Giáo án Tập huấn Vật lý 12 - Bài 17: Sóng âm, nguồn nhạc âm - Trường THPT Cao Bá Quát

TRƯỜNG THPT CAO BÁ QUÁT	GIÁO ÁN VẬT LÝ LỚP 12 NÂNG CAO
Bài 17:	SÓNG ÂM. NGUỒN NHẠC ÂM.
A. MỤC TIÊU BÀI HỌC:
Nêu được nguồn gốc của âm và cảm giác về âm.
Nêu được cường độ âm, mức cường độ âm và đơn vị cường độ âm.
Nêu được mối quan hệ giữa các đặc trưng vật lý và các đặc trưng sinh lý của âm.
Trình bày được phương pháp khảo sát những đặc điểm của sóng âm dựa trên đồ thị dao động của nguồn âm.
Giải thích được vì sao các nhạc cụ (nguồn nhạc âm) lại phát ra các âm có tần số và âm sắc khác nhau. Phân biệt được âm cơ bản và hoạ âm.
Nêu được tác dụng của hộp cộng hưởng.
B. CHUẨN BỊ:
Âm thoa, đàn giây, ống sáo, hộp cộng hưởng.
Dao động kí điện tử (nếu có điều kiện).
C. NỘI DUNG GHI BẢNG:
1. Nguồn gốc của âm và cảm giác về âm:
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 ® 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 làm nó dao động ® ta có cảm giác về âm thanh (gọi tắt là 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.
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.
2. Phương pháp khảo sát thực nghiệm những tính chất của âm: (SGK)
3. Nhạc âm và tạp âm:
Âm do các nhạc cụ phát ra nghe êm ái, dễ chịu, 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  nghe chói tai, gây cảm giác khó chịu, đồ thị của chúng là những đường cong không tuần hoàn, không có tần số xác định. Chúng được gọi là tạp âm.
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 có tần số càng lớn thì càng cao (âm bổng). Âm có tần số càng nhỏ thì càng thấp (âm trầm).
b. Âm sắc:
Âm sắc là đặc tính của âm giúp ta phân biệt các âm cùng độ cao được phát ra bởi các nguồn khác nhau. Âm sắc là đặc tính sinh lý của âm phụ thuộc tần số và biên độ của âm.
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. Cường độ âm được ký hiệu là I.
Cường độ âm càng lớn, cho ta cảm giác nghe thấy âm càng to. Độ to của âm là một đặc tính sinh lý phụ thuộc vào cường độ âm và tần số của âm.
Để so sánh độ to của một âm với độ to âm chuẩn, người ta dùng đại lượng mức cường độ âm, kí hiệu L.
	L(B) = lg	hay	L(dB) = 10lg	
I : cường độ âm.
Io: cường độ âm chuẩn.
Đơn vị của L: ben (B) hay đềxiben (dB).
Do đặc điểm sinh lý của tai nên: ngưỡng nghe £ Miền nghe được £ ngưỡng đau.
Ngưỡng nghe thay đổi theo tần số của âm. Ngưỡng nghe có giá trị là 10-12W/m2 đối với âm chuẩn có tần số 1000Hz, ứng với mức cường độ âm là 0.
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.
5. Nguồn nhạc âm: (SGK)
6. 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 sách riêng đặc trưng cho mỗi loại nhạc cụ.
D. TỔ CHỨC CÁC HOẠT ĐỘNG DẠY - HỌC:
Hoạt động 1: 	ỔN ĐỊNH TỔ CHỨC LỚP. KIỂM TRA BÀI CŨ.
Hoạt động của học sinh
Hoạt động của giáo viên
-Cán bộ lớp báo cáo tình hình lớp.
-Lắng nghe câu hỏi của GV, suy nghĩ và trả lời
-Yêu cầu cán bộ lớp cho biết tình hình của lớp.
-Nêu câu hỏi.
-Nhận xét và cho điểm.
Hoạt động 2:	NGUỒN GỐC CỦA ÂM VÀ CẢM GIÁC VỀ ÂM.
Hoạt động của học sinh
Hoạt động của giáo viên
HS : Dao động.
HS : Nguồn âm.
HS : Dây đàn bị bật, mặt trống bị gõ
HS :Nguồn phát ra âm có đặc chung: Dao động.
HS : Vật dao động làm cho lớp không khí ở bên cạnh lần lượt bị nén rồi bị dãn. Không khí bị nén hay bị dãn thì làm xuất hiện lực đàn hồi khiến cho dao động đó được truyền cho các phần tử không khí ơ 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.
HS : Nguồn âm và tai người nghe.
HS : Vì không có các phần tử vật chất.
HS : Từ 16 ( Hz ) đến 20.000 ( Hz )
HS : Siêu âm: f >20.000Hz; Hạ âm: f < 16Hz.
HS : Rắn, lỏng, khí.
HS : Tính đàn hồi và mật độ môi trường.
HS : Sóng dọc.
HS : Có thể là sóng ngang hoặc sóng dọc.
GV : Các vật phát ra âm có đặc điểm gì ?
GV : Các vật đó được gọi là gì ?
GV : Nêu ví dụ một số nguồn âm ?
GV :GV làm TN biểu diễn cho một âm thoa hay một đàn dây phát ra âm. Em hãy cho biết nguồn phát ra âm có đặc điểm gì chung ? 
GV : Sau đó yêu cầu HS phân tích xem dao động của nguồn âm phát ra đã truyền đến tai ta như thế nào? 
GV : Từ đó rút ra nhận xét cảm giác âm phụ thuộc vào những yếu tố nào? 
GV : Vì sao âm không truyền được trong chân không?
GV : Tai con người có thể cảm nhận được những âm có tần số trong khoảng nào ?
GV : Thế nào là sóng siêu âm và sóng hạ âm ?
GV : Sóng âm truyền được trong những môi trường nào ?
GV : Vận tốc truyền âm phụ thuộc vào những yếu tố nào ?
GV : Trong chất khí và trên mặt thoáng chất lỏng sóng âm là sóng gì ?
GV : Trong chất rắn sóng âm là sóng gì ?
Hoạt động 3: PHƯƠNG PHÁP KHẢO SÁT THỰC NGHIỆM NHỮNG TÍNH CHẤT CỦA ÂM.
Hoạt động của học sinh
Hoạt động của giáo viên
HS : Quan sát hình 17.1
HS : Quan sát hình 17.2
HS : Phản ảnh sự biến thiên của li độ dao động âm theo thời gian.
GV : 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.
GV : 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.
Hoạt động 4:	NHẠC ÂM VÀ TẠP ÂM.
Hoạt động của học sinh
Hoạt động của giáo viên
HS : Quan sát hình 17.3 và hình 17.4 rồi trả lời câu hỏi của GV.
GV : GV tạo ra các âm khác nhau để HS cảm nhận trực tiếp sau đó đưa ra đồ thị tương ứng, rồi yêu cầu HS cho biết thế nào là nhạc âm, tạp âm ?
Hoạt động 5:	NHỮNG ĐẶC TRƯNG CỦA ÂM.
Hoạt động của học sinh
Hoạt động của giáo viên
HS : Quan sát hình 17.2
HS : Quan sát hình 17.3
HS : Quan sát hình 17.4
HS : Quan sát hình 17.5
HS : Nêu định nghĩa nhạc âm và tạp âm.
HS : Nêu định nghĩa độ cao của âm.
HS : Nêu định nghĩa âm sắc của âm.
HS : Học sinh ghi định nghĩa cường độ âm
HS :Học sinh ghi định nghĩa mức cường độ âm.
HS : Học sinh ghi định nghĩa độ to của âm
GV : Dựa trên phân tích đồ thị để nhận biết những đặc tính của dao động âm tương ứng với các dạng đồ thị khác nhau.
GV : Với việc phân tích đồ thị rút ra những đặc tính của dao động âm tương ứng với những cảm giác khác nhau về âm: Nhạc âm, tạp âm; Độ cao của âm (âm cao, âm thấp); Âm sắc.
GV : Riêng đối với mức cường độ âm và độ to của âm, vấn đề khá phức tạp, HS không chỉ tự phát hiện được. GV phải dùng phương pháp thuyết trình, thông báo.
Hoạt động 6:	NGUỒN NHẠC ÂM.
Hoạt động của học sinh
Hoạt động của giáo viên
HS : Đọc SGK và cho một số ví dụ về nguồn nhạc âm.
GV : Yêu cầu HS đọc SGK và cho một số ví dụ về nguồn nhạc âm?
Hoạt động 7:	HỘP CỘNG HƯỞNG.
Hoạt động của học sinh
Hoạt động của giáo viên
HS : Quan sát, đọc SGK rồi trả lời.
GV : Giới thiệu thí nghiệm hình 17.11, yêu cầu HS đọc SGK và cho biết hộp cộng hưởng là gì?
E. CỦNG CỐ VÀ DẶN DÒ:
Trả lời các câu hỏi sgk.
Xem bài 18.