Giáo án Vật lý 12 bài 10: Đặc trưng vật lí của âm

BÀI 10:

ĐẶC TRƯNG VẬT LÍ CỦA ÂM

HOẠT ĐỘNG CỦA GIÁO VIÊN VÀ HỌC SINH

NỘI DUNG

Hoạt động 1: “ Đặt vấn đề vào bài giảng mới”

GV: Đặt vấn đề vào bài

Trong đời sống hàng ngày chúng ta đã và đang nghe thấy rất nhiều âm thanh:có những âm gây cho ta cảm giác nhẹ nhàng êm ái, dễ chịu, nhưng cũng có âm thanh thì rất chói tai (tiếng máy bay, tiếng chạy nhảy, đi lại của hs…)Nhưng trong số các em đã ai biết được âm truyền đi và có hình dạng thư thế nào? Ta nghiên cứu bài hôm nay”

HS: Lắng nghe và nhận thức vấn đề nghiên cứu

Hoạt động 2: “ Tìm hiểu về âm và nguồn âm”

GV:Ở thcs ta đã biết rằng các vật dao động thì phát ra âm. Âm truyền trong không khí đến tai ta làm cho màng nhĩ dao động →gây cho ta cảm giác âm. Sóng này gọi là sóng âm.

-Trước kia sóng âm hiểu theo nghĩa hep đó là: Âm là những sóng truyền trong môi trường rắn, lỏng, khí đến tai ta sẽ làm cho màng nhĩ dao động, gây ra cảm giác âm, sóng đó gọi là sóng âm.

- Về sau: Sóng âm được mở rộng cho tất cả sóng cơ, bất biết chúng có gây ra cảm giác âm hay không.

Vậy sóng âm là gì? Thế nào là nguồn âm?

HS: Tại chỗ thực hiện yêu cầu của gv

GV: Khái quát vấn đề

HS: Lắng nghe và ghi nhớ

GV: Những âm có tác dụng làm cho màng nhĩ dao động, gây ra cảm giác âm → gọi là âm nghe được hay âm thanh.

Âm nghe được có tần số khoảng  

\(\quad 16Hz \le f \le 20.000Hz\)

- Những sóng có tần số < 16Hz gọi là sóng hạ âm.

- Những sóng có tần số >20000Hz gọi là sóng siêu âm.

*Có ý thức bảo vệ môi trường và chống ô nhiễm tiếng ồn.

Cần tránh những tiếng ồn quá lớn để đảm bảo sức khỏe con người

GV: Yêu cầu hs đọc tiểu mục 4 phần I và trả lời các câu hỏi sau:

- Âm truyền được trong các môi trường nào?

- Tốc độ âm truyền trong môi trường nào là lớn nhất? Nó phụ thuộc vào những yếu tố nào?

- Những chất nào là chất cách âm?

Gợi ý: Xem bảng 10.1(52-sgk)

HS: Thực hiện yêu cầu của gv

GV: Nhận xét và khái quát vấn đề

“Âm truyền được trong các môi trường: Rắn, lỏng, khí. Không truyền được trong chân không”

- Tốc độ truyền âm trong môi trường: Rắn > lỏng > khí. Phụ thuộc vào mật độ, tính đàn hồi, nhiệt độ của môi trường.

- Các chất xốp như bông, len…

- Qua bảng 10.1: Trong mỗi môi trường, sóng âm truyền với một tốc độ hoàn toàn xác định.

HS: Lắng nghe và ghi nhớ

Hoạt động 2: “ Tìm hiểu về những đặc trưng vật lí của âm”

GV: 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.

HS: Lắng nghe và nhận thức vấn đề, ghi nhớ

GV: Tổ chức hoạt động cá nhân về vấn đề bảo vệ môi trường.

+) Nếu âm có tần số lớn nhơ tiếng còi của ô tô vào ban đêm sẽ gây ra ảnh hưởng gì với môi trường sống?

+) Âm ở các động cơ nổ như máy xay sát hay ở một số nguồn khác có tần số lớn có ảnh hưởng gì đến đời sống của nhân dân nơi đó, có ảnh hưởng gì đến môi trường sống không?

HS: Suy nghĩ và trả lời.

GV: Nhận xét và chính xác hóa vấn đề.

HS: Lắng nghe và lĩnh hội kiến thức.

GV: Sóng âm mang năng lượng không? Giải thích.

HS: Thực hiện yêu cầu của gv

GV: Trình bày về cường độ âm và mức cường độ âm.

GV: Dựa vào định nghĩa → 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

\(\frac{I}{{{I_0}}} = 100 \to \lg \frac{I}{{{I_0}}} = 2\)

\(\frac{I}{{{I_0}}} = 1000 \to \lg \frac{I}{{{I_0}}} = 3\)

- 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.

GV: Thông báo về các tần số âm của âm cho một nhạc cụ phát ra.

I- ÂM. NGUỒN ÂM

          1/ Âm là gì?

Sóng âm(hay gọi là âm) là những sóng cơ truyền trong các môi trường khí, lỏng và rắn.(Tần số của sóng âm cũng là tần số của âm)

          2/ Nguồn âm

“ Vật dao động phát ra âm là nguồn âm(Tần số của âm phát ra bằng tần số dao độngcủa nguồn 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 khoảng

\(\quad 16Hz \le f \le 20.000Hz\)

- Âm có tần số dưới 16 Hz gọi là hạ âm.

- Âm có tần số trên 20.000 gọi là siêu âm.

          4/ Sự truyền âm

a. Môi trường truyền âm

- Âm truyền được qua các môi trường rắn, lỏng và khí nhưng không truyền được trong chân không.

b. Tốc độ âm

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

II- CÁC ĐẶC TRƯNG VẬT LÍ CỦA ÂM

- Nhạc âm: những âm có tần số xác định.

- Tạp âm: những âm có tần số không 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 âm và mức cường độ âm

          a. Cường độ âm (I)

- Định nghĩa: (Sgk)

- I (W/m²)

          b. Mức cường độ âm (L)

- Đại lượng  \(L = \lg \frac{I}{{{I_0}}}\) 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.

- Đơn vị: Ben (B)

- Thực tế, người ta thường dùng đơn vị đêxiben (dB)

 \(1dB = \frac{1}{{10}}B\)

\(L(dB) = 10\lg \frac{I}{{{I_0}}}\)

I₀ = 10^-12 W/m²