CHƯƠNG 2. XÂY DỰNG VÀ SỬ DỤNG THÍ NGHIỆM TRONG DẠY HỌC NỘI DUNG “DAO ĐỘNG” VÀ “SÓNG” – VẬT LÍ 11 (CTGDPT 2018) NHẰM PHÁT TRIỂN NĂNG LỰC VẬT LÍ CỦA HỌC SINH
2.3. Xây dựng các thí nghiệm cụ thể
2.3.9. Thí nghiệm khảo sát sóng dừng
a) Mục tiêu
- [2.4]. Thực hiện kế hoạch.
- [2.5] Chứng tỏ được số bụng sóng, nút sóng phụ thuộc vào chiều dài của sợi dây, cột khí.
- [2.5]. Viết, trình bày báo cáo và thảo luận.
- [2.6]. Ra quyết định và đề xuất ý kiến, giải pháp mới và sáng tạo.
b) Vật tư, dụng cụ:
61
Bảng 2.13. Dụng cụ và vật tư thí nghiệm khảo sát sóng dừng
Vật tư, dụng cụ Hình ảnh
- Tạo giá đỡ từ các dụng cụ sau: 4 ống nhựa 15 cm, 2 ống 5 cm, 1 ống 65 cm, 4 khớp nối chữ T, 2 ống 17 cm.
- Giấy formex dày 3mm, ruột bút bi, motor 9-12V.
- Điện thoại thông minh.
- 4 bộ TN đo vận tốc truyền âm.
- Máy biến áp.
- 4 thước nhựa dẻo.
- Xốp.
62
c) Tiến hành thí nghiệm
• Thí nghiệm 1: Sóng dừng trên dây
Bước 1: Bố trí TN sau đó cung cấp nguồn cho bộ rung.
Bước 2: Bật công tắc và điều chỉnh điện áp thích hợp để tạo ra sóng dừng trên sợi dây.
Bước 3: Dùng tay để thay đổi chiều dài của sợi dây thu được các bụng và nút.
• Thí nghiệm 2: Sóng dừng của âm thanh Bước 1: Lắp đặt thí nghiệm như hình
63
Bước 2: Dùng thước nhựa dẻo đưa các hạt xốp vào ống.
Bước 3: Thay đổi chiều dài ống, điều chỉnh biên độ và tần số trên máy phát tần số, thu được các bụng và nút do sự di chuyển của các hạt xốp tạo thành.
d) Kết quả thí nghiệm, xử lí kết quả và kết luận.
Nhận xét:
- Thí nghiệm 1: Quan sát TN ta thấy, khi chiều dài của sợi dây thay đổi thì số bụng sóng và nút sóng cũng thay đổi. Chứng tỏ số bụng sóng, nút sóng phụ thuộc vào chiều dài của sợi dây.
Trên sợi dây xuất hiện những bụng sóng và những nút sóng xen kẽ cách đều nhau.
- Thí nghiệm 2: Các hạt xốp tập trung tại những bụng và rời ra tại các nút. Số bó sóng xuất hiện cũng tùy thuộc vào chiều dài ống, tần số ta điều chỉnh.
Chiều dài ống (m) 20 30 40 50
Tần số (Hz) 350-400 130-160 250 130
270-310 520
64
Kết luận:
Hiện tượng trên sợi dây (hoặc trong ống) xuất hiện những điểm đứng yên gọi là những điểm nút, những điểm dao động với biên độ cực đại gọi là những điểm bụng.
Những nút và bụng xen kẽ cách đều nhau, hiện tượng đó gọi là sóng dừng.
Điều kiện để có sóng dừng trên một sợi dây có hai đầu cố định là chiều dài của sợi dây phải bằng một số nguyên lần nửa bước sóng L = n𝜆
2 ( n = 1; 2; 3…) e) Ý tưởng sử dụng TN trong dạy học để phát triển NL Vật lí của HS - Các biểu hiện của NL vật lí có thể phát triển
+ [2.4]. Thực hiện kế hoạch.
+ [2.5] Chứng tỏ được số bụng sóng, nút sóng phụ thuộc vào chiều dài của sợi dây, cột khí.
+ [2.5]. Viết, trình bày báo cáo và thảo luận.
+ [2.6]. Ra quyết định và đề xuất ý kiến, giải pháp mới và sáng tạo.
- Cách thức tổ chức
Chuyển giao NV - GV giao nhiệm vụ về nhà vào tiết trước:
+ GV chia lớp thành 4 nhóm
+ Yêu cầu HS tạo bộ phận dao động:
65
+ Tạo giá đỡ.
Theo hướng dẫn trong video
https://www.youtube.com/watch?v=irceyXWmsuI&t=583s [21]
Hoàn chỉnh đem lên lớp 4 bộ
+ GV phát phiếu học tập và yêu cầu các nhóm thực hiện theo phiếu học tập
Phiếu học tập - TN1: Thí nghiệm sóng dừng trên dây
+ Đồ thị sóng dừng, 1 bụng, 2 bụng, 3 bụng…
+ Xác định nút và bụng của sóng dừng:
- TN2: Thí nghiệm sóng dừng của âm Chiều dài ống (m)
Tần số (Hz)
- Giải thích sự tạo thành sóng dừng:
...
...
...
Nhận xét:
...
...
...
Kết luận
...
...
66
+ GV hướng dẫn các nhóm nếu gặp khó khăn trong quá trình thực hiện.
Thực hiện NV HS thực hiện nhiệm vụ Báo Cáo, trình
bày, kết luận.
+ GV gọi các nhóm mang kết quả lên bảng trình bày, các nhóm khác nhận xét.
+ GV nhận xét phần trình bày của các nhóm Chốt KT GV chốt kiến thức:
Nhận xét:
+ Thí nghiệm 1: Quan sát TN ta thấy, khi chiều dài của sợi dây thay đổi thì số bụng sóng và nút sóng cũng thay đổi. Chứng tỏ số bụng sóng, nút sóng phụ thuộc vào chiều dài của sợi dây.
Trên sợi dây xuất hiện những bụng sóng và những nút sóng xen kẽ cách đều nhau.
+ Thí nghiệm 2: Các hạt xốp tập trung tại những bụng và rời ra tại các nút. Số bó sóng xuất hiện cũng tùy thuộc vào chiều dài ống, tần số ta điều chỉnh
Chiều dài ống (m) 20 30 40 50
Tần số (Hz) 350-400 130-160 250 130
270-310 520
Kết luận: Hiện tượng trên sợi dây (hoặc trong ống) xuất hiện những điểm đứng yên gọi là những điểm nút, những điểm dao động với biên độ cực đại gọi là những điểm bụng. Những nút và bụng xen kẽ cách đều nhau, hiện tượng đó gọi là sóng dừng.
Điều kiện để có sóng dừng trên một sợi dây có hai đầu cố định là chiều dài của sợi dây phải bằng một số nguyên lần nửa bước sóng
67
L = n𝜆