Soạn giáo án điện tử vật lí 11 CTST Bài 6: Các đặc trưng vật lí của sóng

Nội dung giáo án

CHÀO MỪNG CÁC EM ĐẾN VỚI BÀI HỌC HÔM NAY!

KHỞI ĐỘNG

Động đất cùng những dịch chuyển địa chất lớn ở mặt nước hoặc dưới mặt nước sẽ sinh ra những đợt sóng lớn và đột ngột. Sóng thần có thể gây ra những thiệt hại đáng kể về người và vật chất.

Hình 6.1. Sóng thần tại Tohoku, Nhật Bản năm 2011

Để thực hiện được những mô phỏng, dự báo chính xác nhất về sóng thần, ta cần có những kiến thức vật lí nào liên quan đến hiện tượng sóng?

BÀI 6

CÁC ĐẶC TRƯNG VẬT LÍ CỦA SÓNG

NỘI DUNG BÀI HỌC

Các đại lượng đặc trưng của sóng

Phương trình sóng

01 CÁC ĐẠI LƯỢNG ĐẶC TRƯNG CỦA SÓNG

Chu kì, tần số, biên độ sóng

Thảo luận 1 (SGK – tr41) : Quan sát Hình 6.2, thực hiện các yêu cầu sau:

1. a) Cho biết sóng truyền trên dây là sóng dọc hay sóng ngang.
2. b) Mô tả chuyển động của từng điểm trên dây.

Hình 6.1. a) Sóng trên một dây đàn hồi

1. b) Sóng trên dây khi vận động viên thực hiện bài tập thể dục

Trả lời

1. a) Sóng truyền trên dây là sóng ngang.
2. b) Mỗi điểm trên dây dao động theo phương vuông góc với phương truyền sóng. Xét từ nguồn tạo sóng, trạng thái dao động của điểm phía sau tại thời điểm t chính là trạng thái dao động của điểm phía trước tại thời điểm t – Δt trước đó.

Chu kì và tần số sóng là gì?

Biên độ sóng là gì?

Đỉnh sóng là gì?

Chu kì, tần số, biên độ sóng

• Chu kì và tần số của sóng lần lượt là chu kì và tần số của nguồn sóng.
• Biên độ sóng tại một điểm là biên độ dao động của phần tử môi trường tại điểm đó.
• Những điểm trên phương truyền sóng có li độ cực đại được gọi là đỉnh sóng.

Bước sóng và tốc độ truyền sóng

Thảo luận 2 (SGK – tr41): Quan sát Hình 6.3, hãy:

1. a) Chỉ ra những điểm trên dây đang có trạng thái dao động giống nhau tại thời điểm đang xét.
2. b) So sánh trạng thái dao động của điểm D với trạng thái dao động của nguồn 0 khi .

Trả lời

1. a) Những điểm trên dây đang có trạng thái dao động giống nhau:

• t = T: O và D.
• : O và D; A và E.
• : O và D; A và E; B và G.
• : O và D; A và E; B và G; C và H.
• t = 2T: O, D và K; A và E; B và G; C và H.

1. b) Trạng thái dao động của điểm D luôn giống với trạng thái dao động của nguồn O khi t ≥ T với T là chu kì dao động của nguồn sóng.

Thảo luận 3 (SGK – tr41) : Tốc độ truyền sóng trong môi trường có phụ thuộc tốc độ dao động tại chỗ của các phần tử môi trường không?

Tốc độ truyền sóng trong môi trường và tốc độ dao động của các phần tử trong môi trường là hai đại lượng độc lập nhau. Do đó, chúng không phụ thuộc vào nhau.

Thảo luận 4 (SGK – tr42) : Từ ví dụ về tốc độ truyền sóng âm trong các môi trường rắn, lỏng và khí, hãy rút ra nhận xét và giải thích sự khác nhau này.

Trả lời

• Tốc độ truyền sóng âm trong chất rắn lớn hơn trong chất lỏng. Tốc độ truyền sóng âm trong chất lỏng lớn hơn trong chất khí.
• Nguyên nhân: Môi trường càng đậm đặc, tốc độ lan truyền tương tác giữa các phân tử của môi trường càng lớn.

Ví dụ (SGK – tr42)

Sóng âm có tần số lớn hơn 20 000 Hz (sóng siêu âm) được sử dụng trong chẩn đoán hình ảnh y khoa (Hình 6.4). Để sóng siêu âm có tần số 1,5.10⁶ Hz có thể truyền xuyên qua mô của cơ thể người và cho hình ảnh rõ nét, bước sóng của sóng siêu âm này không được lớn hơn 1,0 mm. Xác định điều kiện về tốc độ của sóng siêu âm này.

Hình 6.4. Chẩn đoán hình ảnh bằng siêu âm

Bài giải

Ta có:

Suy ra điều kiện về tốc độ của sóng siêu âm này là:

 m/s.

Hình 6.4. Chẩn đoán hình ảnh bằng siêu âm

KẾT LUẬN

• Bước sóng là quãng đường sóng truyền đi được trong một chu kì dao động, kí hiệu là . Bước sóng cũng chính là khoảng cách giữa hai điểm gần nhau nhất trên phương truyền sóng dao động cùng pha với nhau.

Trong hệ SI, bước sóng có đơn vị là mét (m).

• Tốc độ truyền sóng được xác định bằng thương số giữa quãng đường sóng truyền đi được và thời gian để sóng truyền đi quãng đường đó.

Trong hệ SI, tốc độ truyền sóng có đơn vị là m/s.

• Khi thì , ta có:

Luyện tập (SGK – tr42)

Một bạn học sinh đang câu cá trên hồ nước. Khi có sóng đi qua, bạn quan sát thấy phao câu cá nhô lên cao 6 lần trong 4 s. Biết tốc độ truyền sóng là 0,5 m/s. Tính khoảng cách giữa hai đỉnh sóng liên tiếp

Trả lời

• Khoảng thời gian giữa hai lần liên tiếp phao nhô lên chính là chu kì sóng, do đó:
• Khoảng cách giữa hai đỉnh sóng liên tiếp chính là bước sóng nên

m.

Cường độ sóng