Giáo án và PPT Vật lí 11 cánh diều Bài 1: Mô tả sóng

BÀI 1: MÔ TẢ SÓNG 

HOẠT ĐỘNG KHỞI ĐỘNG

GV yêu cầu HS thảo luận và trả lời:

Sóng là gì?

HOẠT ĐỘNG HÌNH THÀNH KIẾN THỨC

I. CÁC ĐẠI LƯỢNG ĐẶC TRƯNG CỦA SÓNG

Hoạt động 1.

GV đặt câu hỏi hướng dẫn học sinh tìm hiểu:  

Nêu một số ví dụ về sóng

Nêu khái niệm biên độ, tần số, chu kì, bước sóng, tốc độ, cường độ của sóng?

Sản phẩm dự kiến:

*Thảo luận 1 (SGK – tr37)

Ví dụ về sóng:

- Một ca sĩ đứng trên sân khấu hát, người ở dưới khán đài nghe thấy, đó là sự lan truyền của sóng âm.

- Một người đang đi xe máy buổi tối, bật đèn chiếu sáng, lập tức phía trước mặt được chiếu sáng, đó là sự lan truyền sóng ánh sáng.

- Ti vi sử dụng ăng ten để thu tín hiệu từ vệ tinh, đó là sự lan truyền sóng điện từ.

1. Biên độ sóng

- Độ dịch chuyển của một điểm sóng so với vị trí cân bằng của nó là li độ của điểm sóng đó.

- Độ lớn của độ dịch chuyển cực đại khỏi vị trí cân bằng của một điểm sóng được gọi là biên độ sóng, kí hiệu A.

- Đơn vị của biên độ sóng là mét (m).

- Biên độ của sóng càng lớn, sóng càng mạnh.

2. Tần số và chu kì sóng

*Thảo luận 2 (SGK – tr38)

Bước sóng là quãng đường sóng truyền đi trong một chu kì nên 

λ=v.T= ⇒v=λ.f thoả mãn công thức 1.2.

*Kết luận:

- Thời gian thực hiện một dao động của một điểm sóng được gọi là chu kì sóng, kí hiệu là T. Đơn vị của chu kì là giây (s).

- Số dao động mà mỗi điểm sóng thực hiện trong một đơn vị thời gian được gọi là tần số sóng, kí hiệu là f và đơn vị là hertz (Hz).

-  Tần số f của một sóng liên hệ với chu kì sóng T theo công thức:

f=

3. Bước sóng

- Quãng đường mà sóng truyền đi trong một chu kì sóng được gọi là bước sóng và kí hiệu là .

- Đơn vị của bước sóng là mét (m).

4. Tốc độ sóng

- Tốc độ lan truyền năng lượng của sóng trong không gian được gọi là tốc độ của sóng và kí hiệu là v. Tốc độ này được đo bằng m/s.

- Tốc độ của sóng âm trong không khí xấp xỉ 340 m/s; trong khi đó tốc độ ánh sáng trong chân không có giá trị cỡ 3.10⁸ m/s.

5. Cường độ sóng

*Thảo luận 3 (SGK – tr39)

Ví dụ ném một viên sỏi xuống mặt nước, thấy có sóng xuất hiện, một lát sau thấy cánh bèo gần đó nhấp nhô theo sóng. Chứng tỏ nhờ lực liên kết của các phân tử nước, năng lượng sóng đã được truyền từ nguồn sóng tới các điểm khác, dẫn đến cánh bèo nhấp nhô theo sóng.

*Kết luận:

- Cường độ sóng I là năng lượng truyền qua một đơn vị diện tích vuông góc với phương truyền sóng trong một đơn vị thời gian:

Với E là năng lượng sóng truyền qua một diện tích S đặt vuông góc với phương truyền sóng trong thời gian t.

- Cường độ sóng được đo bằng oát trên mét vuông (W/m²).

II. LIÊN HỆ GIỮA SÓNG VÀ DAO ĐỘNG CỦA ĐIỂM SÓNG

Hoạt động 2.

GV đặt câu hỏi hướng dẫn học sinh tìm hiểu:  

Sóng dọc là gì? Cho ví dụ trong thực tế.

Sóng ngang là gì? Cho ví dụ trong thực tế.

Sản phẩm dự kiến:

*Thảo luận 5 (SGK – tr40)

- Hướng chuyển động của phần tử số 6 ở thời điểm : đang đứng yên vì chưa có sóng truyền qua.

- Hướng chuyển động của phần tử số 12 ở thời điểm : đang ở biên dương và tiến về VTCB.

- Hướng chuyển động của phần tử số 18 ở thời điểm : đang ở VTCB và tiến ra biên dương.

Hướng chuyển động của các phần tử là dao động lên xuống quanh một vị trí cân bằng xác định, hướng truyền sóng trong hình vẽ từ trái sang phải.

Nhận xét: tốc độ truyền sóng và tốc độ dao động của các phần tử môi trường khác nhau.

*Kết luận:

- Ta sử dụng mô hình dao động của phần tử môi trường để giúp hình dung về dao động của điểm sóng khi nghiên cứu về sóng nói chung.

- Các đại lượng đặc trưng cho dao động của phần tử môi trường như biên độ, tần số, chu kì dao động cũng như là biên độ, tần số chu kì của sóng.

III. MỘT SỐ TÍNH CHẤT ĐƠN GIẢN CỦA ÂM THANH VÀ ÁNH SÁNG

Hoạt động 3.

GV đặt câu hỏi hướng dẫn học sinh tìm hiểu:  

Hãy cho biết các tính chất của ánh sáng?

Hiện tượng phản xạ là gì? Hãy nêu một số ví dụ của hiện tượng phản xạ sóng?

Sản phẩm dự kiến:

1. Sự phản xạ và khúc xạ ánh sáng

- Cả âm thanh và ánh sáng đều bị phản xạ khi gặp mặt chắn. 

- Ánh sáng và âm thanh bị khúc xạ khi truyền qua mặt phân cách giữa hai môi trường. Phương truyền của sóng âm không đổi nếu các yếu tố của môi trường ổn định. Nhưng nếu trong môi trường không khí có nhiệt độ không đồng đều thì sẽ khiến phương truyền sóng âm bị lệch về nơi có nhiệt độ thấp hơn.

2. Hiệu ứng Doppler

- Tần số của sóng mà người quan sát thu được bị biến đổi khi nguồn sóng chuyển động tương đối với người quan sát.

- Hiệu ứng Doppler được giải thích như sau:

+ Khi nguồn sóng và người quan sát chuyển động lại gần nhau thì tốc độ sóng đối với người quan sát lớn hơn so với khi cả hai đứng yên.

+ Ngược lại, khi nguồn sóng và người quan sát chuyển động ra xa nhau thì tần số sóng mà người quan sát thu được sẽ nhỏ hơn tần số do nguồn phát ra.

- Hiệu ứng Doppler được ứng dụng rộng rãi để đo tốc độ của vật chuyển động.

HOẠT ĐỘNG LUYỆN TẬP

Từ nội dung bài học,GV yêu cầu HS luyện tập làm bài

Câu 1: Giải thích hiện tượng âm thanh vọng lại?

Câu 2: Hiện tượng khúc xạ là gì? Nêu ví dụ thực tế.

Câu 3: Giải thích vì sao vào những đêm mùa lạnh ta có thể nghe được âm thanh từ xa trong khi mùa nóng ta lại không thể nghe được dù ở cùng khoảng cách?

Câu 4: Nêu ví dụ về một số hiện tượng nhiễu xạ.

HOẠT ĐỘNG VẬN DỤNG

Vận dụng kiến thức, GV yêu cầu HS trả lời câu hỏi:

Câu 1: Giải thích hiện tượng khi mở hé cánh cửa để ánh sáng đi qua khe hẹp ta thấy ánh sáng loang ra một khoảng lớn hơn kích thước khe hẹp.

Câu 2: Khoảng cách giữa hai điểm gần nhau nhất dao động cùng pha trên cùng một phương truyền sóng được gọi là gì?

Câu 3: Giải thích vì sao rơi có thể phát ra chướng ngại vật bằng cơ chế phát sóng siêu âm?