Giáo án và PPT Vật lí 11 chân trời Bài 5: Sóng và sự truyền sóng

BÀI 5: SÓNG VÀ SỰ TRUYỀN SÓNG

HOẠT ĐỘNG KHỞI ĐỘNG

GV yêu cầu HS thảo luận và trả lời:

Sóng là gì?

HOẠT ĐỘNG HÌNH THÀNH KIẾN THỨC

I. QUÁ TRÌNH TRUYỀN SÓNG

Hoạt động 1.

GV đặt câu hỏi hướng dẫn học sinh tìm hiểu:  

Nêu nguyên nhân tạo nên sóng truyền trong một môi trường?

Hãy mô tả quá trình truyền sóng trên mặt nước?

Sản phẩm dự kiến:

1. Khái niệm sóng

*Thảo luận 1 (SGK – tr34)

Trong Hình 5.2, khi ta gõ tay lên bàn liên tục và đủ mạnh, cốc nước sẽ thực hiện dao động, điều này có thể dễ dàng quan sát thông qua bề mặt của nước trong cốc. Nghĩa là, dao động do việc gõ lên bàn của tay đã lan truyền trong không gian (mặt bàn) đến cốc nước làm cốc nước cũng dao động.

Thảo luận 2 (SGK – tr35)

Trong điều kiện trời lặng gió, sóng lan truyền qua vị trí của quả bóng làm cho bóng dao động theo phương thẳng đứng. Do đó, ta thấy quả bóng chuyển động nhấp nhô lên xuống và vị trí của quả bóng trên mặt nước là không đổi.

*Kết luận:

Sóng là dao động lan truyền trong không gian theo thời gian. Khi sóng cơ truyền đi, phần tử môi trường không truyền theo phương truyền sóng mà chỉ dao động tại chỗ.

2. Quá trình truyền năng lượng của sóng

*Thảo luận 3 (SGK – tr35)

Khi sóng địa chấn truyền đến, mặt đất thực hiện các dao động và bị sạt lở, gây nứt vỡ, sụp đổ các công trình xây dựng. Một trận động đất cường độ lớn có thể gây ra những thiệt hại đáng kể về sinh mạng, của cải vật chất.

*Kết luận:

Quá trình truyền sóng, dù là sóng cơ hay sóng điện từ, đều là quá trình truyền năng lượng. Khi sóng cơ  truyền trong một môi trường, năng lượng của sóng là tổng hợp của động năng và thế năng của phần tử vật chất dao động.

II. SÓNG DỌC VÀ SÓNG NGANG

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 4 (SGK – tr35)

- Hình 5.5a: Phương truyền sóng là phương dọc theo trục lò xo, các vòng lò xo cũng thực hiện dao động theo phương dọc theo trục lò xo.

- Hình 5.5b: Phương truyền sóng là phương dọc theo trục lò xo, các vòng lò xo dao động theo phương vuông góc với trục lò xo.

*Kết luận:

- Sóng dọc là sóng có các phần tử dao động theo phương ngang truyền sóng.

- Sóng ngang là sóng có các phần tử dao động theo phương vuông góc với phương truyền sóng.

- Sóng ngang có thể truyền trong chất rắn và bề mặt chất lỏng.

- Sóng dọc có thể truyền trong các chất rắn, lỏng, khí.

*Luyện tập (SGK – tr36)

Trong thực tế, sóng âm truyền trong không khí là sóng dọc, sóng truyền trên mặt nước là sóng ngang. Khi động đất xảy ra, có cả sóng dọc (sóng sơ cấp P) và sóng ngang (sóng thứ cấp S) được truyền đi từ tâm chấn.

III. MỘT SỐ TÍNH CHẤT CỦA SÓNG

Hoạt động 3.

GV đặt câu hỏi hướng dẫn học sinh tìm hiểu:  

Hãy cho biết các tính chất của sóng?

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

Sản phẩm dự kiến:

1. Hiện tượng phản xạ

*Thảo luận 5 (SGK – tr36)

- Sau khi gặp bức tường, xét trên phương vuông góc với bức tường, sóng âm phản xạ truyền ngược chiều so với sóng âm tới.

*Kết luận

Khi sóng từ một môi trường đến mặt phân cách với một môi trường khác, một phần của sóng tới được truyền ngược lại vào môi trường ban đầu. Đây là hiện tượng phản xạ sóng.

2. Hiện tượng khúc xạ

*Thảo luận 6 (SGK – tr37)

Ta thấy dường như cán thìa bị gãy khúc tại mặt phân cách giữa nước và không khí.

*Kết luận:

- Hiện tượng sóng đổi phương truyền khi đi từ một môi trường này sang một môi trường khác được gọi là hiện tượng khúc xạ. 

- Hiện tượng này có thể dễ dàng quan sát đối với sóng ánh sáng, ngoài ra hiện tượng khúc xạ sóng cũng xảy ra đối với sóng biển và sóng âm.

*Luyện tập (SGK – tr37)

Khi thời tiết lạnh, sóng âm truyền gần mặt đất sẽ bị vòng xuống (do tốc độ truyền âm nhỏ hơn khi nhiệt độ thấp hơn) nên ta có thể nghe được âm thanh từ xa (Hình a). Khi thời tiết nóng, mặt đất có nhiệt độ cao hơn không khí bên trên, sóng âm có tốc độ lớn hơn ở mặt đất nên truyền ngược lên trên (Hình b).

3. Hiện tượng nhiễu xạ

Ta thấy phương truyền của sóng biển khi đi qua khe đã thay đổi và làm cho sóng lan rộng ở phía bên kia khe. Đây là hiện tượng nhiễu xạ, là một trong những đặc trưng của sóng.

*Luyện tập (SGK – tr37)

Khi cánh cửa mở hé (kích thước của khe hở đủ nhỏ), do hiện tượng nhiễu xạ, sóng ánh sáng từ ngoài sẽ loang rộng hơn khi truyền qua khe cửa. Nếu khe hở của cửa lớn thì hiện tượng nhiễu xạ sẽ khó quan sát được.

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?