Giúp học sinh hiểu rõ bản chất vật lý chương sóng cơ và sóng âm vật lí 12, thông qua việc giải một số bài tập

1 Lời mở đầu Vật lý học phương trình số Vật lý học điều xảy giới xung quanh ta Nó nói tượng thực tế xảy đời sống ngày, toán lý thú, nghịch lý bổ ích so sánh bất ngờ rút từ lĩnh vực vật lý học Việc học môn Vật lý khơng dừng lại tìm cách vận dụng công thức Vật lý để lập giải cho xong phương trình đến đáp số, mà phải giải thích tượng Vật lý xảy thiên nhiên quanh ta, đối tượng công nghệ văn minh mà ta sử dụng 1.1 Lí chọn đề tài - Từ năm học 2005 - 2006 Bộ GD & ĐT định chuyển từ hình thức thi tự luận sang thi trắc nghiệm khách quan, việc giảng dạy học môn vật lý nay, chủ yếu dành nhiều thời gian cho việc nhận diện kiểu, loại toán khác cách thức vận dụng công thức Vật lý cho kiểu, loại tốn đó, mà trọng tới việc giúp học sinh giải thích tượng Vật lý xảy tự nhiên - Xuất phát từ ý nghĩa thực tế đó, tơi mạnh dạn nghiên cứu đề tài “Giúp học sinh hiểu rõ chất vật lý chương Sóng sóng âm - Vật lí 12, thơng qua việc giải số tập định tính câu hỏi thực tế”, nhằm giúp học sinh yêu thích hiểu chất vật lý chương sóng sóng âm Đồng thời giúp học sinh trả lời nhanh số câu hỏi trắc nghiệm đặc biệt có liên quan đến kiến thức phần sóng sóng âm 1.2 Mục đích nghiên cứu - Giúp học sinh hiểu rõ chất vật lý chương, phần đặc biệt chương: sóng sóng âm lớp 12 Thơng qua giúp học sinh trả lời số câu hỏi trắc nghiệm lí thuyết có nội dung thực tế, tập định tính liên quan đến ứng dụng kiến thức phần sóng sóng âm Tạo cho học sinh cảm thấy hứng thú với việc vận dụng kiến thức để trả lời câu hỏi thực tế có liên quan Và tạo cho học sinh có niềm tin vào khoa học 1.3 Đối tượng nghiên cứu - Kiến thức chương sóng sóng âm - Một số tập định tính câu hỏi thực tế - Các câu hỏi trắc nghiệm đề thi THPT quốc gia 1.4 Phương pháp nghiên cứu Để hoàn thành đề tài chọn phương pháp nghiên cứu: - Phương pháp nghiên cứu tài liệu: + Đọc sách giáo khoa vật lý phổ thông, sách đại học, sách tham khảo phần Sóng sóng âm - Phương pháp thống kê: + Chọn tượng có chương trình phổ thơng gần gũi với đời sống ngày - Phương pháp phân tích tổng hợp kinh nghiệm trình giảng dạy thực tế đời sống Phạm vi nghiên cứu đề tài chương ‘Sóng sóng âm’ chương trình vật lý lớp 12 hành 1.5 Những điểm sáng kiến kinh nghiệm - Ngoài vận dụng kiến thức sóng để giải câu hỏi định tính tượng thực tế, tơi vận dụng số câu hỏi trắc nghiệm đề thi THPT quốc gia Nội Dung sáng kiến 2.1 Cơ sở lí luận sáng kiến kinh nghiệm - Dựa vào kiến thức chương sóng sóng âm để giải thích số tượng sóng tự nhiên trả lời câu hỏi thực tế - Cơ sở lý thuyết phần sóng sóng âm: * Hiện tuợng sóng học + Sóng học: - Sóng học dao động học lan truyền theo thời gian mơi truờng vật chất - sóng học gồm loại: Sóng dọc sóng ngang + Sự truyền pha dao động Bước sóng - Q trình truyền sóng q trình truyền pha dao động - Buớc sóng khoảng cách hai điểm gần phương truyền sóng dao động pha Ký hiệu là: λ ( Lamđa) + Chu kỳ, tần số, tốc độ truyền sóng - Chu kỳ ( tần số) sóng chu kì (hoặc tần số) chu kì dao động phần tử mơi trường có sóng truyền qua Ký hiệu chu kì T(s), tần số f = (Hz) T - Tốc độ truyền sóng tốc độ lan truyền dao động môi trường v - Công thức liên hệ: λ = f = v.T + Biên độ luợng sóng - Biên độ: Là biên độ dao động phần tử mơi truờng có sóng truyền qua - Năng luợng sóng lượng dao động phần tử mơi trường có sóng truyền qua Từ suy q trình truyền sóng q trình truyền lượng * Sóng âm + Sóng âm cảm giác âm - Sóng âm sóng lan truyền mơi trường rắn, lỏng, khí - Sóng âm bao gồm: • Âm nghe được: Có tần số từ 16Hz đến 20 000 Hz • Hạ âm: Là sóng có tần số nhỏ 16Hz • Siêu âm: Là sóng có tần số lớn 20 000 Hz + Sự truyền âm, vận tốc âm - Sóng âm truyền mơi trường rắn, lỏng, khí, vận tốc truyền âm phụ thuộc vào tính đàn hồi mật độ mơi truờng - Sóng âm không truyền chân không + Độ cao âm sắc âm - Độ cao đặc trưng sinh lý âm gắn liền với tần số âm Âm cao ứng với tần số lớn, âm trầm ứng với tần số nhỏ - Âm sắc đặc trưng sinh lý âm hình thành sở đặc trưng vật lý âm tần số biên độ + Năng lượng âm độ to âm: - Sóng âm mang lượng, lượng truyền từ nguồn sóng đến tai ta - Cường độ âm lượng sóng âm truyền qua đơn vị diện tích đặt vng góc với phương truyền sóng đơn vị thời gian Ký hiệu I (W/m2) I - Mức cường độ âm L = 10 log I (dB) + Nguồn âm, hộp cộng hưởng - Nguồn âm nơi phát âm - Hộp cộng hưởng là vật rỗng có tác dụng cộng hưởng nhiều tần số khác tăng cường với âm có tần số + Giao thoa sóng, sóng dừng - Giao thoa: Là tổng hợp hai hay nhiều sóng kết hợp khơng gian có chỗ cố định mà biên độ tăng cường hay giảm bớt - Sóng dừng kết giao thoa sóng tới sóng phản xạ Hình ảnh sóng dừng quan sát hệ thống bụng sóng nút sóng cố định khơng gian Khoảng cách bụng nút sóng liên tiếp nửa bước sóng - Một số tượng liên quan đến Sóng sóng âm thường gặp đời sống ngày “Sóng xốy” Trong số tượng vật lý ngày gặp có nhiều tượng khơng thể giải thích định luật sơ cấp vật lý học Ngay tượng sóng mà thường nhìn thấy biển khơi ngày có gió khơng thể giải thích tường tận kiến thức phạm vi chương trình vật lý phổ thơng Cái làm cho sóng từ mũi tàu chạy lan mặt nước yên lặng? cờ lại phấp phới thành sóng có gió? cát bờ biển lại xếp theo hình sóng gợn? Tại khói từ ống khói nhà máy lại cuộn lên mây? Muốn hiểu rõ tượng tượng tương tự khác phải hiểu rõ gọi chuyển động xoáy chất lỏng chất khí Ở tìm hiểu vài điều tượng xoáy nêu lên vài đặc điểm chủ yếu chúng sách giáo khoa phổ thông chưa nhắc đến tượng Chúng ta tưởng tượng có chất lỏng chảy ống Nếu tất phần tử chất lỏng chuyển động ống dọc theo đường song song thì, trước mắt dạng chuyển động đơn giản chất lỏng - chuyển động dừng, nhà vật lý thường gọi chảy “ thành lá” Nhưng tượng thường thấy H1: Sự chảy “ thành lá” chất lỏng H2: Sự chảy “cuộn” chất lỏng Ngược lại, chảy không ngừng chất lỏng ống tượng thường thấy nhất, lúc có nhiều xốy từ thành ống đến trục ống Đó tức chuyển động xốy hay chuyển động cuộn (H2).Ví dụ nước ống hệ thống dẫn nước chảy ( trừ ống dẫn nhỏ, nước ống chảy thành lá) Khi vận tốc chảy chất lỏng ống ( có đường kính định) đạt tới độ lớn định gọi vận tốc tới hạn ( với chất lỏng vận tốc giới hạn tỉ lệ thuận với độ nhớt chất lỏng, tỉ lệ nghịch với khối lượng riêng nó) có xốy xảy Nếu bỏ phấn nhẹ, phấn thạch tùng chẳng hạn, vào chất nước suốt chảy qua ống thuỷ tinh mắt ta thấy rõ xốy từ thành ống tới trục ống Khi chế tạo máy làm lạnh ướp lạnh, người ta áp dụng đặc điểm dòng xốy Chất nước chảy thành xốy ống có thành lạnh định làm cho hết thảycác phần tử tiếp xúc với thành lạnh nhanh chóng so với chuyển động khơng có xốy; ta nên nhớ nước chất truyền nhiệt kém, khơng quấy lên nước lạnh nóng lên chậm Sở dĩ máu trao đổi nhiệt trao đổi chất với tổ chức mà qua lưu thơng máu huyết quản chuyển động xốy khơng phải chuyển động thành Hết thảy điều vừa nói ống với kênh dòng sơng lộ thiên: kênh sơng nước chảy thành xốy Khi đo xác vận tốc dòng chảy nước sơng, qua khí cụ đo người ta thấy vận tốc luôn thay đổi, gần đáy sông; thay đổi chứng tỏ: dòng nước ln ln đổi hướng, tức chảy thành xoáy Các phần tử nước sơng chuyển động dọc theo lòng sơng thường nghĩ mà chuyển động từ bờ đến sơng Cũng lý nên ta khẳng định rằng: Ở sâu nước sơng quanh năm suốt tháng có nhiệt độ khơng xác, kết khuấy động nhiệt độ gần đáy sông nhiệt độ mặt sông ( khác với ao hồ) Những xoáy tạo thành gần đáy sơng kéo cát nhẹ theo tạo thành "sóng cát” đáy sơng Những sóng cát bãi biển có sóng xơ tới tạo thành Nếu dòng nước gần đáy chảy dừng mặt cát đáy phẳng Như sát bề mặt vật bị nước xơ tới thường xuất xốy Qua tượng dây thừng ngoằn ngoèo rắn ( đầu cố định, đầu tự do) bị dòng nước theo ta tin xốy có xuất Tại dây thừng lại vậy? Khi có xốy xuất gần đoạn thừng đoạn thừng bị xốy đi, sau lát xốy khác lại làm cho đoạn thừng chuyển động ngược lại kết dây thừng có hình ngoằn ngo rắn Bây chuyển sang chất khí, mà chẳng thấy gió lốc, cát bụi rơm rác mặt đất Đó thể dòng khơng khí chuyển động xốy dọc theo mặt đất Khi khơng khí chuyển động dọc theo mặt nước, nơi hình thành xốy áp suất khơng khí giảm làm cho nước dâng cao lên thành sóng Đó ngun nhân gây sóng cát sa mạc sườn cồn cát Bây hiểu dễ dàng cờ lại sóng gió: Hiện tượng xảy giống hệt trường hợp dây thừng nước chảy Những cánh cứng quay xem gió khơng giữ hướng cố định gió mà ln dao động theo xốy Sở dĩ khói từ ống khói công xưởng toả cuộn nguyên nhân ấy… Như tượng vật lý quanh ta có liên quan đến sóng xung quanh để giải thích cặn kẽ ngồi vận dụng kiến thức phổ thơng phải hiểu chất chuyển động xoáy “Khi dùng gàu để múc nước giếng, nên để gàu nằm yên mặt nước đột ngột lắc mạnh dây gàu cái, gàu bị lật việc múc nước dễ dàng Nếu lắc nhiều lần gàu khó bị lật Kinh nghiệm xuất phát từ sở vật lý nào” - Khi gàu mặt nước, bị nghiêng nên mép gàu khơng chạm mặt nước Động tác lắc mạnh dây gàu biện pháp kích thích tạo sóng truyền dây, sóng truyền dần xuống khiến cho thang gàu bị hất mạnh sang bên gàu bị lật - Nếu lắc liên tục, sóng dây truyền liên tục đến thang gàu làm cho thang gàu bị lật lật lại liên tục mà miệng gàu lại không chạm mặt nước “Một người khoảng loa phóng có cơng suất đài truyền phát Hai loa quay phía nhau, bật loa người nghe rõ thông tin đài bật hai loa người phát có vị trí nghe rõ tín hiệu lại có vị trí người khơng nghe thấy tín hiệu âm Nguyên nhân gì? ” Do bật hai ta có hai nguồn sóng âm phát từ đài hai nguồn kết hợp nên phương truyền sóng xảy tượng giao thoa sóng Vị trí người nghe rõ tín hiệu hai sóng tăng cường, vị trí mà hai sóng triệt tiêu người khơng nghe thấy tín hiệu “Ai nghe thấy trước hoà âm nhạc sỹ chơi đàn dương cầm: Các thính giả phòng hồ nhạc ngồi cách đàn dương cầm 10 mét hay thính giả ngồi nghe âm nhạc rađiơ cách gian phòng 100km” Âm truyền chậm ánh sáng triệu lần; tốc độ truyền sóng vơ tuyến điện vận tốc truyền sóng ánh sáng, âm truyền chậm tín hiệu vơ tuyến điện triệu lần Vì sóng vơ tuyến vượt qua khoảng cách 100km thời gian là: t1 = 100 = s 300000 3000 Trong âm truyền trực tiếp đến người nghe ngồi cách đàn 10 mét thời gian khoảng: t = 10 = s Do người ngồi xa cách 100km nghe qua rađiô lại 340 34 nghe thấy trước hoà âm “Khi tàu xe số người thường bị say xe, say tàu… Liệu tượng có liên quan đến sóng âm hay khơng ? Hãy giải thích” Nhiều thí nghiệm nhà khoa học cho thấy, sóng hạ âm có ảnh hưởng khơng tốt đến sức khỏe người Các tổ chức trong thân thể người nhạy cảm với sóng hạ âm Chúng hấp thu dễ dàng lượng chấn động sóng hạ âm tiếp tục rung động lên cách mãnh liệt Trong sinh hoạt ngày, rung động bên lúc lắc xe, tàu, rung động khí, tiếng ồn… tác động trực tiếp đến thể người Khi rung động phù hợp với phạm vi sóng hạ âm ảnh hưởng người lớn, tổ chức thân thể người hấp thu lượng chấn động sóng hạ âm tiếp tục rung động lên mãnh liệt đến mức làm cho người có cảm giác khó chịu, tim đập mạnh, quan thị giác, thính giác bị tổn thương gây cảm giác bị say chí nguy hại đến tính mạng Vào buổi trời giông mưa ta thấy tia chớp xuất trước sau thời gian tiếng sấm xuất Như biết tia chớp xuất giông kèm theo tiếng sấm kết phóng điện hai đám tích điện trái dấu Tuy nhiên ta lại thường nghe thấy tiếng sấm xuất sau có tia chớp thời gian âm truyền khơng khí với tốc độ khoảng 340m/s tia chớp ánh sáng lan truyền với tốc độ xấp xỉ 300.000 km/s nên ta thấy tia chớp trước sau thời gian nghe thấy tiếng sấm “Đi với vận tốc âm" Giả dụ bạn dời xa dàn nhạc hoà nhạc với vận tốc vận tốc âm bạn nghe thấy gì? Một người ngồi xe hoả bưu xuất phát từ Lêningrat, tất ga dọc đường, nhìn thấy số báo tay người bán báo, tức số báo phát hành ngày khởi hành Điều dễ hiểu, số ngày hơm xuất phát với hành khách, số báo sau lại xuất phát chuyến xe lửa sau lấy điều làm ta kết luận : Khi rời xa dàn nhạc với vận tốc vận tốc âm thì, tồn thời gian, có lẽ nghe thấy nốt nhạc, tức nốt nhạc mà nghe thấy dàn nhạc bắt đầu xuất phát Nhưng điều suy luận khơng đúng, bạnn dời xa với vận tốc vận tốc âm sóng âm bạn n lặng, chúng hồn tồn khơng đập vào màng nhĩ tai bạn khơng thể nghe thấy âm hết Bạn nghĩ dàn nhạc ngừng biểu diễn Vậy so với báo lại lời giải đáp khác Đó chẳng qua vì, trường hợp ứng dụng sai phép loại tỉ Những hành khách đến đâu gặp tờ báo quên chuyển động định nghĩ báo Lêningrat đình từ hôm khởi hành Đối với báo đình bản, giống thính giả chuyển động dàn nhạc ngừng biểu diễn Điều lý thú vấn đề không phức tạp lắm, đến nhà bác học nhầm lẫn “Cuộc nói chuyện chậm nhất” Nếu bạn nghĩ vận tốc thực âm khơng khí - phần ba số giây – đủ nhanh sau đọc đoạn bạn thay đổi ý kiến Bạn tưởng tượng Mátxcơva Lêningrat đường dây điện thoại mà phải lắp ống nói thơng thường giống ống nói trước dùng để liên lạc phòng cửa hiệu, dùng để nói chuyện phòng máy tàu Khi nói chuyện bạn đứng đầu Lênigrat đường dài 650km đó, người quen bạn đầu matxcơva bạn đề câu hỏi chờ câu trả lời Nhưng đợi năm phút, mười phút, mười lăm phút không thấy trả lời Bạn bắt đầu sốt ruột, bạn nghĩ người nói chuyện với bạn có lẽ gặp chuyện khơng may Nhưng bạn lo thừa: câu hỏi bạn chưa tới Matxcơva, lúc dọc đường Lại đợi thêm 15 phút nữa, người bạn Matxcơva nghe thấy câu hỏi trả lời bạn Nhưng câu trả lời phải nửa tiếng đến đầu dây chỗ bạn Như sau hỏi bạn phải đợi tiếng sau nhận câu trả lời Bây thử lại tính tốn: Khoảng cách thành phố 650km, âm với tốc độ 1/3 (km/s) khoảng cách thành phố âm 1950 giây 32 phút Trong điều kiện bạn nói chuyện suốt ngày từ sáng đến chiều bạn trao đổi vài câu thơi 2.2 Thực trạng vấn đề trước áp dụng sáng kiến kinh nghiệm - Các tập định tính chủ yếu câu hỏi thực tế tượng xảy tự nhiên xung quanh chúng ta, giải tập định tính vận dụng kiến thức vật lý liên quan để trả lời câu hỏi thực tế Tuy nhiên với hình thức thi trắc nghiệm số lượng câu hỏi thực tế ít, phần lớn câu hỏi tập định lượng Tài liệu tham khảo thị trường lại tập trung vào phương pháp giải công thức giải nhanh tập định lượng Vì học sinh tập trung vào tìm hiểu giải dạng tập định lượng ý đến câu hỏi thực tế Qua nhiều năm đứng lớp thấy đa số học sinh cảm thấy khó khăn, khơng thể trả lời câu hỏi thực tế gần gũi với đời sống ngày câu hỏi trắc nghiệm mang tính chất thực tế có kiến thức liên quan đến phần sóng sóng âm - Mặt khác đề thi THPT Quốc Gia thường có câu hỏi trắc nghiệm tượng xảy tự nhiên có liên quan đến kiến thức phần sóng sóng âm Nhưng tài liệu huớng dẫn lại tập trung vào việc hướng dẫn học sinh cách giải nhanh tập định luợng học sinh thường tập trung ý đến kiến thức lý thuyết mang tính chất thuộc phần này, trả câu hỏi thực tế liên quan đến phần ‘sóng sóng âm’ học sinh cảm thấy lúng túng Do tơi hy vọng đề tài “Giúp học sinh hiểu rõ chất vật lý chương Sóng sóng âm - vật lý 12, thơng qua việc giải tập định tính câu hỏi thực tế” phần giúp em học sinh giải khó khăn từ thực trạng trên, giúp em u thích mơn vật lý hơn, đặc biệt giúp học sinh có niềm tin vào khoa học 2.3 Các kinh nghiệm giải pháp áp dụng để giải vấn đề * Những tượng tự nhiên xảy xung quanh ta đa dạng, phong phú, mn hình mn vẻ Tuy nhiên, tất tượng có nguyên nhân Dùng tư tưởng khoa học, phương pháp khoa học tri thức khoa học xác giúp ta trả lời xác chất tượng * Những tượng liên quan đến sóng sóng âm vậy, chúng có nguyên nhân Để trả lời đúng, xác nhanh chóng tượng xảy ra, việc phải nắm vững kiến thức phần sóng sóng âm, ta phải xác định ‘‘mấu chốt’’ vấn đề, xem tượng xảy thuộc mảng kiến thức thuốc chương Sóng sóng âm: Sóng cơ, sóng âm hay tượng giao thoa sóng hay đặc trưng sinh lý, đặc trưng vật lý âm vv để giới hạn kiến thức giải thích xác chất tượng * Bài tập định tính thường có hai loại: giải thích tượng dự đốn tượng xảy + Đối với tập giải thích tượng: Dạng tập cho biết tượng yêu cầu giải thích nguyên nhân diễn tượng Nguyên nhân đặc tính, định luật vật lý Do ta cần: - Tìm xem đề đề cập đến dấu hiệu có liên quan đến tính chất, định luật vật lý Phát biểu đầy đủ tính chất, định luật - Thiết lập mối quan hệ định luật với tượng cho (nghĩa giải thích nguyên nhân tượng) + Đối với tập dự đoán tượng: Dạng tập yêu cầu phải dựa vào điều kiện cụ thể cho đề, tìm định luật chi phối tượng dự đoán tượng diễn q trình diễn tượng * Phân tích xem hiên tượng giải thích (hay dự đoán) phù hợp với yêu cầu kiện đề phù hợp với thực tế hay chưa * Kiểm tra lại tồn q trình giải tập nêu kết cuối Các tập định tính câu hỏi thực tế thường gặp Câu 1: Một người muốn đo chu kỳ sóng biển, người mang bờ biển phao đồng hồ Với dụng cụ người thực cơng việc khơng? Nếu nêu phương án Hướng dẫn: - Với dụng cụ người thực việc đo bước sóng theo phương án sau đây: - Thả cho phao mặt nước biển để dao động Đếm số lần phao nhơ lên cao (n) khoảng thời gian (t) - Chu kỳ sóng biển chu kỳ dao động phao Trong thời gian chu kỳ sóng quãng đường bước sóng λ - Trong thời gian t phao nhô lên cao n lần nghĩa khoảng thời gian có n lần đỉnh sóng qua sóng truyền quãng đường (n − 1)λ - Khi vận tốc truyền sóng là: v = (n − 1)λ λ t chu kỳ là: T = = t v n −1 Câu 2: Có ý kiến cho chất lỏng ( không nhớt) môi trường cho sóng dọc truyền qua mà khơng cho sóng ngang truyền qua Ý kiến có xác khơng? Tại sao? Hướng dẫn: Đây là câu hỏi dự đốn tượng Ý kiến hồn tồn xác Chất lỏng khơng nhớt cho sóng dọc truyền qua Các lớp chất lỏng trượt dễ dàng lên nhau, có lớp chất lỏng dao động theo phương đó, lớp chất lỏng song song lân cận khơng bị kéo theo chuyển động, tức không chuyển động Câu 3: Hai hành khách đứng sân ga Hành khách thứ để tai ghé sát đường ray cho biết đồn tàu tiến vào ga Trong hành khách thứ đứng gần đó, lại chẳng lại chẳng nghe thấy gì? Tại vậy? Hãy giải thích ? Hướng dẫn: Đây dạng câu hỏi giải thích tượng 10 Chất rắn nói chung môi trường truyền âm tốt, vận tốc truyền âm kim loại lớp vận tốc truyên âm khơng khí, khơng khí mơi trường truyền âm Hành khách thứ nghe âm phát từ đồn tàu thơng qua đường ray nên nghe nhanh so với hành khách thứ hai Câu 4: Điện thoại di động phương tiên liên lạc phổ biến Hai người nói chuyện thơng qua điện thoại, sóng truyền thơng tin liên lạc giữa điện thoại hai người có phải sóng âm khơng? Hướng dẫn: Đây câu hỏi dự đốn tượng Sóng truyền thơng tin liên lạc điện thoại hai người khơng phải sóng âm, sóng âm lan truyền khơng khí Sóng âm người phát trước truyền chuyển thành sóng điện từ cao tần cao tần phát khơng gian, sóng điện từ lan truyền không gian Câu 5: Khi âm truyền từ khơng khí vào nước, bước sóng có thay đổi khơng? Và thay đổi nào? Hướng dẫn: Dự đoán tượng Bước sóng tăng vận tốc truyền âm nước (Khoảng 1550 m/s) lớn so với khơng khí ( khoảng 340 m/s) Câu 6: Một người muốn đo gần khoảng cách từ chỗ đến chân núi, Anh ta bắn phát sung dung đồng hồ bấm giây đo khoảng thời gian từ lúc bắn đến lúc nghe thấy tiếng súng vọng lại Làm có đo khoảng cách mong muốn khơng? Hướng dẫn: Thời gian đo khoảng thời gian kể từ lúc âm truyền từ chỗ đứng đến chân núi phản xạ ngược trở lại Biết vận tốc truyền âm khơng khí 340 m/s suy khoảng cách cần tìm Câu 7: Độ cao âm dây đàn phát phụ thuộc vào yếu tố nào? Khi lên dây đàn ( làm cho dây đàn căng thêm) độ cao âm phát có thay đổi Hướng dẫn: Độ cao âm dây đàn phát phụ thuộc vào lực căng dây phụ thuộc vào khối lượng đơn vị dài dây Khi lên dây đàn làm dây căng lên thêm, lực kéo phần tử dây đàn tăng làm tần số dao động dây đàn tăng Kết độ cao âm phát tăng Câu 8: Quan sát người đánh đàn ghi ta, ta thấy dây đàn, bấm phím khác âm phát tương ứng khác Hãy giải thích Hướng dẫn: 11 Tần số âm dây đàn phát tỉ lệ nghịch với độ dài dây Thực vậy, phát âm dây đàn có sóng dừng với nửa bước sóng độ v v dài dây: λ = 2l = f hay f = 2l Vận tốc khơng đổi ta nhấn phím đàn, f tỉ lệ nghịch với chiều dài dây Việc bấm phím đàn khác làm thay đổi chiều dài dây làm thay đổi chiều dài âm Câu 9: Trên dây đàn bật dây vị trí khác nhau, đại lượng thay đổi: Tần số ( độ cao) hay âm sắc? Hãy giải thích Hướng dẫn: Khi bật dây, dao động dây đàn ln thỏa mãn điều kiện hai đầu dây đàn hai nút dao động Độ dài dây đàn bội số nguyên lần nửa bước sóng ( bước sóng âm dây đàn phát ra): l = k λ ( với k=1,2,3,4…) Khi k=1 âm âm bản, k=2,3,4 họa âm bậc 2,3,4… Khi bật dây điểm nào, dây đàn phát nốt nhạc có độ cao xác định Tuy nhiên vị trí bật dây khác âm sắc khác tùy theo vị trí mà họa âm tăng cường, họa âm lại bị yếu Câu 10: Khi rót nước vào phích, người thường xuyên làm việc cho biết: Chỉ cần nghe âm phát từ phích suốt q trình rót nước ước lượng lượng nước phích gần đầy chưa Kinh nghiệm xuất phát từ sở vật lý nào? Hướng dẫn: Khi rót nước vào phích, khơng khí phích dao động phát âm Sự dao động khơng khí phích tạo thành sóng dừng, có tác dụng hộp cộng hưởng Độ dài cột không khí phích xấp xỉ λ Khi rót nước, cột khơng khí phích giảm dần làm cho bước sóng λ phích giảm theo, kết tần số dao động tăng dần độ cao âm tăng dần lên Những người có kinh nghiệm nghe âm phát ước lượng mực nước phích Câu 11: Một học sinh cầm vỏ lon nước đồng hồ bấm giây lên tầng nhà, bạn nói bạn muốn đo độ cao tầng so với mặt đất Với dụng cụ thực cơng việc khơng? Hãy giúp bạn một phương án thực đơn giản Hướng dẫn: Thả cho vỏ lon nước rơi từ tầng xuống đất Dùng đồng hồ xác định khoảng thời gian t từ lúc thả nghe tiếng vỏ lon rơi Khoảng thời gian 12 tổng thời gian t1 lon rơi từ tầng xuống đất thời gian t2 âm 2g h + ( Trong h độ cao tầng 3, v h v truyền từ đất lên tầng 3: t = t1+t2 = vận tốc truyền âm khơng khí Từ biểu thức ta dễ dàng suy độ cao h Bằng cách lập lại phép đo nhiều lần ta tính h cách gần Câu 12: Một em bé ném đá xuống mặt hồ yên tĩnh, lúc học sinh dùng thước đo đồng hồ bấm giây đo gần tầm ném xa đá Hỏi học sinh làm ? Hướng dẫn: Dùng đồng hồ bấm giây xác định thời gian (t 1) từ lúc đá rơi chạm mặt nước đến lúc sóng đá rơi tạo truyền vào bờ, xác định số (n) sóng tới bờ khoảng thời gian (t2) Dùng thước đo gần khoảng cách đỉnh sóng liên tiếp, tức đo bước sóng λ Tầm xa đá là: x = v.t1 n Vận tốc truyền sóng là: v = λ f = λ t t Cuối suy ra: x = λ f t1 = λ t n Câu 13: Cho hai âm thoa giống phát hai âm có tần số gần nhau, người ta nghe thấy âm có cường độ biến thiên tần hồn ( Hiện tượng phách) Hãy giải thích lại có tượng vậy? Hướng dẫn: Hai âm có tần số gần lấy âm âm chính, âm âm phụ Trong thời gian ngắn ( Một vài chu kỳ) âm âm phụ coi có tần số hiệu số pha hai dao động thay đổi dần Trong thời gian dài, có thời điểm hai dao động pha có thời điểm hai dao động ngược pha, âm nghe có lúc to lúc nhỏ nghĩa có tượng phách Câu 14: Trong kiến trúc, việc thiết kế xây dựng nhà hát, người ta phải tính tốn kỹ vấn đề liên quan đến phản xạ âm Tuy nhiên, nhiều nhà hát khó nghe tiếng nói, tiếng hát diễn viên Hãy giải thích nguyên nhân dẫn đến tình trạng đưa biện pháp hữu hiệu để tránh tình trạng Hướng dẫn: Các nhà hát thường rộng, nên tiếng vọng có cường độ thường lớn, tiếng nói, tiếng hát diễn viên đến tai người nghe theo nhiều đường khác nhau: Một đường thẳng từ miệng diễn viên đến tai người nghe, nhiều 13 đường gấp khúc âm phản xạ tường, trần… Các âm đến tai người nghe không lúc làm cho âm đến sau âm đến trước trộn lẫn vào làm cho người nghe không rõ mà có cảm giác tiếng ồn Biện pháp hữu hiệu để tránh tình trạng xây tường xù xì để tránh phản xạ âm, vào treo nhung mềm để hấp thụ âm thanh, tần nhà xây theo kiểu mái vòm để phản xạ âm cách thích hợp với người ngồi xa… Câu 15: Q trình truyền sóng q trình truyền lượng Thế sóng dừng, lượng lại khơng truyền Giải thích nghịch lý nào? Hướng dẫn: Sóng dừng kết giao thoa sóng tới sóng phản xạ Điểm đặc biệt tượng sóng dừng hai sóng thành phần truyền theo hai hướng ngược sóng tổng hợp dừng lại chỗ, bao gồm nút bụng sóng cố định khơng gian mà lượng không truyền Câu 16: Các tàu cá đại thường dung máy định vị, máy dò cá ( gọi máy tầm ngư), thực chất máy thả xuống nước, phát sóng siêu âm thích hợp Hãy giải thích người ta không chế tạo máy phát âm nghe dung vào việc này? Hướng dẫn: Vấn đề chỗ sóng phát từ loại máy phải truyền thẳng nước Nếu dùng máy phát âm nghe tai tần số sóng phát thấp, ảnh hưởng tượng nhiễu xạ mạnh, khiến cho sóng khơng truyền thẳng Dùng máy phát siêu âm ngồi việc khắc phục nhược điểm trên, có lý khác máy thu (hoặc phát siêu âm) có độ nhạy cao dễ chế tạo so với máy phát tần số thấp, kích thước nhỏ dễ sử dụng Câu 17: Con dơi đêm tối bắt mồi bay Các nhà sinh vật học khẳng định, khả dơi có đơi mắt tinh tường mà xuất phát từ sở vật lý Hãy cho biết sở vật lý gì? Hướng dẫn: Cơ sở vật lý khả phát sóng siêu âm khả thu nhận sóng phản xạ sóng siêu âm Khi dơi bay, phát sóng siêu âm, sóng siêu âm tai người không nghe dơi lại nghe rõ Thông qua tiếng vọng lại từ mồi bay có phản xạ âm chúng dơi biết mồi vị trí Câu 18: Quan sát người chơi đàn bầu, thấy họ thường xuyên nắn cần cách uyển chuyển Làm có tác dụng gì? Hãy giải thích? 14 Hướng dẫn: Tần số âm dây đàn phát tỉ lệ nghịch với độ dài dây, tỉ lệ nghịch với bậc hai sức căng sợi dây Việc nắn cần đàn có tác dụng làm cho dây đàn chùng xuống căng lên, đồng thời thay đổi vị trí bật dây, làm thay đổi tần số âm dây đàn phát Một số câu hỏi áp dụng C1: Cái truyền nhanh hơn: Tín hiệu vơ tuyến điện hay âm khơng khí ? C2: Cái chuyển động nhanh : Viên đạn hay tiếng súng nổ C3: Tai ta không cảm thụ âm C4: Trong kỹ thuật âm không nghe thấy có ứng dụng khơng? C5 : Một chuyến tàu hoả phía tiếng còi thay đổi tơng nào? C6 : Khi ta dời xa dàn nhạc biểu diễn với tốc độ tốc độ tốc độ âm tai nghe thấy ? C7: Khi xe ôtô chạy khung xe dao động tạo sóng âm tác động lên dây thần kinh làm cho hành khách say Sóng âm A Âm nghe B Hạ âm C Siêu âm D tạp âm C8 : Chỉ câu sai Một âm La đàn dương cầm (pianô) âm la đàn vĩ cầm (violon) : A Độ cao B Cường độ âm C Độ to D Âm sắc C9: Hãy chọn câu Hai âm Rê Sol dây đàn ghi ta có A tần số B độ cao C độ to D Âm sắc C10: Hãy chọn câu Tiếng đàn oocgan nghe giống hệt tiếng đàn pianơ chúng có A Độ cao B Tần số C Độ to D Độ cao âm sắc 2.4 Hiệu sáng kiến kinh nghiệm hoạt động giáo dục, với thân, đồng nghiệp nhà trường 15 - Thực tế áp dụng đề tài vào giảng dạy thấy học sinh cảm thấy hứng thú, đặc biệt áp dụng kiến thức chương sóng sóng âm vào để giải thích tượng thực tế có liên quan Khơng với cách đề trắc nghiệm thường xốy sâu vào câu hỏi thực tế có liên quan đến kiến thức vật lí học sinh qua bổ sung kiến thức phục vụ cho kì thi THPT Quốc Gia - Hằng năm áp dụng hệ thống tập định tính câu hỏi thực tế vào giảng dạy tơi thấy học sinh nắm kiến thức phần sóng sóng âm sâu hơn, đặc biệt tự tin việc giải thích tượng vật lí có liên quan xung quanh Kết luận, kiến nghị 3.1 Kết luận Trong q trình dạy học chương : sóng sóng âm vật lý 12 , tơi thấy giáo viên vận dụng đưa câu hỏi định tính tượng thực tế vào tiết học cách linh hoạt tao cho học sinh cảm thấy hứng thú hiểu rõ chất vật lý tượng xảy tự nhiên Thông qua việc giải thích tượng thực tế học sinh hiểu chất khắc sâu kiến thức vật lý Đặc biệt việc giải thích câu hỏi thực tế tập định tính làm học sinh có niềm tin vào khoa học tạo cảm hứng niềm đam mê học tập môn vật lý 3.2 Kiến nghị Đề nghị cấp cần đưa sáng kiến kinh nghiệm đổi nâng cao chất lượng giảng dạy lên trang web cách rộng rãi để học sinh giáo viên tìm hiểu ứng dụng cách hiệu Đặc biệt hội thảo trao đổi kinh nghiệm dạy học để tơi có hội trau dồi nhiều kinh nghiệm từ đồng nghiệp Với kiến thức vốn có tiếp thu q trình giảng dạy tơi cố gắng trình bày tương đối hồn chỉnh sở lý thuyết nội dung đề tài Do kinh nghiệm khả thân có hạn, nên chắn đề tài không tránh khỏi hạn chế thiếu sót Rất mong đóng góp ý kiến quý thầy, cô giáo Và hy vọng rằng, đề tài tài liệu giúp em học sinh u thích mơn Vật lý nói chung chương Sóng sóng âm nói riêng XÁC NHẬN CỦA THỦ TRƯỞNG ĐƠN VỊ Thanh hoá, ngày 29 tháng năm 2018 Tôi xin cam đoan SKKN viết, khơng chép nội dung người khác Giáo viên viết sáng kiến 16 TÀI LIỆU THAM KHẢO Sách giáo khoa vật lý 12 – CB LƯƠNG DUYÊN BÌNH (Tổng chủ biên) VŨ QUANG (Chủ biên) - NGUYỄN THƯỢNG CHUNG - TƠ GIANG - TRẦN CHÍ MINH - NGÔ QUỐC QUÝNH - năm 2009 Vật lý vui, 1,2 NXB-GD Tác giả : IA.I PÊ-REN-MAN Người dịch: THẾ TRƯỜNG - TRẦN BA - LÊ NGUYÊN LONG – NXBGD năm 2009 Bài tập định tính câu hỏi thực tế vật lý 12 – NGUYỄN THANH HẢI – NXBGD- năm 2005 Sách tập vật lí 12 – Nhóm tác giả: Vũ Quang (Chủ biên)– Lương Dun Bình – Ngơ Quốc Qnh – NXBGD năm 2008 Internet Những tập hay thí nghiệm vật lí Tác giả: V.Langue’ Người dịch : PHẠM VĂN THIỀU – NXBGD năm 2006 17 ... sóng sóng âm học sinh cảm thấy lúng túng Do tơi hy vọng đề tài Giúp học sinh hiểu rõ chất vật lý chương Sóng sóng âm - vật lý 12, thơng qua việc giải tập định tính câu hỏi thực tế” phần giúp. .. cao âm sắc âm - Độ cao đặc trưng sinh lý âm gắn liền với tần số âm Âm cao ứng với tần số lớn, âm trầm ứng với tần số nhỏ - Âm sắc đặc trưng sinh lý âm hình thành sở đặc trưng vật lý âm tần số. .. hỏi thực tế - Cơ sở lý thuyết phần sóng sóng âm: * Hiện tuợng sóng học + Sóng học: - Sóng học dao động học lan truyền theo thời gian môi truờng vật chất - sóng học gồm loại: Sóng dọc sóng ngang