Giáo án môn Vật lí 12 - Bài 10: Đặc trưng vật lý của âm

GIÁO ÁN GIẢNG DẠY
NĂM HỌC 2017-2018
Họ tên Trưởng đoàn: Thầy Lương Thế Dũng
Họ tên sinh viên thực tập: Lê Thị Phương Thảo
Lớp: Sư phạm Vật Lý K37
Bài dạy:
Bài 10 ĐẶC TRƯNG VẬT LÝ CỦA ÂM
I. MỤC TIÊU
1. Kiến thức
 - Nêu được khái niệm sóng âm là gì? Âm nghe được, hạ âm, siêu âm là gì?
 - Nêu được ví dụ về các môi trường truyền âm khác nhau.
 - Nêu được 3 đặc trưng vật lý của âm là tần số âm, cường độ âm và mức cường độ âm, đồ thị dao động âm; các khái niệm âm cơ bản và họa âm.
2. Kỹ năng
 Giải được các bài tập đơn giản về đặc trưng vật lý của âm.
3. Thái độ
 - Rèn luyện phong cách làm việc khoa học, có tính tập thể.
 - Có ý thức bảo vệ môi trường và chống ô nhiễm tiếng ồn.
II. CHUẨN BỊ
1. Giáo viên
 - Tài liệu tham khảo, phương tiện dạy học hợp lý,
 - Câu hỏi liên hệ thực tế, câu hỏi thảo luận.
2. Học sinh
 - Đọc trước SGK, tham khảo thêm tài liệu.
 - Chuẩn bị câu hỏi và bài tập sau sách.
 - Bảng phụ cho hoạt động nhóm.
III. TIẾN TRÌNH DẠY HỌC
Hoạt động của giáo viên
Hoạt động của học sinh
Hoạt động 1: Ổn định lớp. Kiểm tra bài cũ.
- Yêu cầu báo cáo sĩ số lớp.
- Câu hỏi kiểm tra bài cũ:
 + Định nghĩa sóng dừng? Sự phản xạ của sóng trên vật cản cố định, tự do có đặc điểm gì?
 + Nêu điều kiện để có sóng dừng trên một sợi dây có 2 đầu cố định, 1 đầu cố định 1 đầu tự do?
- Lớp trưởng báo cáo sĩ số.
Hoạt động 2: Đặt vấn đề. Tìm hiểu về âm và nguồn âm.
Trong cuộc sống hằng ngày chúng ta đã và đang nghe thấy rất nhiều âm thanh: có những âm thanh gây cho ta cảm giác nhẹ nhàng, dễ chịu nhưng cũng có âm thanh thì rất chói tai, khó nghe. Vậy tại sao tai ta nghe được âm và nó truyền đi như thế nào trong các môi trường?
- Cho HS quan sát đoạn video bé gái đánh đàn. Đặt câu hỏi: Nguồn phát ra âm ở đây là gì? Vì sao tai chúng ta nghe được?
- Nhận xét, thông báo:
 + Sóng âm là những sóng cơ truyền trong các môi trường khí, rắn, lỏng.
 + Tần số của sóng âm cũng là tần số của âm.
- Thế nào là nguồn âm? Cho ví dụ.
- Có phải mọi vật dao động tai chúng ta đều nghe thấy không? Vậy tai ta nghe được và không nghe được âm nào?
Từ đó, giáo viên thông báo các khái niệm:
 + Những âm có tác dụng làm cho màng nhĩ trong tai ta dao động, gây ra cảm giác âm gọi là âm nghe được (âm thanh). Âm nghe được có tần số từ 16Hz đến 20kHz.
 + Âm có tần số < 16Hz, thì tai người không nghe được và gọi là hạ âm. 
 + Âm có tần số > 20kHz thì tai người cũng không nghe được và gọi là siêu âm.
- Yêu cầu HS lấy ví dụ một số loài vật có thể nghe được hạ âm, siêu âm.
- Lưu ý cho HS: Cần tránh những tiếng ồn quá lớn để đảm bảo sức khỏe con người.
- Cho HS câu hỏi thảo luận nhóm: quan sát bảng 10.1 trong SGK:
 + Âm truyền được và không truyền được trong môi trường nào?
 + Kể các vật cách âm?
 + So sánh tốc độ truyền âm trong môi trường rắn, lỏng, khí. Nó phụ thuộc vào những yếu tố nào?
- Nhận xét.
- Quan sát và trả lời: Khi dây đàn dao động làm cho không khí dao động đến đập vào màng nhĩ làm cho màng nhĩ dao động gây nên cảm giác âm gọi là sóng âm.
- Trả lời: 
 + Nguồn âm là các vật dao động phát ra âm.
 + Ví dụ: Đàn, sáo, kèn,
- Lắng nghe và ghi nhận các khái niệm.
- Qua tìm hiểu HS trả lời:
 + Hạ âm: voi, chim bồ câu,
 + Siêu âm: dơi, chó, cá heo,
- Trả lời ghi vào bảng phụ:
 + Âm truyền được qua các chất rắn, lỏng và khí. Không truyền được qua chân không.
 + Các chất xốp như bông, len,
 + Tốc độ truyền âm trong môi trường: rắn > lỏng > khí. Phụ thuộc vào mật độ, tính đàn hồi, nhiệt độ của môi trường. 
Hoạt động 3: Tìm hiểu về những đặc trưng vật lý của âm.
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 sấm, tiếng ồn ở đường phố,Ta xét những đặc trưng vật lý tiêu biểu của âm có tần số xác định.
- Thông báo: Tần số âm là một trong những đặc trưng vật lý quan trọng nhất của âm.
- Sóng âm có mang năng lượng không?
- Nêu định nghĩa cường độ âm I.
- Dựa vào định nghĩa I yêu cầu HS cho biết I có đơn vị là gì?
- Mở rộng có hệ thức: I = P4πr2
- Để thiết lập một thang bậc về cường độ âm, người ta đưa ra khái niệm mức cường độ âm.
- Quan sát bảng 10.3 cho biết đại lượng lgII0 phản ánh cái gì? Được gọi là gì ? Và ý nghĩa của nó?
- Đơn vị của L là Ben (B).Viết lại công thức tính mức cường độ âm theo đơn vị đêxiben (dB):
1dB = 110 B
L(dB) = 10lgII0
- Nhận xét.
- Chú ý: I0 là âm chuẩn có tần số f = 1kHz 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 do một nhạc cụ phát ra, ta có khái niệm âm cơ bản và các họa âm.
- Kết luận: 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.
- Quan sát hình 10.6 trang 53 SGK ta có nhận xét gì?
- Nhận xét và rút ra kết luận: Đặc trưng vật lý thứ ba của âm là đồ thị dao động của âm đó.
- Trả lời: Có, vì sóng âm có thể làm cho các phần tử vật chất trong môi trường dao động. 
- Đơn vị: W/m2
- Đọc SGK trả lời:
 + Đại lượng lgII0 phản ánh đúng khái niệm mức cường độ âm đã đề ra.
 + Đại lượng L = lgII0 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.
- Ta thấy: Đồ thị dao động của ba âm thanh cùng tần số và biên độ, do ba dụng cụ khác nhau phát ra thì hoàn toàn khác nhau.
Hoạt động 4: Củng cố, dặn dò.
- Nhắc lại các kiến thức cơ bản đã học trong bài.
- Vận dụng công thức tính cường độ âm và mức cường độ âm để giải các bài tập trong SGK.
- Đọc trước bài chuẩn bị tốt cho tiết sau.
IV. NỘI DUNG GHI BẢNG
Bài 10 ĐẶC TRƯNG VẬT LÝ CỦA ÂM
I. Âm. Nguồn âm
1. Âm là gì?
 - Sóng âm (hay gọi là âm) là những sóng cơ truyền trong các môi trường khí, rắn, lỏng.
 - Tần số của sóng âm cũng là tần số của âm.
2. Nguồn âm
 - Nguồn âm là các vật dao động phát ra âm.
3. Âm nghe được, hạ âm, siêu âm
 - Những âm có tác dụng làm cho màng nhĩ trong tai ta dao động, gây ra cảm giác âm gọi là âm nghe được ( âm thanh).
 - Âm nghe được có tần số từ 16Hz đến 20kHz.
 - Âm có tần số < 16Hz gọi là hạ âm.
 - Âm có tần số > 20kHz gọi là siêu âm.
4. Sự truyền âm
a) Môi trường truyền âm
 - Âm truyền được qua các môi trường rắn, lỏng, khí nhưng không truyền được trong chân không.
 - Các chất cách âm: các chất xốp như bông, len,
b) Tốc độ truyền âm
 - Sóng âm truyền trong mỗi môi trường với một tốc độ hoàn toàn xác định.
 - Tốc độ truyền âm trong môi trường: rắn > lỏng > khí.
II. Những đặc trưng vật lý của âm
 - Nhạc âm: là những âm có tần số xác định.
 - Tạp âm: là những âm có tần số không xác định.
1. Tần số âm
 Tần số âm là một trong những đặc trưng vật lý quan trọng nhất của âm.
2. Cường độ âm và mức cường độ âm
a) Cường độ âm (I)
 - Định nghĩa: SGK
 - Biểu thức: I = P4πr2 
 - Đơn vị: W/ m2
b) Mức cường độ âm (L)
 - Đại lượng L = lgII0 gọi là mức cường độ âm của âm I (so với âm I0)
 - Đơn vị: Ben (B)
 - Thực tế, người ta thường dùng đơn vị đêxiben (dB):
 1dB = 110 B
 - Công thức tính mức cường độ âm theo đơn vị dB: 
 L(dB) = 10lgII0 
 Trong đó: I0 là cường độ âm chuẩn, I0 = 10-12 W/ m2 có tần số 1000Hz.
3. Âm cơ bản và họa 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 họa âm thứ nhất.
 + Các âm có tần số 2f0, 3f0, 4f0, gọi là các họa âm thứ hai, thứ ba, thứ tư,
 - 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.
 - Vậy đặc trưng vật lý thứ ba của âm là đồ thị dao động của âm đó.
V. RÚT KINH NGHIỆM
.