Sáng kiến kinh nghiệm Phương pháp giải bài tập về Sóng dừng lớp 12 - THPT

 BÁO CÁO KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU, 
 ỨNG DỤNG SÁNG KIẾN KINH NGHIỆM 
1. LỜI GIỚI THIỆU 
 Nghị quyết hội nghị lần thứ II Ban chấp hành Trung ương khóa VIII đã nhấn 
mạnh. Thực sự coi giáo dục là quốc sách hàng đầu, đầu tư cho giáo dục là đầu tư 
cho sự phát triển. Chính vì vậy “Nâng cao dân trí, đào tạo nhân lực, bồi dưỡng 
nhân tài”. Đó là mục tiêu to lớn, chiến lược lâu dài của sự nghiệp Giáo Dục và 
Đào Tạo. 
 Trước yêu cầu đó, mục đích dạy và học ở các trường trung học phổ thông 
nói chung, bộ môn Vật Lý nói riêng, đặc biệt dạy vật lý cho học sinh học để thi 
THPT Quốc Gia và xét tuyển theo khối A, A1( nhất là dạy Vật Lý nâng cao). 
 Trong thực tiễn dạy vật lý ở trường THPT, việc giải bài tập vật lý là một 
công việc diễn ra thường xuyên không thể thiếu được. Nó tác động tích cực trực 
tiếp đến quá trình giáo dục và phát triển tư duy của học sinh, đồng thời tạo cho 
học sinh tính ham học, ham tìm tòi tạo động lực cố gắng trong học tập. Vì hiện 
nay số lượng bài tập trong sách bài tập Vật Lý sách giáo khoa, sách bài tập và 
sách tham khảo rất nhiều. Vậy mà ở trên lớp số lượng giờ bài tập ở trên lớp thì 
không thể chữa hết được tất cả các bài tập ở tất cả các sách ấy, cho nên việc tự 
học của các em là rất cần thiết. Thực tế một số học sinh đã gặp phải rất nhiều 
khó khăn trong việc giải bài tập của từng chương, từng phần, mà điều này rất 
cần ở người thầy giáo hướng dẫn học sinh, giúp học sinh không hiểu sai bản 
chất vấn đề, không sai lầm khi giải bài tập. Mà đặc biệt ở mỗi phần, mỗi chương 
ở mỗi khối lớp lại đòi hỏi một cách khác nhau về kiến thức cũng như phương 
pháp giải. Nhất là các dạng bài tập có liên quan đến thi THPT Quốc gia. Qua 
nhiều năm dạy Vật Lý tại trường THPT Lê Xoay, tôi thấy đa số thầy cô cũng đã 
quan tâm tới các dạng bài tập nhất là các dạng bài tập có liên quan đến thi 
THPT Quốc gia, mà trong đó có phần dao động sóng, trong phần dao động sóng 
thì bài tập về “ sóng dừng” cũng là một phần khá hay và khó để tránh sự nhầm 
lẫn cho học sinh khi học phần này. Tôi đã đưa ra phương pháp giải và phân loại 
các dạng bài tập của phần này, chỉ ra những sai lầm học sinh thường mắc khi 
giải bài tập phần này. Để từ đó học sinh định hướng giải bài tập một cách chính 
xác không nhầm lẫn. 
 Điểm mới của đề tài này là: Vừa hướng dẫn học sinh phương pháp giải 
bài tập, vừa đưa ra các sai lầm mà học sinh thường mắc phải khi giải bài tập 
phần này, từ đó giúp học sinh giải bài tập tốt hơn, không bị nhầm lẫn. Cụ thể 
hơn ở từng dạng và từng bài, từng hiện tượng vật lý của các bài tập phần này, 
nhất là các dạng bài nâng cao có cập đến thi THPT Quốc gia.Trước tình hình 
 1 
 7. MÔ TẢ BẢN CHẤT CỦA SÁNG KIẾN 
*) VỀ NỘI DUNG SÁNG KIẾN: 
7.1. CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA ĐỀ TÀI 
 Theo X.E Camenetxki và V.P Ôrêkhôv: Trong thực tiễn dạy học bài tập vật 
lý là một vấn đề không lớn trong trường hợp tổng quát được giải quyết nhờ 
những suy luận logíc, những phép toán và những thí nghiệm trên cơ sở lý luận 
và những dạng bài tập vật lý. ( X.E Camenetxki và V.P Ôrêkhôv- phương pháp 
giải bài tập vật lý. Tập 2 NXBGD 1976). Hiểu theo nghĩa rộng, thì sự tư duy 
định hướng tích cực về một vấn đề nào đó luôn luôn là việc giải bài tập. Về thực 
chất mỗi một vấn đề mới xuất hiện do nghiên cứu tài liệu sách giáo khoa trong 
các tiết học vật lý chính là một bài tập đối với học sinh. 
 Trên cơ sở nghiên cứu các định nghĩa về bài tập Vật lý, thì bài tập Vật lý có 
hai chức năng chủ yếu là: Tập vận dụng kiến thức cũ và tìm kiếm kiến thức mới. 
7.2. THỰC TRẠNG VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 
 - Với thực trạng hiện nay khi dạy Vật lý ở trong trường phổ thông nhiều khi 
chúng ta đã thầm quên đi những vấn đề rất quan trọng, đó là các hiện tượng Vật 
lí cho từng dạng, có phục vụ cho phần kiến thức ôn thi THPT Quốc gia. 
 - Để làm tốt được các bài tập ôn thi THPT Quốc gia hàng năm thì cần phải 
nắm chắc bản chất Vật lý, nhiều khi giải bài tập chỉ cần sai bản chất vật lý là bài 
toán trở nên sai ngay, chính vì vậy nên để dạy các mảng kiến thức ôn thi THPT 
Quốc gia thì các khâu hướng dẫn cho học sinh là rất quan trọng. Nhưng điều mà 
tôi thấy cần thiết nhất là chỉ ra cho học sinh phương pháp, cách phân loại, các 
dạng bài tập. Nên tôi đã chọn đề tài: Phương pháp giải bài tập về “ sóng dừng” 
lớp 12- THPT. 
 - Thậm chí kiến thức phần “ sóng dừng” không chỉ dùng để thi THPT Quốc 
gia mà còn dùng để thi HSG lớp 12 hàng năm. 
7.3. CÁC GIẢI PHÁP CHUNG ĐỂ TỔ CHỨC THỰC HIỆN 
 - Khi giải một bài tập vật lý nào chúng ta cũng tiến hành theo 4 bước sau: 
 Bước 1: Đọc kỹ đề, nghiên cứu, tìm hiểu đề, phân tích hiện tượng Vật lý 
trong bài toán để tìm xem đại lượng nào đã biết, đại lượng nào cần tìm. 
 Ghi tóm tắt bài toán bằng các kí hiệu Vật lý. Đổi đơn vị đo cho phù hợp, vẽ 
hình khi cần thiết( theo tôi bước này rất quan trọng, vì mọi hiện tượng vật lý học 
sinh đều phải phân tích ở phần này, để suy nghĩ tìm hướng giải quyết). 
 Bước 2: Lập kế hoạch giải. 
Theo dự kiện đề bài đã cho, các đại lượng cần tìm có liên quan đến nội dung 
kiến thức cơ bản nào? Liên quan như thế nào? Tìm cách giải. ( bước này thể 
hiện trong sự tư duy của học sinh). 
 Bước 3: Tiến hành giải. 
 3 
 +) Nhận xét: Với ví dụ này học sinh chỉ cần vận dụng tốt công thức xác định 
chiều dài của dây khi có hai đầu cố định. 
Ví dụ 2: Dây AB= 40cm căng ngang, 2 đầu cố định, khi có sóng dừng thì tại M 
là bụng sóng thứ 4 ( kể từ B). Biết BM= 14cm. Tổng số bụng trên dây AB là 
 A. 8 B. 10 C. 14 D. 12 
 Hướng dẫn giải 
M là bụng thứ 4 ( kể từ B) M được xác định như trên là 
 37  
BM= 14cm  8 cm 
 2 4 4
Chiều dài sợi dây hai đầu cố định thỏa mãn: 
Vậy có 10 bó sóng có 10 bụng sóng. 
Chọn đáp án B. 
+) Nhận xét: Với ví dụ này học sinh chỉ cần vận dụng tốt công thức xác định 
chiều dài của dây khi có hai đầu cố định, khoảng cách giữa hai nút liên tiếp hoặc 
hai bụng liên tiếp bằng một nửa bước sóng. 
Ví dụ 3: Một sợi dây AB dài 21cm, vận tốc truyền sóng trên dây là 4 m/s đầu A 
dao động với tần số 100 Hz. Trên dây có sóng dừng hay không, số bụng sóng 
khi đó là 
A.Có, 10 bụng sóng B. Có, 11 bụng sóng 
C.không D. Có, 25 bụng sóng 
 Hướng dẫn giải 
 Bài toán chưa cho biết sóng dừng tạo ra trong trường hợp nào nên ta xét 
cả hai trường hợp: 
*) Trường hợp 1: Hai đầu dây cố định. 
Chiều dài dây thỏa mãn: 
  v2 lf 2.0,21.100
 l k k k 10,5 
 2 2fv 4
Loại vì kZ , suy ra nếu hai đầu dây cố định thì không xảy ra sóng dừng. 
*) Trường hợp 2: Một đầu tự do, một đầu cố định. 
Chiều dài sợi dây thỏa mãn: 
   11  v
 l k k k 
 2 4 2 2 2 2 f
 2lf 1 2.0,21.100 1
 k 10 thỏa mãn 
 v 2 42 2
Vậy sóng dừng tạo ra trong trường hợp một đầu tự do, một đầu cố định. Số bụng 
sóng = số bó sóng +1= 10+1= 11. 
Chọn đáp án B. 
 5 
 Từ (1) và (2) Ta có: f2 = 35Hz. Vậy sẽ giảm tần số một lượng tối thiểu một 
lượng là: f f12 f = 45- 35= 10 ( Hz). Chọn đáp án A. 
+) Nhận xét : Với ví dụ này học sinh sẽ có dễ nhầm lẫn về công thức 
  
 lk (2 1) với tính chiều dài của dây làlk (2 1) mà vẫn coi k là số bụng 
 4 4
sóng hoặc số nút sóng thì sẽ bị sai về số bụng sóng sẽ rất dễ nhầm lẫn trong tính 
toán, còn nếu sử dụng công thức này cũng được nhưng phải hiểu số bụng và số 
nút chính bằng (k+1) để khi thay vào biểu thức mới ra kết quả đúng . Điều thứ 
hai mà dễ nhầm là đọc không kĩ đề lại coi là tìm f2 thì rất dễ khoanh vào đáp án 
B 
Ví dụ 6: Một sợi dây AB dài 1,25m căng ngang, đầu B cố định, đầu A dao động 
với tần số f. Người ta đếm được trên dây có ba nút sóng, kể cả hai nút ở hai đầu 
A, B. Biết tốc độ truyền sóng trên dây là 20m/s. Tần số sóng bằng 
 A. 8Hz. B. 16Hz. C. 12Hz. D. 25Hz. 
 Hướng dẫn giải 
Theo đề bài ra thì hai đầu có hai nút, vậy khi đầu A dao động với tần số f, thì 
 v 20
trên dây có một bước sóng, tức là:  1,25(m ) f 16( Hz ) 
  1,25
Chọn đáp án B. 
+) Nhận xét: Với ví dụ này đọc lướt chỉ nghĩ một đầu cố định, một đầu tự do thì 
mới sai. Còn nếu đọc kĩ hiểu rõ mà tính sai thì viết công thức nhầm lại tính: f= 
20.1,25 =25 (Hz) vẫn có đáp án D, nếu chọn là sai. Với dạng bài tập dễ này phải 
cẩn thận là chính. 
Ví dụ 7: Một sợi dây đàn hồi dài ℓ = 60 cm được treo lơ lửng trên một cần rung. 
Cần rung có thể dao động theo phương ngang với tần số thay đổi từ 60 Hz đến 
180 Hz. Biết tốc độ truyền sóng trên dây là v = 8 m/s. Trong quá trình thay đổi 
tần số thì có bao nhiêu giá trị của tần số có thể tạo ra sóng dừng trên dây? 
 A. 19 B. 16 C. 17 D. 18 
 Hướng dẫn giải 
  v 2k 1 800
 l 2 k 1 2 k 1 60 f 180 
 4 4f 4.60
 9,5 k 27,5 có 18 giá trị của k thỏa mãn. Chọn đáp án D. 
+) Nhận xét: Ví dụ này học sinh đọc không kĩ đề, không hiểu rõ đầu lơ lửng là 
tự do dễ nhầm là hai đầu cố định, thì lại tính ra được là 9 k 27 , sẽ có 19 giá 
trị, khi ấy chọn đáp án A sẽ sai ngay. Chính vì vậy với dạng bài tập này ta phải 
cho học sinh hiểu rõ sợi dây có đầu lơ lửng nghĩa là đầu đó tự do. 
Ví dụ 8: Một sợi dây thép dài 1,2 m được căng ngang. Một nam châm điện đặt 
phía trên giữa hai đầu dây. Cho dòng điện xoay chiều có tần số f chạy qua nam 
châm điện thì dây thép xuất hiện sóng dừng với 6 bụng sóng. Tốc độ truyền 
sóng trên dây là v= 40m/s. Tần số f có giá trị bao nhiêu? 
A.120 Hz B. 100Hz C.60 Hz D. 50Hz. 
 7 
 Theo bài ra ta có : 
 1 1
tM’M = (s) = T P’ N’ M’ O M N P 
 20 4
 1 1
tN’N = (s) = T 
 15 3
 1 1 1
 tMN = ( - )T = T = ()s 
 2 24 120
Vận tốc truyền sóng là: 
 v = MN/tMN = 24cm/s 
 Do đó  = v.T = 4,8 cm. Chọn đáp án B. 
 11
+) Nhận xét : Ví dụ này học sinh dễ sai lầm: là tMN = tM’M - tN’N = Ts (), 
 12 60
khi đó thay vào biểu thức tính vận tốc ta có v=12(cm/s), thay vào công thức tính 
bước sóng sẽ có =12.0,2=2,4(cm). Trong đáp án có kết quả đáp án D. Nếu 
chọn đáp án này sẽ bị sai, nên khi dạy phần này giáo viên phải nhấn mạnh cho 
học sinh ngay từ khi tính khoảng thời gian tMN. 
 7.4.1.3. Bài tập tự luyện 
Câu 1: Một dây cao su dài 1m căng ngang, một đầu gắn cố định, đầu kia gắn 
vào âm thoa cho dao động, trên dây hình thành hệ sóng dừng có 7 nút không 
tính hai đầu. Tốc độ truyền sóng trên dây là 36km/h. Tần số dao động trên dây 
là: 
 A. 20Hz. B. 50Hz. C. 30Hz. D. 40Hz 
Câu 2: Dây AB dài 21cm treo lơ lửng, đầu trên A gắn vào âm thoa dao động. 
Tốc độ truyền sóng trên dây là 4m/s, ta thấy trên dây có sóng dừng với 8 bụng 
sóng. Tần số dao động của âm thoa bằng: 
 A. 74,1Hz. B. 71,4Hz. C. 47,1Hz. D. 17,4Hz 
Câu 3: Trên sợi dây dài ℓ (m) có hai đầu cố định, khi tần số tạo sóng trên dây là 
1 = 120 Hz thì trên dây xuất hiện 16 nút sóng, khi tần số là 2 thì trên dây xuất 
hiện 10 nút sóng. Tần số nhỏ nhất mà dây có thể tạo thành hiện tượng sóng dừng 
là bao nhiêu: 
A. 8Hz B. 12Hz C. 9Hz D. 6Hz. 
Câu 4: Người ta tạo sóng dừng trên một sợi dây căng ngang giữa hai điểm cố 
định. Sóng dừng được tạo ra trên dây lần lượt với hai tần số gần nhau nhất là 
200 Hz và 300 Hz. Tần số kích thích nhỏ nhất mà vẫn tạo ra sóng dừng trên dây 
là: 
 A. 50 Hz B. 100 Hz C. 150 Hz D. 200Hz 
Câu 5: Sóng dừng được tạo ra trên dây giữa hai điểm cố định lần lượt với hai 
tần số gần nhau nhất là 45 Hz và 54 Hz. Tần số kích thích nhỏ nhất mà vẫn tạo 
ra sóng dừng trên dây là: 
 A. 9 Hz B. 18 Hz C. 12Hz D. 15 Hz. 
 9