Giáo án Vật lý 12 - Chương 2

Tiết 13, tuần 7, ngày soạn: ………….. BÀI 7. SÓNG CƠ VÀ SỰ LAN TRUYỀN SÓNG I. MỤC TIÊU 1. Kiến thức: - Phát biểu được định nghĩa của sóng cơ. - Phát biểu được định nghĩa các khái niệm liên quan với sóng: sóng dọc, sóng ngang, tốc độ truyền sóng, tần số, chu kì, bước sóng, pha. - Viết được phương trình sóng. - Nêu được các đặc trưng của sóng là biên độ, chu kì hay tần số, bước sóng và năng lượng sóng. 2. Kĩ năng: - Giải được các bài tập đơn giản về sóng cơ. - Tự làm được thí nghiệm về sự truyền sóng trên một sợi dây. - Phân biệt được các loại sóng: sóng ngang và sóng dọc 3. Thái độ: II. CHUẨN BỊ 1. Giáo viên: Các thí nghiệm mô tả về sóng ngang, sóng dọc và sự truyền của sóng. 2. Học sinh: Ôn lại các bài về dao động điều hoà. III. HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC 1. Ổn định lớp 2. Kiểm tra bài cũ 3. Vào bài mới.: Khi nhắc đến sóng nước ai củng biết nó, vậy sóng này có những đặc điểm gì? Nội dung Hoạt động Giáo viên Hoạt động Học viên I. Sóng cơ 1. Thí nghiệm a. Mũi S cao hơn mặt nước, cho cần rung dao động ® M vẫn bất động. b. S vừa chạm vào mặt nước tại O, cho cần rung dao động ® M dao động. Vậy, dao động từ O đã truyền qua nước tới M. 2. Định nghĩa - Sóng cơ là sự lan truyền của dao động trong một môi trường. 3. Sóng ngang - Là sóng cơ trong đó phương dao động (của chất điểm ta đang xét) ^ với phương truyền sóng. 4. Sóng dọc - Là sóng cơ trong đó phương dao động // (hoặc trùng) với phương truyền sóng. - Mô tả thí nghiệm và tiến hành thí nghiệm. - H1: Khi O dao động ta trông thấy gì trên mặt nước? ® Điều đó chứng tỏ gì? (Dao động lan truyền qua nước gọi là sóng, nước là môi trường truyền sóng). - H2: Khi có sóng trên mặt nước, O, M dao động như thế nào? - H3: Sóng truyền từ O đến M theo phương nào? ® Sóng ngang. - H4: Tương tự như thế nào là sóng dọc? (Sóng truyền trong nước không phải là sóng ngang. Lí thuyết cho thấy rằng các môi trường lỏng và khí chỉ có thể truyền được sóng dọc, chỉ môi trường rắn mới truyền được cả sóng dọc và sóng ngang. Sóng nước là một trường hợp đặc biệt, do có sức căng mặt ngoài lớn, nên mặt nước tác dụng như một màng cao su, và do đó cũng truyền được sóng ngang). - HS quan sát kết quả thí nghiệm. - T1: Những gợn sóng tròn đồng tâm phát đi từ O. ® Sóng truyền theo các phương khác nhau với cùng một tốc độ v. - T2: Dao động lên xuống theo phương thẳng đứng. - T3: Theo phương nằm ngang. - T4: Tương tự, HS suy luận để trả lời. II. Sự truyền sóng cơ 1. Sự truyền của một biến dạng - Gọi x và Dt là quãng đường và thời gian truyền biến dạng, tốc độ truyền của biến dạng: 2. Sự truyền của một sóng hình sin - Sau thời gian t = T, sóng truyền được một đoạn: l = AA1 = v.t - Sóng truyền với tốc độ v, bằng tốc độ truyền của biến dạng. - Hai đỉnh liên tiếp cách nhau một khoảng l không đổi, l gọi là bước sóng. - Hai điểm cách nhau một khoảng l thì dao động cùng pha. 3. Phương trình sóng - Giả sử phương trình dao động của đầu A của dây là: uA = Acoswt - Điểm M cách A một khoảng x. Sóng từ A truyền đến M mất khoảng thời gian . - Phương trình dao động của M là: uM = Acosw(t - Dt) Với và l = vT Phương trình trên là phương trình sóng của một sóng hình sin theo trục x. Làm thí nghiệm kết hợp với hình vẽ 7.2 về sự truyền của một biến dạng. H5: Có nhận xét gì thông qua thí nghiệm và hình vẽ? H6: Tốc độ truyền biến dạng được xác định như thế nào? (Biến dạng của dây, gọi là một xung sóng, truyền tương đối chậm vì dây mềm và lực căng dây nhỏ). H7: Biến dạng truyền trên dây thuộc loại sóng gì đã biết? - Y/c HS hoàn thành C2. - H8: Trong thí nghiệm 7.2 nếu cho đầu A dao động điều hoà ® hình dạng sợi dây ở cá thời điểm như hình vẽ 7.3 ® có nhận xét gì về sóng truyền trên dây? - Sau thời gian T, điểm A1 bắt đầu dao động giống như A, dao động từ A1 tiếp trục truyền xa hơn. - Xét hai điểm cách nhau một khoảng l, ta có nhận xét gì về hai điểm này? ® Cùng pha. - Gọi M là điểm cách A một khoảng là x, tốc độ sóng là v ® thời gian để sóng truyền từ A đến M? ® Phương trình sóng tại M sẽ có dạng như thế nào? (Trạng thái dao động của M giống như trạng thái dao động của A trước đó một thời gian Dt) - Hướng dẫn HS biến đổi biểu thức sóng tại M thông qua và l = vT. Quan sát hình vẽ hoặc thí nghiệm - T5: Biến dạng truyền nguyên vẹn theo sợi dây. T6: HS suy nghĩ và vận dụng kiến thức để trả lời. - T7: Là sóng ngang. - HS làm thí nghiệm theo C2. - T8: HS quan sát hình vẽ 7.3. Dây có dạng đường hình sin, mà các đỉnh không cố định nhưng dịch chuyển theo phương truyền sóng. - Không đổi, chuyển động cùng chiều, cùng v. uM = Acosw(t - Dt) - Làm theo hướng dẫn 4. Củng cố kiến thức Nêu các khái niệm sóng cơ, sóng ngang, sóng dọc, bước sóng và viết phương trình truyền sóng. 5. Bài tập về nhà : Làm toàn bộ bài tập trong sách giáo khoa IV. RÚT KINH NGHIỆM TIẾT DẠY Tiết 14 tuần 7, ngày soạn…………. BÀI 8. GIAO THOA SÓNG I. MỤC TIÊU 1. Kiến thức: - Mô tả được hiện tượng giao thoa của hai sóng mặt nước và nêu được các điều kiện để có sự giao thoa của hai sóng. - Viết được công thức xác định vị trí của cực đại và cực tiểu giao thoa. 2. Kĩ năng: Vận dụng được các công thức 8.2, 8.3 Sgk để giải các bài toán đơn giản về hiện tượng giao thoa. 3. Thái độ: Tích cực thảo luận nhóm để tiềm kiến thức mới II. CHUẨN BỊ 1. Giáo viên: Thí nghiệm hình 8.1 Sgk. 2. Học sinh: Ôn lại phần tổng hợp dao động. III. HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC 1. Ổn định lớp 2. Kiểm tra bài cũ - Sóng ngang la gì? Cho ví dụ về sóng ngang? Sóng ngang chỉ chuyền được trong môi trường nào? - Sóng dọc là gì? Cho ví dụ về sóng dọc? Sóng dọc truyền được trong môi trường nào? - Viết phương trình truyền sóng? Viết các biểu thức có liên quan? 3. Vào bài mới .Nếu có hai chiếc ca nô chạy song song với nhau thì ta nhìn thấy khoảng giữa hai chiếc ca nô này hình thành nên một sóng ổn định có biên độ rất lớn, hiện tượng đó gọi là giao thoa. Giao thoa sóng có đặc điểm như thế nào? Nội dung Hoạt động Giáo viên Hoạt động Học viên I. Sự giao thoa của hai sóng mặt nước - Gõ cho cần rung nhẹ: + Trên mặt nước xuất hiện những loạt gợn sóng cố định có hình các đường hypebol, có cùng tiêu điểm S1 và S2. Trong đó: * Có những điểm đứng yên hoàn toàn không dao động. * Có những điểm đứng yên daođộng rất mạnh. Lưu ý: Họ các đường hypebol này đứng yên tại chỗ. à Hiện tượng đó được gọi là hiện tượng giao thoa. - Mô tả thí nghiệm và làm thí nghiệm hình 8.1 - Từ thí nghiệm ta quan sát thấy điều gì?. - Người ta biểu diễn các đường Hypebol đó như thế nào? - HS ghi nhận dụng cụ thí nghiệm và quan sát kết quả thí nghiệm. - Trên mặt nước xuất hiện những loạt gợn sóng ổn định là các đường Hypebol. - Những điểm không dao động nằm trên họ các đường hypebol (nét đứt). Những điểm dao động rất mạnh nằm trên họ các đường hypebol (nét liền) kể cả đường trung trực của S1S2. - Hai họ các đường hypebol này xen kẽ nhau như hình vẽ.. II. Cực đại và cực tiểu giao thoa 1. Biểu thức dao động tại một điểm M trong vùng giao thoa ( Chỉ giới thiệu công thức tính biên đô tổng hợp, không đi sâu vào cách tìm biên độ tổng hợp) - Dao động tại M vẫn là một dao động điều hoà với chu kì T. - Biên độ của dao động tại M: 2. Vị trí các cực đại và cực tiểu giao thoa a. Những điểm dao động với biên độ cực đại (cực đại giao thoa). d2 – d1 = kl Với k = 0, ±1, ±2… b. Những điểm đứng yên, hay là có dao động triệt tiêu (cực tiểu giao thoa). Với (k = 0, ±1, ±2…) c. Với mỗi giá trị của k, quỹ tích của các điểm M được xác định bởi: d2 – d1 = hằng số Đó là một hệ hypebol mà hai tiêu điểm là S1 và S2. - Ta có nhận xét gì về A, f và j của hai sóng do hai nguồn S1, S2 phát ra? ® Hai nguồn phát sóng có cùng A, f và j gọi là hai nguồn đồng bộ. - Nếu 2 nguồn phát sóng có cùng f và có hiệu số pha không phụ thuộc thời gian (lệch pha với nhau một lượng không đổi) gọi là hai nguồn kết hợp. - Nếu phương trình sóng tại S1 và S2 là: u = Acoswt ® Phương trình mỗi sóng tại M do S1 và S2 gởi đến có biểu thức như thế nào? - Dao động tổng hợp tại M có biểu thức? - Hướng dẫn HS đưa tổng 2 cosin về tích. - Dựa vào biểu thức, có nhận xét gì về dao động tổng hợp tại M? - Biên độ dao động tổng hợp phụ thuộc yếu tố nào? - Những điểm dao động với biên độ cực đại là những điểm nào? - Hướng dẫn HS rút ra biểu thức cuối cùng. - Y/c HS diễn đạt điều kiện những điểm dao động với biên độ cực đại. - Những điểm đứng yên là những điểm nào? - Hướng dẫn HS rút ra biểu thức cuối cùng. - Y/c HS diễn đạt điều kiện những điểm đứng yên. - Quỹ tích những điểm dao động với biên độ cực đại và những điểm đứng yên? - Vì S1, S2 cùng được gắn vào cần rung ® cùng A, f và j. - HS ghi nhận các khái niệm 2 nguồn kết hợp, 2 nguồn đồng bộ và sóng kết hợp. và u = u1 + u2 - HS làm theo hướng dẫn của GV, để ý: - HS nhận xét về dao động tại M và biên độ của dao động tổng hợp. - Phụ thuộc (d2 – d1) hay là phụ thuộc vị trí của điểm M. ® Hay ® d2 – d1 = kl (k = 0, ±1, ±2…) Hay ® (k = 0, ±1, ±2…) - Là một hệ hypebol mà hai tiêu điểm là S1 và S2. III. Điều kiện giao thoa - Hai dao động đó phải cừng phương cùng tần số (cùng chu kì) - Hiệu số pha không đổi theo thời gian à Hai nguồn như thế được gọi là hai nguồn kết hợp - Có nhận xét gì về phương, chu kì và tần số của hệ giao thoa? - Khi hai dao động cùng phương cùng tần số thì hiệu số pha giữa chúng như thế nào? - Hai dao động đó phải cừng phương cùng tần số (cùng chu kì) - Luôn không đổi theo thời gian. - HS ghi nhận về hiệu số pha hiện tượng giao thoa. Hướng dẫn giải bài tập - Tóm tắt bài toán - Viết công thức tính cực đại giao thoa. - Xác định - Khoảng cách giữa hai điểm cực đại giao thoa bằng phân nữa bước sóng. - Tóm tắt - Vị trí cực đại giao thoa - Bước sóng là Vậy - Hãy tóm tắt đề bài - Xác định bước sóng - Tính vận tốc Tóm tắt , Bước sóng - Vận tốc 4. Củng cố kiến thức Cho học sinh tự tóm tắt kiến thức 5. Bài tập về nhà : Làm toàn bộ bài tập trong sách giáo khoa IV. RÚT KINH NGHIỆM TIẾT DẠY Tiết 15 tuần 8, ngày soạn: …………….. BÀI 9. SÓNG DỪNG I. MỤC TIÊU 1. Kiến thức: - Mô tả được hiện tượng sóng dừng trên một sợi dây và nêu được điều kiện để có sóng dừng khi đó - Giải thích được hiện tượng sóng dừng - Nêu điều kiện để có sóng dừng trên sợi dây có hai dầu cố định và dây có một đầu cố định một đầu tự do. 2. Kĩ năng: - Viết được công thức xác định vị trí các nút và các bụng trên sợi dây trong trường hợp dây có hai dầu cố định và dây có một đầu cố định một đầu tự do. - Vận dụng được công thức để giải thích bài toán đơn giản về hiện tượng sóng dừng 3. Thái độ: - Rèn thái độ tích cực tìm hiểu, học tập, tự lực nghiên cứu các vấn đề mới trong khoa học II. CHUẨN BỊ 1. Giáo viên: giáo án, và các hình vẽ TN 2. Học sinh: Ôn lại sự giao thoa sóng và đọc bài trước ở nhà III. HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC 1. Ổn định lớp 2. Kiểm tra bài cũ - Hiện tượng giao thoa là gì? Cho ví dụ? - Viết phương trình sóng tổng hợp tại điểm M nằm trong vùng giao thoa? - Viết công thức tính cực đại, cực tiểu trong giao thoa sóng nước. 3. Vào bài mới Bài trước ta đã học về hiện tượng giao thoa sóng nhưng giao thoa trong vùng giao thoa rộng. Hôm nay ta xét một trường hợp đặc biệt là hiện tượng giao thoa xảy ra trên một sợi dây đàn hồi. Đó là hiện tượng sóng dừng trên dây. Vậy Sóng dừng là gì ta vào bài mới “SÓNG DỪNG” Nội dung Hoạt động Giáo viên Hoạt động Học viên I- PHẢN XẠ CỦA SÓNG 1) Phản xạ của sóng trên vật cản cố định : a) TN : b) Kết luận : -Khi phản xạ trên vật cản cố định biến dạng bị đổi chiều . -Khi phản xạ trên vật cản cố định , sóng phản xạ luôn luôn ngược pha với sóng tới ở điểm phản xạ . 2) Phản xạ trên vật cản tự do a) TN : b) Kết luận : Khi phản xạ trên vật cản tự do , sóng phản xạ luôn luôn cùng pha với sóng tới ở điểm tới . - Trình bày TN + Sóng tới là sóng truyền từ điểm nào đến điểm nào? + Khi truyền đến Q thì sóng sẽ như thế nào? + Sóng phản xạ là sóng truyền từ từ điểm nào đến điểm nào ? + Có nhận xét gì về sóng tới và sóng phản xạ - Tương tự hãy nghiên cứu trường hợp nếu vật cản tự do. - Lắng nghe + Sóng tới là sóng truyền từ điểm P đến điểm Q + Bị phản xạ tại Q, biến dạng bị đổi chiều. + Sóng phản xạ truyền từ Q về P + Sóng tới và sóng phản xạ luôn ngược pha với nhau - Sóng tới và sóng phản xạ luôn cùng pha. II- SÓNG DỪNG 1) Sóng dừng : a)TN : -Trên dây có những điểm luôn đứng yên (nút) và những điểm dao động với biên độ cực đại ( bụng ) b) Định nghĩa : Sóng dừng là sóng truyền trên sợi dây trong trường hợp xuất hiện các nút và các bụng . 2) Sóng dừng trên một sợi dây có hia đầu cố định a) Khoảng cách giữa 2 nút ( hoặc 2 bụng liên tiếp ) bằng b) Điều kiện để có sóng dừng : k = 1,2,3, . . . . k : số bụng Số nút = k+1 3) Sóng dừng trên một sợi dây có một đầu cố định , một đầu tự do: k= 0,1,2 ,3 . . . . . k : số bụng ( nguyên , không kể ) số nút = k +1 Đặt vấn đề : -Nếu sóng tới và sóng phản xạ gặp nhau thì có hiện tượng gì xảy ra ? (đó là 2 sóng kết hợp) - Đưa ra khái niệm sóng dừng. -. Từ hình vẽ khoảng cách giữa hai bụng sóng liên tiếp hoặc hai nút sóng liên tiếp là mấy lần bước sóng? -Gọi k là số bụng sóng. Vậy chiều dài của sợi dây là bao nhiêu? - Tương tự gọi k là số bụng sóng. -Hãy xác định chiều dài của sợi dây khi một đầu tự do (đoạn từ N đến Q bằng một phần tư lần bước sóng. -Nếu hai sóng gặp nhau thì hai sóng sẽ giao thoa. - Khi giao thoa sẽ có những điểm cực đại và những điểm cực tiểu. - Ghi nhân khái niệm - Tiếp thu và ghi vào vở - Một nữa bước sóng - Theo sự gợi ý của GV rút a các công thức 4. Củng cố kiến thức Nêu đặc điểm của sóng tới và sóng phản xạ trên vật cản cố định và tự do. Sóng dừng là gì ? Nêu điều kiện để có một sóng dừng trong trường hợp có hai đầu cố định và một đầu cố dịnh còn đầu kia tự do. 5. Bài tập về nhà : Làm toàn bộ bài tập trong sách giáo khoa Hướng dẫn giải bài tập : Bài 9 : Tìm bước sóng vựa vào điều kiện của sóng dừng. Số bụng sóng là 1 Tìm bước sóng vựa vào điều kiện của sóng dừng. Số bụng sóng là 3 Bài 10 : Tính bước sóng vựa vào điều kiện của sóng dừng với số bụng sóng là 3. Áp dụng công thức tính tốc độ truyền sóng để tìm tần số dao động của dây. IV. RÚT KINH NGHIỆM TIẾT DẠY Tiết 16 tuần 8, ngày soạn :………… BÀI TẬP VỀ SÓNG CƠ – GIAO THOA – SÓNG DỪNG I. MỤC TIÊU 1. Kiến thức: - Ôn tập lại kiến thức và phương pháp giải bài tập cho sóng cơ, giao thoa và sóng dừng 2. Kĩ năng: - Áp dụng linh hoạt các công thức về bước sóng, tốc độ truyền sóng, giao thoa và sóng dừng để giải các bài tập trong sách giáo khoa và tương tự 3. Thái độ: - Rèn thái độ tích cực tìm hiểu, học tập, tự lực nghiên cứu các vấn đề mới trong khoa học II. CHUẨN BỊ 1. Giáo viên: Các dạng bài tập thường gặp 2. Học sinh: Làm bài tập ở nhà III. HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC 1. Ổn định lớp 2. Kiểm tra bài cũ - Nêu đặc điểm của sóng tới và sóng phản xạ khi vật cản cố định và vật cản tự do. - Sóng dừng là gì? Viết biểu thức xác định điều kiện để có sóng dừng khi hai đầu cố định và một đầu cố định còn đầu kia tự do. 3. Vào bài mới Nội dung Hoạt động Giáo viên Hoạt động Học viên Trang 40 Câu 6: Dựa vào khái niệm sóng cơ chọn đáp án A - Sóng cơ là gì - Sóng cơ là dao động lan truyền trong một môi trường Câu 7: - Sóng trên sợi dây có thể là sóng dọc hoặc sóng ngang. Đáp án A sai - Theo khái niệm thì đáp án B, D sai - Theo khái niệm sóng dọc thì đáp án C đúng Đáp án: C - Nêu khái niệm về sóng dọc và sóng ngang - Sóng trên sợi dây có phải lúc nào cũng là sóng dọc không? - Sóng dọc là sóng có các phần tử dao động trùng phương truyền sóng - Sóng ngang là sóng có các phần tử dao động vuông góc với phương truyền sóng - Không phải, cũng có thể có sóng ngang trên dây Câu 8: -Khoảng cách từ gợn sóng đến tâm sóng là Vậy - Có 5 gợn sóng liên tiếp nên có 4 bước sóng Tốc độ truyền sóng là - Muốn tính tốc độ truyền sóng thì phải tìm đại lượng nào khi đã biết tần số của sóng rồi. - Đề cho 5 gợn sóng liên tiếp vậy có bao nhiêu bước sóng? - Xác định khoảng cách giữa các gợn sóng đó tới tâm sóng. - Vậy tính khoảng cách giữa 4 bước sóng liên tiếp - Xác định tốc độ truyền sóng - Đã biết tần số. Muốn tìm tốc độ truyền sóng thì phải xác định bước sóng - Có 4 bước sóng -Khoảng cách từ gợn sóng đến tâm sóng là Vậy - Vậy Tốc độ truyền sóng là Trang 45 Bài 5 - Dựa vào mục 1 hiện tượng giao thoa chọn Đáp án D - Bài 6: - Dựa vào điều kiện để có một giao thoa ta chọn Đáp án D - Hiện tượng giao thoa là gì? - Nêu điều kiện để có giao thoa? - Là hiện tượng 2 sóng gặp nhau tạo nên các sóng ổn định - Nêu điều kiện Bài 7: - Bước sóng Vì khoảng cách giữa hai cực đại liên tiếp bằng một nữa bước sóng - Khoảng cách giữa hai cực đại giao thoa là bằng mấy lần bước sóng? - Xác định bước sóng - Khoảng cách giữa hai cực đại giao thoa bằng một nửa số bước sóng - Bước sóng Vậy Bài 8: - Khoảng giữa S1 đến S2 có 10 điểm đứng yên cộng với hai điểm tại S1 đến S2 nên có 12 điểm đứng yên. - Từ S1 đến S2 có 11 điểm cực đại liên tiếp nhau - Khoảng cách giữa S1 đến S2 được xác định bằng biểu thức: Vậy - Từ S1 đến S2 có bao nhiêu điểm đứng yên? - Vậy từ S1 đến S2 có bao nhiêu điểm cực đại liên tiếp nhau? - Vậy khoảng cách giữa S1 đến S2 được xác định bằng biểu thức nào? - Khoảng giữa S1 đến S2 có 10 điểm đứng yên cộng với hai điểm tại S1 đến S2 nên có 12 điểm đứng yên. - Từ S1 đến S2 có 11 điểm cực đại liên tiếp nhau - Khoảng cách giữa S1 đến S2 được xác định bằng biểu thức: Trang 49 Câu 7: Dựa vào đặc điểm của sóng tới và sóng phản xạ Đáp án: B Câu 8: Dựa vào điều kiện của sóng dừng Đáp án: D Nêu đặc điểm của sóng tới và sóng phản xạ trong trường hợp vật cản tự do và vật cản cố định? - Nêu điều kiện để có sóng dừng? - Nêu đặc điểm của sóng tới và sóng phản xạ. - Nêu điều kiện có sóng dừng Bài 9 Số bụng sóng là 1 thì k = 1 Bước sóng là Số bụng sóng là 3 thì bước sóng là Câu 10: - Số bụng sẽ là 3 Bước sóng - Tần số dao động của sợi dây là - Áp dụng điều kiện để có sóng dừng để xác định bước sóng? - Số bút là 4 thì số bụng là bao nhiêu? - Xác định bước sóng - Với k=1 thì - Với k=3 thì - Số bụng sẽ là 3 Bước sóng - Tần số dao động của sợi dây là 4. Củng cố kiến thức Nêu khái niệm sóng cơ, sóng dọc, sóng ngang. Viết các công thức về tốc độ truyền sóng, chu kì, tần số, giao thoa, sóng dừng Nêu đặc điểm của sóng tới và sóng phản xạ trong sóng dừng. Nêu điều kiện để có sóng dừng 5. Bài tập về nhà : Làm toàn bộ bài tập trong sách giáo khoa nếu chưa hoàn thành IV. RÚT KINH NGHIỆM TIẾT DẠY Tiết 17, tuần 9, ngày soạn : …………….. BÀI 10 : ĐẶC TRƯNG VẬT LÝ CỦA ÂM BÀI 11 : ĐẶC TRƯNG SINH LÝ CỦA ÂM I. MỤC TIÊU 1. Kiến thức: - Trả lời được các câu hỏi: Sóng âm là gì? Âm nghe được (âm thanh), hạ âm, siêu âm là gì? - Nêu được ví dụ về các môi trường truyền âm khác nhau. - Nêu được 3 đặc trưng vật lí của âm là tần số âm, cường độ và mức cường độ âm, đồ thị dao động âm, các khái niệm âm cơ bản và hoạ âm. - Nêu được ba đặc trưng sinh lí của âm là: độ cao, độ to và âm sắc. - Nêu được ba đặc trưng vật lí tương ứng với ba đặc trưng sinh lí của âm. - Giải thích được các hiện tượng thực tế liên quan đến các đặc trưng sinh lí của âm. 2. Kĩ năng: - Phân biệt được các loại âm… -Giải thích được các hiện tượng thực tế liên quan đến các đặc trưng sinh lí của âm. 3. Thái độ: Tích cực thảo luận nhóm để tiềm ra kiến thức mới. II. CHUẨN BỊ 1. Giáo viên: Làm các thí nghiệm trong bài 10 Sgk. Các nhạc cụ như sáo trúc, đàn để minh hoạ mối liên quan giữa các tính chất sinh lí và vật lí. 2. Học sinh: Ôn lại định nghĩa các đơn vị: N/m2, W, W/m2… III. HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC 1. Ổn định lớp 2. Kiểm tra bài cũ: Không kiểm tra. 3. Vào bài mới Phần 1: Đặc trưng vật lý của âm Nội dung Hoạt động Giáo viên Hoạt động Học viên I. Âm, nguồn âm 1. Âm là gì - Sóng âm là các sóng cơ truyền trong các môi trường khí, lỏng, rắn. - Tần số của sóng âm cũng là tần số của âm. 2. Nguồn âm - Một vật dao động phát ra âm là một nguồn âm. - Tần số âm phát ra bằng tần số dao động của nguồn. 3. Âm nghe được, hạ âm và siêu âm - Âm nghe được (âm thanh) có tần số từ 16 ¸ 20.000 Hz. - Âm có tần số dưới 16 Hz gọi là hạ âm. - Âm có tần số trên 20.000 Hz gọi là siêu âm. 4. Sự truyền âm a. Môi trường truyền âm - Âm truyền được qua các môi trường rắn, lỏng và khí nhưng không truyền được trong chân không. b. Tốc độ âm - Trong mỗi môi trường, âm truyền với một tốc độ xác định. - Âm là gì? + Theo nghĩa hẹp: sóng truyền trong các môi trường khí, lỏng, rắn ® tai ® màng nhĩ dao động ® cảm giác âm. + Nghĩa rộng: tất cả các sóng cơ, bất kể chúng có gây cảm giác âm hay không. - Nguồn âm là gì? - Cho ví dụ về một số nguồn âm? - Những âm có tác dụng làm cho màng nhĩ dao động, gây ra cảm giác âm ® gọi là âm nghe được hay âm thanh. - Tai người không nghe được hạ âm và siêu âm. Nhưng một số loài vật có thể nghe được hạ âm (voi, chim bồ câu…) và siêu âm (dơi, chó, cá heo…) - Đọc thêm phần “Một số ứng dụng của siêu âm. Sona” - Mô tả thí nghiệm kiểm chứng. - Âm truyền được trong các môi trường nào? - Tốc độ âm truyền trong môi trường nào là lớn nhất? Nó phụ thuộc vào những yếu tố nào? - Những chất nào là chất cách âm? - Dựa vào bảng 10.1 về tốc độ âm trong một số chất ® cho ta biết điều gì? - HS nghiên cứu Sgk và thảo luận để trả lời. - Những vật phát ra được âm. - Dây đàn, ống sáo, cái âm thoa, loa phóng thanh, còi ôtô, xe máy… - HS ghi nhận các khái niệm âm nghe được, hạ âm và siêu âm. - HS ghi các yêu cầu về nhà. - Rắn, lỏng, khí. Không truyền được trong chân không. - Rắn > lỏng > khí. Phụ thuộc vào mật độ, tính đàn hồi, nhiệt độ của môi trường. - Các chất xốp như bông, len… - Trong mỗi môi trường, sóng âm truyền với một tốc độ hoàn toàn xác định. II. Những đặc trưng vật lí của âm - Nhạc âm: những âm có tần số xác định. - Tạp âm: những âm có tần số không xác định. 1. Tần số âm - Tần số âm là một trong những đặc trưng vật lí quan trọng nhất của âm. 2. Cường độ âm và mức cường độ âm a. Cường độ âm (I) - Định nghĩa: (Sgk) - I (W/m2) b. Mức cường độ âm (L) - Đại lượng gọi là mức cường độ âm của âm I (so với âm I0) - Ý nghĩa: Cho biết âm I nghe to gấp bao nhiêu lần âm I0. - Đơn vị: Ben (B) - Thực tế, người ta thường dùng đơn vị đêxiben (dB) I0 = 10-12 W/m2 3. Âm cơ bản và hoạ âm - Khi một nhạc cụ phát ra âm có tần số f0 thì cũng đồng thời phát ra một loạt âm có tần số 2f0, 3f0, 4f0 … có cường độ khác nhau. + Âm có tần số f0 gọi là âm cơ bản hay hoạ âm thứ nhất. + Các âm có tần số 2f0, 3f0, 4f0 … gọi là các hoạ âm thứ hai, thứ ba, thứ tư.. - Tổng hợp đồ thị của tất cả các hoạ âm ta được đồ thị dao động của nhạc âm đó. - Trong các âm thanh ta nghe được, có những âm có một tần số xác định như âm do các nhạc cụ phát ra, nhưng cũng có những âm không có một tần số xác định như tiếng búa đập, tiếng sấm, tiếng ồn ở đường phố, ở chợ… - Ta chỉ xét những đặc trưng vật lí tiêu biểu của nhạc âm. - Tần số âm cũng là tần số của nguồn phát âm. - Sóng âm mang năng lượng không? - Dựa vào định nghĩa ® I có đơn vị là gì? - Fechner và Weber phát hiện: + Âm có cường độ I = 100I0 chỉ “nghe to gấp đôi” âm có cường độ I0. + Âm có cường độ I = 1000I0 chỉ “nghe to gấp ba” âm có cường độ I0. - Ta thấy - Chú ý: Lấy I0 là âm chuẩn có tần số 1000Hz và có cường độ I0 = 10-12 W/m2 chung cho mọi âm có tần số khác nhau. - Thông báo về các tần số âm của âm cho một nhạc cụ phát ra. - Quan sát phổ của một một âm do các nhạc cụ khác nhau phát ra, hình 10.6 ta có nhận xét gì? ® Đồ thị dao động của cùng một nhạc âm do các nhạc cụ phát ra thì hoàn toàn khác nhau ® Đặc trưng vật lí thứ ba của âm là gì? - Ghi nhận các khái niệm nhạc âm và tạp âm. - Có, vì sóng âm có thể làm cho các phần tử vật chất trong môi trường dao động? - I (W/m2) - HS nghiên cứu và ghi nhận mức cường độ âm. - HS ghi nhận các khái niệm âm cơ bản và hoạ âm từ đó xác định đặc trưng vật lí thứ ba của âm. - Phổ của cùng một âm nhưng hoàn toàn khác nhau. - Đồ thị dao động. Phần 2: Đặc trưng sinh lý của âm Nội dung Hoạt động Giáo viên Hoạt động Học viên I. Độ cao - Độ cao của âm là một đặc trưng sinh lí của âm gắn liền với tần số âm. -Hai ca sĩ một nam một nữ cùng hát một câu hát, nhưng thường thì giọng nam trầm hơn giọng nữ. Cảm giác về sự trầm bổng của âm được mô tả bằng khái niệm độ cao của âm. - Thực nghiệm, âm có tần số càng lớn thì nghe càng cao, âm có tần số càng nhỏ thì nghe càng