8. Các chữ viết tắt trong luận văn
4.2.5. Hiệu ứng Đốp-ple
BÀI 18: HIỆU ỨNG ĐỐP-PLE A. Mục tiêu
1. Kiến thức
Nắm được hiệu ứng Đốp-ple.
Giải thích được nguyên nhân của hiệu ứng Đốp-ple.
2. Kỹ năng
Vận dụng được công thức tính tần số âm mà máy thu ghi nhận được khi nguồn âm chuyển động, máy tu đứng yên và khi nguồn âm đứng yên, máy thu chuyển động.
Rèn luyện kỹ năng logic toán học cho HS để xác định tần số âm khi hiệu ứng Đốp-ple xảy ra.
B. Chuẩn bị
1. Giáo viên
a. Kiến thức và dụng cụ
Chuẩn bị bộ thí nghiệm khay sóng nước để làm thí nghiệm về hiệu ứng Đốp-ple.
Một nguồn phát âm nh , dây mềm.
Bảng vẽ sẵn.
b. Phiếu học tập
Câu 1: Hiệu ứng Đốp-ple gây ra hiện tượng gì?
A. Thay đổi cường độ âm khi nguồn âm chuyển động so với người nghe. B. Thay đổi độ cao của âm khi nguồn âm chuyển động so với người nghe. C. Thay đổi âm sắc của âm khi người nghe chuyển động lại gần nguồn âm. D. Thay đổi âm sắc và cường độ âm khi nguồn âm chuyển động.
Câu 2: Trong trường hợp nào sau đây thì máy thu ghi nhận đượccó tần số lớn hơn tần số
âm do nguồn phát ra?
A. Nguồn âm chuyển động ra xa máy thu đứng yên. B. Máy thu chuyển động ra xa máy thu đứng yên. C. Máy thu chuyển động lại gần máy thu đứng yên.
D. Máy thu chuyển động cùng chiều và cùng vận tốc với nguồn âm.
B. Nguồn âm và máy thu chuyển động trên hay đường th ng song song với cùng tốc độ.
C. Nguồn âm và máy thu đứng yên.
D. Nguồn âm và máy thu chuyển động nhưng khoảng cách giữa chúng luôn bằng một hằng số.
c. Đáp án phiếu học tập: 1B, 2C, 3A d. Dự kiến ghi bảng:
Bài 18: HIỆU ỨNG ĐỐP-PLE 1. Thí nghiệm
Thí nghiệm: H18.1
Định nghĩa hiệu ứng Đốp-ple
2. Giải thích hiện tượng
a. Nguồn âm đứng yên, người quan sát (máy thu) chuyển động
Tần số sóng người quan sát nghe được:
v f
Số lần bước sóng đi qua tai người trong thời gian đó bằng: t v v M) (
Tần số sóng mà người quan sát nghe được: f v v v t t v v f M M ) ( '
Nếu người quan sát chuyển động ra xa nguồn âm thì người đó nghe được tần số âm là: f v v v f '' M
b. Nguồn âm chuyển động lại người quan sát đứng yên
Khoảng cách giữa hai đỉnh sóng liên tiếp là: f v v T v v A A S S ) ( ) ( 2 1
Tần số âm mà người quan sát nghe được là: f f v v v v f S ' '
Tần số âm nghe được là:
f f v v v f S " 2. Học sinh
Ôn lại kiến thức về đặc trưng VL của âm.
C. Tiến trình xây dựng kiến thức
Khi một người chạy tiến lại gần phía ô tô đang đứng yên sẽ nghe thấy âm do còi ô tô phát ra to hơn hay người đó sẽ nghe thấy âm do còi ô tô phát ra to hơn khi ô tô chuyển động về phía người đó giải thích hiện tượng?
Thí nghiệm
Làm thí nghiệm H.18.1: - Nguồn âm lại gần, HS nghe to hơn. - Nguồn âm ra xa, HS nghe nh hơn. Có sự thay đổi tần số của sóng khi nguồn chuyển động Hiệu ứng Đốp-ple.
Hiệu ứng Đốp-ple: Giải thích hiện tượng
Nguồn âm đứng yên, người quan sát chuyển động. Tần số sóng mà người quan sát nghe được khi: - Lại gần nguồn âm: f f
v v v f' ( M) - Ra xa nguồn âm: f f v v f" M
Nguồn âm chuyển động lại gần, người quan sát đứng yên. Tần số âm mà người quan sát nghe được khi nguồn âm: - lại gần: f f v v v f S ' - ra xa: f f v v v f S " Vận dụng, củng cố Câu h i, bài tập về nhà
Các cơ hội tổ chức tình huống HT và hướng dẫn HS tích cực, tự lực GQVĐ:
Cơ hội 1: Đưa ra các thí nghiệm để kiểm chứng hiệu ứng Đốp-ple.
Cơ hội 2: Giải thích nguyên nhân của hiệu ứng Đốp-ple. D. Hoạt động dạy học
Hoạt động 1 (3 phút): Giới thiệu bài mới
Hoạt động của HS Hoạt động của GV
Lắng nghe, phân tích vấn đề mới
Yêu cầu HS phân tích và lựa chọn phương án đúng trong tình huống sau:
- Một người đang chạy lại gần một ô tô đang đứng yên sẽ nghe thấy âm do còi ô tô phát ra to hơn.
- Chỉ nghe thấy còi ô tô phát ra to hơn khi ô tô đó tiến về phía người đó.
Hoạt động 2 (12 phút): Tìm hiểu hiệu ứng Đốp-ple:
Hoạt động của HS Hoạt động của GV
Quan sát thí nghiệm.
Khi nguồn âm chuyển động lại gần phía HS thì thấy âm to hơn, khi nguồn âm đi ra xa thì nghe thấy âm nh hơn.
Lắng nghe.
Tiến hành thí nghiệm sau:
Cho HS lắng nghe âm phát ra do nguồn âm nh , sau đó buộc sợi dây mềm vào nguồn âm, giữ cố định đầu dây kia và điều kiển nguồn âm quay tròn đều.
Hãy nhận xét âm nghe được do nguồn âm phát ra?
Vậy, sự thay đổi tần số sóng có nguồn sóng chuyển động chuyển động tương đối so với máy thu như thì nghiệm trên gọi là hiệu ứng Đốp-ple.
Hoạt động 3 (25 phút): Giải thích nguyên nhân gây ra hiệu ứng Đốp-ple.
Hoạt động của HS Hoạt động của GV
Quan sát hiện tượng.
Thảo luận nhóm để trả lời.
- Tần số sóng người quan sát nghe được trong trường hợp nguồn âm đứng yên và người quan sát đứng yên là:
v f
- Khi người quan sát chuyển động lại gần nguồn âm đứng yên với tốc độ vMthì tốc độ dịch chuyển của đỉnh sóng so với người quan sát là: vvM
- Trong thời gian t, một đỉnh sóng lại gần người quan sát một quãng đường bằng:
t v
v M)
(
- Số lần bước sóng đi qua tai người trong thời gian đó bằng:
t v
v M)
(
- Tần số sóng mà người qua sát nghe được là: v v t v v M M ( ) '
Hãy giải thích hiện tượng xảy ra ở trên theo hai trường hợp:
- Nguồn âm đứng yên, người quan sát chuyển động.
- Nguồn âm chuyển động lại gần người quan sat đứng yên.
Gợi ý:
So sánh tần số sóng người quan sát nghe được trong trường hợp nguồn âm đứng yên và người quan sát đứng yên với tần số sóng trong trường hợp người quan sát chuyển động lại gần nguồn âm.
- Trong trường hợp nguồn âm đứng yên, người quan sát đứng yên, tốc độ truyền của sóng âm là v thì tần số được xác định như thế nào?
- Nếu người quan sát chuyển động lại gần nguồn âm với tốc độ vM thì tốc độ dịch chuyển của đỉnh sóng so với người quan sát bằng bao nhiêu? - Xác định quãng đường mà đỉnh sóng
lại gần người quan sát trong khoảng thời gian t.
- Số lần bước sóng đi qua tai người quan sát trong thời gian t bằng bao nhiêu?
- Từ đó suy ra tần số sóng mà người quan sát nghe được.
Vậy khi người quan sát chuyển động lại gần nguồn âm thì âm nghe được có tần số lớn hơn tần số âm phát ra.
- Nếu người quan sát chuyển động ra xa nguồn âm thì người đó nghe được tần số âm là: f v v v f" M
- Khoảng cách giữa hai đỉnh sóng liên tiếp là: f v v T v v A A S S ) ( ) ( 2 1
- Tần số âm mà người quan sát nghe được là: f v v v v f S ' '
- Trong trường hợp nguồn âm chuyển động ra xa người quan sát thì bước sóng âm tạo thành (vvS)T. Do đó tần số âm nghe được là: f v v v f S "
- Nhận xét tần số âm mà người quan sát nghe được.
- Nếu người quan sát chuyển động ra xa nguồn âm thì người đó nghe được tần số âm là bao nhiêu?
Tính quãng đường mà đỉnh sóng truyền được trong một chu k khi nguồn âm đứng yên và khi nguồn âm chuyển động lại gần người quan sát đứng yên? - Giả sử gọi vS là tốc độ chuyển động
của nguồn âm đến người quan sát thì tại t=0 nguồn phát ra một đỉnh sóng A1 truyền đi với tốc độ v, sau một chu k T thì nguồn phát cách đỉnh sóng A1 một khoảng xác định như thế nào? - Tiếp tục phát ra một đỉnh sóng A2 thì khoảng cách A1A2 có giá trị là bao nhiêu?
- Nhận xét về bước sóng khi nguồn âm chuyển động về phía người quan sát và tần số nguời quan sát nghe được lúc đó?
- Nếu nguồn âm chuyển động ra xa người quan sát thì tần số sóng mà người quan sát nghe được bằng bao nhiêu?
Lắng nghe
Khi đó trên mặt nước ta thấy phía trước nguồn sóng bị nén lại còn phía sau thì giãn ra.
Kết luận:
Hiệu ứng Đốp-ple không những xảy ra dễ dàng với sóng âm mà còn xảy ra với cả sóng siêu âm có bước sóng rất ngắn, sóng vô tuyến, sóng ánh sáng. Trên nước cũng dễ dàng quan sát được hiệu ứng Đốp-ple.
Hãy quan sát hiệu ứng Đốp-ple trên nước.
Như vậy, nếu nói một cách khác thì khi có hiệu ứng Đốp-ple xảy ra các gợn sóng phía trước nguồn sóng sẽ gần nhau hơn – bước sóng ngắn, các gợn sóng phía sau nguồn sóng xa nhau hơn, bước sóng dài.
Hoạt động 4 (5 phút): Vận dụng, củng cố
Hoạt động của HS Hoạt động của GV
Lắng nghe và trả lời câu h i. Hãy nêu một số ứng dụng của hiệu ứng Đốp-ple trong cuộc sống.
Giải thích hiện tượng ở đầu bài?
Hoạt động 5 (4 phút): Câu hỏi và bài tập về nhà
Hoạt động của HS Hoạt động của GV
Lắng nghe HS về nhà làm tất cả bài tập sách giáo khoa.
Ôn lại kiến thức về sóng cơ, sóng âm đã học.
Xem trước cá bài tập về sóng cơ.
E. Rút kinh nghiệm
Chương 5. THỰC NGHIỆM SƯ PHẠM 5.1. Mục đích thực nghiệm
Tiến hành giảng dạy theo giáo án đã soạn, thử nghiệm khả năng tiếp thu của HS thông qua việc tổ chức HT rèn luyện khả năng tư duy của HS trong DH VL.
Căn cứ vào kết quả của việc giảng dạy: Kiểm tra sự đóng góp của đề tài nghiên cứu vào các PPDH. Và thấy được những thiếu sót trong khi thực hiện nhiệm vụ phát triển tính tích cực, tự lực của HS trong giảng dạy.
5.2. Nội dung thực nghiệm
Thực hiện giảng dạy chương Sóng cơ, Vật lý 12 NC theo đúng phân phối chương trình và áp dụng các biện pháp góp phần phát triển tính tích cực, tự lực của HS.
Tổ chức kiểm tra một tiết chương Sóng cơ, Vật lý 12NC theo đề kiểm tra đã soạn sẵn qua đó kiểm nghiệm lại kết quả thực nghiệm.
5.3. Đối tượng thực nghiệm
HS khối 12 ở trường THPT.
5.4. Kế hoạch giảng dạy
Tiến hành giảng dạy một số bài theo hướng dẫn của đề tài.
5.5. Tiến hành thực hiện các bài học
Dạy theo giáo án đã soạn.
5.6. Kết quả thực nghiệm
5.6.1. Đề kiểm tra 1 tiết (Đề kiểm tra theo đánh giá Bloom)
Năng lực Bài
Biết Hiểu Vận dụng Phân tích Tổng hợp Tổng cộng Bài 14. Sóng cơ. Phương trình sóng 1 0.4 1 0.4 2 0.8 1 0.4 5 2 Bài 15. Sóng phản xạ. Sóng dừng 3 1.2 2 0.8 1 0.4 6 2.4 Bài 16. Giao thoa sóng 2
0.8 2 0.8 2 0.8 6 2.4 Bài 17. Sóng âm. Nguồn nhạc âm 2 0.8 1 0.4 2 0.8 1 0.4 6 2.4 Bài 18. Hiệu ứng Đốp- ple 2 0.8 2 0.8
ĐỀ KIỂM TRA TRẮC NGHIỆM CHƯƠNG 3
Môn: Vật Lý Thời gian: 45 phút
--- Câu 1: : Hiệu ứng Đốp-ple gây ra hiện tượng gì?
E. Thay đổi cường độ âm khi nguồn âm chuyển động so với người nghe. F. Thay đổi độ cao của âm khi nguồn âm chuyển động so với người nghe. G. Thay đổi âm sắc của âm khi người nghe chuyển động lại gần nguồn âm. H. Thay đổi âm sắc và cường độ âm khi nguồn âm chuyển động.
Câu 2: Ba điểm O, P, Q cùng nằm trên một nửa đường th ng xuất phát từ O. Tại O đặt
một nguồn âm điểm phát sóng âm đ ng hướng ra không gian, môi trường không hấp thụ hay phản xạ âm. Mức cường độ âm tại P là 100 dB, tại Q là 80 dB. Biết PQ=18m. Công suất của nguồn âm bằng
A. 0,5W B. 0,7W C. 0,9W D. 1,2W
Câu 3: Một sóng cơ có chu k 0,2s lan truyền với tốc độ 10m/s. Bước sóng là
A. 1m B. 2m C. 50m D. 0,02m
Câu 4: Một sóng cơ có phương trình: u=5cos(5t-π
5x), x và u tính bằng cm, t tính bằng s. Trong thời gian 10s sóng truyền được quãng đường bao nhiêu?
A. 2,5m B. 4m C. 10m D. 25m
Câu 5: Một sóng hình sin có tần số 450 Hz, lan truyền với tốc độ 360 m/s. Khoảng cách
giữa hai điểm gần nhau nhất trên cùng một phương truyền sóng mà các phần tử môi trường tại hai điểm đó dao động ngược pha nhau là
A. 0,8 m. B. 0,4 m. C. 0,4 cm. D. 0,8 cm.
Câu 6: Trong trường hợp nào sau đây thì máy thu ghi nhận đượccó tần số lớn hơn tần số
âm do nguồn phát ra?
E. Nguồn âm chuyển động ra xa máy thu đứng yên. F. Máy thu chuyển động ra xa máy thu đứng yên. G. Máy thu chuyển động lại gần máy thu đứng yên.
H. Máy thu chuyển động cùng chiều và cùng vận tốc với nguồn âm.
A. cực đại B. cực tiểu
C. bằng biên độ các nguồn sóng D. gấp 3 lần biên độ các nguồn sóng
Câu 8: Khi nói về sóng cơ thì phát biểu nào sau đây là sai ?
A. Sóng cơ có phương dao động vuông góc với phương truyền sóng gọi là sóng ngang.
B. Quá trình truyền sóng cơ là quá trình truyền dao động, các phần tử vật chất chỉ dao động quanh vị trí cân bằng.
C. Sóng cơ truyền được trong môi trường chất rắn, chất l ng, chất khí và chân không. D. Sóng âm truyền được trong các môi trường chất rắn, chất khí, chất l ng.
Câu 9: Sóng dừng trên một đoạn dây phương trình dao động tại phần tử M là u=10sin5xcos10t (mm), trong đó x là khoảng cách từ M đến nút sóng, đo bằng mét, t đo bằng giây. Khoảng cách hai nút sóng liên tiếp bằng
A. 20cm B. 40cm C.60cm D. 10 cm
Câu 10: Thí nghiệm giao thoa trên bề mặt một chất l ng với hai nguồn phát sóng kết hợp
S1 và S2 cách nhau 21cm. Hai nguồn này dao động theo phương th ng đứng có phương trình là u1 = 10cos50t (mm) và u2=10cos(50t) (mm). Tốc độ truyền sóng trên mặt chất l ng là 100 cm/s. Vẽ đường tròn đường kính là S1S2, trên đường tròn đó có số điểm dao động với biên độ cực đại là:
A. 11. B. 22. C. 10. D. 20.
Câu 11: Trong thí nghiệm giao thoa sóng trên mặt nước, hai nguồn AB cách nhau
14,5cm dao động ngược pha. Điểm M trên đoạn AB gần trung điểm của AB nhất, cách là 0,5cm luôn dao động với biên độ cực đại. Số điểm dao động với biên độ cực đại trong