Giáo án vật lý 12 - Sóng âm – nguồn nhạc âm

SÓNG ÂM – NGUỒN NHẠC ÂM I.Mục tiêu: 1) Kiến thức: - Nêu được nguồn gốc của âm và cảm giác về âm. - Nêu được cường độ âm, mức cường độ âm, đơn vị đo mức cường độ âm. - Nêu được mối quan hệ giữa các đặc trưng vật lí và sinh lí của 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: - Giải thích được vì sao các nguồn âm lại phát ra các âm có tần số và âm sắc khác nhau. Phân Biết âm cơ bản và họa âm. - Nêu được tác dụng của hộp cộng hưởng. II.Chuẩn bị: GV chuẩn bị một số nguồn âm như: âm thoa, dây đàn, kèn, sáo, hộp cộng hưởng. III. Tổ chức các hoạt động dạy học: 1) Giới thiệu bài: Con người luôn sống trong một thế giới âm thanh, tại sao con người nghe được âm thanh đó? 2) Giảng bài mới: Tiết 1. Hoạt động 1. (10’) Tìm hiểu: NGUỒN GỐC CỦA ÂM VÀ CẢM GIÁC VỀ ÂM. Hoạt động của GV Hoạt động của HS Nội dung Trên cơ sở kiến thức đã học ở lớp 7, GV nêu câu hỏi: H1. Khi dây đàn, chuông gió, mặt trống phát ra âm, các nguồn âm này có chung đặc điểm gì? GV gợi ý cho HS nhận Biết bằng cách cho HS dùng búa cao su gõ vào nhánh của âm thoa, lắng nghe âm phát ra và dùng tay sờ vào âm thoa. H2. Vì sao âm thanh từ các nguồn âm lại truyền được đến tai ta? GV gợi ý: -Môi trường xung quanh các nguồn âm là gì? -Khi nguồn âm dao động, lớp không khí xung quanh nguồn như thế nào? -Sự nén dãn của lớp không HS thảo luận nhóm, đại diện trình bày kết quả. -Các nguồn âm đều dao động -Thực hiện như hướng dẫn. Nhận ra. + Âm thoa rung lên khi phát ra âm. -Đọc SGK, tìm hiểu âm được truyền đến tai thế nào, trả lời câu hỏi. -Trả lời câu hỏi C1, C2. -Khi phát ra âm thì các nguồn âm đều dao động. -Dao động được truyền đi từ nguồn âm trong không khí tạo thành sóng âm, có cùng tần số với nguồn âm. -Sóng âm truyền đến tai, làm màng nhĩ tai dao động, cho ta cảm giác về âm. Cảm giác âm phụ thuộc vào nguồn âm và tai người nghe. -Sóng âm truyền trong môi trường chất lỏng, khí, rắn nhưng không khí xung quanh nguồn có được truyền ra môi trường xung quanh không? H3. Tại sao tai ta có cảm giác âm? Vì sao âm không truyền được trong môi trường chân không? Ghi nhận nội dung như SGK. truyền được trong chân không. +Trong chất khí, chất lỏng sóng âm là sóng dọc. +Trong chất rắn, sóng âm là sóng dọc, cả sóng ngang. Hoạt động 2. (5’)Tìm hiểu: PHƯƠNG PHÁP KHẢO SÁT THỰC NGHIỆM .KHẢO SÁT TÍNH CHẤT ÂM. GV tiến hành TÁN để mô tả quá trình ở hình 17.1 và 17.2 Gọi HS nhận xét. GV thông báo về nhạc âm và tạp âm. Quan sát GV tiến hành TÁN và nghe mô tả TÁN. -Quan sát và thảo luận về: +Đồ thị do âm thoa hoặc các nguồn nhạc âm phát ra. +Đồ thị của âm do tiếng gõ mạnh hoặc tiếng ồn phát ra. -Âm do nhạc cụ phát ra thì êm tai, dễ chịu; và đồ thị dao động là những đường cong tuần hoàn có tần số xác định: nhạc âm. -Âm nghe chối tai, cảm giác khó chịu khi nghe, đồ thị là đường cong không tuần hoàn không có tần số xác định: tạp âm. Hoạt động 3. (20’) Tìm hiểu: NHỮNG ĐẶC TRƯNG VẬT LÍ CỦA ÂM. Nêu câu hỏi để HS tìm hiểu các đặc trưng vật lí của âm: H. Quá trình truyền âm 1) Độ cao: Là đặc trưng sinh lí của âm mà đặc trưng vật lí quyết định là tần số. cũng là một quá trình truyền sóng. Vậy sóng âm phải có những đặc trưng nào? -GV cho HS nghe hai âm do hai nguồn phát ra có độ cao khác nhau, hướng dẫn HS phân Biết được yếu tố vật lí là tần số khác nhau. (Có thể cho HS quan sát đồ thị trên doa động kí điện tử, HS sẽ phân Biết được tần số hai âm khác nhau cho ta đặc trưng sinh lí khác nhau). -Phân tích đồ thị của 3 âm do 3 nhạc cụ phát ra, phân tích chỉ ra âm sắc 3 âm khác nhau. -Cho HS nghe một vài giọng ca của những ca sĩ cùng trình bày một bài hát để HS phân Biết âm sắc của mỗi giọng ca -Nêu câu hỏi để HS phát hiện cường độ âm. Thảo luận, chỉ ra những đặc trưng của sóng: -Tần số f. -Bước sóng . -Bàiên độ A. -Tốc độ truyền V. Quan sát hình 17.3. Thảo luận, phát hiện sự Bàiến thiên của li độ âm của 3 âm khác nhau. Âm càng cao thì tần số càng lớn. -Âm cao: tần số lớn. -Âm trầm: tần số nhỏ. Tai người cảm nhận được âm có: 16Hz  f  20.000Hz Âm có: f > 20.000Hz: siêu âm. f < 16 Hz: hạ âm 2) Âm sắc: Mỗi âm do một nguồn phát ra có dạng đồ thị khác nhau, nên các âm có sắc thái khác nhau. Đặc tính đó của âm gọi là âm sắc. H1. Sóng âm làm màng nhĩ tai dao động, sóng âm có đặc điểm nào giống sóng cơ học? H2. Muốn nói để ông, bà cao tuổi nghe, em phải làm sao? -Thông báo cho HS về cường độ âm I và mức cường độ âm L. -Trả lời câu hỏi: Sóng âm có mang năng lượng, khi đập vào màng nhĩ sóng âm đã truyền năng lượng  màng nhĩ dao động -Thảo luận, tìm hiểu ý nghĩa đại lượng: 0 lg IL I  3)Độ to, cường độ âm, mức cường độ âm: a)Định nghĩa cường độ âm. (SGK) Cường độ âm cùng lớn, cho ta cảm giác nghe thấy âm càng to. 12 2 0 10 / 1000 I W m f Hz      âm chuẩn b)Mức cường độ âm: 0 lg IL I  (B) 0 0 10 ( ) 10lg 1 10 L B B I I IL d I d B     Hoạt động 4. (10’) Tìm hiểu GIỚI HẠN NGHE CỦA TAI NGƯỜI. Hướng dẫn HS tìm hiểu về ngưỡng nghe, ngưỡng đau của tai người bằng cách đọc SGK. Đọc và tìm hiểu nội dung trong SGK. -Ngưỡng nghe. -Ngưỡng đau. Tiết 2. Hoạt động 1. (30’) Tìm hiểu: HAI NGUỒN NHẠC ÂM: DÂY DẪN VÀ ỐNG SÁO. Nêu câu hỏi gợi ý: H1. Điều kiện để có sóng dừng trên dây có hai đầu cố định? -Phân tích, giới thiệu cho HS về âm cơ bản, họa âm khi dây dao động. -Chú ý phân tích: 2 nvf l  với n = 1, 2, 3… -Trả lời câu hỏi gợi ý. -Nghe và ghi nhận thông tin do GV thông báo. 1) Dây đàn hai đầu cố định: Trên dây có chiều dài l, sẽ có sóng dừng khi chiều dài dây thỏa điều kiện: 2 l n  với v f   2 nvf l   + Khi n = 1 (2 nút, 1 bụng) Thì 1 2 vf l  : âm phát ra: âm cơ bản. + Khi n = 2: 2 vf l  n = 3: 3 3 2 vf l  Các họa âm bậc 2, bậc 3,… 2 1 3 1 12 ; 3 ;... nf f f f f nf   Kết luận: (SGK) H2. Sóng dừng trên dây đàn hồi, một đầu cố định, một đầu tự do có dạng như thế nào? Chiều dài của dây có giá trị bao nhiêu khi có sóng dừng? -Gợi ý để HS tìm hiểu: +âm cơ bản f1. +các họa âm 3f1; 5f1… -Phân tích, tìm hiểu theo hướng dẫn. 1 2 2 l n       với v f   1 2 2 f n        n = 1 4 vf l  : âm cơ bản. n = 2: 2 13f f n = 3: 3 15f f n = 4 Các họa âm 2) Ống sáo: Ống sáo, các loại kèn có bộ phận chính là một ống có một đầu kín, một đầu hở. Khi thổi một luồng khí vào miệng ống khi không khí ở đó sẽ dao động. Dao động này truyền đi dọc theo ống và bị phản xạ ở hai đầu ống. Sẽ có sóng dừng nếu chiều dài ống: 1 2 2 l n       Hoạt động 2. (10’) Tìm hiểu về HỘP CỘNG HƯỞNG. -Nêu câu hỏi để HS tìm hiểu về hộp cộng hưởng. H1. Nếu gõ vào một nhánh âm thoa không gắn vào hộp gỗ rỗng và trường hợp có gắn hộp gỗ rỗng, trường hợp nào âm phát ra to hơn? -Cho HS thực hiện TÁN kiểm tra? H2. Hộp rỗng gọi là hộp cộng hưởng. Hộp cộng hưởng có tác dụng gì? Giải thích hộp cộng hưởng đối với các nguồn nhạc âm? -Làm TÁN kiểm tra. -Gắn vào hộp rỗng âm phát to hơn. -Tăng cường âm. HS xem nội dung trình bày trong SGK. Hoạt động 3. (5’) Vận dụng – Củng cố. + GV: -Hướng dẫn HS ôn lại các đặc trưng của âm. -Làm bài tập 1  7 SGK. -Hướng dẫn chuẩn bị bài mới. + HS: Ghi nhận những chuẩn bị cho tiết học sau. IV. Rút kinh nghiệm – Bổ sung: