ lưỡng vào kinh nghiệm bản thân, vào những kiến thức đã có...

Y

(ta gọi là xây dựng giả thuyết). Những dự đoán này có thể còn thô sơ, có vẻ hợp lý nhưng

U

chưa chắc chắn.

Q

*Giai đoạn 3: Từ giả thuyết dùng suy luận logic hay suy luận toán học suy ra một

M

hệ quả: dự đoán một hiện tượng trong thực tiễn, một mối quan hệ giữa các đại lượng vật lý.

KÈ

*Giai đoạn 4: Xây dựng và thực hiện một phương án thí nghiệm để kiểm tra xem

hệ quả dự đoán ở trên có phù hợp với kết quả thực nghiệm không. Nếu phù hợp thì giả

ẠY

thuyết trên trở thành chân lý, nếu không phù hợp thì phải xây dựng giả thuyết mới.

D

*Giai đoạn 5: Ứng dụng kiến thức. Học sinh vận dụng kiến thức để giải thích hay

dự đoán một số hiện tượng trong thực tiễn, để nghiên cứu các thiết bị kỹ thuật. Thông qua đó, trong một số trường hợp, sẽ đi tới giới hạn áp dụng của kiến thức và xuất hiện mâu thuẫn nhận thức mới cần giải quyết.

PP3: Dạy học theo nhóm: Dạy học theo nhóm là sự phát triển của phương pháp dạy học nhằm phát huy tính 10

tích cực tự chủ của HS. Do đó, trong dạy học, khi tổ chức hoạt động nhóm, ta lấy tính tích cực của HS làm trung tâm tiếp cận từ việc dạy cho đến việc học vì hiệu quả thực tế của người học. Theo cách dạy học này, lớp học được chia làm nhiều nhóm nhỏ, mỗi nhóm từ 4 đến 6 HS, nhóm được duy trì cho từng tiết học, các nhóm được giao cùng một nhiệm vụ giống nhau hoặc khác nhau. Trong mỗi nhóm có một nhóm trưởng, nhóm

IC IA L

trưởng chịu trách nhiệm phân chia công việc cho các thành viên trong nhóm. Trong thực hiện công việc, các thành viên trong nhóm làm việc tích cực và tạo không khí thi đua với các nhóm khác, GV tạo điều kiện cho HS hứng thú trong không khí thi đua này. Mỗi

nhóm sẽ trình bày kết quả của mình trước toàn lớp và các nhóm có thể trao đổi tranh

FF

luận với nhau về kết quả của nhóm khác cũng như kết quả của nhóm mình

O

1.3.2. Tổ chức dạy học vật lí theo hướng phối hợp một số phương pháp.

Các PPDH tích cực là một thuật ngữ rút gọn để chỉ những PPDH mà trong đó người

N

GV tổ chức các hoạt động dạy và học thống nhất nhau, phát huy được tối đa khả năng

Ơ

làm việc của HS trong và ngoài lớp nhằm rèn luyện tính tích cực, chủ động, sáng tạo

H

của người học. PPDH nói chung cũng như PPDH VL nói riêng rất đa dạng và phong

N

phú. Mỗi PPDH được thực hiện phù hợp với nội dung, đối tượng, điều kiện cơ sở vật chất dạy học cụ thể, nhưng điều quan trọng hơn là phụ thuộc vào ý tưởng của GV trong

Y

vấn đề xử lí nội dung cũng như ý đồ tác động của GV đối với HS. Điều này càng thấy

U

rõ trong việc đổi mới dạy học. Thông thường, trước một bài học, đa số GV suy nghĩ,

Q

làm thế nào để có thể truyền tải hết nội dung SGK đến HS. Bây giờ cần suy nghĩ thêm,

M

và tất nhiên sẽ khó khăn hơn, dạy như thế nào để có thể phát triển người học tốt nhất.

Thực ra, không có PPDH nào là cũ nếu người GV sử dụng PPDH với ý thức phát triển

KÈ

HS như đã nói. Không ai có thể loại bỏ PPDH diễn giảng bởi vì nó vẫn có tác dụng đối với những bài học có tính chất lí luận, những vấn đề khó mà không có thời gian để HS

ẠY

trao đổi trên lớp.

D

Phối hợp tốt các phương pháp dạy học nhằm hai mục đích chính như sau: + Để tích cực hoá hoạt động nhận thức của HS phải phối hợp nhiều phương pháp

với nhau. Những phương pháp có tác dụng tốt nhất trong việc tích cực hoá hoạt động nhận thức là: Dạy học nêu vấn đề, dạy học theo phương pháp thực nghiệm, dạy học hợp tác nhóm, theo dự án,... + Để thực hiện dạy học phân hoá theo trình độ năng lực, thiên hướng và nhịp độ học 11

tập của HS, tạo thuận lợi cho sự bộc lộ và phát triển tiềm năng của mỗi HS, tác động đến tình cảm, đem lại niềm vui, hứng thú học tập.

1.4. Các bước hướng dẫn giải bài tập nhằm phát triển năng lực GQVĐ Việc rèn luyện cho HS biết cách giải bài tập một cách khoa học, đảm bảo đi đến kết

IC IA L

quả một cách chính xác là một việc rất cần thiết. Nó không những giúp HS nắm vững kiến thức mà còn rèn luyện kĩ năng suy luận logic, làm việc một cách khoa học, có kế hoạch.

Quá trình giải một bài tập vật lý thực chất là quá trình tìm hiểu điều kiện của bài

FF

tập, xem xét hiện tượng vật lý, xác lập được những mỗi quan hệ cụ thể dựa trên sự vận

dụng kiến thức vật lý vào điều kiện cụ thể của bài tập đã cho. Từ đó tính toán những mối

O

liên hệ đã xác lập được để dẫn đến lời giải và kết luận chính xác. Việc nắm vững những

N

mối liên hệ này sẽ giúp GV định hướng phương pháp dạy bài tập một cách hiệu quả.

Ơ

Bài tập vật lý rất đa dạng nên phương pháp giải cũng rất phong phú. Vì vậy, chúng

H

ta không thể chỉ ra được một phương pháp nào cụ thể mà có thể áp dụng để giải được gồm các bước chính như sau:

N

tất cả các bài tập. Từ sự phân tích như đã nói ở trên, có thể vạch ra một dàn bài chung

Y

Bước 1: Tìm hiểu nội dung bài toán

U

- Đọc kĩ đề bài, tìm hiểu ý nghĩa của những thuật ngữ quan trọng, xác định đâu là

Q

ẩn số, đâu là dữ kiện.

M

- Dùng kí hiệu tóm tắt đề bài cho gì? Hỏi gì? Dùng hình vẽ mô tả lại tình huống,

KÈ

minh họa nếu cần.

- Khi thực hiện bước này là giúp cho HS phát hiện và thâm nhập được vấn đề.

ẠY

Bước 2: Phân tích hiện tượng

D

- Nhận biết các dữ kiện bài toán đã cho trong đề bài có liên quan đến những kiến thức, khái niệm, hiện tượng, quy tắc, định luật vật lý nào.

- Xác định các giai đoạn diễn biến của hiện tượng nêu trong đề bài, mỗi giai đoạn bị chi phối bởi những đặc tính nào, định luật nào. Từ đó, học sinh mới hiểu rõ được bản chất của hiện tượng, tránh áp dụng công thức một cách máy móc.

Bước 3: Xây dựng bài giải 12

Bước này là tìm quan hệ giữa ấn số phải tìm với các dữ kiện đã cho. Đối chiếu các dữ kiện đã cho và cái cần tìm liên hệ với nhau như thế nào, qua công thức, định luật nào để xác lập mối liên hệ. Thành lập các phương trình liên hệ giữa ẩn số cần tìm và cái đã cho với chú ý có bao nhiêu ẩn số thì có bấy nhiêu phương trình. * Đối với những bài tập tổng hợp phức tạp, có hai phương pháp xây dựng lập luận

IC IA L

để giải:

- Phương pháp phân tích: Xuất phát từ ẩn số cần tìm, ta tìm ra mối liện hệ giữa ẩn số với một đại lượng nào đó theo một định luật đã xác định ở bước 2, diễn đạt

FF

bằng công thức có chứa ẩn số. Sau đó tiếp tục phát triển lập luận hoặc biến đổi

công thức này theo các dữ kiện đã cho. Cuối cùng đi đến công thức chứa ẩn số

O

và các dữ kiện đã cho của bài toán.

N

- Phương pháp tổng hợp: Xuất phát từ dữ kiện đã cho của đầu bài, xây dựng lập

Ơ

luận hoặc biến đổi công thức diễn đạt mối quan hệ giữa các dữ kiện đã cho với các đại lượng khác để tìm công thức cuối cùng có chứa ẩn số và các dữ kiện đã

H

cho bài toán.

N

* Đối với bài tập định tính: Ta không cần tính toán nhiều mà chủ yếu sử dụng lập

Y

luận, suy luận logic dựa vào kiến thức vật lý để giải thích hoặc dự đoán hiện tượng xảy

U

ra.

Q

Bước 4: Rút ra các kết quả cần tìm

M

Trong quá trình giải bài tập thì các kĩ năng tính toán, kĩ năng vận dụng các công cụ toán học, kĩ năng thực hành vật lý quyết định sự thành công của việc giải bài tập. Mỗi

KÈ

bài tập là một dịp tốt giúp HS rèn luyện kĩ năng.

ẠY

Bước 5: Đánh giá việc giải toán và biện luận Phân tích kết quả cuối cùng để loại bỏ những kết quả không phù hợp với điều kiện

D

đề bài hoặc không phù hợp với điều kiện thực tiễn. Việc biện luận này cũng là một cách để kiểm tra sự đụng đắn của quá trình lập luận hoặc có thể giúp HS có thể tự phát hiện ra những sai lầm của quá trình lập luận, sự vô lý của kết quả thu được. Để hoạt động giải bài tập vật lý của HS đạt kết quả tốt, GV cần phải trợ giúp học sinh bằng cách xây dựng hệ thống câu hỏi định hướng tư duy.

13

1.5. Nguyên tắc, quy trình lựa chọn BTVL để bồi dưỡng năng lực GQVĐ 1.5.1. Nguyên tắc lựa chọn bài tập vật lý để bồi dưỡng năng lực GQVĐ - Hệ thống các bài tập không chỉ sử dụng trong dạy học vật lý ở trường THPT nói riêng, mà còn có thể sử dụng trong quá trình dạy học nói chung và có thể vận dụng trong

IC IA L

thực tiễn.

- Trong quá trình sử dụng hệ thống bài tập, GV cần quan tâm đúng mức tới việc tăng cường hoạt động cho người học, phát huy tối đa có thể tính tích cực, độc lập cho người học.

FF

- Chương trình giáo dục phổ thông tổng thể 2018 [4] đưa ra các biểu hiện năng lực GQVĐ của HS gồm: “nhận ra ý tưởng mới”, “phát hiện và làm rõ vấn đề”, “hình thành

O

và triển khai ý tưởng mới”, “đề xuất giải pháp”, “thực hiện và đánh giá giải pháp

N

GQVĐ”, “tư duy độc lập”.

Ơ

- Từ những phân tích và tổng hợp các ý kiến ở mục 1.1.1, chúng tôi xác định năng

H

lực GQVĐ gồm các kĩ năng thành tố sau:

N

Bảng 1.5.1. Cấu trúc năng lực GQVĐ [7] Chỉ số hành vi

U

Y

Thành tố NL

Q

T1. Nêu được những sự kiện, hiện tượng vật lí có trong đề bài.

T2. Mô tả được các hiện tượng bằng ngôn ngữ vật lí.

làm rõ vấn đề

T3. Thu thập, lựa chọn và xử lí thông tin từ các nguồn khác nhau

D

ẠY

KÈ

M

1. Tìm hiểu và

để GQVĐ trong học tập vật lí.

T4. Trình bày được mối quan hệ giữa các kiến thức vật lí và liên môn T5. Phát biểu được vấn đề cần giải quyết.

2. Đề xuất giải

Đ1. Đề xuất các giải pháp GQVĐ nêu trong đề bài.

pháp GQVĐ

Đ2. Lựa chọn giải pháp tối ưu để GQVĐ

3. Lập kế hoạch,

L1. Lập luận để xây dựng mối liên hệ giữa các đại lượng đã biết

thực hiện giải

và đại lượng cần tìm.

pháp

L2. Sử dụng các kiến thức lí thuyết đã có để rút ra câu trả lời.

14

L3. Trình bày được các kết quả từ các hoạt động học tập vật lí của mình. ĐG1. Biện luận tính đúng đắn của kết quả.

điều chỉnh giải

ĐG2. Điều chỉnh và vận dụng giải quyết những nhiệm vụ đặt ra

pháp

tiếp theo.

IC IA L

4. Đánh giá và

1.3.2. Quy trình xây dựng BT theo định hướng bồi dưỡng năng lực GQVĐ

Sau khi nghiên cứu quy trình xây dựng bài tập của nhiều tác giả trước đây:

FF

Nguyễn Hòa Bình (2015) [1]; Nguyễn Khả Thụ (2013) [10]; Nguyễn Minh Hiển

O

(2015) [7], đồng thời căn cứ vào đặc điểm, cấu trúc kiến thức phần “Sóng cơ và sóng âm” và năng lực, trình độ nhận thức, tâm lí của HS, tôi đề xuất quy trình xây dựng

N

bài tập gồm 5 bước như sau:

H

Ơ

Bước 1. Xác định mục tiêu bài học/chủ đề

Y

N

Bước 2. Phân tích logic nội dung bài học/chủ đề

Q

U

Bước 3. Xác định kiến thức, KN hình thành

M

Bước 4. Xây dựng nội dung bài tập

Hình 1.3.1 Quy trình xây dựng bài tập

ẠY

KÈ

Bước 5. Kiểm tra, thực nghiệm, đánh giá

D

1.4. Thực trạng của việc hướng dẫn giải bài tập v ật lý ở trường THPT 1.4.1. Thực trạng việc hướng dẫn giải bài tập ở trường THPT Để tìm hiểu thực trạng việc hướng dẫn giải bài tập vật lý nói chung và bài tập chương “Sóng cơ và sóng âm” nói riêng cũng như việc tổ chức dạy tiết bài tập theo định hướng phát triển năng lực GQVĐ cho học sinh hiện nay, tôi tiến hành khảo sát các giáo viên và học sinh ở các trường THPT Trần Văn Kỹ, Thừa Thiên 15

Huế và Trường THPT Thái Phiên, Đà Nẵng bằng cách: - Trao đổi với giáo viên, dự giờ, xem giáo án.

- Trao đổi với học sinh, tìm hiểu về cách học bài tập vật lý.

- Dùng phiếu điều tra lấy ý kiến của giáo viên và học sinh.

IC IA L

Căn cứ vào thông tin thu nhận được qua điều tra, chúng tôi rút ra một số nhận xét sau đây: * Đối với giáo viên:

FF

Hầu hết giáo viên cho rằng bài tập “Sóng cơ và sóng âm” có vai trò quan trọng trong chương trình vật lý 12 nói riêng và vật lý phổ thông nói chung.

O

Tất cả các GV vật lý được hỏi ý kiến đều xác định mục đích chính của giờ

N

giải bài tập là củng cố kiến thức và rèn luyện phương pháp giải bài tập. Hình thức

Ơ

tổ chức giải bài tập chủ yếu là GV nêu đề bài, tổ chức cho cả lớp thảo luận, phân tích để giải bài tập. Song các giờ bài tập vẫn chủ yếu thiên về giải các bài tập định

H

lượng trong sách giáo khoa và sách bài tập. Chỉ có một số ít giáo viên biên soạn các

N

bài tập theo hệ thống và bài tập tổng hợp kiến thức.

Y

Thực hiện theo định hướng đổi mới phương pháp dạy học, hầu hết các GV vật

U

lí ở THPT đã có sự tìm hiểu và vận dụng phương pháp dạy học phát huy tính tích

Q

cực hoạt động nhận thức của học sinh như đàm thoại, phát hiện và giải quyết vấn đề, tổ chức hoạt động nhóm,…Tuy nhiên, trong các giờ bài tập thì hầu như

M

phương pháp chủ yếu là gọi một vài HS khá lên bảng giải bài tập các HS khác theo

KÈ

dõi và sau đó GV nhận xét bài giải. * Đối với học sinh:

ẠY

Việc học sinh học bài tập vật lý ở trên lớp rất thụ động, chỉ có một số học sinh

D

khá và đam mê học vật lý thì tìm tòi, mày mò để giải bài tập và đọc thêm tài liệu, còn đa số thì chờ giáo viên hoặc bạn giải rồi chép vào vở.

Nhiều học sinh giải bài tập vật lý mà không hiểu được bản chất vật lý, chỉ áp dụng công thức rồi suy ra kết quả.

Trong các giờ bài tập, hầu hết học sinh cho rằng các giờ bài tập học tại trường 16

là tẻ nhạt, rời rạc. Vấn đề học sinh quan tâm khi giải bài tập vật lý: Phần lớn các em quan tâm đến việc tìm ra đáp án cho bài toán. Những học sinh ở mực độ trung bình, yếu thì lại quan tâm tới độ khó, dễ của bài toán. Trong các giờ bài tập vật lý, học sinh mong muốn nắm được phương pháp giải bài tập chung, cúng cố kiến thức, vận dụng kiến thức đã học, sau đó giải được các bài tập trong sách giáo khoa và

IC IA L

sách tham khảo.

Để khắc phục tình trạng đó, tôi cho rằng cần thay đổi tư duy trong cách dạy

học bài tập vật lý của GV và cách học bài tập vật lý của học sinh. GV không thể

FF

truyền thụ một chiều theo cách áp đặt, học sinh thì thụ động tiếp thu ghi chép lời

giải. Trong các giờ dạy lý thuyết hay giờ dạy bài tập cần lấy học sinh làm trung

O

tâm, giáo viện cần tổ chức các tình huống có vấn đề đòi hỏi học sinh phải dự đoán, tranh luận, tự đề xuất giải pháp và học sinh tự tin tham gia một cách tích cực chủ

N

động vào mọi hoạt động của quá trính dạy học.

Ơ

Đối với chương “Sóng cơ và sóng âm” là chương có vị trí quan trọng trong

H

chương trình vật lý 12, số lượng bài tập nhiều, đa dạng và khó, vì vậy cần hệ thống

N

phân loại thành các dạng bài tập rồi hướng dẫn học sinh giải theo định hướng giải quyết vấn đề. Nếu làm được như vậy thì không những học sinh sẽ nắm được toàn

Y

bộ bài tập ở phần này mà còn biết cách phân tích, khái thác để giải một bài tập vật

U

lý nói chung và từ đó năng lực giải bài tập của các em được nâng cao và cải tạo

Q

được tính tích cực, sự hứng thú khi học vật lí.

M

1.4.2. Nội dung và phương pháp điều tra

KÈ

1.4.2.1. Nội dung điều tra - Chúng tôi tiến hành điều tra 25 giáo viên của 2 trường THPT Trần Văn Kỷ,

ẠY

Thừa Thiên Huế và Trường THPT Thái Phiên, Đà Nẵng với 200 HS Trường THPT trên

D

địa bàn Thành phố Đà Nẵng để tìm hiểu thực trạng việc dạy học bồi dưỡng năng lực GQVĐ cho học sinh thông qua việc dạy học bài tập vật lý.

1.4.2.2. Phương pháp điều tra Sử dụng phiếu điều tra và phiếu thăm dò ý kiến để biết thực trạng dạy học bồi dưỡng năng lực GQVĐ cho học sinh THPT.

17

1.4.3. Kết quả điều tra 1.4.3.1. Kết quả tham khảo góp ý kiến của HS Câu 1. Trong giờ học, các em thấy môn vật lý như thế nào?

Số ý kiến

Rất thích

7

Thích

58

Bình thường

102

Không thích

28

4

30

14

N

O

FF

52

Ơ

Rất thích 4%

Thích 30%

Q

U

Y

N

H

Không thích 14%

Tỷ lệ %

IC IA L

Mức độ

M

Bình thường 52%

KÈ

Câu 2. Các em có thái độ như thế nào khi làm bài tập vật lí có nội dung giúp HS bồi

D

ẠY

dưỡng năng lực GQVĐ do thầy (cô) giao nhiệm vụ?

Mức độ

Số ý kiến

Tỷ lệ %

Rất quan tâm

52

27

Quan tâm

94

48

Bình thường

37

19

Không quan tâm

12

6

18

Không quan tâm 6%

Rất quan tâm 27%

IC IA L

Bình thường 19%

FF

Quan tâm 48%

O

Câu 3. Thái độ của em như thế nào khi đứng trước tình huống có vấn đề?

Số ý kiến

N

Mức độ

Y

N

Thấy lạ, không cần tìm hiểu

H

Hứng thú và muốn tìm hiểu

Ơ

Rất hứng thú và tìm hiểu bằng mọi cách

U

Không hứng thú và không quan tâm Không hứng thú và không quan tâm 13%

Q M KÈ

18

85

44

48

25

26

13

Thấy lạ, không cần tìm hiểu 25%

Hứng thú và muốn tìm hiểu 44%

D

ẠY

36

Rất hứng thú và tìm hiểu bằng mọi cách 18%

19

Tỷ lệ %

Câu 4. Trước một tình huống có vấn đề, cách giải quyết của em như thế nào?

Tỷ lệ %

Quyết tâm gải quyết và tìm ra đáp án

36

18

Nhờ Thầy cô, bạn bè giải quyết

86

44

Thấy khó, không muốn tìm hiểu

42

Không quan tâm

31

IC IA L

Số ý kiến

22 16

FF

Mức độ

Quyết tâm gải quyết và tìm ra đáp án 18%

Ơ

N

O

Không quan tâm 16%

Nhờ Thầy cô, bạn bè giải quyết 44%

U

Y

N

H

Thấy khó, không muốn tìm hiểu 22%

Q

Câu 5: Em thấy có cần thiết phải rèn luyện năng lực GQVĐ không?

Tỷ lệ %

Rất cần thiết

81

412

Cần thiết

75

38

Bình thường

27

14

Không cần thiết

12

6

M

Số ý kiến

D

ẠY

KÈ

Mức độ

20

Không cần thiết 6% Bình thường 14%

IC IA L

Rất cần thiết 42%

FF

Cần thiết 38%

O

1.4.3.2. Kết quả tham khảo góp ý kiến của GV

Câu 1. Thầy (cô) đánh giá tầm quan trọng của việc hướng dẫn giải bài tập để phát triển

H N

Rất quan trọng

U

Q

Bình thường

Y

Quan trọng

Số ý kiến

Tỷ lệ %

22

88

3

12

0

0

0

0

Ơ

Mức độ

N

năng lực GQVĐ hiện nay như thế nào?

Quan trọng 12%

D

ẠY

KÈ

M

Không quan tâm

Rất quan trọng 88%

21

Câu 2. Thầy (cô) giáo có thường xuyên sử dụng bài tập có nội dung để rèn luyện năng lực GQVĐ trong dạy học không?

Tỷ lệ %

Rất thường xuyên

1

4

Thường xuyên

4

16

Thỉnh thoảng

20

Không bao giờ

0

IC IA L

Số ý kiến

80 0

FF

Mức độ

N

H

Ơ

N

O

Rất thường xuyên Thường 4% xuyên 16%

U

Y

Thỉnh thoảng 80%

Câu 3. Theo đánh giá của Thầy/Cô, Khi dạy học theo phương pháp phát hiện năng lực

Q

GQVĐ gặp những khó khăn nào?

Tỷ lệ %

Phải bổ sung kiến thức các môn khác

4

16

Phải tăng cường kiến thức thực tế

2

8

Cần thời gian đầu tư vào liên môn

2

8

Cần đổi mới phương pháp dạy học

12

48

Cần bổ sung thêm bài tập có liên quan

5

20

M

Số ý kiến

D

ẠY

KÈ

Mức độ

đến năng lực GQVĐ

22

Cần bổ sung thêm bài tập có liên quan đến năng lực GQVĐ 20%

Phải bổ sung kiến thức các môn khác 16%

IC IA L

Phải tăng cường kiến thức thực tế 8% Cần thời gian đầu tư vào liên môn 8%

Cần đổi mới phương pháp dạy học 48%

FF

Câu 4. Khi dạy học theo phương pháp rèn luyện năng lực GQVĐ, Thầy/Cô thường sử

O

dụng phương pháp nào?

Số ý kiến

N

Mức độ

Ơ

(1)Thiết kế bài học logic hợp lí

N

H

(2)Sử dụng phương pháp dạy học phù hợp

(3)Sử dụng bài tập bồi dưỡng năng lực GQVĐ và

5

20

4

16

5

20

11

44

U

Y

yêu cầu HS sử dụng kiến thức đã học để giải quyết.

Tỷ lệ %

Q

(4)Yêu cầu HS nhận xét lời giải của người khác, lập luận bác bỏ quan niệm trái ngược và bảo vệ quan

D

ẠY

KÈ

M

điểm của mình

(1) 20%

(4) 44% (2) 16%

(3) 20%

23

KẾT LUẬN CHƯƠNG 1

Dựa trên thực trạng của việc hướng dẫn giải BTVL ở các trường THPT hiện nay, tôi đã hệ thống được cơ sở lí luận bồi dưỡng năng lực GQVĐ của HS trong dạy học bài tập vật lý. Trình bày cấu trúc của năng lực GQVĐ trong dạy học vật lí nói chung và dạy

IC IA L

học BTVL nói riêng làm cơ sở định hướng bồi dưỡng các thành tố của nó trong quá trình dạy học. Chương này đã nêu lên quy trình trình, nguyên tắc lựa chọn bài tập để bồi dưỡng năng lực GQVĐ cho học sinh.

FF

Trên cơ sở lý luận và điều tra thực trạng, tôi sẽ trình bày cơ sở lý thuyết của chương “Sóng cơ và sóng âm” và đưa ra quy trình, nguyên tắc để xây dựng hệ thống bài tập

D

ẠY

KÈ

M

Q

U

Y

N

H

Ơ

N

O

nhằm bồi dưỡng năng lực GQVĐ cho HS.

24

Chương 2: XÂY DỰNG HỆ THỐNG VÀ HƯỚNG DẪN GIẢI BÀI TẬP CHƯƠNG SÓNG CƠ VÀ SÓNG ÂM THEO ĐỊNH HƯỚNG PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC GQVĐ

IC IA L

2.1. Vị trí chương “Sóng cơ và sóng âm” trong chương trình vật lý phổ thông 2.1.1. Đặc điểm của chương

Chương này được trình bày sau khi đã học chương “dao động cơ” nên các khái

niệm như dao động cơ, biên độ dao động, chu kì và tần số dao động, pha dao động, pha

FF

ban đầu, dạng phương trình dao động điều hòa,…đã được làm rõ ở chương “dao động

cơ” nên thuận lợi cho việc nghiên cứu. Các kiến thức trong chương này được ứng dụng

O

rộng rãi trong thực tiễn và liên quan nhiều các hiện tượng xảy ra xung quanh chúng ta.

N

H

SÓNG CƠ

Ơ

N

2.1.2. Sơ đồ cấu trúc của chương

Y

U Q

M KÈ ẠY

Các đại lượng đặc trưng

Phản xạ của sóng

SÓNG DỪNG

D

Sóng dọc

Giao thoa sóng cơ

GIAO THOA SÓNG CƠ

Sóng ngang

Sóng dừng Các đặc trưng của âm

SÓNG ÂM

Nguồn âm nhạc

Hình 2.1.1. Cấu trúc chương sóng cơ

Theo sơ đồ trên không có nghĩa sóng âm là hoàn toàn khác hẳn với sóng cơ mà

nó cũng là sóng cơ nhưng nó có một số tích chất đặc biệt như: tai ta nghe được(xét theo nghĩa thông thường); trong chất khí hoặc lỏng thì chỉ có sóng âm dọc mới truyền được, còn trong chất rắn thì có thể có cả sóng âm ngang và sóng âm dọc… nên tách ra thành một phần riêng. Theo sơ đồ trên thì dựa trên cơ sở sóng cơ để xây dựng về sóng âm (vì sóng âm có những tích chất tương tự với sóng cơ: giao thoa, nhiễu xạ..), 25

2.2. Nguyên tắc xây dựng hệ thống bài tập - Hệ thống các bài tập phải thể hiện rõ ý tưởng góp phần phát triển năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh, đồng thời cũng góp phần quan trọng vào việc làm cho học sinh nắm vững các tri thức, kĩ năng của môn học.

IC IA L

- Hệ thống các biện pháp phải thể hiện tính khả thi, có thể thực hiện được trong quá trình dạy học.

- Ngoài việc đề xuất, chúng tôi đã sưu tầm các BTVL theo hướng bồi dưỡng năng

lực GQVĐ, và từ đó xây dựng hình thành một hệ thống BTVL dùng cho dạy học chương

FF

“Sóng cơ và sóng âm”. BTVL ở dạng này chỉ yêu cầu HS nắm được những khái niệm cơ bản. Thông qua những BT này sẽ rèn luyện cho HS phân tích được tình huống trong

O

học tập, trong cuộc sống; thu thập và làm rõ thông tin có liên quan đến vấn đề; đề xuất

N

và phân tích được một số giải pháp giải quyết vấn đề; lựa chọn được giải pháp phù hợp

Ơ

nhất để GQVĐ.

H

2.3. Các dạng cơ bản về sóng cơ và sóng âm

N

2.3.1. Dạng 1. Tính các đại lượng cơ bản của sóng

Y

* Bước sóng: có thể định nghĩa như sau:

U

+ Là quãng đường mà sóng truyền đi được trong một chu kỳ dao động.

Q

+ Là khoảng cách giữa hai điểm gần nhất trên phương truyền sóng mà dao động tại hai điểm đó cùng pha.

M

+ Khoảng cách giữa hai lần gợn sóng (hoặc đỉnh sóng) liên tiếp gọi là bước sóng.

KÈ

* Tốc độ truyền sóng: là tốc độ truyền pha dao động và chỉ phụ thuộc vào tính chất đàn hồi của môi trường. (vr>vl>vk).

D

ẠY

* Tần số f độc lập với các đại lượng khác. 𝜆 = 𝑣. 𝑇 =

𝑣 𝑓

* Độ lệch pha giữa hai điểm trên phương truyền sóng - Phương truyền sóng tại hai điểm có toạ độ u1 = acos (t − 2

x1



) 26

u 2 = acos (t − 2

x2



B λ

- Độ lệch pha giữa hai điểm:  = 2

x 2 − x1



Sườn sau

Sườn trước

F

J

)

= 2

A M

d

C



E D

G

I H

K L

Hình 2.3.1. Biểu diễn sóng cơ

IC IA L

* Hệ quả: Xét trên một phương truyền sóng:

+ Khoảng cách của những điểm = số nguyên lần bước sóng thì dao động cùng pha

FF

d = K , K  Z +

+ Khoảng cách của những điểm = số nguyên lẻ lần nữa bước sóng (bán nguyên lần



1 = ( K + ) , K  Z + 2 2

N

d = (2 K + 1)

O

bước sóng) thì dao động ngược pha

Ơ

+ Khoảng cách của những điểm = số nguyên lẻ lần ¼ bước sóng thì dao động vuông

1  = (K + ) , K  Z + 4 2 2

N



Y

d = (2 K + 1)

H

pha nhau

U

* Lưu ý: Xét trên 1 phương truyền sóng, khi sóng lan truyền thì các phần từ “Sườn

Q

trước” đi lên còn các phần tử “Sườn sau” đi xuống.

Ví dụ 1. Một dây đàn hồi căng ngang. Cho một đầu dao động theo phương thẳng đứng

M

với chu kỳ 2s thì trên dây có sóng truyền đi. Sau thời gian 0,3s dao động truyền đi được

KÈ

1,5 m. Bước sóng là: A. 2,5m

B. 10 m

C. 5 m

D. 4 m

D

ẠY

HD giải:

l 1.5 = = 5m / s t 0.3

-

Tốc độ truyền sóng : v =

-

Bước sóng :  = v.T = 5.2 = 10m

Ví dụ 2. Trên mặt nước có sóng, ta thấy khoảng cách giữa hai gợn sóng liên tiếp là 10 cm và một chiếc lá nhỏ trên mặt nước nho lên liên tiếp 3 lần trong thời gian 5 s. Tốc độ truyền sóng trên mặt nước là : 27

A. 4 cm/s

B. 6 cm/s

C. 8 cm/s

D. 2 cm/s

HD giải: -

Khoảng cách giữa hai lần gợn sóng là  nên  =10 cm

-

Chiếc lá nhỏ nhô lên liên tiếp 3 lần tức là chỗ lá nhỏ có 3 gợn sóng liên tiếp đi

IC IA L

qua. Vậy nước ở đó thực hiện 2 lần dao động nên ▪ T = 5/2 = 2.5 s Tốc độ truyền sóng: ▪

v=

 T

10 = 4cm / s 2.5

=

FF

-

O

Ví dụ 3. Một nguồn phát sóng có phương trình:

N

u = a cos 20t (cm)

Ơ

Trong khoảng thời gian 2s, sóng truyền đi được một quảng đường bằng bao nhiêu lần

B. 10λ

C. 15λ

D. 20λ

N

A. 2λ

H

bước sóng?

Y

HD Giải:

U

• T=0,1s

Q

• Trong T=0,1s sóng truyền được quãng đường λ

M

• Trong 2s song truyền được quãng được s=20λ

KÈ

Ví dụ 4. Một sóng cơ học có tần số 500Hz, có tốc độ lan truyền 400m/s. Hai điểm gần nhất trên phương truyền sóng cách nhau một khoảng bao nhiêu để chúng dao động lệch

ẠY

pha nhau π/4?

A. 0,1 cm

B. 100cm

C. 40cm

D. 10cm

D

HD Giải: o  =

2d



=

 4

 d ==

 8

=

v 400 = = 0,1m = 10cm 8 f 8.500

Ví dụ 5. Một mũi nhọn S chạm nhẹ vào mặt nước và DĐĐH với f =20Hz. Người ta thấy hai điểm A, B trên mặt nước cùng nằm trên phương truyền sóng cách nhau một khoảng 28

d=10(cm) luôn dao động ngược pha nhau. Tính tốc độ truyền sóng. Biết rằng tốc độ của sóng có giá trị từ 0,8m/s đến 1m/s.

A. 90cm/s

B. 70cm/s

C. 100cm/s

D. 80cm/s

 = (2k + 1) 

2d



IC IA L

HD Giải: = (2k + 1)

1 k+ 2

O

2

 1 → 1,5  k  2

N

0,8 

Ơ

Suy ra

FF

1 1 v  d = ( k + ) = ( k + ) 2 2 f 0,1.20 2 df v= = = 1 1 1 k+ k+ k+ 2 2 2

N

H

Chọn k=2 →v=0,8m/s

U

Y

2.3.2. Dạng 2. Viết biểu thức sóng

O

M

Q

N

M

Biết li độ dao động tại O có Phương trình U (O) = A cos(t +  ) thì:

D

ẠY

KÈ

+ Ly độ dao động tại M do O truyền tới với OM=x (Sóng truyền từ O đến M) là: x ) +  )] v x 2 = A cos (t - 2 +  ) (vi  = )  T

U (M) = A cos[ ( (t -

+ Ly độ dao động tại N với ON=x (Sóng tới N trước khi tới O) là: U (N) = A cos (t + 2

x



+ )

Ví dụ 1. Phương trình sóng tại một điểm có toạ độ x trên phương truyền sóng cho bởi : u = 2 cos (5t − 0,2 .x) cm 29

Trong đó: t tính bằng s; x tính bằng m. Tốc độ truyền sóng là: A. 4 cm/s

B. 25 cm/s

C. 20 cm/s

D. 16 cm/s

HD giải: -

Phương trình sóng có dạng tổng quát : 𝑥

IC IA L

𝑢 = A cos (𝜔t-2𝜋 ) 𝜆

So sánh với phương trình u = 2 cos (5𝜋𝑡 − 0,2𝜋. 𝑥) (𝑐𝑚) ta được: ▪

 = 5  T =

2



= 0.4s

FF

-

𝑥

▪ 2𝜋 = 0,2𝜋.x ⇒ 𝜆 = 10 (cm) Vậy tốc độ truyền sóng là: v =

 T

=

10 = 25(cm / s) 0.4

N

-

O

𝜆

Ơ

Ví dụ 2. Sợi dây OA rất dài căng thẳng nằm ngang. Cho đầu O dao động điều hoà theo

H

 phương thẳng đứng với phương trình u (O) = 2cos(10t - ) (cm) thì trên dây có sóng 4

N

truyền đi với tốc độ là 5 m/s. Phương trình dao động tại điểm M cách O là 12,5 cm là:

U

Y

A. u = 2cos(10t)(cm)

 C. u = 2cos(10t - )(cm)

 B. u = 2cos(10t - )(cm) 4

Q

D. u = 2cos(10t -  )(cm)

2

M

HD giải:

KÈ

Phương trình dao động tại điểm M cách O khoảng x có dạng :

D

ẠY

-

Trong đó:

u (M) = 2cos(10t -

 4

- 2

x



)

2 2  T = = = 0,2( s )   10   = v.T = 5.0,2 = 1(m)  x = OM = 12,5(cm) = 0,125(m)  

- Vậy u (M) = 2cos(10t -

 4

- 2

0,125  ) = 2cos(10t - ) 2 2 30

Ví dụ 3. Cho đầu O của dây đàn hồi rất dài dao động điều hoà theo phương vuông góc với dây, biên độ dao động là 4 cm, chu kỳ 0,1 s. Lấy gốc thời gian là lúc đầu O có li độ cực đại. Tốc độ truyền sóng trên dây là 40 m/s. Phương trình dao động tại điểm M cách

 A. u = 4cos(20t - )(cm)

B. u = 4cos(20t -  )(cm)

 C. u = 4cos(2t - )(cm)

 D. u = 4cos(20t - )(cm)

4

4

IC IA L

O là 50cm là:

2

Phương trình dao động tại đầu O có dạng :

Trong đó:

• =

O

u = A cos (t +  )

2 2 = = 20 (rad / s ) T 0,1

N

▪

Ơ

-

FF

HD giải:

H

• A = 4(cm)

N

• Lúc t = 0 thì u = A nên A = Acos ➔  = 0

Vậy u (O) = 4 cos (20t) (cm)

-

Phương trình dao động tại M có dạng:

U

Y

-

Q

x



)

M

u (M) = 4cos(20t - 2

KÈ

 = v.T = 40.0,1 = 4(m) Trong đó: 

 x = OM = 50(cm) = 0,5(m) 0,5  ) = 4cos(20t - ) (cm) (Chọn A) 4 4

ẠY

➔ u (M) = 4cos(20t - 2

D

Ví dụ 4. Sóng truyền với tốc độ không đổi là 10 m/s từ M đến O trên cùng phương truyền sóng với MO=50 cm. Coi biên độ không đổi. Phương trình dao động tại điểm O là u (O) = 5cos(10t)(cm) . Phương trình sóng tại M là:  A. u = 5cos(10t - )(cm) 2

 B. u = 5cos(10t + )(cm) 2

31

 D. u = 5cos(10t + )(cm)

 C. u = 5cos(10t - )(cm) 4

6

HD giải: Phương trình dao động tại M có dạng : ▪

u (M) = 5cos(10t + 2

x



)

IC IA L

-

Trong đó: + x = MO = 50 cm = 0,5 (m) 2 = 0,2s 10

+  = V .T = 10.0,2 = 2(m)

O

0,5  ) = 5cos(10t + )(cm) (Chọn B) 2 2

N

➔ u (M) = 5cos(10t + 2

FF

+T=

Ơ

Ví dụ 5. Một sóng cơ được truyền theo phương Ox với tốc độ 20 cm/s. Biết khi truyền

H

 biên độ không thay đôi. Phương trình sóng tại O là u (O) = 4cos( t) (cm). Li độ dao động 6

B. 0 cm

U

HD giải:

Phương trình dao động tại M có dạng :

Q

-

C. – 2 cm

Y

A. 4 cm

N

tại M cách O 40 cm lúc li độ dao động tại O đạt cực đại là:

x  u (M) = 4cos( t - 2 ) 6 

KÈ

M

▪

Trong đó:

+ x = MO = 40 cm

D

ẠY

+T =

2 = 12s  /6

+  = V .T = 20.12 = 240(cm)  40   ➔ u (M) = 4cos( t - 2 ) = 4cos( t - )(cm) 6

-

240

6

3

Lúc u(O) đạt li độ cực đại tức là: ▪







4cos( t) = 4  cos( t) = 1  ( t) = k.2 6 6 6 32

D. 2 cm

  ▪ Lúc đó u (M) = 4cos(k.2 - ) = 4.cos(- ) = 2(cm) 3

3

2.3.3. Dạng 3. Dao động của điểm trên phương truyền sóng là một DĐĐH - Mỗi phần tử môi trường vật chất dao động là 1 dao động điều hòa.

IC IA L

- Bài toán áp dụng kiến thức chương Dao động điều hòa. *Lưu ý : Dựa vào đường tròn lượng giác có thể giải quyết bài toán này một cách đơn giản.

Ví dụ 1. Biểu thức sóng tại một điểm có toạ độ x nằm trên phương truyền sóng cho bởi :

FF



u = 2 cos ( t − 2 .x)(cm) . Trong đo t tính bằng s. Vào lúc nào đó li độ của sóng tại một 5

B. 1cm

C. -2 cm

D. 2 cm

N

A. -1cm

O

điểm P là 1 cm thì sau lúc đó 5 s li độ của sóng cũng tại P là:

Ơ

HD giải:

H

 - Vào lúc t0: U1 = 2 cos ( t 0 − 2 .x) = 1 (cm)

N

5

  = 2 cos  t 0 +  − 2 .x  5 

U

- Vào lúc t0 + 5:

Y

  U 2 = 2 cos  (t 0 + 5) − 2 .x  5 

M

Q

  = -2 cos  t 0 − 2 .x  = −1(cm) 5 

KÈ

Ví dụ 2. Biểu thức sóng tại một điểm trên phương truyền sóng cho bởi phương trình u = 6 cos (2𝜋𝑡 − 𝜋. 𝑥)(cm). Vào lúc nào đó li độ của sóng tại một điểm P là 3 cm và

ẠY

lúc đó li độ đang tăng thì sau lúc đó 1/8 s thi li độ của sóng cũng tại điểm P là:

D

A. 1,6 cm

B. -1,6 cm

C. 5,8 cm

HD giải: • Lúc t =t0 thì: o U1 = 6 cos (2t 0 −  .x) = 3  cos(2t 0 -  .x) =

1 2 33

D. -5,8 cm

o cos(2t 0 -  .x) =

1 3 → sin (2t 0 -  .x) =  2 2

o Vì lúc này li độ đăng tăng nên dao động theo chiều dương. Vậy 3 (2) 2

• Lúc t =t0 +1/8 thì: 1     U 2 = 6 cos 2 ( t 0 + ) −  .x  = 6 cos 2t 0 −  .x +  8 4   

FF

   = 6cos(2t 0 −  .x).cos − sin(2t 0 −  .x).sin   5,8(cm) 4 4 

IC IA L

sin(2t 0 -  .x) = −

O

Ví dụ 3. Nguồn sóng ở O dao động với tần số 10Hz, dao động truyền đi với vận tốc 0,4m/s theo phương Oy; trên phương này có hai điểm P và Q với PQ = 15cm. Biên độ

N

sóng bằng a = 1cm và không thay đổi khi lan truyền . Nếu tại thời điểm t nào đó P có li

B. -1cm

D. 2cm

40 = 4cm; lúc t, uP = 1cm = acosωt → cosωt =1 10

uQ = acos(ωt -

2d 2.15 ) = acos(ωt ) = acos(ωt -7,5π) = acos(ωt + 8π -0,5π) 4 

U

Y

- Ta có:  = =

M

Q

v f

C. 0

N

HD Giải:

H

A. 1cm

Ơ

độ 1cm thì li độ tại Q là

= acos(ωt - 0,5π) = asinωt = 0

KÈ

2.3.4. Dạng 4. Độ lệch pha của hai sóng truyền đến một điểm và biên độ sóng tổng hợp.

ẠY

* Nếu hai nguồn dao động bất kỳ u S1 (t ) = a cos(t + 1 ) ; u S1 (t ) = a cos(t +  2 ) thì:

D

+ Phương trình sóng dao động tại M do nguồn S1, S2 truyền tới lần lượt là: d1  u1M = a cos(t − 2  + 1 ) d − d1 1 −  2 d + d1 1 +  2  u M = 2a cos( 2 + ) cos(t −  2 + )  d  2  2 2 u = a cos(t − 2 + 2 )  2 M 

+ Độ lệch pha của hai dao động đến M cách S1, S2 khoảng d1, d2 là: 34

 =

2



(d 2 − d1 ) + 1 −  2

+ Biên độ dao động tổng hợp tại M: + 1 −  2 ) = 2a cos



 2

* Nếu hai nguồn dao động cùng pha u S1 (t ) = u S2 (t ) = a cos(t) thì:

IC IA L

d 2 − d1

AM = 2a cos(

+ Phương trình sóng dao động tại M do nguồn S1, S2 truyền tới lần lượt là:

O

FF

d1  u1M = a cos(t − 2  ) d − d1 d + d1  u M = 2a cos( 2 ) cos(t −  2 )  d   2 u = a cos(t − 2 )  2 M 

2



(d 2 − d1 )

d 2 − d1



) = 2a cos

 2

Y

AM = 2a cos(

N

H

+ Biên độ dao động tổng hợp tại M:

Ơ

 =

N

+ Độ lệch pha của hai dao động đến M cách S1, S2 các khoảng d1, d2 là:

Q

U

* Nếu hai nguồn dao động ngược pha nhau u S1 (t ) = a cos(t) ; u S1 (t ) = a cos(t +  ) thì: + Phương trình sóng dao động tại M do nguồn S1, S2 truyền tới lần lượt là:

KÈ

M

d1  u1M = a cos(t − 2  ) d − d1  d + d1   u M = 2a cos( 2 − ) cos(t −  2 + )   2  2 u = a cos(t +  − 2 d 2 ) 2 M  

D

ẠY

+ Độ lệch pha của hai dao động đến M cách S1, S2 các khoảng d1, d2 là:  =

2



(d 2 − d1 ) − 

+ Biên độ dao động tổng hợp tại M: AM = 2a cos(

d 2 − d1



  − ) = 2a cos 2 2

*Lưu ý: 35

- Cực đại là nơi hai sóng kết hợp tăng cường lẫn nhau (Hai sóng kết hợp cùng pha):  = k.2

- Cực tiểu là nơi hai sóng kết hợp triệt tiêu lẫn nhau (Hai sóng kết hợp ngượcpha):  = (2k + 1)

IC IA L

Ví dụ 1. Tại hai điểm S1, S2 trên mặt nước có hai nguồn dao động với phương trình:

u1 = u 2 = A cos 2t . M là một điểm trên mặt nước cách S1, S2 lần lượt d1= 7,5 cm và d2 =

10 cm. Tốc độ truyền sóng là 20 cm/s. Độ lệch pha của hai dao động khi truyền đến M

A. /2

B. /3

C. /4

2 = 1( s) 2

T=

•

 = v.T = 20.1 = 20(cm)

•

 =

2



(d 2 − d1 ) =

Ơ H



=

N

•

2  (10 − 7,5) = 1 4

N

2

D. /6

O

HD Giải :

FF

là:

U

Y

Ví dụ 2. Tại hai điểm S1, S2 trên mặt nước có hai dao động ngược pha :

Q

u1 = A cos 5t  u 2 = A cos(5t +  )

M

M là một điểm trên mặt nước cách S1, S2 lần lượt d1=12 cm và d2 =16 cm. Tốc độ truyền

KÈ

sóng là 25 cm/s. Độ lệch pha của hai dao động khi truyền đến M là: A. -/5

B. /3

C. /6

D. -/2

ẠY

HD Giải :

D

• Phương trình sóng dao động tại M do nguồn S1, S2 truyền tới lần lượt là: u1M = A cos(5t − 2

d1



)

u 2 M = A cos(5t +  − 2

d2



)

• Độ lệch pha của hai dao động tại M là: 36

 = 1 −  2 =

2



( d 2 − d1 ) − 

Trong đó:  = v.T = v.

▪

2



= 25.

2 = 10(cm) 5

Suy ra:  =

IC IA L

▪ d1 = 12 cm ; d2 = 16 cm 2  (16 − 12) −  = − 10 5

FF

Ví dụ 3. Tại hai điểm S1, S2 trên mặt nước có hai nguồn dao động với phương trình: u1 = u 2 = 2 cos 100t (cm) . Cho rằng sóng truyền đi biên độ không đổi và bước sóng là 12

O

cm. M là một điểm trên mặt nước cách S1, S2 lần lượt d1=14 cm và d2 =16 cm. Biên độ

B. 2 3 (cm)

C. 2 cm

D. 4 cm

Ơ

A. 3 (cm)

N

sóng tổng hợp tại M là:

•

AM = 2 A cos

2  (16 − 14) = 12 3

  = 2.2. cos = 2 3 (cm) 2 6

U



( d 2 − d1 ) =

N

 =

Y

2

•

H

HD Giải :

Q

2.3.5. Dạng 5. Tìm số điểm cực đại và cực tiểu trên nối 2 nguồn S1S2

M

* Xét trường hợp hai nguồn dao động cùng phương, cùng tần số và cùng pha:

KÈ

Xét M  S1S2 → d1+d2=S1S2

- Số điểm cực đại giao thoa trên đoạn nối 2 nguồn S1S2 được xác định bởi số giá trị

D

ẠY

cho bởi:

d 2 − d1 = k k  d2 = + S1S 2  2 d 2 + d1 = S1 S 2

Mà

0  d2 =

Suy ra:

−

S1S2



k S1S 2 +  S1S 2 2 2

k

S1S2



(1) 37

- Số điểm cực tiểu giao thoa trên đoạn nối 2 nguồn S1S2 được xác định bởi số giá trị cho bởi:

Mà

1  SS 0  d 2 = (k + ) + 1 2  S1S 2 2 2 2

Suy ra

−

S1 S 2

SS 1 1 k 1 2 −  2 2

(2)

FF



−

IC IA L

1  1  SS d 2 − d 1 = ( k + )  2  d 2 = (k + ) + 1 2  2 2 2 d 2 + d1 = S1 S 2

* Xét trường hợp với hai nguồn dao động cùng phương, cùng tần số và ngược pha

O

(ngược lại):

- Số điểm cực đại giao thoa trên đoạn nối 2 nguồn S1S2 được xác định bởi số giá trị



−

Ơ

S1 S 2

SS 1 1 k 1 2 −  2 2

(3)

H

−

N

cho bởi:

N

- Số điểm cực tiểu giao thoa trên đoạn nối 2 nguồn S1S2 được xác định bởi số giá trị cho



k

S1S2

U

S1S2



(4)

Q

−

Y

bởi:

M

* Xét trường hợp với hai nguồn dao động cùng phương, cùng tần số và vuông pha:

KÈ

- Số điểm cực đại = Số điểm cực tiểu: −

S1 S



−

SS 1 1 k 1 − 4  4

(5)

ẠY

* Xét trường hợp hai nguồn dao động cùng phương, cùng tần số và có độ lệch pha

D

bất kỳ: + Điểm M dao động cực đại khi AM=2a tức là:  =

2



(d 2 − d1 ) + 1 −  2 = k 2  d 2 − d1 = k +

+ Điểm M dao động cực tiểu khi AM=0 tức là: 38

 2 − 1  2

 =

 − 1 1 (d 2 − d1 ) + 1 −  2 = (2k + 1)  d 2 − d1 = (k + ) + 2  2 2 

2

M  S1S2 → d1+d2=S1S2

Ta có:

- Số điểm cực đại giao thoa trên đoạn nối 2 nguồn S1S2 được xác định bởi số giá trị

IC IA L

cho bởi:

0  d 2  S1 S 2

Suy ra

−

S1 S 2



−

 2 − 1 SS  − 1 k 1 2 − 2 2  2

(6)

O

Mà

FF

 2 − 1   SS k  − 1 d 2 − d1 = k +  d2 = ( + 2 ) + 1 2 2  2 4 2 d 2 + d1 = S1 S 2

N

- Số điểm cực tiểu giao thoa trên đoạn nối 2 nguồn S1S2 được xác định bởi số giá trị

Ơ

cho bởi:

0  d 2  S1 S 2

Suy ra

−

−

(7)

Q



SS 1  2 − 1 1  − 1 − k 1 2 − − 2 2 2  2 2

U

S1 S 2

Y

Mà

N

H

 2 − 1 1   SS 1   − 1 d 2 − d 1 = ( k + )  +  d 2 = (k + ) + 2 + 1 2 2 2  2 2 4 2 d 2 + d1 = S1 S 2

M

* Lưu ý: Khoảng cách giữa điểm dao động cực đại (hay cực tiểu) liên tiếp trên đường

KÈ

nối hai nguồn dao động.

Ví dụ 1. Tại hai điểm O1O2 cách nhau 8 cm trên mặt chất lỏng có hai nguồn kết hợp với phương trình u1 = u 2 = a cos 20t (cm). Tốc độ truyền sóng là 30 cm/s. Số điểm dao động

D

ẠY

cực đại trên đường nối hai nguồn O1O2 là: A.5

B. 4

C. 6

D. 7

HD Giải : - Vị trí các điểm dao động cực đại trên đường nối O1O2 được xác định: d 2 − d1 = k k l  d2 = +  2 2 d 2 + d1 = S1S 2 = l 39

0  d2 =

l

Suy ra −

Ta có:



k l + l 2 2

k

l



 = v.T = v.

(*) <=> −

(*)

2

= 30.



2 = 3(cm) và l = 8 cm 20

IC IA L

Mà

8 8  k  ==> k = -2, -1, 0, 1, 2 (5điểm) 3 3

FF

Ví dụ 2. Tại hai điểm O1O2 cách nhau 11 cm trên mặt chất lỏng có hai nguồn kết hợp

dao động cùng pha với tần số 5Hz. Tốc độ truyền sóng là 20 cm/s. Số điểm dao động

B. 6

C. 7

D. 8

N

A. 5

O

cực tiểu trên đường nối hai nguồn O1O2 là:

Ơ

HD Giải :

H

- Vị trí các điểm dao động cực tiểu trên đường nối O1O2 được xác định:

Y

N

1  1  l d 2 − d 1 = ( k + )  2  d 2 = (k + ) +  2 2 2 d 2 + d1 = S1 S 2 = l

U

1  l 0  d 2 = (k + ) +  l 2 2 2 l

1 l 1 −  k  − (*)  2  2

KÈ

M

Suy ra −

Q

Mà

ẠY

Ta có:

=

D

(*) <=> −

v 20 = = 4(cm) và l = 11m f 5

11 1 11 1 −  k  − ==> k =-3, -2, -1, 0, 1, 2 (6 điểm) 4 2 4 2

2.3.6. Dạng 6. Bài toán sóng dừng 1. Viết phương trình sóng tổng hợp của 2 sóng - Tìm biểu thức sóng tới UM tại điểm M - Tìm biểu thức sóng phản xạ U’M tại điểm M 40

- Tìm biểu thức sóng tổng hợp tại M:

u = uM + U’M

* Chú ý: Có thể sử dụng phương pháp tổng hợp hai dao động điều hòa.

2. Xác định vị trí của các điểm Nút – Bụng





+  ). cos( t +  )

+  )|

+ Điểm nút ứng với amin = 0 thì cos (2 x





+) = 0

+  ) = 1

O

+ Điểm bụng ứng với amax thì cos (2

x

FF

x

- Biên độ của sóng: a = 2a|cos (2

x

IC IA L

- Biểu thức sóng dừng trên dây có dạng: u = 2a cos (2

3. Tính vận tốc dao động của một điểm trên dây có sóng dừng

N

- Bài toán được xem như bài toán dao động điều hòa để giải quyết.

Ơ

- Vận tốc dao động tại một điểm là đạo hàm của li độ u theo t tại điểm đó:

N

H

+ Thay x =x0 (toạ độ điểm đã cho) vào biểu thức sóng dừng du dt

(*)

Y

+ Lấy đạo hàm của u theo t: v =

U

+ Thay t = t0 (thời điểm tìm vận tốc) vào biểu thức vận tốc (*)

Q

4. Tìm số Nút - số Bụng

M

➢ Nếu hai đầu là hai NÚT: l = n.

 2

(n = 1, 2, 3…)

KÈ

▪ Số NÚT là n + 1

ẠY

▪ Số BỤNG là n ▪ Số BÓ sóng là n (n bó nguyên)

D

➢ Nếu hai đầu là hai BỤNG: l = n.

 2

(n = 1, 2, 3…)

▪ Số NÚT là n ▪ Số BỤNG là n+1 ▪ Số BÓ là n+1 (n-1 bó nguyên và 2 bó không nguyên)

41

➢ Nếu một đầu là NÚT, một đầu là BỤNG: l = m.

▪ Số NÚT = Số BỤNG= Số BÓ là

 4

(m = 1, 3, 5…)

m +1 m −1 ( bó nguyên; 1 bó không nguyên) 2 2

Ví dụ 1. Trên một sợi dây đàn hồi dài 150 cm, hai đầu cố định, đang có sóng dừng. Tốc

IC IA L

độ truyền sóng trên dây là 30 m/s và tần số sóng có giá trị từ 33 Hz đến 43 Hz. Tần số sóng trên dây là A. 42 Hz.

B. 35 Hz.

C. 40 Hz.

D. 37 Hz.

v 33f  43 = 150  f = 10n ( Hz ) ⎯⎯⎯⎯ → 3,3  n  4,3  n = 4  f = 40 ( Hz ) 2f

O

=n

FF

HD giải:

N

Ví dụ 2. Trên một sợi dây đàn hồi dài 100 cm với hai đầu A và B cố định đang có sóng

Ơ

dừng, tần số sóng là 50 Hz. Không kể hai đầu A và B, trên dây có 3 nút sóng . Tính tốc độ truyền sóng trên dây?

N

H

HD giải:

- Không kể hai đầu A và B, trên dây có 3 nút sóng ⟹ có 5 nút và 4 bụng.

Y





U

- Điều kiện để sóng dừng xảy ra trên dây: 𝑙 = 𝑘 ; K số bụng⟹ K=4 2𝑙𝑓

2𝑓

𝑘

𝑣

Q

Ta có: 𝑙 = 𝑘 = 𝑘 2

→𝑣=

2

=

2.100.50 4

=2500(cm/s)=25(m/s);

M

Ví dụ 3. Một sợi dây AB dài 100 cm căng ngang, đầu B cố định, đầu A gắn với một

KÈ

nhánh của âm thoa dao động điều hòa với tần số 40 Hz. Trên dây AB có một sóng dừng ổn định, A được coi là nút sóng. Tốc độ truyền sóng trên dây là 20 m/s. Kể cả A

ẠY

và B, số nút trên dây là A. 3

B. 7

C. 9

D. 5

D

HD Giải: Bước sóng λ :  =

v 20 = = 0,5m = 50cm f 40

Hai đầu là nút sóng ⟹ chiều dài dây AB :

=k

 2 2.100 k= = = 4.

2  50

Số bụng sóng = k = 4 (bụng); Số nút sóng = k + 1 = 5 (nút).

42

2.3.7. Dạng 7. Bài toán sóng âm Một số lưu ý khi giải bài toán sóng âm:  I = 10 L I 0 I 1. Ta có: L( B ) = lg I  I = 10L I 0 ➔  2  2 = 10 L − L L 2

2

 I1 = 10 I 0

I0

1

1

I1

P 4d 2 IA d = ( B )2 IB dA

3. Thời gian âm truyền đi từ điểm A đến B là : t =

FF

Giả sử 2 điểm A, B cách nguồn âm d1 và d2 thì

AB ; Với v là tốc độ truyền âm v

O

2. Ta có: I =

IC IA L

Khi mức cường độ âm tăng lên n Ben thì cường độ âm tăng lên 10n lần.

N

4. Độ lệch thời gian truyền giữa 2 môi trường là t (s)

Ơ

- Gọi t1, t2 là thời gian truyền âm trong môi trường 1 và môi trường 2 có cùng

H

khoảng cách l như nhau.

N

- Gọi v1, v2 là vận tốc truyền âm trong môi trường 1 và môi trường 2 (giải sử v1<v-

Y

2)

M

Q

U

l  t = 1  v1 l l  Lúc đó :   t = − v1 v2 t = l 2  v2

KÈ

5. Cường độ âm tỉ lệ công suất nguồn nên tỉ lệ với bình phương biên độ âm.

ẠY

IA A = ( A )2 IB AB

D

6. Từ chú ý 2 và chú ý 5 ta suy ra

IA d A = ( B )2 = ( A )2 IB dA AB

7. Miền nghe đ ược nằm trong phạm vi từ ngưỡng nghe đến ngưỡng đau I min  I  I max 

P P r 4I max 4I min

8. Cường độ âm tỉ lệ với công suất nguồn âm (P) và tỉ lệ với số nguồn âm giống nhau 43

nên P n2 2 I2 n * Tại cùng một điểm M thì = 4d = 2 = 10 L2 − L1 I1 n P n1 1 2 4d

P I 4d A2 n A d B2 * Tại 2 điểm A, B thì A = = = 10 LA − LB 2 P IB n nB d A B 4d B2

IC IA L

nA

Ví dụ 1. Một sóng âm có dạng hình cầu được phát ra từ nguồn âm có công suất 3,14 W.

FF

Biết rằng năng lượng âm phát ra truyền đi đều theo mọi hướng và bảo toàn. Cường độ

A. 0,5 W/m2

O

âm tại một điểm cách nguồi 100 cm là : B. 0,25 W/m2

C. 0,75 W/m2

W S .t

H

Cường độ âm: I =

Ơ

N

HD giải:

D. 1,25 W/m2

N

Ta có : S = 4R 2

Y

Năng lượng âm truyền qua mặt cầu trong thời gian t cũng là năng lượng âm do nguồn

P 3,14 = = 0,25 2 4R 4 .12

M

I =

W t

Q

U

phát ra trong thời gian đó nên : P =

KÈ

Ví dụ 2. Một dây đàn dài 15 cm khi gảy đàn phát ra âm cơ bản với tốc độ truyền sóng trên dây là 300 m/s. Tốc độ truyền âm trong không khí là 340m/s. Bước sóng của âm

ẠY

phát ra trong không khí là :

D

A. 0,5 m

B. 1,24 m

C. 0,34 m

D. 0,68 m

HD giải: • Tần số âm cơ bản 𝑓 =

𝑣 2𝑙

• Bước sóng của âm: 𝜆 =

=

𝑣0 𝑓

300 2.0,15

=

= 1000(𝐻𝑧)

340 1000

= 0,34(𝑚)

Ví dụ 3. Hai họa âm liên tiếp do một dây đàn phát ra có tần số hơn kém nhau 56 Hz, 44

họa âm thứ ba và họa âm thứ năm có tần số bằng bao nhiêu?

HD giải: Hai họa âm liên tiếp hơn kém nhau 56 Hz nên ta có: 𝑓𝑛 − 𝑓𝑛−1 = 56

IC IA L

↔ 𝑛𝑓𝑛 − (𝑛 − 1) 𝑓𝑛−1 = 56 Từ đó ta có tần số của họa âm thứ ba và thứ năm là: 𝑓3 = 3𝑓1 = 168(𝐻𝑧) 𝑓5 = 5𝑓1 = 280(𝐻𝑧)

FF

{

2.3. Hệ thống bài tập

O

Hệ thống bài tập được xây dựng gồm 65 bài tập nhằm bồi dưỡng năng lực giải

N

quyết vấn đề. Trong đó có sử dụng 10 bài tập trong SGK Vật lý 12, 10 bài tập trong SBT

Ơ

Vật lý 12 và 45 bài tập tự nghiên cứu xây dựng có tham khảo [25]

H

2.3.1. Bài tập “Sóng cơ và đặc trưng của sóng cơ”

N

Bài 2.3.1.1. (Bài 5 Trang 40 SGK Vật Lý 12) Tại sao có thể nói sóng vừa có tính

Y

tuần hoàn theo thời gian, vừa có tính tuần hoàn theo không gian ?

U

+ Nhận xét định hướng GQVĐ:

Q

- HS cần hiểu biết về tính tuần hoàn theo thời gian và theo không gian.

M

- Câu hỏi này giúp học sinh hình thành được năng lực T1, T4, T5.

KÈ

+ HD Giải:

- Sóng có tính tuần hoàn theo thời gian vì phương trình sóng là một hàm sin, với

chu kì sóng không đổi, sau mỗi chu kì dao động của một phần tử lại trở về trạng thái ban

D

ẠY

đầu cả về pha và li độ. ⟹Ta nói, sóng tuần hoàn theo thời gian với chu kì T. - Sóng có tính tuần hoàn theo không gian vì: hai điểm cách nhau một số nguyên

lần bước sóng có trạng thái dao động giống hệt nhau, ta nói trạng thái dao động của sóng được truyền đi trong không gian. ⟹ Ta nói, sóng tuần hoàn theo không gian với bước sóng λ.

Bài 2.3.1.2. (Bài 8 Trang 40 SGK Vật Lý 12) Trong thí nghiệm ở hình 2.3.1, cần rung dao động với tần số 50Hz. Ở một thời 45

điểm t, người ta đo được đường kính 5 gợn sóng hình tròn liên tiếp lần lượt bằng 12,4cm

FF

Hình 2.3.1. Thí nghiệm giao thoa

IC IA L

; 14,3cm ; 16,35cm ; 18,3cm và 20,45cm. Tính tốc độ truyền sóng.

O

+ Nhận xét định hướng GQVĐ:

- HS cần hiểu rõ gợn sóng là gì? Khoảng cách giữa 2 gợn sóng liên tiếp là bao

N

nhiêu? Tư duy bằng hình vẽ và giải quyết vấn đề tìm bước sóng.

Ơ

- Từ bước sóng HS vận dụng mối quan hệ v=λ.f để tìm vận tốc.

H

- Câu hỏi này giúp học sinh hình thành được năng lực T4, L1.

N

+ HD Giải:

U

Y

- Kí hiệu d là đường kính của đường tròn

+ Ta có:

Q

+ Ta có: OM=d1/2;ON=d2/2;OP=d3/2;OQ=d4/2;OS=d5/2

M

- Khoảng cách giữa n ngọn sóng liên tiếp (hay đỉnh sóng, gợn sóng) là (n−1)λ

KÈ

⟹ khoảng cách giữa 5 gợn sóng là: MS=4λ=OS−OM=(d5−d1)/2=(20,45−12,4)/2=4,025cm

ẠY

⟹ λ=1,006cm≈0,01 ⟹ v=λf=0,01.50=0,5(m/s)

D

Bài 2.3.1.3. (Bài 7.13 Trang 20 SBT Vật Lý 12) Với máy dò dùng siêu âm, chỉ có thể phát hiện được các vật có kích thước cỡ bước sóng của siêu âm. Siêu âm trong một máy dò có tần số 5MHz. Với máy dò này, có thể phát hiện được những vật có kích thước cỡ bao nhiêu milimét, trong hai trường hợp: a) Vật ở trong không khí.

46

b) Vật ở trong nước.

Biết tốc độ âm thanh trong không khí và trong nước lần lượt là 340m/s và 1500m/s. + Nhận xét định hướng GQVĐ: - HS phân tích được máy này dùng để dò sóng siêu âm và biết tần số sóng dò được

IC IA L

f=5.106Hz. - Sóng âm truyền trong các môi trường khác nhau thì không thay đổi tần số nhưng vận tốc và bước sóng thay đổi.

𝑣

FF

- Để tìm được đáp án bài toán, HS cần ghi nhớ công thức tính bước song  = . 𝑓

O

- Câu hỏi này giúp học sinh hình thành được năng lực T3, L1, L3. + HD Giải:

N

a) Bước sóng của siêu âm trong không khí

Ơ

𝑣 340 = = 0,068. 10−3 (𝑚) = 0,068(𝑚𝑚) 𝑓 5. 106

H

=

N

Vậy nếu vật ở trong không khí, máy dò chỉ phát hiện được vật có kích thước lớn

Y

hơn 0,068mm

𝑣 1500 = = 0,3. 10−3 (𝑚) = 0,3(𝑚𝑚) 𝑓 5. 106

Q

=

U

b) Bước sóng của siêu âm trong nước

M

Vậy nếu vật ở trong nước, máy dò chỉ phát hiện được vật có kích thước lớn

KÈ

hơn 0,3mm

Bài 2.3.1.4. (Bài 7.14 Trang 20 SBT Vật Lý 12)

ẠY

Một âm thoa, ở đầu có gắn một mũi nhọn, mũi nhọn này tiếp xúc nhẹ với một mặt

D

chất lỏng. Gõ nhẹ cho âm thoa rung động, thì thấy khoảng cách ngắn nhất từ một gợn sóng mà ta xét (coi như gợn sóng thứ nhất) đến gợn thứ 11 là 2cm. Tần số của âm thoa là 100Hz. Tính tốc độ truyền sóng. + Nhận xét định hướng GQVĐ: - HS nhận định khoảng cách giữa 2 gợn sóng là λ.

47

- Từ đó đếm số khoảng bước sóng từ gợn thứ nhất đến gợn thứ 11 là 10λ.

- Ghi nhận mối quan hệ của tốc độ với bước sóng và tần số: v=λf.

- Câu hỏi này giúp học sinh hình thành được năng lực T3, L1, L3. + HD Giải:

IC IA L

- Khoảng cách giữa hai gợn sóng liền kề là λ⟹ khoảng cách từ gợn sóng thứ nhất đến gợn thứ 11 là 10λ ⟹ 10λ=2cm ⟹ λ=0,2cm - Tốc độ sóng v = λf = 0,2.100 = 20cm/s.

FF

Bài 2.3.1.5. (Bài 7.15 Trang 21 SBT Vật Lý 12)

Một sóng hình sin, tần số 110Hz truyền trong không khí theo một phương với tốc

O

độ 340m/s . Tính khoảng cách nhỏ nhất giữa hai điểm có dao động

N

a) cùng pha.

H

+ Nhận xét định hướng GQVĐ:

Ơ

b) ngược pha.

N

- Sử dụng lí thuyết về dao động cùng pha, ngược pha để tìm ra công thức:

Y

+ Khoảng cách nhỏ nhất giữa hai điểm dao động cùng pha là λ.

U

+ Khoảng cách nhỏ nhất giữa hai điểm dao động ngược pha là λ/2. 𝑣

Q

- Ghi nhận mối quan hệ của bước sóng với tốc độ và tần số:  = .

M

𝑓

KÈ

- Câu hỏi này giúp học sinh hình thành được năng lực T1, T3, T5, L1, L3. + HD Giải:

𝑣

340

𝑓

110

= 3,1(𝑚)

ẠY

- Tính  = =

D

- Khoảng cách nhỏ nhất giữa hai điểm dao động cùng pha là λ=3,1(m) - Khoảng cách nhỏ nhất giữa hai điểm dao động ngược pha là λ/2=3,1/2=1,55(m).

Bài 2.3.1.6. (Bài 7.16 Trang 21 SBT Vật Lý 12) Một sóng hình sin truyền dọc theo một dây dài khoảng thời gian ngắn nhất để cho một phần tử của dây chuyển động từ vị trí biên về vị trí cân bằng là 0,17s 48

a) Tính chu kì của sóng. b) Tính tần số của sóng. c) Nếu bước sóng bằng 1,4m thì tốc độ của sóng là bao nhiêu? + Nhận xét định hướng GQVĐ:

IC IA L

- Sóng hình sin là sóng cơ. Mỗi điểm trên dây dao động là một dao động điều hòa.

- Sử dụng kiến thức chương Dao động điều hòa để tính chu kỳ sóng.

- Thời gian dao dộng của một phần tử trên dậy từ vị trí biên về vị trí cân bằng là T/4.

FF

- Ghi nhận mối quan hệ f=1/f; v=λf

O

- Câu hỏi này giúp học sinh hình thành được năng lực T1, T3, T5, L1, L3.

N

+ HD Giải:

Ơ

a) Thời gian từ biên về VTCB là: T/4⇒T/4=0,17s⇒T=0,68(s)

H

b) Tần số f=1/T=1/0,68=1,5(Hz)

N

c) Tốc độ sóng v=λf=1,4.1,5=2,1(m)

Y

Bài 2.3.1.7. (Bài 7.17 Trang 20 SBT Vật Lý 12)

U

Một sóng ngang hình sin truyền trên một dây dài và mềm. Sóng có bước sóng 10cm,

Q

tần số 400Hz và biên độ 2,0cm.

a) Tốc độ của sóng là bao nhiêu?

M

b) Viết phương trình của sóng này. Lấy gốc tọa độ tại một trong các điểm có pha

KÈ

ban đầu bằng 0.

+ Nhận xét định hướng GQVĐ:

ẠY

- Ghi nhận mối quan hệ v=λf.

D

- HS nắm được Phương trình sóng tổng quát tại một điểm có tọa độ x.

- Phân biệt gốc tọa độ được chọn tại một điểm có =0 và tọa độ không gian x.

- Câu hỏi này giúp học sinh hình thành được năng lực T1, T3, L1, L3.

+ HD Giải: a) Tốc độ truyền sóng v=λ.f=10.400=4000cm/s=40(m/s) 49

b) Phương trình sóng tại điểm có tọa độ x là: 𝑢 = acos (𝜔𝑡 −

2𝜋𝑥



) =2(800πt-

2𝜋𝑥 10

) = 2(800πt −

𝜋𝑥 5

)(𝑐𝑚)

Trong đó: t tính bằng giây, x tính bằng cm)

IC IA L

Bài 2.3.1.8.

Một người quan sát thấy một chiếc lá trên mặt hồ nước nhô lên 10 lần trong khoảng thời gian 36s. Biết khoảng cách giữa 3 đỉnh sóng kế tiếp là 24 m. Tìm tôc độ truyền sóng trên mặt hồ.

FF

+ Nhận xét định hướng GQVĐ:

O

- Biết được khoảng cách 3 đỉnh sóng liền tiếp ⟹ Ta xác định được bước sóng λ.

- HS suy nghĩ về chiếc lá trên mặt nước dao động như thế nào? Khoảng thời gian

N

giữa hai lần liên tiếp chiếc lá nhô lên là bao nhiêu?

Ơ

- Câu hỏi này giúp học sinh hình thành được năng lực T5, L1, L2.

36 10−1

N

= 12(𝑚)

= 4(𝑠)

U

- Chu kỳ: T=

24 3−1

Y

- Bước sóng: λ =

H

+ HD Giải:

Q

- Tốc độ truyền sóng: v =

λ

𝑇

= 3(𝑚/𝑠)

M

Bài 2.3.1.9.

KÈ

Một sóng cơ lan truyền trong một môi trường với tốc độ 3m/s và tần số 5Hz, biên

độ của sóng không đổi là 4 cm. Khi phần tử vật chất nhất định của môi trường đi được

ẠY

8cm thì quãng đường sóng truyền thêm được là bao nhiêu.

D

+ Nhận xét định hướng GQVĐ: - Trong quá trình truyền sóng, trạng thái dao động truyền đi còn các phần tử vật chất dao động tại chỗ. Biết được quãng đường dao động của một phần tử môi trường ta tìm được thời gian dao động.

- Biết được thời gian ta tìm được quãng đường dịch chuyển của sóng.

- Câu hỏi này giúp học sinh hình thành được năng lực T1, T2, L2.

50

+ HD Giải: - Biên đ ộ sóng: A = 4cm - Quãng đường phần tử của sóng dao động: S1=8=2A → ∆𝑡 =

𝑇 2

=

1 2𝑓

= 0,1(𝑠)

IC IA L

- Quảng đường sóng truyền đi được: S2=v. ∆𝑡=3.0,1=0,3m=30cm Bài 2.3.1.10.

Sóng truyền với vận tốc v = 10 m/s từ điểm O đến điểm M nằm trên cùng một

phương truyền sóng cách nhau OM = d = 0,5m. Coi biên độ sóng không đổi. Biết phương

FF

trình dao động tại M là a =5 cos(10t+/6) (cm). Coi biên độ sóng không đổi. Viết

O

phương trình sóng tại O. + Nhận xét định hướng GQVĐ:

N

- Dao động tại O cùng biện độ và cùng tần số với dao động tại M.

H

2𝜋𝑑 λ

N

hiệu số pha ∆𝜑 =

Ơ

- Sóng truyền từ O đến M nên dao động tại O sớm pha hơn dao động tại M một

- Câu hỏi này giúp học sinh hình thành được năng lực L1, L3.

U

Y

+ HD Giải:

2𝜋.𝑣 ω

= 2(𝑚).

Q

- Bước sóng λ =

2𝜋𝑑 λ

=

2𝜋.0,5 2

𝜋

= (𝑟𝑎𝑑) 2

M

- Sóng dao động tại O sớm pha hơn tại M một góc ∆𝜑 =

KÈ

- Phương trình sóng tại O: a(O) = 5 cos(10t+/6+/2) (cm). = 5 cos(10t+2/3) (cm)

ẠY

Bài 2.3.1.11.

D

Sóng cơ học truyền trong một môi trường dọc theo trục Ox với phương trình

a= 5cos(20t-4x) (cm). Trong đó, t tính bằng giây, x tính bằng m. Xác định tốc độ truyền sóng. + Nhận xét định hướng GQVĐ: - Phương trình sóng tổng quát: 𝑎 = 𝐴𝑐𝑜𝑠(𝜔𝑡 + 𝜑 ± 51

2𝜋 λ

𝑥)

- Từ phương trình sóng, ta so sánh với phương trình truyền sóng tổng quát để xác định được các hệ số trong phương trình.

- Câu hỏi này giúp học sinh hình thành được năng lực T3, L1, L2, L3. + HD Giải:

𝑎 = 𝐴𝑐𝑜𝑠(𝜔𝑡 + 𝜑 ±

2𝜋 λ

IC IA L

- So sánh a= 5cos(20t-4x) (cm) với phương trình sóng tổng quát: 𝑥)(cm).

𝜔 = 20 𝜔 = 20 λ𝜔 𝑚 Ta có: { 2𝜋 = 4 → { →𝑣 = = 5( ) 2𝜋 𝑠 λ = 𝜋/2

FF

λ

O

Bài 2.3.1.12.

Hình dưới biểu diễn sóng ngang truyền trên một sợi dây, theo chiều từ phải qua trái.

Q

N

Tại thời điểm t, điểm Q có li độ cực đại,

Ơ

còn điểm P có li độ bằng không và điểm

M

N

H

M, N có cùng li độ u. Vào thời điểm đó

P

N

các phần tử vật chất tại điểm M, N, P và Q có hướng chuyển động như thế nào? + Nhận xét định hướng GQVĐ:

Y

- Cách 1: Hình dung sóng như bạn đang đi tắm biển, khi có sóng ập tới thì mình bị

Q

U

đẩy nhô lên; khi sóng đi qua thì bị ngụp xuống.

- Cách2 : Biết chiều truyền sóng ⟹ chiều chuyển động của các phần tử vật chất và

M

ngược lại bằng cách vẽ chiều mũi tên ngược với chiều truyền sóng trên sóng hình sin.

KÈ

*Chú ý: Sóng ở sườn trước đi lên, sóng ở sườn sau đi xuống.

- Câu hỏi này giúp học sinh hình thành được năng lực T3, Đ2, L3.

ẠY

+ HD Giải: Q

D

- Vẽ hình như bên. Ta thấy, điểm M, P P

có xu hướng đang di chuyển đi lên. Điểm

M

Q, N có xu hướng đang đi xuống.

N

Bài 2.3.1.13.

Sóng cơ có tần số 20 Hz truyền trên mặt thoáng chất lỏng với tốc độ 200 cm/s, gây ra các dao động theo phương thẳng đứng của các phần tử chất lỏng. Hai điểm M và N 52

thuộc mặt thoáng chất lỏng, nằm trên cùng phương truyền sóng cách nhau 22,5 cm.

Biết điểm M nằm gần nguồn sóng hơn. Tại thời điểm t, điểm M hạ xuống thấp nhất.

Sau thời điểm đó, khoảng thời gian ngắn nhất là bao nhiêu thì điểm N sẽ hạ xuống thấp nhất?

3 s.

20

B.

3 s.

80

C.

7 s.

160

D.

1 s.

80

IC IA L

A.

+ Nhận xét định hướng GQVĐ:

Khi gặp bài toán tại một thời điểm, khoảng cách giữa các điểm trên phương truyền

𝑣

2𝜋

ƒ

𝜔

O

- Tính bước sóng 𝜆 = 𝑣𝑇 = = 𝑣

FF

sóng cùng pha, ngược pha, vuông pha hay lệch pha Δφ thì làm thế nào?

/4

N

- Xác định khoảng cách giữa hai điểm dao động trên cùng phương truyền sóng : v c

n

v

H

v

Ơ

n

Nguồn O

c

c

n v





N



v

v

- Khoảng cách x giữa hai điểm:

Y

+ Nếu 2 điểm cùng pha thì x = k  x min =  (k là số nguyên).

Q

U

+ Nếu 2 điểm ngược pha thì x = ( k + 0,5)   x min = 0,5 .

M

+ Nếu 2 điểm vuông pha thì x = ( k + 0,5 )

  x min = 0, 25 .

2

KÈ

+ Nếu 2 điểm lệch pha Δφ = α + k2π thì x =

  2

ẠY

- Câu hỏi này giúp học sinh hình thành được năng lực L1, DDG1, ĐG2.

D

+ HD Giải:

=

v 200 = = 10 ( cm ) f 20

MN 22,5  = = 2, 25 = 2 + 0, 25 → MN = 2 + 4  10 Điểm N đang có xu hướng đi xuống và có li độ uN = 0. N xuống thấp nhất mất khoảng 53

thời gian 𝑡=

𝑇 4

=

1 4𝑓

=

1 4.20

=

1 80

(𝑠)

⟹ Chọn D. Bài 2.3.1.14.

IC IA L

Trên mặt nước có sóng, ta thấy khoảng cách giữa hai gợn sóng liên tiếp là 10 cm và

một chiếc lá nhỏ trên mặt nước nho lên liên tiếp 3 lần trong thời gian 5 s. Tốc độ truyền sóng trên mặt nước là : A. 4 cm/s

B. 6 cm/s

C. 8 cm/s

FF

+ Nhận xét định hướng GQVĐ:

D. 2 cm/s

- Khoảng cách 3 đỉnh sóng liên tiếp 2𝜆 đi qua.

N

𝜆 𝑇

Ơ

- Tốc độ truyền sóng là 𝑣 =

O

- HS tư duy thực tiễn về khoảng cách 2 lần gợn (đỉnh) sóng là 𝜆.

H

- Câu hỏi này giúp học sinh hình thành được năng lực T3, T4, L1, L2.

N

+ HD Giải:

- Khoảng cách giữa hai lần gợn sóng là 𝜆 nên 𝜆 =10 cm

Y

- Chiếc lá nhô lên liên tiếp 3 lần tức là chỗ lá nhỏ có 3 gợn sóng liên tiếp đi qua. Vậy

U

nước ở đó thực hiện 2 lần dao động nên

Q

T = 5/2 = 2.5 s

M

- Tốc độ truyền sóng:

𝑣=

𝜆 𝑇

=

10 2.5

= 4𝑐𝑚/𝑠

KÈ

⟹ Chọn A. Bài 2.3.1.15.

ẠY

Một mũi nhọn S chạm nhẹ vào mặt nước và DĐĐH với f =20Hz. Người ta thấy hai

điểm A, B trên mặt nước cùng nằm trên phương truyền sóng cách nhau một khoảng

D

d=10(cm) luôn dao động ngược pha nhau. Tính tốc độ truyền sóng. Biết rằng tốc độ của sóng có giá trị từ 0,8m/s đến 1m/s.

A. 90cm/s

B. 70cm/s

C. 100cm/s

+ Nhận xét định hướng GQVĐ:

54

D. 80cm/s

- Từ 𝛥 = (2𝑘 + 1)𝜋, HS lập luận tìm ra được công thức v theo d, f : 𝑣 =

𝑑𝑓 𝑘+

1 2

- Biện luận theo điều kiện của vận tốc 0,8m/s < 𝑣 < 1m/s. Ta tìm được giá trị K phù hợp.

- Câu hỏi này giúp học sinh hình thành được năng lực T3, T4, L1, L2.

IC IA L

+ HD Giải:

2𝜋𝑑 = (2𝑘 + 1)𝜋 𝜆 1 1 𝑣 ⟹ 𝑑 = (𝑘 + )𝜆 = (𝑘 + ) 2 2 𝑓 𝑑𝑓 𝑘+

k+

1 2

 1 → 1,5  k  2

N

2

N

H

Chọn k=2 ⟹ v=0,8m/s ⟹ Chọn D.

0,1.20 2 = 1 1 𝑘+ 𝑘+ 2 2

Ơ

0,8 

Suy ra

1 2

=

O

⟹𝑣=

FF

𝛥 = (2𝑘 + 1)𝜋 ⇔

Y

Bài 2.3.1.16.

U

Một nguồn phát sóng có phương trình 𝑢 = 𝑎 𝑐𝑜𝑠 2 0𝜋𝑡(𝑐𝑚). Trong khoảng thời

B. 10λ

C. 15λ

D. 20λ

M

A. 2λ

Q

gian 2s, sóng truyền đi được một quảng đường bằng bao nhiêu lần bước sóng?

KÈ

+ Nhận xét định hướng GQVĐ: - Đây là bài toán tính quãng đường như bài toán chuyển động thẳng đều.

ẠY

- Câu hỏi này giúp học sinh hình thành được năng lực T4, L2.

D

+ HD Giải: -

T=0,1s

-

Trong T=0,1s sóng truyền được quãng đường λ

-

Trong 2s sóng truyền được quãng được s=20λ

Bài 2.3.1.17.

55

𝜋

Một sóng cơ học có phương trình 𝑥 = 4 𝑐𝑜𝑠 𝑡(𝑐𝑚). Biết vận tốc truyền sóng 3

40cm/s. Tính độ lệch pha giữa hai điểm cách nhau 40cm trên phương truyền sóng tại cùng một thời điểm.

A. π/2

B. π/4

C. π/6

D. π/3

2πd

2πdf

IC IA L

+ Nhận xét định hướng GQVĐ: -

Lập luận công thức tính độ lệc pha : Δφ =

-

Từ mối quan hệ đề bài cho tính được Δφ.

-

Câu hỏi này giúp học sinh hình thành được năng lực T3, T4, L1, L2.

=

v

FF

λ

-

𝛥𝜑 =

2𝜋𝑑 𝜆

=

2𝜋𝑑𝑓 𝑣

=

𝜋 3

N

ω=2πf→f=1/6Hz (𝑟𝑎𝑑)

Ơ

-

O

+ HD Giải:

H

⟹ Chọn D.

N

Bài 2.3.1.19.

Sóng truyền với tốc độ không đổi là 10 m/s từ M đến O trên cùng phương truyền sóng

Y

với MO=50 cm. Coi biên độ không đổi. Phương trình dao động tại điểm O

Q

U

là𝑢(𝑂) = 5cos(10𝜋𝑡)(cm). Phương trình sóng tại M là: 𝜋

𝜋

A. u = 5cos(10𝜋t- )(cm)

B. u = 5cos(10𝜋𝑡 + )(cm)

2

2

𝜋

𝜋

D. u = 5cos(10𝜋𝑡 + )(cm)

4

6

KÈ

M

C. u = 5cos(10𝜋t- )(cm) + Nhận xét định hướng GQVĐ:

- Ứng với mỗi bài toán tìn Phương trình dao động (sóng tại một điểm) thì HS cần

ẠY

lưu ý đến việc tìm đủ các đại lượng có trong phương trình.

D

- Lưu ý trong khi viết Phương trình sóng: Sóng truyền hướng nào? Điểm nào dao

động trước (sớm pha hơn)? Điểm nào dao động sau (chậm pha hơn).

- Câu hỏi này giúp học sinh hình thành được năng lực T1, T2, T3, T4, L1, L2. + HD Giải:

56

-

x

Phương trình dao động tại M có dạng u (M) = 5cos(10t + 2 ) 

Trong đó: + x = MO = 50 cm = 0,5 (m) +T=

2 = 0,2s 10

⟹ u (M) = 5cos(10t + 2

IC IA L

+  = V .T = 10.0,2 = 2(m) 0,5  ) = 5cos(10t + )(cm) 2 2

FF

⟹ Chọn B. Bài 2.3.1.20.

O

Một sóng cơ được truyền theo phương Ox với tốc độ 20 cm/s. Biết khi truyền biên 𝜋

độ không thay đôi. Phương trình sóng tại O là 𝑢(𝑂) = 4cos( 𝑡) (cm). Li độ dao động tại

N

6

C. – 2 cm

B. 0 cm

N

+ Nhận xét định hướng GQVĐ:

D. 2 cm

H

A. 4 cm

Ơ

M cách O 40 cm lúc li độ dao động tại O đạt cực đại là:

Y

- HS có thể lập luân và tìm ra phương trình sóng tại M. Từ đó, tìm được li độ M

U

luc li độ tai O đạt cực đại.

Q

- Bài toán có thể giải quyết theo cách sử dụng liên môn dưa trên toán học lượng

M

giác để tìm ra li độ của M.

KÈ

- Câu hỏi này giúp học sinh hình thành được năng lực T3, T4, Đ1, Đ2 , L1, L2. + HD Giải:

D

ẠY

x  - Phương trình dao động tại M có dạng u (M) = 4cos( t - 2 ) 6 

Trong đó:

+ x = MO = 40 cm +T =

2 = 12s  /6

+  = V .T = 20.12 = 240(cm)  40   ⟹ u (M) = 4cos( t - 2 ) = 4cos( t - )(cm) 6

240

6

57

3

- Lúc u(O) đạt li độ cực đại tức là: ▪







4cos( t) = 4  cos( t) = 1  ( t) = k.2 6 6 6 𝜋

𝜋

3

3

- Lúc đó 𝑢(𝑀) = 4cos(k.2𝜋 − ) = 4.cos(− ) = 2(𝑐𝑚)

IC IA L

⟹ Chọn D. 2.3.2. Bài tập về giao thoa sóng Sử dụng phụ lực 1

FF

2.3.3. Bài tập về sóng dừng

O

Sử dụng phụ lực 1 2.3.4. Bài tập về sóng âm

Ơ

N

Sử dụng phụ lực 1

H

2.4. Các giáo án được xây dựng theo định hướng bồi dưỡng năng lực GQVĐ

N

Từ hệ thống bài tập được xây dựng, tôi đưa một số bài tập đó vào các bài dạy học cụ thể để tổ chức quá trình thực nghiệm sư phạm được trình bày qua 02 giáo án.

U

Y

2.4.1.Giáo án 1: Bài tập về đặc trưng sóng cơ và giao thoa sóng

I. MỤC TIÊU

M

1. Kiến thức:

Q

GIÁO ÁN 1. BÀI TẬP VỀ ĐẶC TRƯNG SÓNG CƠ VÀ GIAO THOA SÓNG

KÈ

- Hiểu rõ các đại lượng đặc trưng của sóng cơ: bước sóng, tốc độ truyền sóng, chu kì, tần số, biên độ sóng.

- Biết cách viết phương trình truyền sóng và vận dụng được phương trình sóng để xác

ẠY

định các đặc trưng của sóng.

D

- Hiểu và vận dụng được lý thuyết giao thoa để xác định các đặc trưng của sóng.

2. Kĩ năng: - Vận dụng kiến thức về sóng cơ xác định các đại lượng đặc trưng của sóng.

- Vận dụng kiến thức về lý thuyết giao thoa giải bài toán về giao thoa của sóng cơ.

- Vận dụng kiến thức dao động điều hòa và liên môn toán lý để giải bài toán sóng cơ.

- Thông qua giải bài tập học sinh có kĩ năng GQVĐ.

58

3. Thái độ: - Tự tin đưa ra các ý kiến cá nhân khi thực hiện các nhiệm vụ ở lớp, ở nhà.

- Chủ động trao đổi, thảo luận với các học sinh khác và với giáo viên.

- Hợp tác chặt chẽ với các bạn khi thực hiện các nhiệm vụ nghiên cứu, thí nghiệm.

II. CHUẨN BỊ CỦA GIÁO VIÊN VÀ HỌC SINH

IC IA L

1. Giáo viên - Hệ thống bài tập và câu hỏi định hướng GQVĐ.

- Phiếu học tập

Tìm tòi và hệ thống một số kiến thức đặc trưng sóng cơ

+ PHT2:

Tìm hiểu cách giải bài tập về đặc trưng sóng cơ.

+ PHT3:

Tìm hiểu và giải bài tập về giao thoa sóng cơ.

FF

+ PHT1:

O

2. Học sinh

N

- Ôn lại kiến thức về các đại lượng đặc trưng sóng cơ.

Ơ

- Ôn lại kiến thức về giao thoa sóng cơ.

III. TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG HỌC TẬP

H

A. KHỞI ĐỘNG

N

Hoạt động 1: Bài tập ôn lại kiến thức sóng cơ

Y

1. Mục tiêu: Hệ thống được các đại lượng đặc trưng và giao thoa của sóng cơ.

U

2. Phương pháp: Đàm thoại.

Q

3. Hình thức tổ chức hoạt động: GV đặt hệ thống câu hỏi liên quan việc ôn được hệ thống kiến thức.

M

4. Phương tiện dạy học: PHT1

KÈ

5. Sản phẩm: Biết được công thức. Ý nghĩa các đại lượng trong công thức.

6. Đánh giá sản phẩm: - GV theo dõi quá trình làm bài học sinh

ẠY

- GV có thể cho học sinh đánh giá lẫn trong quá trình báo cáo kết quả hoạt động

D

- Căn cứ kết quả và thái độ học tập của HS đánh giá được khả năng vận dụng kiến thức để giải quyết vấn đề.

Hoạt động của GV

Hoạt động của HS

GV đặt câu hỏi định hướng để trả lời

HS lắng nghe, suy nghĩ và đưa ra định

PHT1

hướng giải quyết vấn đề 59

Sườn sau λ

hướng truyền sóng, điểm cực đại, cực

F

B

tiểu? Phân biệt được sườn trước và sườn

A M

sau sóng? Liên tưởng sự việc diễn ra khi

C

J

E

G

D

H

K

L

FF

các em đi tắm biển?

O

Từ s= v.t ➔  = v.T =

CH2: Các em so sánh được gì trong mối , v, T , f với

v f

N

quan hệ giữa các đại lượng

I

IC IA L

CH1: Các em cần biểu diễn trên hình vẽ

Sườn trước

Ơ

biểu thức tính quảng đường trong chuyển

N

H

động thẳng đều?

Y

CH3: Độ lệch pha 2 sóng gặp nhau bằng bao nhiêu thì cho cực đại và bằng bao

+ Cực đại:

U

 = k 2 , k  Z

d 2 − d1 = k ..  Amax = 2a

➔

Q

nhiêu thì cho cực tiểu?

+ Cực tiểu:

M

 = (2k + 1) , k  Z

D

ẠY

KÈ

1  d 2 − d 1 = ( k + )  2    Amin = 0

60

➔

PHIẾU HỌC TẬP 1 Câu 1: Biểu diễn hiện tượng sóng cơ bằng hình vẽ và cho biết chiều chuyển động các phần từ môi trường vậy chất có sóng truyền qua?

IC IA L

*Nhận xét: Câu hỏi này giúp học sinh hình thành được năng lực T1, T2, T4, L1.

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

FF

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

O

------------------------------------------------------------------------------------------------------

N

Câu 2: Viết biểu thức quan hệ giữa các đại lượng , v,T , f ?

H

Ơ

*Nhận xét: Câu hỏi này giúp học sinh hình thành được năng lực T4, L1.

N

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Y

-----------------------------------------------------------------------------------------------------

U

------------------------------------------------------------------------------------------------------

Q

------------------------------------------------------------------------------------------------------

M

Câu 3: Viết biểu thức xác định vị trí cực đại và cực tiểu trong giao thoa sóng cơ? *Nhận xét: Câu hỏi này giúp học sinh hình thành được năng lực T1, T2, T4, L1,

KÈ

ĐG1.

------------------------------------------------------------------------------------------------------

ẠY

------------------------------------------------------------------------------------------------------

D

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

61

B. HÌNH THÀNH KIẾN THỨC Hoạt động 2: Tìm hiểu cách giải bài tập về đặc trưng sóng cơ.

1. Mục tiêu: Giải được bài tập đặc trưng sóng cơ 2. Phương pháp: Giải quyết vấn đề 3. Hình thức tổ chức hoạt động: Giáo viên định hướng, học sinh GQVĐ

IC IA L

4. Phương tiện dạy học: PHT2 5. Sản phẩm: Báo cáo kết quả hoạt động 6. Đánh giá sản phẩm: - GV theo dõi quá trình làm bài học sinh

FF

- GV có thể cho học sinh đánh giá lẫn trong quá trình báo cáo kết quả hoạt động

- Căn cứ kết quả và thái độ học tập của HS đánh giá được khả năng vận dụng kiến

O

thức để giải quyết vấn đề.

Hoạt động của HS

N

Hoạt động của GV

PHT2

- Bước sóng:  =

N

H

CH1: Tìm hiểu biểu thức tính để bước

Ơ

GV đặt câu hỏi định hướng để trả lời

-

Y

sóng?

U

CH2: Khoảng cách MN có quan hệ với

MN 22,5 = = 2, 25 = 2 + 0, 25  10

→ MN = 2 +

Q

bước sóng 𝜆 như thế nào?

 4

- Điểm N đang có xu hướng đi xuống và

thời gian t?

có li độ uN = 0. N xuống thấp nhất mất

KÈ

M

CH3: Dựa vào dao động điều hòa để tìm

ẠY D

v 200 = = 10 ( cm ) f 20

khoảng thời gian: 𝑡 =

𝑇 4

PHIẾU HỌC TẬP 2

Bài 2.4.1.13.

Sóng cơ có tần số 20 Hz truyền trên mặt thoáng chất lỏng với tốc độ 200 cm/s, gây ra các dao động theo phương thẳng đứng của các phần tử chất lỏng. Hai điểm M và N thuộc mặt thoáng chất lỏng, nằm trên cùng phương truyền sóng cách nhau 22,5 cm. Biết điểm M nằm gần nguồn sóng hơn. Tại thời điểm t, điểm M hạ xuống thấp 62

nhất. Sau thời điểm đó, khoảng thời gian ngắn nhất là bao nhiêu thì điểm N sẽ hạ xuống thấp nhất?

A.

3 s.

20

B.

3 s.

80

C.

7 s.

160

D.

1 s.

80

IC IA L

*Nhận xét: Câu hỏi này giúp học sinh hình thành được năng lực T1, T2, T4, L1, ĐG1, ĐG2.

------- ----------------------------------------------------------------------------------------------

------------------------------------------------------------------------------------------------------

FF

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

O

------------------------------------------------------------------------------------------------------

N

------------------------------------------------------------------------------------------------------

Ơ

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

H

------------------------------------------------------------------------------------------------------

N

------------------------------------------------------------------------------------------------------

Y

------------------------------------------------------------------------------------------------------

U

------------------------------------------------------------------------------------------------------

Q

------------------------------------------------------------------------------------------------------

M

------------------------------------------------------------------------------------------------------

KÈ

Hoạt động 3: Tìm hiểu và giải bài tập về giao thoa sóng cơ.

1. Mục tiêu: Tìm hiểu và giải bài tập về giao thoa sóng cơ.

2. Phương pháp: Giải quyết vấn đề

ẠY

3. Hình thức tổ chức hoạt động: Giáo viên định hướng, học sinh GQVĐ

D

4. Phương tiện dạy học: PHT2 5. Sản phẩm: Báo cáo kết quả hoạt động 6. Đánh giá sản phẩm: - GV theo dõi quá trình làm bài học sinh - GV có thể cho học sinh đánh giá lẫn trong quá trình báo cáo kết quả hoạt động - Căn cứ kết quả và thái độ học tập của HS đánh giá được khả năng vận dụng kiến 63

thức để giải quyết vấn đề.

Hoạt động của GV

Hoạt động của HS

GV đặt câu hỏi định hướng để

HS nghiêm cứu và trả lời định hướng

CH1: Tìm tần số sóng qua quan -Tần số: 𝑓 =

hệ với tần số góc?

2𝜋 𝜔

FF

CH2:Điều kiện nào để tìm số

IC IA L

trả lời PHT3

- Điều kiện cực đại −S1S2<kλ<S1S2; kZ

O

cực đại trên đoạn S1S2?

- Phương trình sóng tổng hợp:

N

CH3: Phương trình sóng tổng hợp có dạng như thế nào?

𝜋(𝑑2 − 𝑑1)

Ơ

𝑢 = 2𝐴𝑐𝑜𝑠

𝜋(𝑑2 + 𝑑1)



)

N

H



cos (2𝜔𝑡 −

Y

PHIẾU HỌC TẬP 3

U

Bài 2.4.2.8.

Q

Dao động tại hai điểm S1,S2 cách nhau 12cm trên một mặt chất lỏng có biểu thức: u=Acos100πt, tốc độ truyền sóng trên mặt chất lỏng là 0,8m/s.

M

a) Giữa hai điểm S1,S2 có bao nhiêu đường hypebol, tại đó chất lỏng dao động

KÈ

mạnh nhất?

b) Viết biểu thức của dao động tại điểm M cách đều S1,S2 một khoảng 8cm, và

ẠY

tại điểm M′ nằm trên đường trung trực của S1S2 và cách đường S1S2 một khoảng 8cm.

D

*Nhận xét: Câu hỏi này giúp học sinh hình thành được năng lực T1, T2, T4, Đ1, L1.

-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------64

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

IC IA L

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

FF

------------------------------------------------------------------------------------------------------

O

C. VẬN DỤNG, TÌM TÒI, MỞ RỘNG

N

Hoạt động 4: Vận dụng, củng cố

Ơ

Tìm hiểu, sưu tầm bài tập liên quan đến các đại lượng đặc trưng và giao thoa sóng cơ.

1. Mục tiêu: Giải được một số bài tập liên quan đến đặc trưng vật lý của âm

H

2. Phương pháp: Giao nhiệm vụ ở nhà.

N

3. Hình thức tổ chức hoạt động: GV gợi ý câu hỏi, bài tập cần tìm hiểu.

Y

4. Phương tiện dạy học: Máy chiếu.

U

5. Sản phẩm: Báo cáo kết quả.

Q

6. Đánh giá sản phẩm: Dựa vào năng lực học sinh đánh giá nhận xét cụ thể.

Hoạt động của GV

Hoạt động của HS - HS thực hiện nhiệm vụ được giao.

Yêu cầu HS chuẩn bị trước bài bài tập và

- HS báo cáo kết quả và thảo luận

KÈ

M

- Chuyển giao nhiệm vụ học tập: cách giải.

ẠY

- Theo dõi, hướng dẫn, giúp đỡ HS thực hiện nhiệm vụ

D

- Đánh giá kết quả thực hiện nhiệm vụ của HS

65

2.4.2. Giáo án 2: Bài tập sóng dừng và sóng âm.

GIÁO ÁN 2. BÀI TẬP VỀ SÓNG DỪNG VÀ SÓNG ÂM

1. Kiến thức: - Hiểu rõ sóng dừng và sóng âm. Âm nghe được.

- Hiểu được điều kiện sóng dừng xảy ra.

FF

- Vận dụng được điều kiện sóng dừng trong dụng cụ âm nhạc.

IC IA L

I. MỤC TIÊU

- Nêu được các đại lượng tần số âm, cường độ và mức cường độ âm, đồ thị dao động

O

âm, âm cơ bản và hoạ âm.

2. Kĩ năng:

N

- Vận dung điều kiện sóng dừng để giải bài tập

Ơ

- Hiểu và vận dụng được các đại lượng đặc trưng sinh lý sóng âm để giải bài tập.

H

- Thông qua giải bài tập học sinh có kĩ năng GQVĐ.

N

3. Thái độ:

- Tự tin đưa ra các ý kiến cá nhân khi thực hiện các nhiệm vụ ở lớp, ở nhà.

Y

- Chủ động trao đổi, thảo luận với các học sinh khác và với giáo viên.

U

- Hợp tác chặt chẽ với các bạn khi thực hiện các nhiệm vụ nghiên cứu, thí nghiệm.

M

1. Giáo viên

Q

II. CHUẨN BỊ CỦA GIÁO VIÊN VÀ HỌC SINH

KÈ

- Hệ thống bài tập và câu hỏi định hướng GQVĐ.

ẠY

- Phiếu học tập + PHT4:

Tìm hiểu cách giải bài tập về sóng dừng.

+ PHT5:

Tìm hiểu và giải bài tập về sóng âm.

D

2. Học sinh - Ôn lại kiến thức sóng dừng, sóng âm.

- Tìm hiều về dụng cụ âm nhạc.

III. TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG HỌC TẬP A. KHỞI ĐỘNG Hoạt động 1: Bài tập ôn lại kiến thức sóng dừng, sóng âm 66

1. Mục tiêu: Hệ thống kiến thức sóng dừng, sóng âm.

2. Phương pháp: Đàm thoại.

3. Hình thức tổ chức hoạt động: GV đặt hệ thống câu hỏi liên quan việc ôn được hệ thống kiến thức.

4. Phương tiện dạy học: Sử dụng hệ thống câu hỏi soạn trước.

IC IA L

5. Sản phẩm: Biết được công thức. Ý nghĩa các đại lượng trong công thức.

6. Đánh giá sản phẩm: - GV theo dõi quá trình làm bài học sinh

- GV có thể cho học sinh đánh giá lẫn trong quá trình báo cáo kết quả hoạt động

FF

- Căn cứ kết quả và thái độ học tập của HS đánh giá được khả năng vận dụng kiến

O

thức để giải quyết vấn đề.

Hoạt động của HS

N

Hoạt động của GV

HS lắng nghe, suy nghĩ và đưa ra định

Ơ

GV đặt câu hỏi định hướng để trả lời

hướng giải quyết vấn đề

N

H

PHT1

Y

CH1: Điều kiện sóng dừng xảy ra trên

+ Hai đầu cố định: l = n.  (n = 1, 2, 3…)

2

Q

a) Hai đầu cố định

U

dây?

M

▪ Số bụng là n

KÈ

▪ Số nút là n+1 + Hai là tự do: l = n.  (n = 1, 2, 3…)

b) Hai đầu tự do

2

D

ẠY

▪ Số bụng là n+1 ▪ Số nút là n + Một đầu cố định, một đầu tự do:

c) Một đầu cố định, một đầu tự do l = m.

67

 4

(m = 1, 3, 5…)

▪ Số bụng bằng số nút là m + 1 2

CH2: Thế nào hạ âm, âm nghe được, siêu âm?

16Hz ≤ f≤ 20,000Hz

cường độ âm I=

IC IA L

CH3: Biểu thức cường độ âm, mức P P ; L( B ) = lg I  I = 10L I 0 = 2 S 4r I0

CH4: Công thức tần số nguồn âm nhạc? a) Dây đàn 2 đầu cố định

FF

+ Tần số dây đàn: f = nv (n = 1, 2, ..)

2l

b) Ống sáo

4l

N

O

+ Tần số ống sáo: f = mv (m = 1, 3, 5..)

Ơ

B. HÌNH THÀNH KIẾN THỨC

H

Hoạt động 2: Tìm hiểu cách giải bài tập về sóng dừng.

N

1. Mục tiêu: Giải được bài tập sóng dừng 2. Phương pháp: Giải quyết vấn đề

Y

3. Hình thức tổ chức hoạt động: Giáo viên định hướng, học sinh GQVĐ

U

4. Phương tiện dạy học: PHT4

Q

5. Sản phẩm: Báo cáo kết quả hoạt động

M

6. Đánh giá sản phẩm:

- GV theo dõi quá trình làm bài học sinh

KÈ

- GV có thể cho học sinh đánh giá lẫn trong quá trình báo cáo kết quả hoạt động - Căn cứ kết quả và thái độ học tập của HS đánh giá được khả năng vận dụng kiến

D

ẠY

thức để giải quyết vấn đề.

Hoạt động của GV

Hoạt động của HS

GV đặt câu hỏi định hướng để trả lời PHT1 CH1: Biểu thức điều kiện sóng dừng xảy

+ Dây 2 đầu cố định thì

ra trên dây 2 đầu cố định?

68

=k

 .

2

CH2:Lập mối quan hệ l với v và f qua 2

+ k=4: = k

trường hợp k=4, k=6

 v 2v =4 = (1).

2 2f f

+ k=6: = k

 v 3v =6 = (2).

2 2f  f 

IC IA L

PHIẾU HỌC TẬP 4 Bài 2.4.3.10.

Một sợi dây đàn hồi căng ngang, hai đầu cố định. Trên dây có sóng dừng, tốc độ Nếu trên dây có 6 điểm bụng thì tần số sóng trên dây là B. 126 Hz.

C. 28 Hz.

O

A. 252 Hz.

FF

truyền sóng không đổi. Khi tần số sóng trên dây là 42 Hz thì trên dây có 4 điểm bụng.

D. 63 Hz.

N

*Nhận xét: Câu hỏi này giúp học sinh hình thành được năng lực T1, T2, Đ2, L1.

Ơ

------------------------------------------------------------------------------------------------------

H

------------------------------------------------------------------------------------------------------

N

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Y

------------------------------------------------------------------------------------------------------

U

------------------------------------------------------------------------------------------------------

Q

------------------------------------------------------------------------------------------------------

M

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

KÈ

------------------------------------------------------------------------------------------------------

ẠY

Hoạt động 3: Tìm hiểu và giải bài tập về sóng âm.

1. Mục tiêu: Tìm hiểu và giải bài tập về sóng âm.

D

2. Phương pháp: Giải quyết vấn đề 3. Hình thức tổ chức hoạt động: Giáo viên định hướng, học sinh GQVĐ 4. Phương tiện dạy học: PHT5 5. Sản phẩm: Báo cáo kết quả hoạt động 6. Đánh giá sản phẩm: - GV theo dõi quá trình làm bài học sinh 69

- GV có thể cho học sinh đánh giá lẫn trong quá trình báo cáo kết quả hoạt động - Căn cứ kết quả và thái độ học tập của HS đánh giá được khả năng vận dụng kiến thức để giải quyết vấn đề.

Hoạt động của GV

Hoạt động của HS

GV đặt câu hỏi định hướng để trả lời

HS nghiêm cứu và trả lời định hướng

IC IA L

PHT3 Bài 2.4.4.6.

CH1: Lập biểu thức quan hệ giữa cường

+

FF

độ âm IA, IB với bán kính RA, RB?

IA R2 = B2 ; RA IB

O

CH2: Lập biểu thức quan hệ giữa cường độ âm IA, IB với bán kính LA, LB?

+ RB = RA + 2RM

N

H

Bài 2.4.4.9.

IA ; IB

Ơ

CH3: Tìm quan hệ giữa RA, RB, RM?

N

+ LA - LB = 10lg

- Mỗi ca sĩ được xem như một nguồn

hay không?

âm.

Q

U

Y

CH1: Mỗi ca sỹ có phải là một nguồn âm

CH2: Lập mối quan hệ mức cường độ âm

LN – L1 = 10lg

NI I

M

khi có 1 ca sỹ hát và khi có N ca sỹ tham

KÈ

gia hát?

ẠY

PHIẾU HỌC TẬP 5

D

Bài 2.4.4.6.

Hai điểm A, B nằm trên cùng một đường thẳng đi qua một nguồn âm và ở hai phía

so với nguồn âm. Biết mức cường độ âm tại A và tại trung điểm của AB lần lượt là 50 dB và 44 dB. Mức cường độ âm tại B là A. 28 dB

B. 36 dB

C. 38 dB

70

D. 47 dB

*Nhận xét: Câu hỏi này giúp học sinh hình thành được năng lực T1, T2, Đ2, L1.

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

IC IA L

------------------------------------------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------------------Bài 2.4.4.9.

FF

Trong một bản hợp ca, coi mọi ca sĩ đều hát với cùng cường độ âm và coi cùng tần số. Khi một ca sĩ hát thì mức cường độ âm là 68 dB Khi cả ban hợp ca cùng hát

B. 12 người.

C. 10 người.

N

A. 16 người.

O

thì đo được mức cường độ âm là 80 dB . Số ca sĩ có trong ban hợp ca là

D. 18 người

Ơ

*Nhận xét: Câu hỏi này giúp học sinh hình thành được năng lực T1, T2, Đ2, L3,

H

ĐG2.

N

------------------------------------------------------------------------------------------------------

Y

------------------------------------------------------------------------------------------------------

U

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

M

Q

------------------------------------------------------------------------------------------------------

KÈ

C. VẬN DỤNG, TÌM TÒI, MỞ RỘNG Hoạt động 4: Vận dụng, củng cố Tìm hiểu, sưu tầm bài tập liên quan đến các đại lượng đặc trưng và giao thoa sóng cơ.

ẠY

1. Mục tiêu: Giải được một số bài tập liên quan đến đặc trưng vật lý của âm

D

2. Phương pháp: Giao nhiệm vụ ở nhà.

3. Hình thức tổ chức hoạt động: GV gợi ý câu hỏi, bài tập cần tìm hiểu.

4. Phương tiện dạy học: Máy chiếu.

5. Sản phẩm: Báo cáo kết quả.

6. Đánh giá sản phẩm: Dựa vào năng lực học sinh đánh giá nhận xét cụ thể.

Hoạt động của GV

Hoạt động của HS 71

- Chuyển giao nhiệm vụ học tập:

- HS thực hiện nhiệm vụ được giao.

- Theo dõi, hướng dẫn, giúp đỡ HS thực hiện

- HS báo cáo kết quả và thảo luận

nhiệm vụ

D

ẠY

KÈ

M

Q

U

Y

N

H

Ơ

N

O

FF

IC IA L

- Đánh giá kết quả thực hiện của HS

72

KẾT LUẬN CHƯƠNG 2

Trong chương này, tôi đã xây dựng hệ thống bài tập dựa trên các nguyên tắc và quy trình ở chương nhằm bồi dưỡng năng lực giải quyết vấn đề cho học sinh thông qua các các tiết bài tập, các tiết ôn tập chương “sóng cơ và sóng âm” trong chương trình THPT nói chung và các kỳ thi THPT Quốc gia, các kỳ thi vào Đại học, cao đẳng

IC IA L

nói riêng.

Hệ thống bài tập có sử dụng 10 bài tập trong SGK Vật lý 12, 10 bài tập trong SBT Vật lý 12 và 60 bài tập tự nghiên cứu xây dựng có tham khảo các nguồn [16].

FF

Để đánh giá năng lực GQVĐ của HS thông qua dạy học tiết bài tập phần Sóng cơ và sóng âm, tôi đã xây dựng 02 giáo án liên quan để thực hiện thực nghiệm sư

D

ẠY

KÈ

M

Q

U

Y

N

H

Ơ

N

O

phạm và phân tích kết quả ở chương 3.

73

Chương 3: THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 3.1. Mục đích thực nghiệm sư phạm Tiến hành thực nghiệm sư phạm để đánh giá hiệu quả của việc sử dụng hệ thống bài tập nhằm bồi dưỡng năng lực GQVĐ cho học sinh chương “Sóng cơ và sóng âm”

3.2. Đối tượng thực nghiệm sư phạm Học sinh lớp 12/9, Trường THPT Thái Phiên, Đà Nẵng.

FF

3.3. Thời gian thực nghiệm sư phạm

IC IA L

của Vật lý lớp 12.

Thời gian thực nghiệm từ ngày 12/5/2020 đến ngày 20/5/2020

O

3.3. Nội dung thực nghiệm sư phạm

N

Dựa vào nội dung của chương “Sóng cơ và sóng âm”, tôi tiến hành soạn giảng

Ơ

02 bài theo hướng bồi dưỡng năng lực GQVĐ để tiến hành thực nghiệm như sau:

H

- Giáo án 1: Bài tập về đặc trưng sóng cơ và giao thoa sóng.

N

- Giáo án 2: Bài tập sóng dừng và sóng âm.

Q

U

3.4.1. Công tác chuẩn bị

Y

3.4. Các bước tiến hành thực nghiệm

- Trao đổi với ban giám hiệu nhà trường về mục đích về thực nghiệm sư phạm

M

- Trao đổi với giáo viên dạy vật lý lớp 12/9 về mục đích, nhiệm vụ và nội dung

KÈ

các giáo án thực nghiệm và xin phép mượn lớp để thực hiện giảng dạy các giáo án đã

D

ẠY

chuẩn bị.

- Lập kế hoạch thực nghiệm và trình ban giám hiệu phê duyệt.

- Chuẩn bị các giáo án thực nghiệm.

- Chuẩn bị các bài kiểm tra đánh giá.

3.4.2. Tiến hành thực nghiệm - Ngày 13/5/2020: Kiểm tra 45 phút.

- Ngày 14/5/2020: Dạy thực nghiệm giáo án 1.

74

- Ngày 18/5/2020: Dạy thực nghiệm giáo án 2.

- Ngày 20/5/2020: Kiểm tra 45 phút.

Tiến hành quan sát, ghi chép, thăm dò ý kiến học sinh sau mỗi giờ thực nghiệm.

3.5. Kết quả thực nghiệm sư phạm

IC IA L

3.5.1. Đánh giá định tính

- Sau khi thực nghiệm, tôi thấy chất lượng tiếp thu kiến thức của HS tốt hơn.

Nhiều HS trao đổi với GV hơn và ghi nhận dễ hiểu và dễ nhớ bài hơn.

FF

- Nhiều HS có hứng thú, thái độ học tập tích cực hơn và có cảm giác yêu thích

O

môn học nhiều hơn.

- Nhiều HS mạnh dạn đưa ra ý kiến của mình và nhận xét, đánh giá ý kiến của

N

bạn; không khí giờ học nhẹ nhàng, thoải mái, hứng khởi.

Ơ

3.5.2. Đánh giá định lượng

H

- Để đánh giá kết quả định lượng của thực nghiệm sư phạm, tôi sử dụng kết

N

quả 02 bài kiểm tra 45 phút trước và sau khi dạy thực nghiệm.

Y

- Để thực hiện đánh giá định lượng, tôi sử dụng Phương pháp đối chứng, so

U

sánh phổ điểm của HS trước và sau khi được tác động việc dạy thực nghiệm.

Q

- Ký hiệu: + TTN là nhóm học sinh làm bài trước khi thực nghiệm.

M

+ STN là nhóm học sinh làm bài sau khi thực nghiệm.

ẠY

KÈ

- Kết quả bài kiểm tra được thể hiện trong bảng 3.5.1

D

Lớp

Bảng 3.5.1. Bảng kết quả phân phối điểm số của HS Số học sinh đạt điểm xi

Số HS

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

4,5

5

TTN

43

0

0

1

1

2

0

3

1

4

5

5

STN

43

0

0

0

0

0

1

0

2

2

3

4

Lớp

Số

Số học sinh đạt điểm xi 75

HS

5,5

6

6,5

7

7,5

8

8,5

9

9,5

10

TB

TTN

43

5

4

6

1

1

0

0

0

0

0

0

STN

43

7

7

6

3

2

2

0

0

0

0

0

Điểm trung bình

4,4

Điểm trung vị

4,5

5,5

2

0

17

8

5,5

6

7,5

8

Sô HS đạt điểm dưới TB (<5)

Ơ

Điểm có nhiều HS đạt nhất

N

H

Điểm cao nhất

5,2

FF

O

Số HS đạt điểm <2

Y

8 7

U

6

Q

5 4

STN

N

TTN

IC IA L

Bảng 3.5.2. Bảng thống kê theo phổ điểm của HS

M

3 2

KÈ

1 0

TTN

STN

Hình 3.5.1. Biểu đồ phổ điểm kết quả thực nghiệm

D

ẠY

0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 6 6.5 7 7.5 8 8.5 9 9.5 10

76

Bảng 3.5.3. Bảng thống kê phân bố tần suất điểm số của HS Lớp

Tỉ lệ % tích lũy học sinh đạt điểm xi

Số HS

0

0,5

1

1,5

2

TTN 43

0

0

2.6

5.1

10.3 10.3 17.9 20.5 30.8 43.6

STN

0

0

0

0

0

2.6

3,5

2.6

7.7

4

4,5

12.8 20.5

IC IA L

3

Tỉ lệ % tích lũy học sinh đạt điểm xi

Số HS

5

5,5

6

6,5

7

7,5

8

8,5

TTN 43

56.4 69.2 79.5 94.9 97.4 100

STN

30.8 48.7 66.7 82.1 89.7 94.9 100

10

100

100

100

100

100

100

100

N Ơ

100%

N

H

80%

Y

60%

Q

U

40%

20%

9,5

100

O

43

100

9

FF

Lớp

43

2,5

M

0%

ẠY

KÈ

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 6 6.5 7 7.5 8 8.5 9 9.5 10 TTN

STN

Hình 3.5.2. Biểu đồ tần suất theo phổ điểm HS

D

*Nhận xét: Căn cứ bảng 3.5 và biểu đồ phổ điểm hình 3.5, ta thấy: - Số điểm HS ở mức dưới trung bình của lớp sau khi dạy thực nghiệm giảm đi rất nhiều so với mức điểm trước khi thực nghiệm.

77

- Điểm số trung bình, điểm trung vị của HS sau khi thực nghiệm tăng lên đáng kể.

- Tỉ lệ điểm thi dưới mức trung bình giảm đi rất nhiều sau khi thực nghiệm.

IC IA L

Từ những nhận xét và phân tích số liệu trên, tôi khẳng định kết quả học

D

ẠY

KÈ

M

Q

U

Y

N

H

Ơ

N

O

FF

tập của học sinh sau thực nghiệm cao hơn trước khi thực nghiệm.

78

KẾT LUẬN CHƯƠNG 3

Qua 2 bài thực nghiệm đã giảng dạy, các bài kiểm tra đánh giá và hệ thống bài tập đã xây dựng nhằm bồi dưỡng năng lực GQVĐ trong dạy học vật lý, tôi đã thu

IC IA L

nhận được kết quả sau: - Hệ thống bài tập đã xây dựng được HS đón nhận, giải quyết bài tập trên lớp

và ở nhà một cách tích cực và hứng khởi. Hệ thống này cũng giúp HS củng cố được kiến thức vật lý và kiến thức liên môn khi giải quyết một bài tập vật lý một cách khoa

FF

học và đúng đắn.

O

- Sau khi thực nghiệm, HS đã có thái độ học tập tích cực và chủ động trao đổi với GV nhiều hơn.

N

- Có thể khẳng định dạy học theo định hướng hình thành và phát triển năng lực

Ơ

GQVĐ, HS vừa phải nắm được tri thức khoa học vừa phải biết cách sử dụng tri thức

H

đó vào việc giải quyết các vấn đề đặt ra trong quá trình học tập cũng như trong cuộc

N

sống.

Y

Như vậy qua thực nghiệm sư phạm trong một thời gian hạn hẹp nhưng bước đầu

D

ẠY

KÈ

M

Q

U

đã khẳng định được giả thuyết khoa học đưa ra trong luận văn.

79

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

1. Kết luận - Đề tài đã phân tích cơ sở lí luận về bản chất năng lực GQVĐ và vai trò năng

IC IA L

lực GQVĐ trong dạy học.

Qua điều tra thực trạng thấy rằng, bài tập bồi dưỡng năng lực GQVĐchưa được GV THPT sử dụng nhiều trong dạy học nói chung và dạy học Vật lý nói riêng; năng

FF

lực GQVĐ của HS hiện nay còn thấp mà nguyên nhân là do PPDH của GV hiện nay.

Dựa trên nguyên tắc quy trình lựa chọn BTVL để bồi dưỡng năng lực GQVĐ,

N

bài tập của chương để đưa vào thực nghiệm sư phạm.

O

tôi đã xây dựng hệ thống bài tập chương “Sóng cơ và sóng âm” và thiết kế 2 giáo án

Ơ

Để khẳng định tính đúng đắn của giả thuyết đã đưa ra, tôi đã tiến hành sử dụng 2 giáo án đã thiết kế đưa vào thực nghiệm dạy học tại trường THPT Thái Phiên, Đà

H

Nẵng. Kết quả thực nghiệm cho thấy giả thuyết đề tài đưa ra đúng đắn, khả thi và có

N

hiệu quả. Dạy học bằng phương pháp bồi dưỡng năng lực GQVĐ là một định hướng

Y

dạy học có hiệu quả, rèn luyện phát triển năng lực GQVĐ cho HS và cnâng cao kiến

M

2. Kiến nghị

Q

dụng trong thực tiển.

U

thức khoa học giúp học sinh tự giải quyết được vấn đề bài tập đặt và mở rộng ứng

Việc xây dựng hệ thống bài tập để bồi dưỡng năng lực GQVĐ trong dạy học

KÈ

chương “Sóng cơ và sóng âm” có hiệu quả. Tuy nhiên, tôi thực hiện đề tài trong một thời gian ngắn và thực nghiệm với số lượng hạn chế nên cần có thêm sự đầu tư và

ẠY

thường xuyên cập nhật thông tin, bổ sung thêm bài tập phong phú hơn để có thể sử

D

dụng đúng kỳ vọng trong dạy học theo phương pháp bồi dưỡng năng lực GQVĐ. Để phương pháp dạy học phát triển năng lực đề ra và lựa chọn giải pháp cho HS

đạt hiệu quả cao, người giáo viên cần phải chuẩn bị tốt về cơ sở lý luận của dạy học phát triển năng lực đề ra. Các cơ sở giáo dục cần tạo điều kiện cho GV được học tập, trau dồi trình độ chuyên môn nghiệp vụ đáp ứng được yêu cầu ngày càng cao của đổi mới giáo dục thông qua tổ chức tập huấn, cung cấp các tài liệu cập nhật cho GV. 80

Tôi nhận thấy nội dung nghiên cứu này chỉ là những kết quả nghiên cứu ban đầu. Vì trình độ của bản thân và điều kiện thời gian còn hạn chế, tôi mong nhận được những ý kiến góp ý xây dựng của các thầy cô giáo và các bạn đọc quan tâm tới việc đổi mới PPDH theo hướng tiếp cận phát triển các năng lực của HS nói chung và năng lực GQVĐ nói riêng, từ đó nâng cao chất lượng dạy học Vật lý ở trường THPT.

IC IA L

3. Hướng phát triển của luận văn

Căn cứ và những kết quả đã đạt được nêu trên, đề tài có thể được phát triển theo các hướng sau:

FF

- Mở rộng phạm vi nghiên cứu xây dựng hệ thống bài tập vật lý để bồi dưỡng năng lực GQVĐ cho HS trong các chương còn lại của chương trình vật lý 12 và các lớp

O

10,11 của khổi THPT.

N

- Nghiên cứu vận dụng bài tập vật lý theo hướng phát triển năng lực để đánh giá

Ơ

các hoạt động nhận thức của HS theo hướng đánh giá sự phát triển các năng lực, góp

D

ẠY

KÈ

M

Q

U

Y

N

H

phần đổi mới PPDH và kiểm tra đánh giá HS.

81

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1]. Nguyễn Hòa Bình (2015), Năng lực và đánh giá năng lực. Tạp chí khoa học ĐHSP HCM, Số 6, trang 21.

IC IA L

[2]. Lương Duyên Bình (Tổng chủ biên) (2008), Vật lí 12. NXB Giáo dục.

[3]. Lương Duyên Bình (Tổng chủ biên) (2008), Vật lí 12 Sách giáo viên. NXB Giáo dục.

FF

[4]. Bộ Giáo dục và Đào tạo (2018), Chương trình giáo dục phổ thông (Chương trình tổng thể).

O

[5]. Hoàng Chúng (1969), Rèn luyện khả năng sáng tạo toán học cho học sinh ở

N

trường THPT. NXB Hà Nội.

Ơ

[6]. Bernd Meier, Nguyễn Văn Cường (2014), Lý luận dạy học hiện đại. NXB Đại

H

học Sư phạm.

[7]. Nguyễn Minh Hiển (2015), Bồi dưỡng năng lực phát hiện và GQVĐ cho học sinh

N

trong dạy học bài tập chương “Sóng cơ và sóng âm” vật lý 12 THPT. Luận văn thạc

Y

sỹ.

U

[8]. Phạm Thị Phú (2007), Chuyển hóa phương pháp nhận thức vật lý thành

Q

phương pháp dạy học vật lý. Đại Học Vinh.

M

[9]. Nguyễn Thị Lan Phương (2015), Đánh giá năng lực giải quyết vấn đề ở trường

KÈ

phổ thông. Tạp chí Khoa học Giáo dục Số 112 tr. 3-6, [10]. Nguyễn Khả Thụ (2013), Soạn thảo hệ thống bài tập và hướng dẫn hoạt động giải bài tập chương Dao động và sóng điện từ- vật lí 12 theo hướng tích cực hóa hoạt

ẠY

động học tập và bồi dưỡng năng lực sáng tạo của học sinh. Luận văn thạc sĩ.

D

[11]. Nguyễn Đình Thước (2013), Những vấn đề hiện đại về dạy học vật lý. Đại Học Vinh.

[12]. Phan Đồng Châu Thủy, Nguyễn Thị Ngân (2017), “Xây dựng thang đo và bộ công cụ đánh giá năng lực GQVĐ của học sinh qua dạy học dự án”. Tạp chí khoa học trường Đại học Sư phạm thành phố Hồ Chí Minh, số 4.

82

[13]. Lê Đình Trung, Phan Thị Thanh Hội (2016), Dạy học theo định hướng hình thành và phát triển năng lực người học ở trường phổ thông. NXB Đại học Sư phạm.

[14]. OECD (2010), PISA (2012), Field Trial Problem Solving Framework. Page 12.

[15]. Xavier Roegiers (1996), Khoa sư phạm tích hợp hay làm thế nào để phát triển

IC IA L

các năng lực ở nhà trường. Người dịch Đào Trọng Quang, NXB Giáo dục.

D

ẠY

KÈ

M

Q

U

Y

N

H

Ơ

N

O

FF

[16]. Internet

83

PHỤ LỤC 1

2.3.2. Bài tập về giao thoa sóng Bài 2.3.2.1. (Bài 2 Trang 45 SGK Vật Lý 12) Nêu công thức xác định vị trí các cực + Nhận xét định hướng GQVĐ: - Nếu được định nghĩa về hiệu quang lộ và điểm cực đại.

IC IA L

đại giao thoa.

FF

- Hiểu được công thức hiệu quang lô (đường đi) của 2 sóng ∆d=d2−d1=kλ.

- Câu hỏi này giúp học sinh hình thành được năng lực T1, T2.

O

+ HD Giải:

N

Cực đại giao thoa nằm tại các điểm có hiệu đường đi của hai sóng tới đó bằng

Ơ

bằng một số nguyên lần bước sóng d2−d1=kλ;(k=0;±1;±2;...)

H

Bài 2.3.2.2. (Bài 3 Trang 45 SGK Vật Lý 12) Nêu công thức xác định vị trí các cực

N

tiểu giao thoa + Nhận xét định hướng GQVĐ:

U

Y

- Nếu được định nghĩa về hiệu quang lộ và điểm cực tiểu.

Q

- Nắm được công thức hiệu quang lô (đường đi) của 2 sóng ∆d=d2−d1=(k+1/2)λ.

M

- Câu hỏi này giúp học sinh hình thành được năng lực T1, T2.

KÈ

+ HD Giải:

Cực đại giao thoa nằm tại các điểm có hiệu đường đi của hai sóng tới đó bằng bằng một số nguyên lần bước sóng d2−d1=kλ;(k=0;±1;±2;...)

ẠY

Bài 2.3.2.3. (Bài 7 Trang 45 SGK Vật Lý 12)

D

Trong thí nghiệm ở hình 2.3.2, tốc độ truyền sóng là 0,5 m/s, cần rung có tần số

40Hz. Tính khoảng cách giữa hai điểm cực đại giao thoa cạnh nhau trên đoạn thẳng S1S2 .

84

Nhận xét định hướng GQVĐ:

FF

- Nắm được mối quan hệ giữa λ, v và f.

IC IA L

Hình 2.3.2. Thí nghiệm giao thoa

O

- Khái niệm điểm cực đại và công thức quan hệ 2 điểm cực đại liên tiếp nhau.

- Câu hỏi này giúp học sinh hình thành được năng lực T1, T2, T4.

Ơ

N

+ HD Giải:

H

Giả sử M1 và M2 là hai điểm cực đại gần nhau nhất trên đoạn S1S2 tính từ S1 S1

N

M1

Y

- Điểm M1 : S2M1−S1M1=kλ

(1) (2)

U

- Điểm M2 : S2M2−S1M2=(k+1)λ

S2 M2

Q

- Lấy (2) trừ (1) vế theo vế, ta được: 2M1M2=λ ⟹ M1M2=λ/2

M

Mà có λ=v.f=0,540=0,0125m=1,25cm ⟹ M1M2 = 0,625cm. *Nhận xét: Khoảng cách giữa hai điểm cực đại cạnh nhau trên đoạn S1S bằng nửa

KÈ

bước sóng.

ẠY

Bài 2.3.2.4. (Bài 8 Trang 45 SGK Vật Lý 12) Trong thí nghiệm ở hình 8.1, khoảng cách giữa hai điểm S1 và S2 là d = 11cm. Cho

D

cần rung, ta thấy điểm S1, S2 gần như đứng yên và giữa chúng còn 10 điểm đứng yên không dao động. Biết tần số cần rung là 26 Hz, hãy tính tốc độ truyền sóng. + Nhận xét định hướng GQVĐ: - Nắm được mối quan hệ giữa λ, v và f.

- Khái niệm điểm cực đại và công thức quan hệ 2 điểm cực tiểu liên tiếp nhau.

85

- Có thể tư duy theo kiểu vẽ hình và đếm số điểm đứng yên. Từ đó giải bài toán chính xác, khoa học và rất nhanh.

- Câu hỏi này giúp học sinh hình thành được năng lực T1, T2, Đ2. + HD Giải:

IC IA L

Ta có, khoảng cách giữa 2 điểm đứng yên liên tiếp là: λ/2 Khoảng cách giữa n điểm đứng yên liên tiếp (n−1/2)λ

Theo đề ta có, 2 điểm S1 và S2 được coi là đứng yên và giữa chúng có 10 điểm

12−1 2

=

11 2

= 11 →  = 2(𝑐𝑚)

O

Từ đó, suy ra: 𝑆1 𝑆2 =

FF

đứng yên => Trên đoạn S1S2 có 12 điểm đứng yên (tính cả S1 và S2)

Tốc độ truyền sóng: v=λ.f=2.26=52cm/s

N

Bài 2.3.2.5. (Bài 8.5 Trang 22 SBT Vật Lý 12)

Ơ

Hai nguồn sóng S1,S2 trên mặt chất lỏng, cách nhau 18cm, dao động cùng pha với đại là: B. 4

C. 3

D. 2

Y

A. 5

N

H

tần số 20Hz. Tốc độ sóng là 1,2m/s. Số điểm trên đoạn S1S2 dao động với biên độ cực

U

Nhận xét định hướng GQVĐ:

𝑣

Q

- Ghi nhận mối quan hệ của bước sóng với tốc độ và tần số:  = . 𝑓

M

- Sử dụng điều kiện cực đại giao thoa sóng hai nguồn cùng pha: d2−d1=kλ.

KÈ

- Chú ý tại nguồn không thể có cực đại nên nhận định điều kiện toán học để tìm ra

số điểm cực đại thỏa mãn: −S1S2<kλ<S1S2; kZ

ẠY

+ HD Giải: 𝑣

1,2

𝑓

20

D

- Bước sóng  = =

= 0,06(𝑚) = (𝑐𝑚)

- Ta có: −S1S2 < kλ < S1S2 ⇔ −18 < k.6 < 18 ⇔ −3 < k < 3 ⟹ Có 5 giá trị k nguyên ⇒ Có 5 cực đại trên đoạn S1S2. ⟹ Chọn A. Bài 2.3.2.6. (Bài 8.6 Trang 22 SBT Vật Lý 12) 86

Ở bề mặt một chất lỏng có hai nguồn kết hợp S1và S2 cách nhau 20cm. Hai nguồn này dao động theo phương thẳng đứng có phương trình lần lượt là u1=5cos40πt(mm) và u2=5cos(40πt+π)(mm). Tốc độ truyền sóng trên mặt chất lỏng là 80cm/s. Số điểm dao động với biên độ cực đại trên đoạn thẳng S1S2 là B. 9

C. 10

D. 8

IC IA L

A. 11

Nhận xét định hướng GQVĐ:

𝑣

- Ghi nhận mối quan hệ của bước sóng với tốc độ và tần số:  = . 𝑓

FF

- Sử dụng điều kiện cực đại giao thoa sóng hai nguồn cùng pha: d2−d1=(k+0,5)λ.

- Chú ý tại nguồn không thể có cực đại nên nhận định điều kiện toán học để tìm ra

O

số điểm cực tiểu thỏa mãn: −S1S2<(k+0,5)λ<S1S2; kZ.

N

- Câu hỏi này giúp học sinh hình thành được năng lực T1, T2, T4, L1.

2𝜋

=

40𝜋 2𝜋

=20(Hz)

𝑣

80

𝑓

20

= 4(𝑐𝑚)

Y

- Bước sóng  = =

H

𝜔

N

- Tần số f =

Ơ

+ HD Giải:

U

- Ta có: −S1S2 < (k+0,5)λ < S1S2 ⇔ −20 < (k+0,5).4 < 20 ⇔ −5,5 < k < 4,5

Q

⟹ Có 10 giá trị k nguyên ⇒ Có 10 cực đại trên đoạn S1S2.

M

⟹ Chọn C.

KÈ

Bài 2.3.2.7. (Bài 8.7 Trang 22 SBT Vật Lý 12) Hai mũi nhọn S1,S2 cách nhau 8cm, gắn ở đầu một cần rung có tần số f=100Hz,

được đặt cho chạm nhẹ vào mặt một chất lỏng. Tốc độ truyền sóng trên mặt chất lỏng

ẠY

là v=0,8m/s.

D

a) Gõ nhẹ cần rung thì hai điểm S1,S2 dao động theo phương thẳng đứng với phương

trình dạng u=Acos2πft. Hãy viết phương trình dao động của điểm M1 trên mặt chất lỏng cách đều S1,S2 một khoảng d=8cm. b) Dao động của cần rung được duy trì bằng một nam châm điện. Để được một hệ vân giao thoa ổn định trên mặt chất lỏng, phải tăng khoảng cách S1S2 một đoạn ít nhất bằng bao nhiêu? Với khoảng cách ấy thì giữa hai điểm S1,S2 có bao nhiêu gợn sóng 87

hình hypebol?

Nhận xét định hướng GQVĐ: - Phương trình sóng tại điểm cách 2 nguồn một đoạn lần lượt d1 và d2; 𝜋(𝑑2 − 𝑑1)



cos (2𝜋𝑓𝑡 −

𝜋(𝑑2 + 𝑑1)



)

IC IA L

𝑢 = 2𝐴𝑐𝑜𝑠

- Sử dụng điều kiện cực đại −S1S2<kλ<S1S2; kZ để nhận định hệ vân ổn định tiếp theo và suy ra khoảng cách tăng thêm.

+ HD Giải: 0,8

𝑓

100

= 0,008(𝑚) = 0,8(𝑐𝑚)

O

𝑣

- Bước sóng  = =

FF

- Câu hỏi này giúp học sinh hình thành được năng lực T3, L1, Đ1, Đ2.



cos (2𝜋𝑓𝑡 −

𝜋(𝑑2+𝑑1)

)

Ơ

𝜋(𝑑2−𝑑1)



H

𝑢 = 2𝐴𝑐𝑜𝑠

N

a) Phương trình sóng tại điểm cách 2 nguồn một đoạn lần lượt d1 và d2;

N

Trong đó: d1=d2=8(cm); f=100(Hz);  = 0,8(cm) 𝜋(8+8) 0,8

) = 2𝐴. cos (200𝜋𝑡 − 20𝜋)(𝑐𝑚)

Y

⟹ 𝑢 = 2𝐴𝑐𝑜𝑠0. cos (2𝜋. 100. 𝑡 −

U

b) Khi hệ vân giao thoa đã ổn định thì trung điểm I của S1S2 lại luôn luôn là cực đại

Q

giao thoa. Do đó ta phải có:

M

−S1S2<kλ<S1S2; kZ

KÈ

Với điều kiện ban đầu, ta suy ra: -10<k<10 Như vậy nếu tăng khoảng cách S1S2 để có hệ vân ổn định tiếp theo thì lúc đó ta nhận

ẠY

được điều kiện của k là: -10,5 <k<10,5.

D

Như vậy chỉ cần tăng khoảng cách S1S2 thêm x=λ/2=0,4(cm) ⟹ Giữa S1 và S2 có 20 gợn sóng hình hypebol. *Lưu ý: Bài toán hỏi gợn sóng hình hypebol không phải đường cực đại. Vì thế

đường trung trực k=0 không tính.

Bài 2.3.2.8. (Bài 8.10 Trang 23 SBT Vật Lý 12) Dao động tại hai điểm S1,S2 cách nhau 12cm trên một mặt chất lỏng có biểu 88

thức: u=Acos100πt, tốc độ truyền sóng trên mặt chất lỏng là 0,8m/s. a) Giữa hai điểm S1,S2 có bao nhiêu đường hypebol, tại đó chất lỏng dao động mạnh nhất? b) Viết biểu thức của dao động tại điểm M cách đều S1,S2 một khoảng 8cm, và tại

IC IA L

điểm M′ nằm trên đường trung trực của S1S2 và cách đường S1S2 một khoảng 8cm.

Nhận xét định hướng GQVĐ:

- Ghi nhận mối quan hệ của bước sóng với tốc độ và tần số: 𝑓 =

2𝜋 𝜔

FF

- Sử dụng điều kiện cực đại −S1S2<kλ<S1S2; kZ để tìm số giá trị k.

𝜋(𝑑2 − 𝑑1)



cos (2𝜋𝑓𝑡 −

𝜋(𝑑2 + 𝑑1)



)

N

𝑢 = 2𝐴𝑐𝑜𝑠

O

- Phương trình sóng tại điểm cách 2 nguồn một đoạn lần lượt d1 và d2;

Ơ

- Câu hỏi này giúp học sinh hình thành được năng lực T4, Đ1, Đ2, L1, ĐG1, ĐG2.

H

+ HD Giải:

N

a) - Tần số f=ω/2π=100π/2π=50(Hz).

Y

- Bước sóng: λ=v/f=0,8/50=0,016m=1,6cm.

U

- Xét điều kiện:−S1S2<kλ<S1S2⇔−12<k.1,6<12⇔−7,5<k<7,5

Q

⟹ Có 15 giá trị của kZ.

M

Quỹ tích các điểm dao động với biên độ cực đại là đường hypebol. Nếu coi đường

KÈ

trung trực của S1S2 như một hypebol đặc biệt thì số đường hypebol là 15 M’

b) M cách S1S2 đoạn d1=d2=8cm

D

ẠY

𝑢𝑀 = 2𝐴𝑐𝑜𝑠 = 2𝐴𝑐𝑜𝑠

𝜋(𝑑2−𝑑1)

 𝜋(8−8) 1,6

cos (100𝜋𝑡 −

cos (100𝜋𝑡 −

𝜋(𝑑2+𝑑1)



𝜋(8+8) 1,6

M

)

) S1

= 2𝐴 cos(100𝜋𝑡 ) (𝑐𝑚) - Phương trình sóng tại M′ cách đường trung trực S1S2 đoạn 8cm ⇒𝑑1 = 𝑑2 = √62 + 82 = 10(𝑐𝑚) 89

S2

⇒ 𝑢𝑀′ = 2𝐴𝑐𝑜𝑠 = 2𝐴𝑐𝑜𝑠

𝜋(𝑑2−𝑑1)

 𝜋(10−10) 1,6

cos (100𝜋𝑡 −

𝜋(𝑑2+𝑑1)

cos (100𝜋𝑡 −

𝜋(10+10)

)



1,6

)

𝜋

= 2𝐴 cos (100𝜋𝑡 − ) (𝑐𝑚) 2

IC IA L

Bài 2.3.2.9.

Ở bề mặt chất lỏng có hai nguồn sóng kết hợp S1 và S2 cách nhau 20 cm. Hai nguồn này dao động theo phương thẳng đứng có phương trình lần lượt là u1=2cos40πt (mm) và

FF

u2=2cos(40πt + π) (mm). Biết tốc độ truyền sóng là 80 cm/s. Xác định số điểm dao động với biên độ cực đại trên đoạn thẳng S1S2.

O

Nhận xét định hướng GQVĐ:

𝜑2 −𝜑1

N

- Xác định vị trí điểm dao động cực đại: 𝑑2 − 𝑑1 = (𝑘 +

2𝜋

) ; 𝑘 ∈ 𝑍.

Ơ

- Từ điều kiện 𝑀 ∈ 𝑆1 𝑆2 kết hợp với điều kiện trên ta xác định được các giá trị k.

H

- Câu hỏi này giúp học sinh hình thành được năng lực T4, L1, ĐG1.

φ2 −φ1

) ; k ∈ Z

Y

d2 − d1 = (k +

2π

−S1 S2 ≤ d2 − d1 ≤ S1 S2

U

Ta có: {

N

+ HD Giải:

Q

Từ điều kiện bài toán, ta giải được:

5,5 ≤ k ≤4,5

M

Vì k ∈ Z nên K = [-5;-4;….0;1…;4] ⟹ Có 10 giá trị ⟹ Có 10 điểm cực đại.

KÈ

Bài 2.3.2.10.

Tại hai điểm O1O2 cách nhau 8 cm trên mặt chất lỏng có hai nguồn kết hợp với

ẠY

phương trình :𝑢1 = 𝑢2 = 𝑎 𝑐𝑜𝑠 2 0𝜋𝑡 (cm). Biết tốc độ truyền sóng là 30 cm/s. Số điểm

D

dao động cực đại trên đường nối hai nguồn O1O2 là: A. 5

B. 4

C. 6

D. 7

+ Nhận xét định hướng GQVĐ: - Xác định vị trí điểm dao động cực đại: 𝑑2 − 𝑑1 = (𝑘 +

𝜑2 −𝜑1 2𝜋

) ; 𝑘 ∈ 𝑍.

- Từ điều kiện trên ta xác định được các giá trị k (Số giá trị k là số cực đại).

90

- Câu hỏi này giúp học sinh hình thành được năng lực T4, L1, ĐG1. + HD Giải: - Vị trí các điểm dao động cực đại trên đường nối O1O2 được xác định:

l



 = v.T = v.

2

l



= 30.



(*) 2 = 3(cm) và l = 8 cm 20

8 8  k  ⟹ k = -2, -1, 0, 1, 2 (5 điểm) 3 3

Ơ

Từ (*) ta có : −

k

FF

−

Suy ra :

- Ta có:

k l + l 2 2

O

0  d2 =

N

Mà

IC IA L

d 2 − d1 = k k l  d2 = +  2 2 d 2 + d1 = S1S 2 = l

H

⟹ Chọn A.

N

Bài 2.3.2.11.

Tại hai điểm O1O2 cách nhau 11 cm trên mặt chất lỏng có hai nguồn kết hợp dao

Y

động cùng pha với tần số 5Hz. Tốc độ truyền sóng là 20 cm/s. Số điểm dao động cực

Q

U

tiểu trên đường nối hai nguồn O1O2 là: A. 5

B. 6

C. 7

D. 8

M

+ Nhận xét định hướng GQVĐ:

KÈ

- Lập luận để tìm ra điều kiện của k: −

l

1 l 1 − k − .  2  2

ẠY

- Từ điều kiện trên ta xác định được các giá trị k (Số giá trị k là số cực tiểu).

D

- Câu hỏi này giúp học sinh hình thành được năng lực T4, L1, ĐG1.

+ HD Giải: - Vị trí các điểm dao động cực tiểu trên đường nối O1O2 được xác định: 1  1  l d 2 − d 1 = ( k + )  2  d 2 = (k + ) +  2 2 2 d 2 + d1 = S1 S 2 = l 91

1  l 0  d 2 = (k + ) +  l 2 2 2

Suy ra −

- Ta có:

l

1 l 1 −  k  − (*)  2  2

=

Từ (*) ta có : −

v 20 = = 4(cm) và l = 11m f 5

IC IA L

Mà

11 1 11 1 −  k  − ⟹ k =-3, -2, -1, 0, 1, 2 (6 điểm) 4 2 4 2

FF

⟹ Chọn B. Bài 2.3.2.12.

O

Trong một thí nghiệm tạo vân giao thoa trên mặt nước, hai nguồn O 1,O2 dao động

N

kết hợp cùng pha với f = 50Hz, v = 0,6 m/s. Khoảng cách giữa hai điểm dao động cực

B. 0,6 cm

N

+ Nhận xét định hướng GQVĐ:

C. 0,3 cm

D. 0,9 cm

H

A. 1,2 cm

Ơ

tiểu liên tiếp trên đường nối 2 nguồn là :

1 𝜆

𝑙

2 2

2

Y

- Lập luận để tìm ra điều kiện điểm giao động cực tiểu: 𝑑 = (𝑘 + ) + .

U

- Xác định mối quan hệ giữa 2 điểm cực tiểu liên tiếp.

Q

- Từ điều kiện trên ta xác định được khoảng cách cần tìm.

M

- Câu hỏi này giúp học sinh hình thành được năng lực T4, L1, ĐG1.

KÈ

+ HD Giải:

D

ẠY

- Điểm dao động cực tiểu trên đường nối O1O2 thứ k được xác định: 1  1  l d 2 − d 1 = ( k + )  2  d 2 = (k + ) +  2 2 2 d 2 + d1 = l

- Điểm dao động cực tiểu thứ k+1 được xác định: 1  l d 2 ' = (k + 1 + ) + 2 2 2

-

Khoảng cách giữa hai điểm liên tiếp : 92

i = d 2' − d 2 =



=

2

v 0,6 = = 0,006(m) = 0,6(cm) 2 f 2.50

⟹ Chọn B. Bài 2.3.2.13.

Trên mặt nước đang có các vân giao thoa ta đếm được tất cả 7 đường chứa các điểm

IC IA L

dao động với biên độ cực đại. Khoảng cách giữa hai đỉnh của hai đường ngoài cùng là 3 cm. Biết hai nguồn cùng dao động với tần số 20 Hz. Tốc độ truyền sóng là : A. 20 cm/s

B. 10 cm/s

C. 5 cm/s

FF

+ Nhận xét định hướng GQVĐ:

D. 40 cm/s

𝜆

𝑣

2

2𝑓

. Từ đó, HS suy ra được v.

N

- Khoảng vân i được tính qua công thức: 𝑖 = =

O

- HS cần hiểu 7 đường thì có 6 khoảng vân i.

H

Ơ

- Câu hỏi này giúp học sinh hình thành được năng lực T4, L1, ĐG1.

N

+ HD Giải:

i=

U



2

=

v  v = 2.i. f = 2.0,5.20 = 20(cm / s ) 2f

M

- Ta có:

3 = 0,5(cm) 6

Q

i=

Y

- Giữa 7 đường có 6 khoảng cách vân i nên:

KÈ

⟹ Chọn A. Bài 2.3.2.14.

ẠY

Hai nguồn sóng cơ S1 và S2 trên mặt chất lỏng cách nhau 20cm dao động theo

phương trình 𝑢1 = 4 𝑐𝑜𝑠 4 0𝜋𝑡 (cm,s) và 𝑢2 = 4 𝑐𝑜𝑠( 40𝜋𝑡 + 𝜋) , lan truyền trong môi

D

trường với tốc độ v=1,2m/s . Trên S1S2 có bao nhiêu điểm dao động với biên độ cực đại? + Nhận xét định hướng GQVĐ: - HS cần tìm 𝜆 theo công thức: 𝜆 = 𝑣. 𝑇 - Hai nguồn dao động ngược pha thì số điểm cực đại trên S1S2 thỏa điều kiện:

93

−

𝑆1 𝑆2 1 𝑆1 𝑆2 1 − <𝑘< − ;𝑘 ∈ 𝑍 𝜆 2 𝜆 2

- Tìm số giá trị k. + HD Giải: 2𝜋 𝜔

= 6 (𝑐𝑚)

IC IA L

- Ta có: 𝜆 = 𝑣. 𝑇 = 𝑣

- Vì hai nguồn dao động ngược pha nên số điểm cực đại trên S1S2 thỏa điều kiện: −

20 1 20 1 − <𝑘< − ↔ −3,8 < 𝑘 < 2,8 6 2 6 2

FF

↔−

𝑆1 𝑆2 1 𝑆1 𝑆2 1 − <𝑘< − ;𝑘 ∈ 𝑍 𝜆 2 𝜆 2

Ơ

Bài 2.3.2.15.

N

- Vậy có 5 điểm dao động cực đại trên S1S2

O

- Vì 𝑘 ∈ 𝑍 nên k = -3; -2; -1; 0; 1; 2

H

Sử dụng đề bài và kết quả bài bài 2.3.2.14 để xác định số đường cực đại đi qua

N

đoạn S2M? Nếu điểm M cách S1 khoảng 20cm và vuông góc với S1S2 tại S1.

Y

+ Nhận xét định hướng GQVĐ:

U

- Sử dung tính chất và quan hệ toán học để tìm các giá trị khoảng cách.

Q

- Hai nguồn dao động ngược pha nên 1 điểm cực đại thỏa mãn: 1

M

𝑑2 − 𝑑1 = (𝑘 + )𝜆 2

KÈ

- Giả sử tại M là điểm cực đại thì nó có giá trị k bao nhiêu? Từ đó biện luận bài

toán và tìm ra số điểm cực đại trên MS2.

ẠY

+ HD Giải:

D

- Vì 2 nguồn dao động ngược pha nên trên đoạn S2M có điểm cực đại khi: S1 1

l

𝑑2 − 𝑑1 = (𝑘 + )𝜆 2

Trong đó: d1 = l = 20cm, d 2 = l 2 = 20 2 cm.

d1

- Giả sử tại M là một vân cực đại, ta có: 1

𝑑2 − 𝑑1 = (𝑘 + )𝜆 →k = 0,88 .

2

94

M

d2

S2

- Như vậy tại M không phải là cực đại . Điểm M nằm trong khoảng từ cực đại ứng với k = 0 đến cực đại ứng với k = 1 ⟹ Trên đoạn S2M có 4 cực đại .

2.3.3. Bài tập về sóng dừng Bài 2.3.3.1. (Bài 9 Trang 49 GK Vật Lý 12)

IC IA L

Một dây đàn dài 0,6 m hai đầu cố định dao động với một bụng độc nhất (ở giữa dây). a) Tính bước sóng λ của sóng trên dây.

FF

b) Nếu dây dao động với ba bụng thì bước sóng bằng bao nhiêu ?

- Nhận định được dây đàn có 2 đầu cố định

O

+ Nhận xét định hướng GQVĐ:

N

- Mối quan hệ chiều dài của dây với số bụng sóng 𝑙 = 𝑘



2

Ơ

*Trong trường hợp không nhớ rõ công thức trên, HS có thể tư duy bằng cách vẽ

N

+ HD Giải:

H

hình và đếm số bó sóng.



Y

Ta có, dây hai đầu cố định => chiều dài dây 𝑙 = 𝑘 với k là số bụng sóng, k∈N*

U

2

Q

a) Ta có dây dao động với 1 bụng sóng suy ra k=1 

2

⇒λ=2.0,6=1,2m

M

Suy ra: 𝑙 = 𝑘

KÈ

b) Nếu trên dây có 3 bụng sóng thì k=3 ′ 2

⇒λ′=0,4m

D

ẠY

Suy ra: 𝑙 = 𝑘

95

Bài 2.3.3.2. (Bài 10 Trang 49 SGK Vật Lý 12) Trên một sợi dây dài 1,2m có một hệ sóng dừng. Kể cả hai đầu dây, thì trên dây có 4 nút. Biết tốc độ truyền sóng trên dây là v = 80 m/s . Tính tần số dao động của dây? + Nhận xét định hướng GQVĐ:

IC IA L

- Nhận định 2 đầu dây là 2 nút. 

- Tìm mối quan hệ l và λ: 𝑙 = 𝑘 ; k∈N*.

2

Trong đó :+ Số bụng sóng = số bó sóng = k;+ Số nút sóng = k + 1 𝑣



FF

- Sử dụng biểu thức tính tần số : 𝑓 =

O

+ HD Giải:

2𝑙

2

𝑘

80



0,8

2.1,2

100(𝐻𝑧)

3

=0,8(m)

N

H

𝑣

⟹𝑓 = =

=

Ơ



- Ta có: 𝑙 = 𝑘 →; =

N

- Theo đề, trên dây có 4 nút (kể cả hai đầu dây):=> Số bụng sóng k=3

Bài 2.3.3.3. (Bài 9.11 Trang 25 SBT Vật Lý 12)

Y

Một sợi dây dài L được giữ chặt một đầu, còn đầu kia là nguồn dao động với biên

U

độ nhỏ.

Q

a) Người ta quan sát thấy trên dây xuất hiện hai bụng và một nút (trừ hai đầu dây).

M

Tính bước sóng λ.

KÈ

b) Tại thời điểm mà dây được trông thấy là thẳng thì vận tốc tức thời của các điểm

trên dây sẽ như thế nào? Hãy vẽ hình miêu tả sự phân bố các vận tốc đó.

ẠY

+ Nhận xét định hướng GQVĐ:

D

- Đầu dây giữ chặt là điểm Nút; Đầu dao động biên độ nhỏ cũng được xem là Nút.

Từ đó lập được mối quan hệ λ với L. - Lưu ý việc bố trí sóng và sườn sóng để suy ra sự phân bố vận tốc tức thời của các điểm. Hai điểm của dây ở cách đều một nút về hai phía luôn dao động ngược pha nhau.

96

+ HD Giải: 𝑣 𝑣𝑚𝑎𝑥

L

𝑥

IC IA L

L/2

0

𝑣𝑚𝑎𝑥

FF

a) Trên dây có hai bụng sóng ⟹k=2

O

Điều kiện trên dây xảy ra sóng dừng hai đầu cố định: L=kλ/2

N

⟹λ=2L/k  λ=2L

b) Vận tốc của các điểm trên dây phụ thuộc vị trí từng điểm. Hai điểm của dây ở

Ơ

cách đều một nút về hai phía luôn dao động ngược pha nhau. Khi đi qua vị trí cân

H

bằng, các điểm có tốc độ lớn nhất (hình vẽ)

N

Bài 2.3.3.4. (Bài 9.12 Trang 25 SBT Vật Lý 12)

Y

Một dải lụa có độ dài l=1,05m một đầu gắn vào một cần rung RR, rồi buông thõng

U

theo phương thẳng đứng. Cần R được kích thích bằng một nam châm điện nuôi bằng

Q

một dòng điện xoay chiều mà tần số f có thể thay đổi được một cách dễ dàng. Khi được

M

kích thích, thì cần rung rung với tần số gấp hai lần tần số dòng điện. a) Đầu dưới của dải lụa được thả tự do. Khi tần số dòng điện là 0,75Hz thì dải lụa

KÈ

dao động ổn định với hai nút, mà một nút có thể coi như ở chỗ dải lụa gắn vào cần R. Cho tần số dòng điện tăng dần. Hỏi với các tần số f1,f2,f3 bằng bao nhiêu thì trên dải lụa

ẠY

lại xuất hiện thêm 1,2 và 3 nút nữa?

D

b) Đầu dưới của dải lụa bây giờ được giữ cố định. Giả sử tốc độ truyền sóng trên

dải lụa không thay đổi, để xuất hiện một nút ở trung điểm dải lụa thì tần số dòng điện phải bằng bao nhiêu? + Nhận xét định hướng GQVĐ: - Sử dụng điều kiện trên dây xảy ra sóng dừng một đầu cố định, một đầu tự do: 97



𝑙 = 𝑚 ; 𝑚 = 1,3,5, ….

4

Trong đó: Số bụng bằng số nút là m + 1 .

2

- Lưu ý: Tần số cần rung là f thì tần số sóng là 2f

IC IA L

+ HD Giải: a) Đầu dưới của một dải lụa được tự do nên tại đó có một bụng sóng. Đầu còn lại gắn cần rung R là một nút.Trên dây có 2 nút sóng. 𝑚+1 2

=2→𝑚=3→=

4𝑙 𝑚

=

1,05.4 3

= 1,4(𝑚)

FF

⟹

O

- Cần rung có tần số f nên sóng có tần số 2f

⟹Tốc độ truyển sóng trên dây là: v=λ.2f=1,4.2.0,75=2,1m/s.

𝑙 = 𝑚 ; 𝑚 = 1,3,5, … . 𝑣

𝑓 =

𝑚𝑣 8𝑙

(𝐻𝑧)

N

 = 2𝑓

4

H

{

Ơ



N

- Mối quan hệ tần số f dòng điện với chiều dài l của dây và vận tốc v không đổi.

Y

+ Trên dây xuất hiện thêm một nút m=5 thì: 𝑚𝑣 5.2,1 = = 1,25 (𝐻𝑧) 8𝑙 8.1,05

U

𝑓1 =

𝑓2 =

KÈ

M

Q

+ Trên dây xuất hiện thêm một nút m=7 thì 𝑚𝑣 7.2,1 = = 1,75 (𝐻𝑧) 8𝑙 8.1,05

ẠY

+ Trên dây xuất hiện thêm một nút m=5 thì 𝑓3 =

𝑚𝑣 9.2,1 = = 2,25 (𝐻𝑧) 8𝑙 8.1,05

D

b) Đầu dưới dưới được giữ cố định, khi đó có một nút dao động. Để tại trung điểm dải lụa có một nút dao động thì dải lụa phải chứa một số chẵn lần nửa bước sóng, tức là số nguyên lần nửa bước sóng.

Ta có: l = kλ ⟹ λ=l/k (k=1,2,3..)

Gọi tần số dao động là f’k tương ứng với tần số dòng điện là fk 98

𝑓′𝑘 =

𝒗 𝛌𝒌

=

𝑘𝑣 𝑙

=

𝑘.2,1 1,05

= 2𝑘(𝐻𝑧)𝑓𝑘 =

𝑓′ 𝑘 𝟐

= 𝑘(𝐻𝑧)

Bài 2.3.3.5.

Trên một sợi dây đàn hồi có hai đầu A và B cố định có sóng dừng với tần số f = 60 Hz. Không kể hai đầu A và B, trên dây có 3 nút sóng . Để trên dây hình thành sóng độ truyền sóng trên dây không đổi. + Nhận xét định hướng GQVĐ:

FF

- Trước hết, HS phải nhận định được dây đàn có 2 đầu cố định

IC IA L

dừng với 5 bụng sóng, ta cần thay đổi tần số sóng đến giá trị bằng bao nhiêu? Coi tốc



- Mối quan hệ chiều dài của dây với số bụng sóng 𝑙 = 𝑘 ; K là số bụng

N

- Lập mối quan hệ giữa f và 𝑙 để tìm kết quả.

O

2

*Trong trường hợp không nhớ rõ công thức trên, HS có thể tư duy bằng cách vẽ

H

Ơ

hình và đếm số bó sóng.

N

Bài 2.3.3.6.

Một âm thoa được đặt trên miệng ống, cho âm thoa dao động với tần số 400 Hz.

Y

Chiều dài cột khí trong ống có thể thay đổi được bằng cách thay đổi mực nước trong

U

ống. Ống được đổ đầy nước, sau đó cho nước chảy ra khỏi ống. Hai lần liên tiếp nghe

Q

âm to nhất khi chiều dài cột không khí là 16 cm và 51 cm. Xác định tốc độ truyền âm

M

trong không khí.

KÈ

+ Nhận xét định hướng GQVĐ: - Khi âm thoa dao động sóng âm truyền tới mặt nước O và bị phản xạ trở lại. Mỗi

điểm bất kì trong ống nhận được sóng tới và sóng phản xạ chúng là hai sóng kết hợp.

ẠY

Các sóng kết hợp giao thoa tạo ra sóng dứng trong cột không khí trong ống. Khi âm

D

nghe to nhất nghĩa là trên miệng ống là một bụng và dưới mặt nước là nút.

- Điều kiện sóng dừng xảy ra đối với cột không khí (xem như 1 đầu kín, 1 đầu hở) 

là 𝑙 = 𝑘 ; Trong đó k = 1,3,5,…

4

- Áp dụng điều kiện sóng dừng một đầu nút và một đầu bụng với hai lần liên tiếp âm nghe to nhất.

99

*Đối với bài toan dạng này, HS có thể tư duy bằng cách vẽ hình trực quan để giải. + HD Giải: - Hai lần nghe âm to nhất liên tiếp có l1=16cm vàl2=51cm 

4 - Ta có: 𝑙 = 𝑘 → {  →= 4 𝑙2 = 𝑘2

4(𝑙2 −11) 𝑘2 −𝑘1

=

4(51−16) 2

= 70(𝑐𝑚)

IC IA L

𝑙1 = 𝑘1



A

O

4

𝑚

- Suy ra: 𝒗 = . 𝑓 = 70.400 = 280( ) 𝑠

FF

Bài 2.3.3.7.

Trên một sợi dây đàn hồi dài 100 cm với hai đầu A và B cố định đang có sóng dừng,

O

tần số sóng là 50 Hz. Không kể hai đầu A và B, trên dây có 3 nút sóng . Tính tốc độ

N

truyền sóng trên dây?

Ơ

+ Nhận xét định hướng GQVĐ:

H

- HS phải nhận định được dây có 2 đầu cố định là 2 nút song. 

- Mối quan hệ chiều dài của dây với số bụng sóng 𝑙 = 𝑘 ; K là số bụng

N

2

Y

- Lập mối quan hệ giữa v và 𝑙 để tìm kết quả.

U

+ HD Giải:

Q

- Không kể hai đầu A và B, trên dây có 3 nút sóng ⟹ có 5 nút và 4 bụng. 

M

- Điều kiện để sóng dừng xảy ra trên dây: 𝑙 = 𝑘 ; K số bụng⟹ K=4 

𝑣

2

2𝑓

Ta có: 𝑙 = 𝑘 = 𝑘

KÈ

2

→𝑣=

2𝑙𝑓 𝑘

=

2.100.50 4

=2500(cm/s)=25(m/s);

ẠY

Bài 2.3.3.8.

Một sợi dây dài 120cm đầu B cố định. Đầu A gắn với một nhánh của âm thoa dao

D

động với tần số 40 Hz. Biết tốc độ truyền sóng v = 32m/s, đầu A nằm tại một nút sóng dừng. Số nút sóng dừng trên dây là bao nhiêu? + Nhận xét định hướng GQVĐ: - Đầu A gắn âm thoa; A là nút ⟹ Dây 2 đầu cố định. 

- Từ điều kiện để sóng dừng xảy ra 𝑙 = 𝑘 ; K số bụng. Giải tìm các giá trị K. 2

100

* HS có thể tư duy vẽ hình để giải nhanh và chính xác. + HD Giải: 

𝑣

2

2𝑓

- Ta có: 𝑙 = 𝑘 = 𝑘

→𝑘=

2𝑙𝑓 𝑣

=

2.1,2.40 32

=3

IC IA L

- Sô nút là k+1=4 Bài 2.3.3.9.

Một sợi dây AB có chiều dài 1 m căng ngang, đầu A cố định, đầu B gắn với một nhánh của âm thoa dao động điều hoà với tần số 20 Hz. Trên dây AB có một sóng

B. 2 cm/s.

C. 10 m/s.

D. 2,5 cm/s.

O

A. 50 m/s.

FF

dừng ổn định với 4 bụng sóng, B được coi là nút sóng. Tốc độ truyền sóng trên dây là

+ Nhận xét định hướng GQVĐ:

N

- Đầu A cố định và B gắn âm thoa ⟹ Hai đầu dây là 2 nút.

Ơ



- Từ mối quan hệ 𝑙 = 𝑘 ứng với dây có k = 4 bụng sóng ta tìm được λ.

H

2

N

- Tìm vận tốc qua quan hệ:  = 𝑣. 𝑓

Y

+ HD Giải:

U

 2

A

KÈ

M

Q

B



Hai đầu là nút sóng ⟹ chiều dài dây AB : : 𝑙 = 𝑘 . Trong đó, k = 4.

2



2𝑙

2

𝑘

ẠY

Bước sóng λ : 𝑙 = 𝑘 →  =

=

2.1 4

= 0,5𝑚

D

Tốc độ truyền sóng trên dây :  = 𝑣. 𝑓 = 0,5.20 = 10 (m/s)

Bài 2.3.3.10.

Một sợi dây đàn hồi căng ngang, hai đầu cố định. Trên dây có sóng dừng, tốc độ truyền sóng không đổi. Khi tần số sóng trên dây là 42 Hz thì trên dây có 4 điểm bụng.

Nếu trên dây có 6 điểm bụng thì tần số sóng trên dây là A. 252 Hz.

B. 126 Hz.

C. 28 Hz. 101

D. 63 Hz.

+ Nhận xét định hướng GQVĐ:

=k

- Dây 2 đầu cố định thì

 .

2

- Lập mối quan hệ giữa l với v và f qua 2 trường hợp sóng có 4 và 6 bụng sóng.

IC IA L

- Giải bài toán qua 2 quan hệ này.

Hai đầu là nút sóng ⟹ chiều dài dây AB:

=k

 .

2

=k

 v 2v =4 = (1).

2 2f f

N

- Nếu tần số f = 42 Hz ⟹

O

Với k = 4 (bụng sóng)

FF

+ HD Giải:

2v 3v 3 3 =  f  = f = 42 = 63Hz. f f 2 2

U

Y

⟹ Chọn D

 v 3v =6 = (2).

2 2f  f 

N

Từ (1) và (2) ta có:

= k

H

Ơ

- Nếu trên dây có k' = 6 (bụng sóng) ⟹ chiều dài dây AB :

Q

Bài 2.3.3.11.

Một sợi dây AB dài 100 cm căng ngang, đầu B cố định, đầu A gắn với một nhánh

M

của âm thoa dao động điều hòa với tần số 40 Hz. Trên dây AB có một sóng dừng ổn

KÈ

định, A được coi là nút sóng. Tốc độ truyền sóng trên dây là 20 m/s. Kể cả A và B, trên dây có

B. 7 nút; 6 bụng.

ẠY

A. 3 nút; 2 bụng.

C. 9 nút; 8 bụng.

D. 5 nút; 4 bụng.

D

+ Nhận xét định hướng GQVĐ: - Đầu A gắn âm thoa; A là nút ⟹ Dây 2 đầu cố định thì = k - Giải quan hệ trên để tìm k.

- k là số bụng; k+1 là số nút.

+ HD Giải: 102

 .

2

v 20 = = 0,5m = 50cm f 40

Bước sóng λ :  =

Hai đầu là nút sóng ⟹ chiều dài dây AB :

=k

 2 2.100 k= = = 4.

2  50

Số bụng sóng = k = 4 (bụng); Số nút sóng = k + 1 = 5 (nút).

IC IA L

Bài 2.3.3.12.

Một sợi dây đàn hồi căng ngang, đang có sóng dừng ổn định. Trên dây, A là một

điểm nút, B là một điểm bụng gần A nhất, C là trung điểm của AB, với AB = 10 cm.

FF

Biết khoảng thời gian ngắn nhất giữa hai lần mà li độ dao động của phần tử tại B bằng biên độ dao động của phần tử tại C là 0,2 s. Tốc độ truyền sóng trên dây là B. 0,5 m/s.

C. 1 m/s.

O

A. 2 m/s.

N

+ Nhận xét định hướng GQVĐ:

D. 0,25 m/s.

Ơ

- Đầu A là nút; B là bụng gần A nhất. Từ luận điểm này ta xét dây AB.

N

2x 

Y

a = 2A sin

H

- Biên độ sóng dừng tại một điểm trên dây cách điểm nút một khoảng x là:

U

- Dựa vào đường tròn lượng giác để tính chu kỳ T của sóng qua thời gian ngắn

Q

nhật giữa 2 lần dao động của B.

M

- Từ đó tính được vận tốc qua quan hệ: : 𝑣 = /𝑓.

KÈ

+ HD Giải:

B là mộ điểm bụng gần A nhất nên : AB =

   = 4.AB = 4.10 = 40cm.

4

D

ẠY

Biên độ sóng dừng tại một điểm trên dây cách điểm nút một khoảng x là: a = 2A sin

2x 

Khoảng cách từ điểm C đến điểm nút A : x = AC = Biên độ sóng tại điểm C : a C = 2A sin

AB = 5cm .

2

2x 25 (2A) 2 = 2A sin = .  40 2 103

+

u

+

u B

+2A B C +

C

aC

 2

t=

O

T 4

aC

A

- aC

- aC

IC IA L

- 2A

Thời gian phần tử tại B đi từ vị trí u = aC đến u = - aC l:

T = 0, 2  T = 4.0, 2 = 0,8s .

4  40 = = 50cm / s.

T 0,8

O

Tốc độ truyền sóng trên dây là : v =

FF

t=

N

Bài 2.3.3.13.

Ơ

Ba điểm M, N, P là 3 điểm liên tiếp trên một sợi dây mang sóng dừng có cung biên độ 4mm. Biết dao động tại N ngược pha với dao động tại M. MN=NP/2 = 1cm. Cứ sau

H

những khoảng thời gian ngắn nhất 0,04s thì sợi day có dạng một đoạn thẳng.Tốc độ dao

N

động của phần tử vật chất tại điểm bụng khi qua vị trí cân bằng ( lấy π=3,14) B.363mm/s

Y

A.375mm/s

C.314mm/s

D.628mm/s

U

+ Nhận xét định hướng GQVĐ:

Q

- Tìm tần số góc sóng qua khoảng thời gian 2 lần liên tiếp dây duổi thẳng.

M

- Tìm ra 3 điểm M,N,P thỏa mãn:

KÈ

+ Các điểm trên dây có cùng biên độ là 4mm có vị trí biên là giao điểm của trục

ẠY

∆ với dây. + M, N ngược pha nhau → M,N ở 2 phía của nút

D

+ HD Giải: - Khoảng thời gian giữa 2 lần liên tiếp dây duỗi thẳng là khoảng thời gian giữa 2 lần liên tiếp qua VTCB = T/2 = 0,04s → T=0,08s →  = 25 =78,5 (rad/s) *Tìm ra 3 điểm M,N,P thỏa mãn qua các lập luận sau : - Các điểm trên dây có cùng biên độ là 4mm có vị trí biên là giao điểm của trục ∆ 104

với dây và Mà M, N ngược

∆

pha nhau nên M,N ở 2 phía của

4 mm

nút

M

d

- Vì M,N,P là 3 điểm liên tiếp nên M, N, P được bố trí như

1 cm

2 cm

IC IA L

hình vẽ.

- Từ hình ta có OO'=

O

P

N

𝜆 2

FF

Mà OO'= NP+OP+O'N =NP+2.OP= 3cm →𝜆 = 6𝑐𝑚 𝑑

- Ta có: 𝐴𝑃 = 2𝐴| 𝑠𝑖𝑛( 2𝜋 )| thay số 4𝑚𝑚 = 2𝐴| 𝑠𝑖𝑛( 2𝜋

5𝑚𝑚

60𝑚𝑚

)|

O

𝜆

⟹ A=4mm

N

Vậy: 𝑣𝑚ax = 𝜔𝑏𝑢𝑛𝑔 . 𝐴𝑏𝑢𝑛𝑔 = 𝜔. 2𝐴 = 78,5. 2. 4 = 628 (mm/s)

H

Ơ

⟹ Chọn D.

N

Bài 2.3.3.14.

Một sợi dây căng giữa hai điểm cố định cách nhau 75cm. Người ta tạo sóng dừng

Y

trên dây. Hai tần số gần nhau nhất cùng tạo ra sóng dừng trên dây là 150Hz và 200Hz.

B. 125Hz

C. 75Hz

Q

A. 100Hz

U

Tần số nhỏ nhất tạo ra sóng dừng trên dây đó là D. 50Hz

M

+ Nhận xét định hướng GQVĐ:

KÈ

- Tần số nhỏ nhất bằng hiệu 2 tần số liên tiếp nhau. fmin = fk+1 - fk

D

ẠY

+ HD Giải:

fmin = fk+1 - fk = 200-150 = 50(Hz)

Bài 2.3.3.15.

Một dây đàn hồi AB đầu A được rung nhờ một dụng cụ để tạo thành sóng dừng trên dây, biết Phương trình dao động tại đầu A là uA= acos100t. Quan sát sóng dừng trên sợi dây ta thấy trên dây có những điểm không phải là điểm bụng dao động với biên độ b (b  0) cách đều nhau và cách nhau khoảng 1m. Giá trị của b và tốc truyền sóng trên 105

sợi dây lần lượt là: A. a 2 ; v = 200m/s.

B. a 3 ; v =150m/s.

C. a; v = 300m/s.

D. a 2 ; v =100m/s

+ Nhận xét định hướng GQVĐ:

IC IA L

- Những điểm cách đều nhau dao động với biên độ không phải là bụng thì phải cách đều liên tiếp nút và bụng.

- HS tư duy bằng hình vẽ và tính toán giá trị cần tìm.

O

FF

+ HD Giải: M N

N

O

1m

Ơ

 => b = a 2 và v = 200m/s 8

H

Từ hình vẽ, ta có:  = 4 MN = 4m và MO = 0,5 m =

Y

2.3.4. Bài tập về sóng âm

N

⟹ Chọn A.

U

Bài 2.3.4.1. (Bài 8 Trang 55 SGK Vật lý 12)

Q

Một lá thép dao động với chu kì T=80ms. Âm do nó phát ra có nghe được không ?

M

+ Nhận xét định hướng GQVĐ:

KÈ

- Tần số nghe được từ 16 Hz đến 20.000 Hz - Giải tìm tần số và đối sánh.

ẠY

+ HD Giải:

D

- Tần số âm f=1/T=1/80.10−3=12,5 (Hz)<16 (Hz).

- Vậy âm này là hạ âm => Âm này không nghe được.

Bài 2.3.4.2. (Bài 9 Trang 55 SGK Vật lý 12) Một siêu âm có tần số 1 MHz sử dụng bảng 10.1, hãy tính bước sóng của siêu âm này trong không khí ở 00C và trong nước ở 150C. + Nhận xét định hướng GQVĐ: 106

- Ghi nhớ công thức tính bước sóng  =

𝑣 𝑓

- Sóng âm trong không khí ở 00C có vkk~331m/s và trong nước ở 150C có vnc~1500m/s.

+ HD Giải:

- Trong nước ở 150C : 𝑛𝑐 =

𝑣𝑘𝑘 𝑓

𝑣𝑛𝑐 𝑓

=

=

331 106

1500

= 3,31. 10−4 (𝑚)

= 1,5. 10−3 (𝑚)

106

FF

- Trong không khí ở 00C: 𝑘𝑘 =

IC IA L

- Từ đó tính λ.

Bài 2.3.4.3. (Bài 10 Trang 55 SGK Vật lý 12)

O

Để đo tốc độ âm trong gang, nhà vật lí Pháp Bi-ô đã dùng một ống bằng gang

N

dài 951,25m. Một người đập một nhát búa vào một đầu ống gang, một người ở đầu kia nghe thấy hai tiếng gõ, một truyền qua gang và một truyền qua không khí trong ống tốc độ âm trong gang?

N

+ Nhận xét định hướng GQVĐ:

H

Ơ

gang; hai tiếng ấy cách nhau 2,5s. Biết tốc độ âm trong không khí là 3340m/s, hãy tính

Y

- Ứng dụng kết hợp bài toan chuyển động của cơ học với t=s/v

U

- Lập mối quan hệ giữa vận tốc trong không khi và trong gang với thời gian tương

M

+ HD Giải:

Q

ứng để tìm được kết quả.

KÈ

+ Thời gian người đó nghe được âm truyền trong gang là: t1=s/v1 Trong đó: v1 vận tốc âm truyền trong gang.

D

ẠY

+ Thời gian người đó nghe được âm truyền trong không khí là: t2=s/v2 Trong đó: v2 vận tốc âm truyền trong không khí.

+ Theo đề, ta có:

∆𝑡 = 𝑡2 − 𝑡1 =

𝑆 𝑣2

−

𝑆 𝑣1

+Thay số, giải được v1=3194(m/s) Bài 2.3.4.4.

Một cái sáo (một đầu kín , một đầu hở) phát âm cơ bản là nốt nhạc La tần số 440Hz. 107

Ngoài âm cơ bản, tần số nhỏ nhất của các hoạ âm do sáo này phát ra là A . 1320Hz

B . 880 Hz

C . 1760 Hz

D .440 Hz

+ Nhận xét định hướng GQVĐ: 𝜆 4

- Họa âm bậc nhỏ nhất ứng với tần số họa âm nhỏ nhất là m=3. + HD Giải:

𝑣

4

4𝑓

𝑣

(𝑚 = 1,3,5, . . . ) =>𝑓 = 𝑚 ; 4ℓ

Âm cơ bản ứng với m=1:

𝑓=

𝑣 4ℓ

= 440Hz

O

𝜆

ℓ=𝑚 =𝑚

FF

Đối với ống sáo thì điều kiện có sóng dừng khi:

IC IA L

- Điều kiện sóng dừng xảy ra trong ống sáo: ℓ = 𝑚

𝑣

= 1320𝐻𝑧

N

Tần số nhỏ nhất của họa âm ứng với m=3: 𝑓 = 3

Ơ

4ℓ

H

⟹ Chọn A.

N

Bài 2.3.4.5.

Một nhạc cụ phát ra âm có tần số âm cơ bản là f = 420(Hz). Một người có thể nghe

Y

được âm có tần số cao nhất là 18000 (Hz). Tần số âm cao nhất mà người này nghe được

Q

U

do dụng cụ này phát ra là: A. 17850(Hz)

B. 18000(Hz)

C. 17000(Hz)

D.17640(Hz)

M

+ Nhận xét định hướng GQVĐ:

KÈ

- Tần số họa âm bậc n: fn = n.fcb = 420n (n  N).

- Tần số âm cao nhất ứng với bậc n lớn nhất

ẠY

+ HD Giải:

D

Tần số họa âm bậc n: fn = n.fcb = 420n (n  N) Mà fn  18000 ⟹ 420n  18000  n  42. ⟹ fmax = 420 x 42 = 17640 (Hz) ⟹Chọn D.

Bài 2.3.4.6.

Hai điểm A, B nằm trên cùng một đường thẳng đi qua một nguồn âm và ở hai phía 108

so với nguồn âm. Biết mức cường độ âm tại A và tại trung điểm của AB lần lượt là 50 dB và 44 dB. Mức cường độ âm tại B là A. 28 dB

B. 36 dB

C. 38 dB

D. 47 dB

+ Nhận xét định hướng GQVĐ:

IC IA L

- Từ các mối quan hệ cường độ âm với bán kính và mức cường độ âm giữa 2 điểm, ta có thể lập mối quan hệ và tìm ra đáp án.

+ HD Giải:

• O

• M

• B

O

• A

FF

R2 IA I = B2 ; LA - LB = 10lg A ; RB = RA + 2RM RA IB IB

P .

4R 2

N

- Cường độ âm tại điểm cách nguồn âm khoảng R: I =

H

Ơ

RM2 RM2 IA IA Ta có: = 2 ; LA – LM = 10lg = 10lg 2 = 6 IM IM RA RA

N

RM2 R Suy ra: 2 =100,6 ⟹ M = 100,3 RA RA

RB − R A 2

U

Y

- M là trung điểm của AB: RM = OM =

Q

Mặt khác: RB = RA + 2RM = (1+2.100,3)RA ⟹

R B2 = (1+2.100,3)2 2 RA

KÈ

M

R B2 IA - Ta có: = 2; RA IB R B2 IA LA - LB = 10lg = 10lg 2 = 20 lg(1+2.100,3) = 20. 0,698 = 13,963 dB RA IB

ẠY

⟹ LB = LA – 13,963 = 36,037 dB  36 dB

D

⟹ Chọn B.

Bài 2.3.4.7.

Một người đứng giữa hai loa A và B. Khi loa A bật thì người đó nghe được âm có mức cường độ 76dB. Khi loa B bật thì nghe được âm có mức cường độ 80 dB. Nếu bật cả hai loa thì nghe được âm có mức cường độ bao nhiêu?

109

+ Nhận xét định hướng GQVĐ: 𝐼

- Từ mối quan hệ L = lg ta có thể tính được L bằng cách lập quan hệ giữa L với 𝐼0

I1 và I2. + HD Giải: 𝐼

L1 = lg 1 ➔ I1 = 10L1I0 = 107,6I0;

IC IA L

Ta có:

𝐼0 𝐼

L2 = lg 2 => I2 = 10L2I0 = 108I0 𝐼0

𝐼0

= lg(107,6 + 108) = 81,46dB

FF

𝐼 +𝐼2

Mà L = lg 1

O

Bài 2.3.4.8.

Một nguồn âm phát sóng âm đẳng hướng theo mọi phương. Một người đứng cách

N

nguồn âm 50m nhận được âm có mức cường độ 70dB. Cho cường độ âm chuẩn 10-

B. 6,28mW

D. 0,628W

N

+ Nhận xét định hướng GQVĐ:

C. 3,14mW

H

A. 0,314W

Ơ

12W/m2, π= 3,14.Môi trường không hấp thụ âm. Công suất phát âm của nguồn

Q

- Tính I để tìm P

M

+ HD Giải:

L=10log

KÈ

Ta có:

I=

ẠY

P 4 r 2

U

Y

- Nguồn có công suất P thì có cường độ tại điểm có bán kính r là: I =

I =70 dB ⟹ I=I0.107=10-5 W/m2 I0

P ⟹ P=I. 4 r 2 =10-5.4  .502=0,314 W 2 4 r

D

⟹ Chọn C

Bài 2.3.4.9.

Trong một bản hợp ca, coi mọi ca sĩ đều hát với cùng cường độ âm và coi cùng tần số. Khi một ca sĩ hát thì mức cường độ âm là 68 dB Khi cả ban hợp ca cùng hát thì đo được mức cường độ âm là 80 dB . Số ca sĩ có trong ban hợp ca là 110

A. 16 người.

B. 12 người.

C. 10 người.

D. 18 người

+ Nhận xét định hướng GQVĐ: - Xem mỗi ca sĩ như một nguồn âm. Ta dễ dàng tính được số nguồn âm qua quan NI I

IC IA L

hệ: LN – L1 = 10lg + HD Giải:

Gọi số ca sĩ là N ; Mỗi ca sĩ có cường độ âm là I

NI = 12 dB => lgN = 1,2 ⟹ N = 15,85 = 16 người.

I

FF

LN – L1 = 10lg

O

Bài 2.3.4.10.

Tại O có 1 nguồn phát âm thanh đẳng hướng với công suất ko đổi. 1 người đi bộ từ

N

A đến C theo 1 đường thẳng và lắng nghe âm thanh từ nguồn O thì nghe thấy cường độ

B.𝐴𝐶

2

√3 3

C. AC/3

H

√2

D. AC/2

N

A. 𝐴𝐶

Ơ

âm tăng từ I đến 4I rồi lại giảm xuống I. Khoảng cách AO bằng

+ Nhận xét định hướng GQVĐ:

Y

- Âm truyền đẳng hướng nên HS cần tư duy tại 2 điểm A và C cùng cường độ âm I

Q

U

nên có cùng khoảng cách so với nguồn âm O. - Trên đường thẳng qua AC IM đạt giá trị lớn nhất. Vì thế, nên M gần O nhất

M

⟹ OM vuông góc với AC và là trung điểm của AC.

KÈ

- Vẽ hình để tính được AO.

ẠY

+ HD Giải:

D

Cường độ âm tại điểm cách nguồn âm R: I =

P .

4R 2

Giả sử người đi bộ từ A qua M tới C. Ta có:

C O

M

IA = IC = I ⟹ OA = OC IM = 4I

⟹OA = 2.OM.

Trên đường thẳng qua AC IM đạt giá trị lớn nhất. Vì thế, nên M gần O nhất.

111

A

⟹ OM vuông góc với AC và là trung điểm của AC nên: AO 2 AC 2 + => 3AO2 = AC2 4 4

AO2 = OM2 + AM2 = AC 3 3

IC IA L

➔AO =

➔Chọn B Bài 2.3.4.11.

Một sóng âm có dạng hình cầu được phát ra từ nguồn âm phát ra truyền đi đều theo

FF

mọi hướng và năng lượng âm được bảo toàn. Lúc đầu ta đứng cách nguồn âm một

O

khoảng d, Sau đó ta lại gần thêm 10 m thì cường độ âm nghe tăng lên 4 lần. Khoảng cách d là : B. 80 m

C. 40 m

N

A. 160 m

Ơ

+ Nhận xét định hướng GQVĐ:

W W và I = , HS cần tìm ra mối quan hệ t S .t

N

H

- Từ kiến thức liên môn S = 4d 2 ; P =

Y

giữa I và P với d.

U

- Từ quan hệ và dữ kiện bài toán, lập công thức và tính.

Q

+ HD Giải:

M

Cường độ âm: I =

W S .t

KÈ

Ta có : S = 4d 2 và P =

D

ẠY

Ở vị trí ban đầu : I = Ở vị trí sau : I =

W t

P 4d 2

P 4 (d − 10) 2

(1) (2)

Lấy (2) chia (1) ta được : 4=(

d 2 d )  = 2  d = 20(m) d − 10 d − 10

⟹ Chọn D. 112

D. 20 m

Bài 2.3.4.12.

Một dây đàn dài 15 cm khi gảy đàn phát ra âm cơ bản với tốc độ truyền sóng trên dây là 300 m/s. Tốc độ truyền âm trong không khí là 340m/s. Bước sóng của âm phát ra trong không khí là : B. 1,24 m

C. 0,34 m

D. 0,68 m

IC IA L

A. 0,5 m

+ Nhận xét định hướng GQVĐ: - Ghi nhận công thức tính tần số âm 𝑓 =

𝑣 2𝑙

và công thức bước sóng của âm: 𝜆 =

• Bước sóng của âm:  =

v0 340 = = 0,34(m) f 1000

O

v 300 = = 1000( Hz ) 2l 2.0,15

N

• Tần số âm cơ bản f =

𝑓

FF

+ HD Giải:

𝑣0

H

Ơ

⟹ Chọn C.

N

Bài 2.3.4.13.

Một ống sáo dài 50 cm.Biết tốc độ truyền sóng trong ống là 330 m/s. Tốc độ truyền

U

A. 495 Hz

Q

của hoạ âm đó là:

Y

âm trong không khí là 340m/s. Ống sáo này phát ra hoạ âm có 2 bụng sóng thì tần số

B. 165 Hz

C. 330Hz

M

+ Nhận xét định hướng GQVĐ:

KÈ

- Ống sáo 1 đầu kín, 1 đầu hở.

- Ống sáo có họa âm bậc lẻ, không có họa âm bậc chẵn.

ẠY

- Ghi nhận công thức 𝑓 =

𝑚𝑣 4𝑙

D

+ HD Giải: • Với hoạ âm có 2 bụng sóng ứng với bậc m cho bởi: m +1 =2m=3 2

•

Hoạ âm bậc 3 có tần số là: 𝑓 =

𝑚𝑣 4𝑙

= 113

3.330 4.0.5

= 495(𝐻𝑧)

D. 660Hz

⟹ Chọn A. Bài 2.3.4.14.

Một ống thuỷ tinh dựng đứng, đầu dưới kín, đầu trên hở, chứa nước. Thay đổi cột nước làm cho chiều cao của cột không khí trong ống có thể thay đổi từ 45 cm đến 85

IC IA L

cm. Một âm thoa dao động trong miệng ống với tần số 680Hz. Biết tốc độ âm trong không khí là 340 m/s. Lúc cộng hưởng âm trong không khí thì chiều dài cao cột không khí là: A. 56,5 cm

B. 48,8 cm

C. 75 cm

FF

+ Nhận xét định hướng GQVĐ:

D. 62,5 cm

O

- Xem cột không khí như hộp cộng hưởng có có tần số riêng f 0 =

N

𝑚𝑣 4𝑙

Ơ

- Điều kiện cộng hưởng 𝑓 = 𝑓0 =

mv 4l

H

- Từ đó tìm chiều cao l.

N

+ HD Giải:

mv (m = 1, 3, 5..)

4l

U

f0 =

Y

• Cột không khí coi như hộp cộng hưởng có tần số riêng:

M

Q

• Lúc cộng hưởng thì f = f 0 = • Ta có:

mv mv m.340 m l = = = (*) 4l 4f 4.680 8

KÈ

0,45  l  0,85  0,45 

m  0,85 8

ẠY

 3,6  m  6,8

Vậy m = 5 (vì m = 1, 3, 5,...)

D

• Từ (*) ta có: l =5/8 =0,625 (m) = 62,5 cm ⟹ Chọn D.

Bài 2.3.4.15.

Một ống thuỷ tinh cao 0,5 m có một đầu kín, một đầu hở, trong có không khí. Biết tốc độ âm trong không khí là 340 m/s. Tại miệng ống căng ngang một dây 2 m. Cho dây 114

dao động nó phát ra âm cơ bản đồng thời xảy ra hiện tượng cộng hưởng âm với ống và âm do ống phát ra cùng âm cơ bản. Tốc độ sóng âm trên dây là : A. 550 m/s

B. 680 m/s

C. 1020 m/s

D. 1540 m/s

+ Nhận xét định hướng GQVĐ:

- Điều kiện cộng hưởng 𝑓 = 𝑓0 =

𝑚𝑣 4𝑙

+ HD Giải:

O

• Ống được coi như hộp cộng hưởng có tần số riêng:

Ơ

N

v 340 = = 170Hz 4l 4.0,5

H

• Dây là nguồn âm phát ra âm có tần số: f =

N

định)

U

D

ẠY

KÈ

M

Q

⟹ Chọn B.

v (vì phát ra âm cơ bản, 2 đầu cố 2l d

v ==> v = 680 m/s 4

Y

Khi cộng hưởng thì f = f 0  170 =

FF

- Từ đó tìm v.

f0 =

mv 4l

IC IA L

- Xem cột không khí như hộp cộng hưởng có có tần số riêng f 0 =

115

Ý KIẾN CỦA NGƯỜI HƯỚNG DẪN

IC IA L

Nhận xét: (Về chất lượng Khóa luận nếu cần) ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... ........................................................................................................................................... Ý kiến: Đánh dấu (X) vào ô lựa chọn Đồng ý thông qua báo cáo Không đồng ý thông qua báo cáo

D

ẠY

KÈ

M

Q

U

Y

N

H

Ơ

N

O

FF

....................., ngày ... tháng … năm2020 .............

NGƯỜI HƯỚNG DẪN (Ký và ghi rõ họ tên)

116