Bài giảng Vật lí Khối 12 - Bài 21+22: Sóng cơ học

 Các vấn đề nghiên cứu của chương : 
 Có nhiều loại sóng khác nhau nh ư sóng nước , sóng âm, sóng siêu âm, sóng vô tuyến đ iện , sóng đ iện từ , sóng á nh sáng , 
 Vậy sóng là gì ? 
 Quy luật của chuyển đ ộng sóng và những hiện tượng đ ặc trưng của sóng là gì ? 
Việc nghiên cứu chuyển đ ộng sóng có những ứng dụng quan trọng nào trong đ ời sống và kĩ thuật ? 
chương iii. sóng cơ học 
bài 21-22. sóng cơ học 
Mục tiêu bài học : 
 Nêu đư ợc đ ịnh nghĩa sóng . Phân biệt đư ợc sóng dọc và sóng ngang 
 Giải thích đư ợc nguyên nhân tạo thành sóng 
 Nêu đư ợc ý nghĩa của các đại lượng đ ặc trưng cho sóng cơ ( biên độ, chu kì, tần số , bước sóng , vận tốc truyền sóng ) 
bài 21 - 22. sóng cơ học 
1.Hiện tượng sóng . 
a) Quan sát . 
b) Khái niệm sóng cơ học 
c) Giải thích sự tạo thành sóng cơ học 
2. Những đại lượng đ ặc trưng của chuyển đ ộng sóng 
a) Chu kì, tần số sóng . 
b) Biên độ sóng . 
c) Bước sóng . 
d) Vận tốc truyền sóng . 
e) Năng lượng sóng 
quan sát 
Quan sát thí nghiệm và tr ả lời các câu hỏi 
Câu hỏi 
Câu tr ả lời 
 2. Các đ ỉnh sóng ( chỗ mặt nước nh ô lên ) chuyển đ ộng theo phương nào ? 
 Mặt cắt của nước có dạng hình sin 
 Các đ ỉnh sóng chuyển đ ộng theo phương nằm ngang ngày càng ra xa tâm dao đ ộng 
 Các hạt mạt cưa nổi trên mặt nước dao đ ộng lên , xuống tại chỗ 
 3. Nếu ta th ả các mạt cưa nổi trên mặt nước th ì nó sẽ dao đ ộng nh ư thế nào ? 
 1. Mặt cắt của nước có dạng hình hình gì ? 
bài 21-22. sóng cơ học 
Chọn câu đ úng : 
Sóng cơ học : 
 a) là dao đ ộng của mọi đ iểm trong một môi trường 
 b) là một dạng chuyển đ ộng đ ặc biệt của một môi trường 
 c) là sự truyền chuyển đ ộng trong một môi trường 
 d) là những dao đ ộng cơ học lan truyền trong một môi 
 trường liên tục 
Khái niệm sóng cơ học 
bài 21-22. sóng cơ học 
Khái niệm sóng cơ học 
bài 21-22. sóng cơ học 
Sóng cơ học là những dao đ ộng cơ học lan truyền trong một môi trường liên tục . 
Quan sát hiện tượng và tr ả lời các câu hỏi 
sóng ngang 
Câu hỏi 
Tr ả lời 
2. Sóng truyền theo phương nào ? 
 Các đ iểm của sóng dao đ ộng lên xuống theo phương thẳng đ ứng 
 Sóng truyền theo phương ngang 
bài 21-22. sóng cơ học 
1. Các đ iểm của sóng dao đ ộng theo phương nào ? 
Chọn câu tr ả lời đ úng nhất : 
Sóng ngang là: 
 a) sóng trong đ ó phương dao đ ộng của các phần tử của sóng trùng với phương truyền sóng 
 b) sóng trong đ ó phương dao đ ộng của các phần tử của sóng khác với phương truyền sóng 
 c) sóng trong đ ó phương dao đ ộng của các phần tử của sóng vuông góc với phương truyền sóng 
 d) sóng trong đ ó phương dao đ ộng của các phần tử của sóng hợp với phương truyền sóng một góc bất kì 
 sóng ngang 
bài 21-22. sóng cơ học 
 sóng ngang 
bài 21-22. sóng cơ học 
Sóng ngang là sóng trong đ ó phương dao đ ộng của các phần tử của sóng vuông góc với phương truyền sóng 
sóng dọc 
Quan sát hiện tượng sóng truyền trên dây lò xo và tr ả lời các câu hỏi 
Câu hỏi 
Tr ả lời 
2. Sóng truyền theo phương nào ? 
 Các phần tử của sóng dao đ ộng dọc theo phương ngang 
 Sóng truyền theo phương ngang 
bài 21-22. sóng cơ học 
1. Các phần tử của sóng dao đ ộng theo phương nào ? 
 sóng dọc 
 Chọn câu tr ả lời đ úng nhất : 
 Sóng dọc là: 
 a) sóng trong đ ó phương dao đ ộng của các phần tử của sóng trùng với phương truyền sóng 
 b) sóng trong đ ó phương dao đ ộng của các phần tử của sóng khác với phương truyền sóng 
 c) sóng trong đ ó phương dao đ ộng của các phần tử của sóng vuông góc với phương truyền sóng 
 d) sóng trong đ ó phương dao đ ộng của các phần tử của sóng hợp với phương truyền sóng một góc bất kì 
bài 21-22. sóng cơ học 
 sóng dọc 
bài 21-22. sóng cơ học 
Sóng dọc là sóng trong đ ó phương dao đ ộng của các phần tử trùng với phương truyền sóng 
giải thích sự tạo thành sóng cơ học 
Ta quan sát sóng truyền trên một sợi dây đàn hồi . 
Giữa các phần tử của dây có lực đàn hồi liên kết chúng . Chúng ta dựa vào lực liên kết đàn hồi này để giải thích sự tạo thành sóng cơ học 
bài 21-22. sóng cơ học 
giải thích sự tạo thành sóng cơ học 
Mô hình biểu biễn vị trí của các phần tử của sóng ngang ( truyền trên dây đàn hồi ) ở những thời đ iểm liên tiếp 
t = 0 
t = 
t = 
t = 
Thời gian 
Vị trí 
IV 
V 
I 
II 
t = T 
III 
0 
1 
2 
3 
4 
5 
6 
12 
18 
 Tại thời đ iểm ban đ ầu t = 0 các phần tử của dây đ ều đ ứng yên ở vị trí I 
 Trong khoảng thời gian t = T/4, phần từ 0 chuyển đ ộng từ vị trí cân bằng lên vị trí cao nhất . Khi đ ó , lực liên kết đàn hồi kéo phần tử 1 chuyển đ ộng theo , nhưng chuyển đ ộng sau một chút . Cũng nh ư thế chuyển đ ộng đư ợc truyền đ ến phần tử 2, sau phần tử 1 một chút . Dây có vị trí II 
 Phần tử 0 tiếp tục dao đ ộng và dao đ ộng này lần lượt truyền cho các phần tử tiếp theo của dây . Các phần tử này thực hiện dao đ ộng cùng tần số , cùng biên độ với phần tử 0 nhưng trễ pha hơn 
bài 21-22. sóng cơ học 
Sóng cơ học đư ợc tạo thành nhờ lực liên kết đàn hồi giữa các phần tử của môi trường truyền dao đ ộng đi, và các phần tử ở xa tâm dao đ ộng càng trể pha hơn 
kết luận về sự tạo thành sóng cơ học 
bài 21-22. sóng cơ học 
Môi trường nào truyền đư ợc sóng ngang ? Môi trường nào truyền đư ợc sóng dọc ? 
• Môi trường nào có lực đàn hồi xuất hiện khi bị biến dạng lệch th ì truyền sóng ngang ( nh ư mặt nước , sợi dây đàn hồi , tấm kim loại mỏng ,)  • Môi trường nào có lực đàn hồi xuất hiện khi có biến dạng nén , dãn th ì truyền sóng dọc ( nh ư không khí , chất lỏng , lò xo bị nén , dãn ,) 
bài 21-22. sóng cơ học 
giải thích sự tạo thành sóng cơ học 
 Tất cả các phần tử của sóng đ ều dao đ ộng với cùng chu kì và tần số gọi là chu kì và tần số sóng 
bài 21-22. sóng cơ học 
chu kì, tần số sóng 
 Hãy cho biết biên độ sóng tại mỗi đ iểm và biên độ giao đ ộng của phần tử môi trường tại đ iểm đ ó có đ ặc đ iểm gì giống nhau ? 
 Tr ả lời : Biên độ sóng tại mỗi đ iểm không gian chính là biên độ giao đ ộng của phần tử môi trường tại đ iểm đ ó 
bài 21-22. sóng cơ học 
biên độ sóng 
Biên độ sóng tại mỗi đ iểm trong không gian chính là biên độ giao đ ộng của phần tử môi trường tại đ iểm đ ó 
Trong thực tế , càng xa tâm dao đ ộng th ì biên độ sóng càng nhỏ 
bài 21-22. sóng cơ học 
biên độ sóng 
Quãng đư ờng mà sóng truyền đi đư ợc trong một chu kì dao đ ộng gọi là một bước sóng 
- Kí hiệu : 
 Bước sóng là khoảng cách giữa hai đ iểm gần nhau nhất của sóng dao đ ộng cùng pha 
bài 21-22. sóng cơ học 
bước sóng 
t = 0 
t = 
t = 
t = 
Thời gian 
Vị trí 
IV 
V 
I 
II 
t = T 
III 
0 
1 
2 
3 
4 
5 
6 
12 
18 
bài 21-22. sóng cơ học 
bước sóng 
Quan sát mô hình chuyển đ ộng của các phần tử sóng ngang ta đã thấy rằng các phần tử của môi trường không chuyển đ ộng theo sóng mà chỉ có dao đ ộng đư ợc truyền đi. Vậy vận tốc truyền sóng chính là vận tốc của yếu tố nào của sóng ? 
Tr ả lời : Vận tốc truyền sóng chính là vận tốc truyền pha dao đ ộng 
bài 21-22. sóng cơ học 
Vận tốc truyền sóng 
Vận tốc truyền sóng chính là vận tốc truyền pha dao đ ộng 
 Biểu thức truyền sóng : 
Trong thời gian bằng một chu kì T, sóng truyền đi đư ợc một khoảng bằng một bước sóng . Vận tốc truyền sóng đư ợc xác đ ịnh theo biểu thức nào ? 
bài 21-22. sóng cơ học 
Vận tốc truyền sóng 
 Biểu thức truyền sóng : 
Câu hỏi 
Câu tr ả lời 
 1. Một chất đ iểm dao đ ộng đ iều hoà có cơ năng tỉ lệ với đại lượng nào ? 
 Một chất đ iểm dao đ ộng đ iều hoà có cơ năng tỉ lệ với bình phương biên độ dao đ ộng 
 2. Khi sóng truyền đ ến vị trí nào th ì sẽ làm cho các phần tử của môi trường tại vị trí đ ó ở trạng thái nh ư thế nào ? 
 3. Đ iều này cho thấy qu á trình truyền sóng là qu á trình truyền đại lượng nào ? 
 Đ iều này cho thấy qu á trình truyền sóng là qu á trình truyền năng lượng 
 Khi sóng truyền đ ến vị trí nào th ì sẽ làm cho các phần tử của môi trường tại vị trí đ ó dao đ ộng , nghĩa là truyền cho chúng năng lượng 
bài 21-22. sóng cơ học 
Năng lượng sóng 
bài 21-22. sóng cơ học 
Năng lượng sóng 
 Vậy qu á trình truyền sóng là qu á trình truyền năng lượng 
 Câu 1. Đ iền các từ thích hợp vào chỗ trống 
 Sóng cơ học là những  cơ học ... trong một môi trường  
 Câu 2. Sóng ngang là sóng : 
 a) lan truyền theo phương nằm ngang 
 b) trong đ ó các phần tử sóng dao đ ộng theo phương nằm ngang 
 c) trong đ ó các phần tử sóng dao đ ộng theo phương vuông góc với phương truyền sóng 
 d) trong đ ó các phần tử sóng dao đ ộng theo cùng một phương với phương truyền sóng 
dao đ ộng 
lan truyền 
liên tục 
bài 21-22. sóng cơ học 
Phiếu học tập 
 Câu 3. Bước sóng là: 
 a) quãng đư ờng sóng truyền đi đư ợc trong 1s. 
 b) khoảng cách giữa hai phần tử dao đ ộng của sóng . 
 c) khoảng cách giữa hai đ iểm của sóng có li độ bằng không . 
 d) khoảng cách giữa hai đ iểm của sóng gần nhất có cùng pha dao đ ộng 
 Câu 4. Công thức liên hệ vận tốc truyền sóng , bước sóng , chu kì và tần số của sóng : 
 a) 
 b) 
 c) 
 d) 
bài 21-22. sóng cơ học 
Phiếu học tập