Giáo án Vật lý 12 bài 10: Những đặc trưng vật lý của âm mới nhất

Hoạt động của giáo viên

Hoạt động của học sinh

Nội dung cơ bản

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.

H.1:Vậy sóng âm là gì?

Tần số của sóng âm cũng là tần sốâm

H.2:Nguồn âm là gì?

H.3: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.

H.4:Âm nghe được có tần số vào khoảng bao nhiêu?

H.5:Vậy những âm có tần số nhỏ hơn 16Hz hoặc lớn hơn 20000Hzgọi là gì?

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”

Ở THCS ta đã biết âm không truyền được trong chân không, để kiểm chứng ta làm thí nghiệm

H.6: Mô tả thí nghiệm kiểm chứng.

Âm truyền được trong các môi trường nào?

H.7:Tại sao qua thí nghiệm trên ta vẫn còn nghe âm thanh mặc dù đã rút hết chân không?

H.8:Tốc độ âm truyền trong môi trường nào là lớn nhất? Nó phụ thuộc vào những yếu tố nào?

H.9:Những chất nào là chất cách âm?

H.10:Dựa vào bảng 10.1 về tốc độ âm trong một số chất ® cho ta biết điều gì?

H.11:Cho một số dẫn chứng âm truyền đi với tốc độ hữu hạn?

HS nghiên cứu Sgk và thảo luận để trả lời.

TL.1:Sóng âm là những sóng cơ truyền trong các môi trường khí, lỏng, rắn

TL.2:Một vật dao động phát ra âm là một nguồn âm

TL.3:

Những vật phát ra được âm.

Dây đàn, ống sáo, cái âm thoa, loa phóng thanh, còi ôtô, xe máy…

.

TL.4:Âm nghe được có tần số vào khoảng 16Hz đến 20000Hz

TL.5:

Những âm có tần số nhỏ hơn 16Hz gọi là hạ âm

Những âm có tần số lớn hơn 20000Hz gọi là siêu âm

- HS ghi các yêu cầu về nhà.

TL.6:Rắn, lỏng, khí. Không truyền được trong chân không.

Tl.7:vì môi trường chưa thực chất là chân không

TL.8: Rắn > lỏng > khí. Phụ thuộc vào mật độ, tính đàn hồi, nhiệt độ của môi trường.

TL.9:Các chất xốp như bông, len…

TL.10: Trong mỗi môi trường, sóng âm truyền với một tốc độ hoàn toàn xác định.

TL.11:Ta trong thấy tia chớp và khá lâu sau mới nghe tiếng sấm

I. Âm, nguồn âm

1. Âm là gì?

Sóng âm là những sóng cơ truyền trong các môi trường khí, lỏng, rắn.

Tần số của sóng âm cũng là tần số âm.

2. Nguồn âm

Nguồn âm là vật dao động phát ra âm.

Tần số của âm phát ra bằng tần số dao động của nguồn âm.

3. Âm nghe được, hạ âm, siêu âm

Âm nghe được (âm thanh) có tần số từ16 Hz đến 20000 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 chất rắn, lỏng và khí. Âm không truyền được trong chân không.

Âm hầu như không truyền được qua các chất xốp như bông, len, … Những chất đó gọi là chất cách âm.

b) Tốc độ truyền âm

Trong một môi trường, âm truyền với một tốc độ xác định.

Khi sóng âm truyền qua không khí, mỗi phần tử không khí dao động quanh vị trí cân bằng theo phương trùng với phương truyền sóng, làm cho áp suất không khí tại mỗi điểm cũng dao động quanh giá trị trung bình nào đó.

Hoạt động của giáo viên

Hoạt động của học sinh

Nội dung cơ bản

- 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.

H.12:Tần số âm là gì?

H.13: Sóng âm mang năng lượng không?

H.14:Để đặc trưng cho mức năng lượng của âm ta gọi là gì?Định nghĩa ra sao?

H.15: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.

H.16: Quan sát phổ của một một âm do các nhạc cụ khác nhau phát ra, hình 10.6 ta có nhận xét gì?

H.17: 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.

TL.12:Là một đặc trưng vật lý của âm

TL.13: Có, vì sóng âm có thể làm cho các phần tử vật chất trong môi trường dao động?

TL.14: Gọi là cường độ âm

Cường độ âm là lượng năng lượng tải qua một đơn vị diện tích đặt vuông góc với phương truyền sóng và trong một đơn vị thời gian, kí hiệu I

TL.15: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.

TL.16: Phổ của cùng một âm nhưng hoàn toàn khác nhau.

TL.17:Đồ thị dao động.

II. Những đặc trưng vật lí của âm

Nhạc âm là những âm có tần số xác định. Tạp âm là âm không có một tần số 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 và mức cường độ âm

a) Cường độ âm

Cường độ âm I tại một điểm là đại lượng đo bằng năng lượng mà sóng âm tải qua một đơn vị diện tích đặt tại điểm đó, vuông góc với phương truyền sóng trong một đơn vị thời gian.

Đơn vị cường độ âm là W/m².

b) Mức cường độ âm

Đại lượng gọi là mức cường độ âm của âm có cường độ I.

Với I₀ = 10^-12W/m² cường độ âm chuẩn của âm có tần số 1000Hz.

Đơn vị của mức cường độ âm ben (B). Trong thực tế người ta thường dùng ước số của ben là đêxiben (dB): 1dB = 0,1B.

Công thức tính mức cường độ âm theo đơn vị đềxiben: 

3. Âm cơ bản và họa âm

Khi một nhạc cụ phát ra một âm có tần số f₀ thì bao giờ nhạc cụ đó cũng đồng thời phát ra một loạt âm có tần số 2f₀, 3f₀, ... có cường độ khác nhau. Âm có tần số f₀ gọi là âm cơ bản hay họa âm thứ nhất, các âm có tần số 2f₀, 3f₀, … gọi là các họa âm thứ 2, thứ 3, … Biên độ của các họa âm lớn, nhỏ không như nhau, tùy thuộc vào chính nhạc cụ đó. Tập hợp các họa âm tạo thành phổ của nhạc âm.

Phổ của cùng một âm do các nhạc cụ khác nhau phát ra thì hoàn toàn khác nhau.

Tổng hợp đồ thị dao động của tất cả các họa âm trong một nhạc âm ta được đồ thị dao động của nhạc âm đó.

Đồ thị dao động âm là đặc trưng vật lý thứ ba của âm.

Hoạt động của giáo viên

Hoạt động của học sinh

Cho học sinh tóm tắt những kiến thức đã học trong bài.

Yêu cầu học sinh về nhà giải các bài tập 6, 7, 8, 9, 10trang 55 sgk, 10.6, 10.7, 10.8 sbt.

Tóm tắt lại những kiến thức đã học trong bài.

Ghi các bài tập về nhà.