Bài 18 : HIỆU ỨNG ĐỐP-PLE A. Mục tiêu bài học:
1. Kiến thức
- Nhận biết đƣợc thế nào là hiệu ứng Đốp-le.
- Giải thích đƣợc nguyên nhân của hiệu ứng Đốp-le. - Nêu đƣợc một số ứng dụng của hiệu ứng Đốp-le.
2. Kỹ năng
- Vận dụng đƣợc công thức tính tần số âm mà máy thu ghi nhận đƣợc khi nguồn âm chuyển động, máy thu đứng yên và khi nguồn âm đứng yên còn máy thu chuyển động.
B. Chuẩn bị: 1. Giáo viên
a) Kiến thức và dụng cụ: - Video có hiệu ứng Đốp-Ple. - Máy vi tính
- Hai hình vẽ phóng to để lập luận thay đổi trƣớc sóng âm khi nguồn âm (hay nguồn thu) chuyển động.
2. Học sinh
- Ôn lại bài âm, các đặc trƣng của âm.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
Hoạt động 1: Ổn định tổ chức. Kiểm tra bài cũ.
* Nắm đƣợc học bài cũ và chuẩn bị bài mới của học sinh.
Hoạt động của học sinh Sự trợ giúp của giáo viên
- Báo cáo tình hình lớp. - Trả lời câu hỏi của thầy. - Nhận xét bạn.
- Tình hình học sinh.
- Yêu cầu: trả lời về sóng âm.
SƠ ĐỒ CẤU TRÚC HIỆU ỨNG ĐỐP-PLE
Khi đứng bên lề đƣờng dựa vào âm thanh do động cơ (âm) phát ra tại sao ta có thể phân biệt đƣợc ô tô đang chạy lại gần hay ra xa.
Đặc trƣng nào của âm thay đổi khi nguồn âm chuyển động tƣơng đối so với máy thu và thay đổi nhƣ thế nào?
Quan sát thực tế
GT1: Âm
sắc GT2: Tần số âm
GT3: Cảm giác của tai từng ngƣời
Đặt vấn đề
Quan sát đoạn video, kết hợp sử dụng mô hình chứng minh đại lƣợng thay đổi khi nguồn âm chuyển động tƣơng đối so với máy thu là tần số âm.
Kết luận: khi nguồn âm chuyển động tƣơng đối so với máy thu thi tần số của âm thay đổi (Hiệu ứng Đốp-ple)
Thảo luận Giải quyết vấn đề, sử dụng đoạn video, kết hợp hình ảnh Phƣơng pháp Phƣơng tiện
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
Hoạt động 2 : Bài mới: Bài 18: Hiệu ứng Đốp - Ple.
Phần 1. Hiện tƣợng.
* Thế nào là hiệu ứng Đốp - Ple?
Hoạt động của học sinh Sự trợ giúp của giáo viên
- Quan sát video hỗ trợ.
- Thảo luận nhóm về hiện tƣợng xảy ra. - Tìm hiểu hiện tƣợng xảy ra.
- Nhận xét bạn.
+ Sử dụng video clip về một số hiện tƣợng cơ học có hiệu ứng Đốp - ple. - Tìm hiểu hiện tƣợng xảy ra.
- Trình bày hiện tƣợng. - Nhận xét, bổ sung, tóm tắt.
Hoạt động 3: Phần 2: Giải thích hiện tƣợng. Hiệu ứng Đốp-le.
* Nắm đƣợc hiệu ứng đốple, cách tìm tần số âm.
Hoạt động của học sinh Sự trợ giúp của giáo viên
- Trả lời câu hoải C1.
- Đọc SGK theo HD
- Thảo luận nhóm trƣờng hợp nguồn âm đứng yên, ngƣời quan sát (máy thu) chuyển động. - Trình bày hiện tƣợng. M v v f f v ' - Nhận xét bạn.
C1: Khi ngƣời quan sát chuyển động ra
xa nguồn âm, nghĩa là cùng chiều với sóng âm thì tốc độ dịch chuyển của của một đỉnh sóng so với ngƣời quan sát là
M
vv . Từ đó, hãy suy ra tần số âm nghe đƣợc.
+ HD HS đọc phần 2a..
+ Sử dụng hiệu ứng hỗ trợ để HS quan sát độ dịch chuyển của đỉnh sóng.
- Giải thích hiện tƣợng?
- Trình bày khi nguồn âm đứng yên, ngƣời quan sát (máy thu) chuyển động? - Nhận xét, bổ sung, tóm tắt.
- Đọc SGK theo HD
- Thảo luận nhóm về nguồn âm chuyển động.
+ HD HS đọc phần 2.b.
+ Sử dụng hiệu ứng hỗ trợ để HS quan sát độ dịch chuyển của đỉnh sóng.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
- Trả lời câu hỏi C2.
- Trình bày cách giải thích hiện tƣợng.
S v f f v v ' - Nhận xét bạn.
C2: Khi nguồn âm chuyển chuyển động
ra xa máy thu, cũng lập luận tƣơng tự nhƣ trên, chứng minh rằng bƣớc sóng mới đƣợc tạo thành có chiều dài là
' '
1 2 s
A A vv T
- Tìm hiểu cách giải thích khi nguồn âm chuyển động.
- Trình bày hiện tƣợng? - Nhận xét, bổ sung, tóm tắt.
Có thể tổng hợp 2 công thức trên thành một công thức duy nhất áp dụng đƣợc cho cả trƣờng nguồn và máy thu đều chuyển động: ' M
S v v f f v v với f là âm phát ra và f’ là tần số âm thu đƣợc.
Ghi nhớ: Lại gần thì tần số âm tăng lên, ra xa thì tần số âm giảm.
Hoạt động 4: Vận dụng, củng cố.
Hoạt động của học sinh Sự trợ giúp của giáo viên
- Đọc SGK. - Trả lời câu hỏi. - Ghi nhận kiến thức.
- Trả lời câu hỏi 1, 2 SGK (trang 101) - Tóm tắt bài. Đọc “Em có biết” sau bài học.
- Đánh giá, nhận xét kết quả giờ dạy.
Hoạt động 5: Hƣớng dẫn về nhà.
Hoạt động của học sinh Sự trợ giúp của giáo viên
- Ghi câu hỏi và bài tập về nhà. - Về làm bài và đọc SGK bài sau.
- Trả lời các câu hỏi và làm bài tập trong SGK trang 101,102
- BT trong SBT:
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
BÀI TẬP VỀ SÓNG ÂM A. Mục tiêu bài học:
Kiến thức: Ôn lại và sử dụng tất cả những hiện tƣợng và những công
thức chính đã thiết lập trong chƣơng “ Sóng cơ ” Kỹ năng: Giải bài tập về sóng âm, hiệu ứng Đốp-ple. B. Chuẩn bị:
1. Giáo viên
a) Kiến thức và dụng cụ
- Các kiến thức trong chƣơng: sóng cơ, sóng âm, giao thoa của sóng, hiệu ứng Đốple.
- Các bài tập trong SGK.
2. Học sinh
- Ôn lại các hiện tƣợng và công thức thiết lập trong chƣơng “Sóng cơ”
C. Tổ chức các hoạt động dạy học :
Hoạt động 1 : Ổn định tổ chức. Kiểm tra bài cũ
- Sóng âm là gì ? Bản chất của sóng âm?
- Nêu các đặc trƣng vật lý, đặc trƣng sinh lí của sóng âm?
- Những tính chất nào của âm sẽ bị thay đổi khi có sự chuyển động tƣơng đối giữa nguồn âm và máy thu? Viết biểu thức liên hệ giữa tần số âm thu đƣợc và tần số âm do nguồn phát ra trong các trƣờng hợp đó?
Phần I: Tóm tắt kiến thức cơ bản. Cƣờng độ âm: 2 P( ) I S m W Mức cƣờng độ âm : 0 I L B lg I hoặc 0 I L dB 10 lg I Điều kiện để có sóng dừng
o Đối với dây hai đầu cố định: l n ; n 1,2,...
2
o Đối với dây có một đầu tự do: l m ; m 1,3,5,...
4
o Công thức liên hệ giữa tần số âm thu đƣợc và tần số âm do nguồn phát ra là: ' M S v v f f v v
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
Trong đó: v(tốc độ truyền âm); vM (tốc độ máy thu); vS(tốc độ nguồn âm) đều đƣợc xác định đối với môi trƣờng gắn với đất nằm yên.
Khi nguồn âm và máy thu chuyển động lại gần nhau thì tần số âm thu đƣợc tăng, nếu chúng ra xa nhau thì thì tần số âm thu đƣợc giảm
Hoạt động 3: Chữa một số bài tập.
Hoạt động của học sinh Sự trợ giúp của giáo viên
- Đọc kỹ đầu bài - Tóm tắt và giải
+ Thơi gian truyền âm trong không khí là:
1
kk
s t
v
+ Thời gian truyền âm trong gang là:
2 G s t v 2 2 G kk s s t t t t v v . . G kk kk s v v s t v + Thay số: 951, 25 .340 951, 25 2,5.340 3194 G G v m v s - Nhận xét bài bạn ...
+ Bài tập 1: Để đo tốc độ âm trong gang, nhà vật lý Pháp Bi-ô đã dùng một ống gang dài 951,25m. Một ngƣời đập một nhát búa vào một đầu ống gang, một ngƣời ở đầu kia nghe thấy hai tiếng gõ, một truyền qua gang và một truyền qua không khí trong ống gang; hai tiếng gõ cách nhau 2,5s. Biết tốc độ truyền âm trong không khí là 340m/s, hãy tính tốc độ âm trong gang.
(ĐA: 3194 m/s)
- Gọi HS tóm tắt và giải. - HS khác nhận xét.
- Đọc kỹ đầu bài - Tóm tắt và giải
+ Âm cơ bản ứng với trƣờng hợp vật phát âm có một đầu cố định và một đầu tự do
là: 0 0 0 4 0 4
.
l l
+ Bài tập 2: Cột không khí trong ống thuỷ tinh có độ cao l có thể thay đổi đƣợc nhờ điều chỉnh mực nƣớc trong ống. Đặt một âm thoa trên miệng ống thuỷ tinh đó. Khi âm thoa dao động, nó phát ra âm cơ bản, ta thấy trong cột không khí có một sóng dừng ổn định.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn + Tần số âm: 0 4 0 . v v f l + Thay số: 330 550 4 0 15 . , f Hz - Nhận xét bạn ... Khi độ cao cột khí nhỏ nhất l0 = 15cm ta nghe đƣợc âm to nhất, biết đầu A hở là một bụng sóng, đầu B là nút, tốc độ truyền âm là 330m/s. Tần số âm do âm thoa phát ra là bao nhiêu?
ĐA: f = 500 Hz.) - Gọi HS tóm tắt và giải. - HS khác nhận xét. - Dùng thí nghiệm kiểm chứng - Đọc kỹ đầu bài - Tóm tắt và giải
+ Coi ô tô nhƣ một máy thu chuyển động lại gần nguồn âm sẽ thu đƣợc âm có tần số
M
v v
f f
v
'
+ Ô tô phản xạ lại âm nhận đƣợc có tần số
1
f đóng vai trò nguồn âm chuyển động về phía ngƣời cảnh sát với tốc độ vM. Do đó tần số âm mà ngƣời cảnh sát nghe đƣợc là:
S M M S M v f f v v v v v v v f f v v v v v 340 10 f 1000 1060 Hz 340 10 " ' " " . . - Nhận xét bạn ...
+ Bài tập 3: Một ngƣời cảnh sát giao thông ở một bên đƣờng dùng còi điện phát ra một âm có tần số 1000 Hz hƣớng về một chiếc ô tô đang chuyển động về phía mình với tốc độ 36km/h. Sóng âm truyền trong không khí với tốc độ 340m/s. Tần số âm phản xạ từ ô tô mà ngƣời đó nghe đƣợc là bao nhiêu?
(ĐA: 1060 Hz)
- Gọi HS tóm tắt và giải.
- HS khác nhận xét.
- Đây là một ứng dụng đo tốc độ xe
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
KẾT LUẬN CHƢƠNG II
Trên cơ sở lí luận và thực tiễn của việc "Phối hợp các phƣơng pháp và phƣơng tiện dạy học nhằm nâng cao chất lƣợng năm vững kiến thức của học sinh" trong dạy học vật lý ở các trƣờng THPT. Từ đặc điểm chung của bộ môn vật lý ở trƣờng PT, đặc biệt các kiến thức về Sóng âm (SGK Vật lý 12 NC), đồng thời căn cứ vào thực trạng thiết bị hiện có ở các trƣờng phổ thông, khả năng tự khai thác các phần mềm dạy học, dụng cụ thí nghiệm phục vụ cho việc dạy và học, phù hợp với khả năng của GV, trình độ nhận thức của HS và với mục tiêu nâng cao chất lƣợng nắm vững kiến thức của HS. Trong chƣơng này chúng tôi đã tiến hành nghiên cứu và thực hiện đƣợc các công việc sau:
1. Nghiên cứu cấu trúc nội dung, logic hình thành và phát triển một số kiến thức về Sóng âm; Mức độ yêu cầu về kiến thức kĩ năng, thái độ cần hình thành và phát triển ở HS khi dạy học các kiến thức đó.
2. Tìm hiểu thực trạng dạy và học vật lý ở các trƣờng THPT tỉnh Thái Nguyên, chỉ ra đƣợc những khó khăn của GV và HS khi dạy và học các kiến thức về
Sóng âm.
3. Tìm hiểu những hiểu biết quan niệm sẵn có của HS về "Sóng âm", chỉ ra đƣợc những quan niệm sai hoặc chƣa đầy đủ mang tính phổ biến (ở bài thực nghiệm sƣ phạm).
4. Thiết kế tiến trình dạy học ba bài cụ thể dựa trên cơ sở: Phối hợp các PP&PTDH ở trƣờng THPT. Trong đó phân chia bài học thành các đơn vị kiến thức cụ thể, xác định rõ mục tiêu nghiên cứu, chỉ ra cụ thể những PP&PTDH đƣợc sử dụng. Trên cơ sở đó nêu rõ cách thức tổ chức các hoạt động dạy - học với nhiều phƣơng án thí nghiệm và sự định hƣớng hoạt động tích cực, chủ động của HS. Việc xây dựng kiến thức cơ bản của mỗi bài học đều dựa trên sơ đồ biểu đạt logíc tiến trình nhận thức khoa học phù hợp với trình độ HS phát huy tính tích cực, tự chủ của HS trong quá trình chiếm lĩnh kiến thức, nhằm nâng cao chất lƣợng nắm vững kiến thức của HS.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
Chƣơng III
THỰC NGHIỆM SƢ PHẠM 3.1. Mục đích và nhiệm vụ của thực nghiệm sƣ phạm
3.1.1. Mục đích của thực nghiệm sư phạm
Thực nghiệm sƣ phạm (TNSP) nhằm kiểm tra giả thuyết khoa học của đề tài: Nếu vận dụng việc phối hợp các PP&PTDH một cách phù hợp sẽ thiết kế đƣợc tiến trình dạy học một số kiến thức về Sóng âm, góp phần nâng cao chất lƣợng nắm vững kiến thức của HS THPT.
3.1.2. Nhiệm vụ của thực nghiệm sư phạm
- Tổ chức dạy học TN có so sánh đối chứng các tiến trình DH đã soạn thảo. - Đánh giá tính khả thi của tiến trình DH các bài đó, làm cơ sở để sửa đổi, bổ sung, hoàn thiện tiến trình đó trên cơ sở "Phối hợp các PP&PTDH"
- Sơ bộ đánh giá hiệu quả của tiến trình DH đã soạn thảo đối với việc nâng cao chất lƣợng nắm vƣ̃ng kiến thƣ́c của HS.
- Rút kinh nghiệm những vấn đề đã thực hiện, xử lý và phân tích các kết quả TN và đánh giá các tiêu chí theo mục tiêu nghiên cứu. Từ đó rút ra nhận xét và kết luận về tính khả thi của đề tài.
3.2. Đối tƣợng và phƣơng pháp thực nghiệm sƣ phạm
3.2.1. Đối tượng của thực nghiệm sư phạm
Căn cứ vào mục đích của TNSP, chúng tôi lựa chọn đối tƣợng TNSP là HS lớp 12 ở ba trƣờng THPT trên địa bàn tỉnh Thái Nguyên. Cụ thể gồm có: Trƣờng THPT Chu Văn An, với bề dày truyền thống về chất lƣợng đào tạo và giáo dục. Là trƣờng chuẩn quốc gia đầu tiên ở tỉnh Thái Nguyên ; Trƣờng THPT Đại Tƣ̀ đang trên đà phát triển mạnh; Trƣờng THPT Nguyễn Huệ mới thành lập đƣợc 10 năm.
Để đảm bảo tính khách quan và tính phổ biến của các mẫu TN, chúng tôi chọn HS của các lớp 12 học chƣơng trình sách giáo khoa nân g cao các môn khoa học tƣ̣ nhiên. Các lớp TN và đối chứng (ĐC) có sĩ số và học lực tƣơng đƣơng. Cụ thể:
Trƣờng THPT Chu Văn An:
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
Trƣờng THPT Đại Tƣ̀:
Lớp TN: 12A1 Lớp ĐC: 12A2. Trƣờng THPT Nguyễn Huệ:
Lớp TN: 12A10 Lớp ĐC: 12A1.
3.2.2. Phương pháp thực nghiệm sư phạm
* PP điều tra cơ bản: Để chuẩn bị cho quá trình TNSP, chúng tôi đã sử dụng