Bài giảng Vật lí Lớp 12 - Bài: Hiện tượng sóng trong cơ học (Bản hay)

HI ỆN TƯỢNG SĨNG TRONG CƠ HỌC 
GI ÁO ÁN ĐIỆN TỬ 
BÀI 
Bài 1  Hiện Tượng Sóng Trong Cơ Học 
Trở về 
I. Hiện tượng sóng trong thiên nhiên. 
II. Sự truyền pha dao động – Bước sóng 
IV . Biên độ và năng lượng của sóng 
III. Chu kì, tần số và vận tốc của sóng . 
Ôn Tập . 
I. Hiện tượng sóng trong thiên nhiên : 
1. Định Nghĩa : 
Sóng cơ học là những dao động cơ học lan truyền trong một môi trường vật chất theo thời gian. 
 
 
Trở về 
2. Sự truyền sóng trong môi trường vật chất: 
Các chất rắn, lỏng, khí đều được cấu tạo bởi các hạt rất nhỏ gọi là phân tử hay nguyên tử. Giữa các hạt có các lực liên kết. 
Khi một hạt dao động sẽ lôi kéo các hạt lân cận dao động theo nhưng chậm hơn một chút và như vậy dao động cơ học lan truyền ra xa dần theo thời gian tạo thành sóng cơ học. 
* Sóng cơ không lan truyền được trong chân không. 
* Trong quá trình truyền sóng cơ các phần tử của môi trường chỉ dao động tại chổ mà không bị lôi cuốn theo sóng. 
* Quá trình truyền sóng là quá trình lan truyền dao động. 
Trở về 
Vậy : 
Sóng cơ không lan truyền được trong chân không. 
Quá trình truyền sóng là quá trình lan truyền dao động. 
Trong quá trình truyền sóng các phần tử vật chất chỉ dao động tại chổ mà không bị lôi cuốn theo sóng. 
3. Sóng ngang và sóng dọc : 
a.Sóng ngang : Sóng có phương dao động vuông góc với phương truyền sóng. Thí dụ : Sóng truyền trên mặt nước. 
b. Sóng dọc : Sóng có phương dao động trùng với phương truyền sóng. Thí dụ sóng âm. 
II.Sự Truyền Pha Dao Động. Bước Sóng : 
1.Sự truyền pha dao động : Quá trình truyền sóng là quá trình truyền pha dao động. 
Xét quá trình truyền sóng từ điểm A trên một sợi dây đàn hồi (hình vẽ ): 
Lúc t=0 A bắt đầu dao động từ vị trí cân bằng hướng xuống . 
Lúc t=T/4 pha dao động từ A truyền đến B và B bắt đầu dao động từ vị trí cân bằng hướng xuống. 
Tương tự các thời điểm T/2 , 3T/4 , T sóng truyền đến C , D , E . . . 
Vậy chỉ có pha dao động lan truyền trên sợi dây còn các phần tử của sợi dây chỉ dao động tại chổ theo phương vuông góc với dây. 
2.Bước sóng  : Khoảng cách ngắn nhất giữa hai điểm trên một phương truyền sóng dao động cùng pha với nhau gọi là bước sóng  . 
Bước sóng  là quảng đường mà sóng truyền đi được trong một chu kì của sóng. Đơn vị  (m) 
III.Chu Kì , Tần Số và Vận Tốc Của Sóng : 
Chu kì và Tần số của sóng : Trong quá trình truyền sóng, tại mọi điểm mà sóng truyền tới các phần tử của môi trường đều dao động theo cùng một chu kì là chu kì dao động của nguồn sóng. Vậy chu kì chung của các phần tử vật chất có sóng truyền qua gọi là chu kì dao động của sóng và nghịch đảo của chu kì gọi là tần số dao động của sóng. 
Vận tốc của sóng: Vận tốc truyền pha dao động gọi là vận tốc sóng. Công thức liên hệ giữa bước sóng  và vận tốc truyền sóng v: 
T : chu kỳ (s) ; f : Tần số (Hz) ; v : vận tốc (m/s) 
IV.Biên Độ và Năng Lượng Của Sóng: 
Biên độ sóng tại một điểm là biên độ dao động tại điểm đó. 
Quá trình truyền sóng là quá trình truyền năng lượng. Năng lượng sóng truyền đến một điểm tỷ lệ với bình phương biên độ sóng tại điểm đó 
Sóng truyền trên một mặt phẳng thì năng lượng của sóng truyền đến một điểm giảm tỷ lệ với quảng đường truyền sóng. 
Sóng truyền trong không gian thì năng lượng của sóng truyền đến một điểm giảm tỷ lệ với bình phương quảng đường truyền sóng. 
Sóng truyền trên một đường thẳng và trong trường hợp lý tưởng thì năng lượng của sóng truyền đến mọi điểm là như nhau. 
 
Sóng cơ có truyền trong chân không được không ? 
 
Xét dao động của các phần tử của môi trường ta thấy... 
Trở về 
2. Sóng ngang và sóng dọc : 
Sóng ngang : Sóng có phương dao động vuông góc với phương truyền sóng. 
Phương dao động 
Phương truyền sóng 
Phương truyền sóng 
Phương dao động 
Sóng dọc : Sóng có phương dao động trùng với phương truyền sóng. 
II.Sự Truyền Pha Dao Động. Bước Sóng : 
Xét quá trình truyền sóng từ điểm A trên một sợi dây đàn hồi (hình vẽ ): 
Trở về 
1.Sự truyền pha dao động : 
Lúc t=0, A bắt đầu dao động từ vị trí cân bằng hướng xuống . 
Lúc t=T/4 pha dao động từ A truyền đến B 
Tương tự các thời điểm T/2 , 3T/4 , T sóng truyền đến C , D , E . . . 
Vậy chỉ có pha dao động lan truyền trên sợi dây còn các phần tử của sợi dây chỉ dao động tại chổ theo phương vuông góc với dây. 
2.Bước sóng  : 
Khoảng cách ngắn nhất giữa hai điểm trên một phương truyền sóng dao động cùng pha với nhau gọi là bước sóng  . 
Bước sóng  là quảng đường mà sóng truyền đi được trong một chu kì của sóng. Đơn vị  (m) 
Trở về 
T : chu kỳ (s) 
f : Tần số (Hz) 
v : vận tốc (m/s) 
III.Chu Kì , Tần Số và Vận Tốc Của Sóng : 
Chu kì và Tần số của sóng : Trong quá trình truyền sóng, tại mọi điểm mà sóng truyền tới các phần tử của môi trường đều dao động theo cùng một chu kì là chu kì dao động của nguồn sóng. Vậy chu kì chung của các phần tử vật chất có sóng truyền qua gọi là chu kì dao động của sóng và nghịch đảo của chu kì gọi là tần số dao động của sóng. 
Vận tốc của sóng: Vận tốc truyền pha dao động gọi là vận tốc sóng. Vận tốc truyền sóng trong một môi trường phụ thuộc vào bản chất của môi trường. 
Trở về 
IV.Biên Độ và Năng Lượng Của Sóng : 
Biên độ sóng tại một điểm là biên độ dao động tại điểm đó. 
Quá trình truyền sóng là quá trình truyền năng lượng. Năng lượng sóng truyền đến một điểm tỷ lệ với bình phương biên độ sóng tại điểm đó 
Sóng truyền trên một mặt phẳng thì năng lượng của sóng truyền đến một điểm giảm tỷ lệ với quảng đường truyền sóng. 
Sóng truyền trong không gian thì năng lượng của sóng truyền đến một điểm giảm tỷ lệ với bình phương quảng đường truyền sóng. 
Sóng truyền trên một đường thẳng và trong trường hợp lý tưởng thì năng lượng của sóng truyền đến mọi điểm là như nhau. 
Trở về 
Ôn Tập 
1. Sóng âm khi truyền từ không khí vào nước thì : 
a. Tần số của sóng âm thay đổi. 
c. Chu kỳ dao động của các phân tử nước phải lớn hơn chu kỳ dao động của các phân tử không khí. 
d. Bước sóng của sóng âm thay đổi. 
b. Các phân tử của không khí phải di chuyển vào trong nước để dao động. 
Trở về 
Ôn Tập 
2. Người ta dùng búa gõ mạnh xuống đường ray xe lữa. Cách chổ đó 1090m, một người áp tai xuống đường ray nghe thấy tiếng gõ truyền qua đường ray và 3 giây sau mới nghe thấy tiếng gõ truyền qua không khí. Tính vận tốc truyền âm trong thép đường ray, biết vận tốc truyền âm không khí là : 
Trở về 
d. 363,3 s 
b. 5300 s 
a. 363,3m/s 
c. 5300m/s