Giáo án Vật Lý 12 nâng cao - Chương III: Sóng cơ

. b) Giải thích sự tạo thành sóng dừng:(xem sách) + Sóng tới và sóng phản xạ, nếu truyền theo cùng một phương có thể giao thoa với nhau và tạo thành sóng dừng. HĐ 3: Điều kiện để có sóng dừng 10 + Hai nút. + Một nửa bước sóng. + Một số nguyên lần nửa bước sóng. = n . + Bụng sóng. + + Một số bán nguyên nửa bước sóng. = + Nêu ứng dụng. + Giải bài tập ví dụ. + Đối với sợi dây có hai đầu cố định hay một đầu dây cố định và một đầu dây dao động với biên độ nhỏ thì khi có sóng dừng hai đầu dây là nút hay bụng ? + Khoảng cách giữa hai nút liên tiếp bằng bao nhiêu ? + Chiều dài của dây bằng bao nhiêu ? Viết biểu thức ? + Đối với sợi dây có một đầu tự do thì khi có sóng dừng đầu tự do của dây là nút hay bụng ? + Khoảng cách giữa nút và bụng liên tiếp? + Chiều dài của dây bằng bao nhiêu ? Viết biểu thức ? + Hướng dẫn HS vận dụng kiến thức về hiện tượng sóng dừng để đo vận tốc truyền sóng trên dây. 3. Điều kiện để có sóng dừng: a. Đối với dây có 2 đầu cố định hay một đầu cố định, một đầu dao động với biên độ nhỏ. + Hai đầu dây là 2 nút. + Khoảng cách giữa 2 nút hay 2 bụng liên tiếp là + Chiều dài dây bằng một số nguyên lần nửa bước sóng. = n . {n = 1, 2, ... ) - Trên dây có n bó sóng. - Số bụng = n - Số nút = n + 1 b. Đối với dây có một đầu tự do + Đầu tự do là bụng sóng. + Khoảng cách giữa nút và bụng liên tiếp là + Chiều dài dây bằng một số lẻ lần một phần tư bước sóng. = m. với m =1,3,5… Hay chiều dài dây bằng một nửa số bán nguyên nửa bước sóng. = (n = 0, 1, 2,..) - n số bó nguyên - Trên dây có: n +bó sóng - Số bụng = số nút = n + 1 + Ứng dụng: Có thể ứng dụng hiện tượng sóng dừng để đo vận tốc truyền sóng trên dây. C.- HOẠT ĐỘNG KẾT THÚC TIẾT HỌC 4. Củng cố kiến thức: (5/) 1. Điều kiện để có sóng dừng. Bài tập số 3/83 Bài tập về nhà: 1 đến 4/83 trong SGK. IV: RÚT KINH NGHIỆM ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… BÀI TẬP VỀ SÓNG CƠ: PHƯƠNG TRÌNH SÓNG, SÓNG DỪNG Ngày soạn: 27/8/2009 Tiết thứ: 26 I. MỤC TIÊU: 1. Kiến thức: - Hệ thống kiến thức về các đại lượng đặc trưng của sóng, phương trình sóng. - Sóng dừng và điều kiện để có sóng dừng 2. Kĩ năng: - Viết được phương trình sóng. Nhận biết các đại lượng đặc trưng của sóng - Giải được các bài tập về sóng dừng trên sợi dây. - Xác định được bước sóng hoặc tốc độ truyền sóng bằng phương pháp sóng dừng. 3. Thái độ: - Tình cảm: có hứng thú với bộ môn. II. CHUẨN BỊ: 1. Chuẩn bị của thầy: Hệ thống bài tập. Phiếu học tập 2. Chuẩn bị của trò: Làm bài tập III. TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC: A. HOẠT ĐỘNG BAN ĐẦU 1. Ổn định tổ chức (2/) 2. Kiểm tra bài cũ (8/) 1. Giả sử phương trình sóng tại O u0 ( t ) = Acos t. Viết phương trình sóng tại điểm M cách O một đoạn d. Biết vận tốc truyền sóng là v. 2. Phát biểu điều kiện để có sóng dừng trên sợi dây đàn hồi trong hai trường hợp: a) Dây có hai đầu cố định. b) Dây có một đầu cố định, một đầu tự do. 3. Tạo tình huống học tập B. TIẾN TRÌNH BÀI HỌC TL Hoạt động của HS Hoạt động của GV Kiến thức HĐ 1: Hệ thống kiến thức 10 Dùng phiếu học tập để hệ thống kiến thức 1) Thế nào là sóng cơ. Phân loại. 2) Viết phương trình sóng cho biết li độ của mỗi phần tử sóng theo thời gian và toạ độ của điểm đó. 3) Dựa vào phương trình sóng hãy nêu ý nghĩa của các đại lượng đặc trưng của sóng: biên độ sóng, chu kỳ sóng, tần số sóng, bước sóng, tốc độ truyền sóng. 4) Khoảng cách giữa hai nút liên tiếp hoặc hai bụng liên tiếp? 5) Điều kiện chiều dài của sợi dây để có sóng dừng trên sợi dây đàn hồi trong hai trường hợp: a) Dây có hai đầu cố định. b) Dây có một đầu cố định, một đầu tự do. 1. Phương trình sóng u = Acos 2. Tốc độ truyền sóng: v = 3. Khoảng cách giữa hai nút liên tiếp hoặc hai bụng liên tiếp 4. Điều kiện để có sóng dừng trên sợi dây đàn hồi a) Dây có hai đầu cố định: = n . (n = 1, 2, ... ) b) Dây có một đầu cố định, một đầu tự do. = (n = 0, 1, 2,..) HĐ2:Nhận biết các đại lượng đặc trưng trong phương trình sóng 10 Học sinh giải u = Acos u = 6cos(4t + 0,02x) A= 6cm =0,02 = 4p Học sinh tóm tắt đề: v =2m/s d = 40cm f? uM = Acos uN = Acos = = Bài 1 (Bài 4 SGK/78) Cho u = 6cos(4t + 0,02x) Trong đó x và u tính bằng (cm), t tính bằng (s). Hãy xác định A, l, f, v và độ dời u tại x = 16,6cm lúc t = 4s. + Hãy viết phương trình sóng và nhận biết các đại lượng đặc trưng của sóng trong biểu thức? + Đối chiếu với phương trình đã cho xác định A, l, T +Tính li độ tại x=16,6cm lúc t=4s Bài 2: Một sóng cơ học có tốc độ truyền sóng 2m/s. Người ta thấy hai điểm M, N gần nhau nhất trên cùng phương truyền sóng dao động ngược pha nhau cách nhau là 40cm. Tính tần số của sóng đó. Hướng dẫn hs giải + Phương trình sóng tại M và N? + Biểu thức độ lệch pha của 2 dao động tại M và N + Tính l suy ra f. Bài 1 Biên độ sóng: A= 6cm Bước sóng: =0,02 = 100cm Tần số: = 4pT = 0,5s f == 2Hz Tốc độ truyền sóng: v = l.f = 100.2= 200cm/s Li độ u tại x=16,6cm lúc t =4s: u = 6cos(4.4 + 0,02.16,6) = 6cos(0,332) 3cm Bài 2: = = p l = 2d = 80cm v = l.f = 2,5Hz HĐ2: Giải toán cơ bản về sóng dừng 5 Hs tóm tắt đề: Sợi dây hai đầu cố định f = 600Hz, v = 400m/s 4 bụng a) l ? b) l ? + Công thức liên hệ giữa v, l, T? Tính l? + Điều kiện để có sóng dừng trên dây đần hồi hai đầu cố định và số bụng trên dây? Bài 3 a) Bước sóng l = v.T = = Hz b) Chiều dài của dây; = n . . Số bụng là n. Vậy = 4 . =2.1,33m C.- HOẠT ĐỘNG KẾT THÚC TIẾT HỌC Củng cố kiến thức: (10/) Bài tập số 2 SGK/103: Hướng đẫn hs giải Một người quan sát một chiếc phao trên mặt biển thấy nó nhô lên cao 10 lần trong 18s, khoảng cách giữa hai ngọn sóng kề nhau là 2m. Tốc độ truyền sóng trên mặt biển là A. v = 1m/s. B. v = 2m/s. C. v = 4m/s. D. v = 8m/s. Bài tập về nhà IV: RÚT KINH NGHIỆM ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… BÀI 16: GIAO THOA SÓNG. Ngày soạn : 27/8/2009 Tiết : 27 I. MỤC TIÊU : 1. Kiến thức: - Áp dụng phương trình sóng và kết quả của việc tìm sóng tổng hợp của hai sóng ngang cùng tần số để dự đoán sự tạo thành vân giao thoa. - Bố trí được thí nghiệm kiểm tra với sóng nước. - Xác định điều kiện để có vân giao thoa. 2. Kỹ năng: - Vận dụng kiến thức để giải thích một số hiện tượng thực tế có liên quan đến bài học - Giải các bài toán cơ bản về giao thoa sóng 3. Thái độ: II. CHUẨN BỊ : 1. Giáo viên : - Thiết bị tạo vân giao thoa sóng nước đơn giản cho các nhóm HS. - Thiết bị tạo vân giao thoa sóng nước với nguồn dao động có tần số thay đổi được, dùng cho GV. 2. Học sinh : ­ Ôn tổng hợp dao động; phương trình sóng III. TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC: A. HOẠT ĐỘNG BAN ĐẦU 1. Ổn định tổ chức (2/) 2. Kiểm tra bài cũ: (5/) 1. Đặc điểm của sóng phản xạ. 2. Điều kiện để có sóng dừng. 3. Tạo tình huống học tập: B. TIẾN TRÌNH BÀI HỌC TL Hoạt động của HS Hoạt động của GV Kiến thức HĐ 1: Sự giao thoa của hai sóng 3 10 10 10 Thảo luận nhoám trả lời theo phiếu học tập số 1 + Sóng tại M do u1 truyền tới u1M = Acos2p + Sóng tại M do u2 truyền tới u2M = Acos2p + Biên độ dao động tại M phụ thuộc vào biên độ u1M, u2M và pha ban đầu hay độ lệch pha giữa u1M và u2M + Dj = j1 - j2 = 2p Dj = (d2 - d1) + Thảo luận nhóm trả lời Các gợn cực đại ) - 2 - 1 0 1 2 S1 S2 -2 -1 0 1… Các gợn cực tiểu + Quan sát và mô tả hiện tượng. Xét trường hợp 2 nguồn dao động S1 và S2 có cùng tần số, cùng pha. Xét điểm M trên mặt nước cách S1 một đoạn S1M = d1 và cách S2 một đoạn S2M = d2 + Giả sử biên độ sóng không thay đổi trong quá trình truyền sóng. Hãy viết phương trình sóng tại M do sóng từ nguồn S1, S2 truyền tới? + Dao động tại M là tổng hợp của 2 dao động u1M và u2M có biên độ phụ thuộc vào yếu tố nào? + Độ lệch pha của hai dao động thành phần tại M? + Từ (1) &(2) hãy tìm công thức xác định vị trí M (hiệu đường đi) dao động với biên độ cực đại, dao động biên độ cực tiểu + Quỹ tích những điểm dao động với biên độ cực đại là họ các đường hyperbol. Xen kẽ với chúng là họ các đường hyperbol của những điểm dao động với biên độ cực tiểu. + Các đường hyperbol tạo thành khi có sự giao thoa của hai sóng như trên gọi là vân giao thoa. + Mô tả thí nghiệm hình 16.3 S2 S1 P 1. Sự giao thoa của hai sóng trên mặt nước a) Dự đoán hiện tượng: + Giả sử các nguồn S1 và S2 dao động theo phương trình: u1 = u2 = Acoswt = Acos t + Sóng tại M do u1 truyền tới u1M = Acos2p + Sóng tại M do u2 truyền tới u2M = Acos2p + Dao động tại M là tổng hợp của 2 dao động u1M và u2M u2M = u1M + u2M có biên độ: (1) + Tại M hai dao động có độ lệch pha: Dj = j1 - j2 = 2p Dj = (d2 - d1) (2) - Nếu u1M và u2M cùng pha : Dj = 2kp thì biên độ dao động tại M đạt cực đại. (d2 – d1) = kl (3) - Nếu u1M và u2M ngược pha : Dj = (2k + 1)p thì biên độ dao động tại M đạt cực tiểu. (d2 – d1) = (4) b) Thí nghiệm kiểm tra: Thí nghiệm H 16.3 Quan sát mặt nước ta thấy trên đó xuất hiện các đường hyperbol đúng như dự đoán. HĐ2: Xác định điều kiện để có giao thoa & ứng dụng của giao thoa + Muốn có hiện tượng giao thoa thì độ lệch pha Dj phải là một hằng số, khi đó vị trí các vân giao thoa cố định trên mặt nước. + Nếu độ lệch pha Dj thay đổi thì vị trí các vân cực đại và cực tiểu thay đổi, khi đó ta sẽ không quan sát được giao thoa. + Xem sách. + Nêu điều kiện để có hiện tượng giao thoa? + Gv nêu các khái niệm nguồn kết hợp, sóng kết hợp, sự giao thoa Gv Tổng quát lên để có điều kiện về giao thoa. + Giao thoa là hiện tượng đặc trưng của sóng. Nhiều khi vì những lí do khác nhau, ta không quan sát được quá trình sóng, nhưng nếu ta phát hiện được hiện tượng giao thoa thì ta có thể kết luận quá trình đó là quá trình sóng 2. Điều kiện để có hiện tượng giao thoa Nguồn kết hợp: là hai nguồn dao động có cùng tần số, cùng phương và có độ lệch pha không đổi theo thời gian. Sóng kết hợp: Hai sóng do hai nguồn kết hợp tạo thành gọi là hai sóng kết hợp. + Điều kiện để có hiện tượng giao thoa là hai sóng phải là hai sóng kết hợp, tức được tạo ra từ hai nguồn dao động có cùng tần số, cùng phương và có độ lệch pha không đổi theo thời gian. Kết luận: Hiện tượng giao thoa sóng : Hiện tượng hai sóng kết hợp, khi gặp nhau tại những điểm xác định, luôn luôn hoặc tăng cường nhau, hoặc làm yếu nhau được gọi là sự giao thoa sóng. 3. Ứng dụng: SGK Giao thoa là hiện tượng đặc trưng của sóng. Nhận biết quá trình sóng nhờ hiện tượng giao thoa 4. Sự nhiễu xạ của sóng: (đọc thêm) Hiện tượng sóng khi gặp vật cản thì đi lệch khỏi phương truyền thẳng của sóng và đi vòng qua vật cản gọi là sự nhiễu xạ sóng. C.- HOẠT ĐỘNG KẾT THÚC TIẾT HỌC 4. Củng cố kiến thức: (5/) Công thức hiệu đường đi để điểm M dao động với biên độ cực đại, cực tiểu của hiện tượng giao thoa hai sóng kết hợp cùng pha M dao động với biên độ cực đại: (d2 – d1) = kl M dao động với biên độ cực tiểu: (d2 – d1) = Bài tập về nhà: 1 đến 4/89 SGK. Bài tập thêm: Mũi nhọn S1 dao động điều hòa với tần số f = 40Hz, biên độ a = 2cm, chạm thẳng đứng vào mặt nước yên lặng tạo ra sóng trên mặt nước. Khoảng cách giữa hai gợn sóng (hai gợn lồi) liên tiếp là 20cm. Xem biên độ sóng không đổi trên mặt nước. 1.Tìm bước sóng, vận tốc truyền sóng, viết phương trình dao động của S1. Chọn t = 0 khi S1 qua vị trí cân bằng theo chiều dương. 2. Viết phương trình dao động tại M nằm trên mặt thoáng cách S1 một đoạn d = 25cm. Dao động của M lệch pha như thế nào so với nguồn S1. 3. Mũi nhọn S2 dao động điều hòa giống hệt S1 và chạm vào mặt nước tại S2 cách S1 một đoạn 12cm. a. Mô tả hình ảnh quan sát được trên mặt nước. b. Tính số gợn cực đại (gợn lồi) và số gợn cực tiểu ( gợn lõm) có trong khoảng S1 và S2. IV: RÚT KINH NGHIỆM ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… BÀI 17: SÓNG ÂM - NGUỒN NHẠC ÂM Ngày soạn: 30/8/2009 Tiết thứ: 28&29 I. MỤC TIÊU: 1. Kiến thức: - Nêu được nguồn gốc của âm và cảm giác về âm. - Nêu được mối quan hệ giữa các cảm giác về âm và những đặc điểm của sóng âm. - Trình bày được phương pháp khảo sát những đặc điểm của sóng âm dựa trên đồ thị dao động của nguồn âm. 2. Kĩ năng: 3. Thái độ: - Tình cảm: có hứng thú với bộ môn. II. CHUẨN BỊ: 1. Chuẩn bị của thầy: - Âm thoa, đàn giây. - Dao động kí điện tử (nếu có điều kiện). 2. Chuẩn bị của trò: Ôn nguồn gốc âm, cơ chế truyền âm trong không khí ở lớp 7 III. TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC: A. HOẠT ĐỘNG BAN ĐẦU 1. Ổn định tổ chức (2/) 2. Kiểm tra bài cũ (8/) 1. Viết công thức hiệu đường đi để điểm M dao động với biên độ cực đại, cực tiểu của hiện tượng giao thoa hai sóng kết hợp cùng pha. 2. Giải thích vì sao hai sóng mặt nước xuất phát từ hai nguồn không kết hợp giao nhau lại không tạo thành vân giao thoa. 3. Tạo tình huống học tập B. TIẾN TRÌNH BÀI HỌC TL Hoạt động của HS Hoạt động của GV Kiến thức HĐ1: Phương pháp giải toán về đại cương dao động điều hòa 15 15 Vật phát ra âm thanh gọi tắt là âm. Nguồn gốc của âm là vật dao động gọi là nguồn âm Cơ chế truyền âm trong không khí: + Vật dao động làm cho lớp không khí ở bên cạnh lần lượt bị nén, rồi bị dãn, xuất hiện lực đàn hồi khiến cho dao động đó được truyền đi cho các phần tử không khí ở xa hơn. Dao động được truyền đi trong không khí tạo thành sóng gọi là sóng âm, có cùng tần số với nguồn âm. + Sóng âm truyền qua không khí lọt vào tai ta gặp màng nhĩ, tác dụng lên màng nhĩ một áp suất biến thiên, làm cho màng nhĩ dao động. Dao động của màng nhĩ lại được truyền đến đầu các dây thần kinh thính giác làm cho ta có cảm giác về âm thanh(gọi tắt là âm). + C1: Nguồn âm & tai người nghe + vr > vl > vk + C2: Sóng âm là sóng cơ chỉ có thể lan truyền được trong môi trường vật chất (phần tử). Chân không không có các phần tử vật chất nên không thể truyền âm. + Âm do các nhạc cụ: Nghe êm ái, dễ chịu, đồ thị là những đường cong tuần hoàn có tần số xác định + Âm do tiếng gõ tấm kim loại chói tai, gây cảm giác khó chịu có đồ thị là đường cong không tuần hoàn, không có tần số xác định Ôn kiến thức lớp 7: + Âm là gì? + Nguồn gốc của âm và cơ chế truyền âm trong không khí? + C1: Có những yếu tố nào tham gia vào quá trình tạo ra cảm giác âm của ta? + Sóng âm truyền được trong các môi trường nào? Đọc bảng 17.1 So sánh tốc độ truyền âm trong chất khí, chất lỏng và chất rắn. + C2: Tại sao sóng âm không thể truyền được trong chân không? Gv: Ngày nay sóng âm được mở rộng cho các sóng cơ, bất kể tai người có nghe được hay không. Nêu định nghĩa sóng cơ. + Sóng âm là loại sóng gì? (sóng ngang hay dọc) + Giới thiệu cách dùng dao động kí điện tử. Nếu có điều kiện thì biểu diễn cho HS quan sát màn hình của dao động kí điện tử khi đưa tín hiệu âm vào qua micrô. Nếu không có điều kiện, thì giới thiệu bằng hình vẽ một số đường cong ghi được trên dao động kí điện tử và giải thích ý nghĩa của các đường cong đó? phản ảnh sự biến thiên của li độ dao động âm theo thời gian. + Làm TN biểu diễn cho một âm thoa, một đàn dây phát ra âm và gõ vào tấm kim loại. Cảm giác âm như thế nào? Nhận xét đồ thị của chúng có đặc điểm gì chung (Quan sát H 17.3)? Nêu định nghĩa nhạc âm và tạp âm 1. Nguồn gốc của âm và cảm giác về âm. + Nguồn gốc của âm là vật dao động gọi là nguồn âm + Cảm giác về âm phụ thuộc vào nguồn âm và tai người nghe. - Tai con người có thể cảm nhận được những sóng âm có tần số từ 16Hz đến 20000Hz. - Những âm có tần số lớn hơn 20000Hz gọi là sóng siêu âm và có tần số nhỏ hơn 16Hz gọi là sóng hạ âm. + Sóng âm truyền đi trong tất cả các môi trường rắn, lỏng, khí và không truyền được trong chân không. + Sóng âm có cùng tần số với nguồn âm. + Vận tốc truyền âm phụ thuộc tính đàn hồi và mật độ của môi trường. Vận tốc truyền âm trong chất rắn lớn hơn trong chất lỏng, và trong chất lỏng lớn hơn trong chất khí. + Sóng âm là những sóng cơ truyền được trong các môi trường khí, lỏng, rắn Sóng âm truyền trong chất khí, chất lỏng là sóng dọc, vì trong các chất này lực đàn hồi chỉ xuất hiện có biến dạng nén, dãn. Sóng âm truyền trong chất rắn, gồm cả sóng ngang và sóng dọc, vì trong các chất này lực đàn hồi xuất hiện cả khi có biến dạng lệch và biến dạng nén, dãn. 2. Phương pháp khảo sát thực nghiệm những tính chất của âm Đường cong sáng biểu diễn sự biến đổi cường độ dòng điện theo thời gian phản ảnh sự biến thiên của li độ dao động âm theo thời gian. 3. Nhạc âm và tạp âm. + Âm do các nhạc cụ phát ra nghe êm ái, dễ chịu có đồ thị dao động là những đường cong tuần hoàn có tần số xác định. Chúng được gọi là nhạc âm. + Tiếng gõ tấm kim loại … chói tai, gây cảm giác khó chịu có đồ thị của chúng là những đường cong không tuần hoàn, không có tần số xác định. Chúng được gọi là tạp âm. HĐ2: Nhận biết các đặc tính sinh lí‎ của âm Sóng âm gây ra biến thiên áp suất tác dụng lên màng nhĩ gây ra cảm giác âm. Vậy mỗi đặc trưng vật l‎í‎ của âm (tần số, cường độ âm, đồ thị dao động) gây ra những cảm giác âm riêng gọi là các đặc tính sinh l‎í của âm. 25 + Cùng một điệu hát nhưng giọng nữ cao và nam trầm gây ra cảm giác âm khác nhau. Âm bỗng có tần số lớn hơn âm trầm + Dạng đồ thị dao động khác nhau (li độ biến thiên theo thời gian là khác nhau) + Xem sách và nghe giảng + L(B) = lg= lg100 = 0B + L(B)= lg1013 = 13B = 130dB + Các âm có tần số khác nhau thì cảm giác âm như thế nào? Quan sát H 17.5. So sánh tần số của âm bỗng và âm trầm? + Các nguồn nhạc âm khác nhau có cùng độ cao, nhưng ta vẫn nghe thấy các âm đó có sắc thái khác nhau. Đặc tính đó được gọi là âm sắc. Quan sát đồ thị dao động của các âm H 17.3. Nhận xét và nêu âm sắc là gì? + Dùng phương pháp thuyết trình, thông báo I và L. Khi cường độ âm tăng lên 10n lần thì do đặc tính sinh lí cảm giác âm về độ to chỉ tăng lên n lần. vậy dô to của âm biến đổi theo hàm lôgarit thập phân đối với cường độ âm. + Âm có cường độ âm bằng cường độ âm chuẩn có mức cường độ âm bao nhiêu B, dB? + Âm có cường độ âm mạnh nhất 10W/m2 có mức cường độ âm bao nhiêu B, dB? + Do tai người phân biệt được hai âm có mức cường độ âm lệch nhau ít nhất là 0,1B, nên người ta thường dùng đơn vị dB. + Do đặc điểm sinh lý của tai để âm thanh gây được cảm giác âm thì: ngưỡng nghe < mức cường độ âm < ngưỡng đau. 4. Những đặc trưng của âm. a. Độ cao của âm. + Độ cao của âm là đặc tính sinh lý của âm phụ thuộc vào tần số của âm. Âm càng cao thì tần số càng lớn. b. Âm sắc : Âm sắc là đặc tính sinh lý của âm phụ thuộc dạng đồ thị dao động của âm (qui luật của li độ biến đổi theo thời gian). c. Độ to của âm, cường độ, mức cường độ âm. + Cường độ âm là năng lượng được sóng âm truyền qua một đơn vị diện tích đặt vuông góc với phương truyền sóng trong một đơn vị thời gian. Đơn vị của cường độ âm là W/m2. Ký hiệu : I. Cường độ âm càng lớn, ta nghe âm càng to. Tuy nhiên độ to của âm không tỷ lệ thuận với I + Để so sánh độ to của một âm với độ to âm chuẩn người ta dùng đại lượng mức cường độ âm (L). L(B) = lg L(dB) = 10lg I : Giá trị của cường độ âm. Io=10-12W/m2 ứng với âm chuẩn có f=1000Hz: giá trị cường độ âm chuẩn. Đơn vị của L : dB (đềxiben) + Giới hạn nghe của tai người: - Ngưỡng nghe thay đổi theo tần số của âm. Âm chuẩn có ngưỡng nghe là 0dB - Ngưỡng đau là cường độ âm lớn tới mức tạo cảm giác đau trong tai. Ngưỡng đau có giá trị là 10W/m2 đối với mọi tần số âm, ứng với mức cường độ âm là 130dB. - Miền nghe được nằm trong khoảng từ ngưỡng nghe đến ngưỡng đau. + Độ to của âm là một đặc tính sinh lý phụ thuộc vào cường độ âm và tần số của âm. HĐ 3: Nguồn nhạc âm. Hộp cộng hưởng 15 + Chiều dài dây bằng một số nguyên lần nửa bước sóng. = n . {n = 1, 2, ... ) - Trên dây có n bó sóng. - Số bụng = n - Số nút = n + 1 + v = f. + f = = + Âm nghe nhỏ. Khi cán của âm thoa chạm vào vỏ thì âm vẫn giữ độ cao nhưng nghe to hơn. + Dây đàn hai đầu cố định sẽ có sóng dừng khi chiều dài của dây như thế nào? +Công thức liên hệ bước sóng và vận tốc truyền sóng? + Như vậy sợi dây có chiều dài l, được kéo căng bằng một lực không đổi, chỉ xảy ra với sóng dừng có tần số như thế nào? + Hai nhạc cụ cùng phát ra cùng một âm cơ bản, nhưng có các hoạ âm khác nhau thì có dạng đồ thị khác nhau nên âm sắc khác nhau. + Biểu diễn thí nghiệm H 17.11. Nhận xét ta nghe âm như thế nào khi dùng vồ cao su gõ vào một nhánh âm thoa và sau đó cho cán của âm thoa chạm vào vỏ của hộ gỗ. 4. Nguồn nhạc âm a) Dây đàn hai đầu cố định: Sợi dây có chiều dài l, được kéo căng bằng một lực không đổi, chỉ xảy ra với sóng dừng có tần số f = = + Ứng với n = 1: = , f1 = âm cơ bản Ứng với n = 2, f2 = = 2f1 hoạ âm bậc 2 … Vậy mỗi dây đàn được kéo căng bằng một lực cố định đồng thời có thể phát ra âm cơ bản và một số hoạ âm bậc cao hơn có tần số là một số nguyên lần tần số âm cơ bản. Tổng hợp các dao động đó ta có một dao động tuần hoàn phức tạp có tần số bằng tần số âm cơ bản. b) Ống sáo: (xem sách) 5. Hộp cộng hưởng Hộp cộng hưởng là một hộp rỗng (bầu đàn, thân kèn, sáo). tùy thuộc vào hình dạng, kích thước và chất liệu mà hộp cộng hưởng có khả năng cộng hưởng với một số họa âm nhất định, khuếch đại những âm đó và tạo ra một âm tổng hợp có âm sắc riêng đặc trưng cho mỗi loại nhạc cụ. C.- HOẠT ĐỘNG KẾT THÚC TIẾT HỌC Củng cố kiến thức: (10/) - Định nghĩa sóng âm, tần số sóng âm bằng tần số của nguồn âm. Vận tốc truyền âm phụ thuộc vào tính đàn hồi và khối lượng riêng của môi trường. - Các đặc trưng sinh lí của âm. - Nguồn nhạc âm phát ra là dao động tổng hợp của âm cơ bản và các hoạ âm có tần số bằng số nguyên lần tần số âm cơ bản. Do đó dao động của nó là dao động tuần hoàn có tần số = tần số âm cơ bản Bài tập về nhà làm bài 1 - 7 SGK IV: RÚT KINH NGHIỆM ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… BÀI 19: HIỆU ỨNG ĐÔP - PLE Ngày soạn : 1/9/2009 Tiết : 30 I. MỤC TIÊU : 1. Kiến thức: - Nhận biết được hiệu ứng Đốp-ple - Giải thích nguyên nhân của hiệu ứng Đốp-ple - Nêu được một số ứng dụng của hiện tượng cộng hưởng âm và hiệu ứng Đốp-ple 2. Kỹ năng: - Vận dụng công thức tính tần số âm khi nguồn âm chuyển động, máy thu đứng yên và ngược lại. 3. Thái độ: II. CHUẨN BỊ : 1. Giáo viên : - Nguồn phát âm có thể buộc vào đầu một sợi dây dài 1m quay tròn được. - Hình vẽ phóng to hình 18.2 và 18.3 trong SGK. 2. Học sinh : ­ Nắm lại kiến thức về âm học như các đặc trưng sinh lý, vật lý của âm. - Công thức liên hệ giữa vận tốc truyền sóng với tần số và bước sóng. III. TỔ CHỨC HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC: A. HOẠT ĐỘNG BAN ĐẦU 1. Ổn định tổ chức (2/) 2. Kiểm tra bài cũ: (5/) 1. Viết công thức tính vận tốc truyền sóng. Nêu các đặc tính sinh lý của âm. Độ cao của âm phụ thuộc vào yếu tố nào. 3. Tạo tình huống học tập: B. TIẾN TRÌNH BÀI HỌC TL Hoạt động của HS Hoạt động của GV Kiến thức HĐ 1: Nhận biết được hiện tượng hiệu ứng Đốp-le 13 - Quan sát thí nghiệm. + Âm từ nguồn phát ra có độ cao không đổi. + Âm từ nguồn phát ra có độ cao thay đổi. Khi nguồn âm chuyển động lại gần người quan sát thì người này nghe thấy âm cao hơn, còn khi nguồn đi ra xa lại nghe thấy một âm thấp hơn. - Giáo viên hướng dẫn học sinh làm thí nghiệm 18.1 + Người điều khiển quay nguồn âm tròn đều nghe thấy âm như thế nào ? + Ngưới quan sát thứ hai đứng bên ngoài vòng quay của nguồn âm nghe thấy âm như thế nào ? - Nguồn phát ra âm có độ cao thay đổi như thế nào ? 1. Thí nghiệm: a) Thí nghiệm: b) Định nghĩa: Hiệu ứng Đốp-ple là hiện tượng thay đổi tần số sóng do nguồn sóng chuyển động tương đối với máy thu. HĐ 2: Giải thích hiện tượng Đốp-ple 10 10 + Theo công thức cộng vận tốc, tốc độ đỉnh sóng so với người quan sát là: v + vn. + Trong thời gian t, một đỉnh sóng lại gần người một quãng đường là (v + vn).t. Vậy số lần bước sóng đi qua tai người quan sát trong thời gian t là: Nên trong 1s số bước sóng đi qua tai người là: . Đó cũng chính là tần số âm nghe được + + Tần số của âm mà người quan sát cảm nhận có tần số lớn hơn so