Giáo án Vật lý Lớp 12 - Bài 10: Đặc trưng vật lí của âm - Năm học 2020-2021 - Nguyễn Thu Trang

Thời lượng: 45 phút 
Người soạn: Nguyễn Thu Trang 
Lớp: TMT3009 1
Ngày soạn: 30 tháng 5 năm 2020
Ngày thực hiện: 7 tháng 10 năm 2020
Tiết 20:
Bài 10: Đặc trưng vật lí của âm
Mục tiêu
Sau khi học xong bài, học sinh sẽ :
Về kiến thức 
- Phát biểu được các khái niệm về: sóng âm, nguồn âm, âm nghe được, hạ âm, siêu âm.
- Liệt kê các ví dụ về các môi trường truyền âm khác nhau.
- Nêu được các đặc trưng vật lí của âm là tần số âm, cường độ và mức cường độ âm, đồ thị dao động âm, các khái niệm âm cơ bản và hoạ âm.
Về kĩ năng
- Phân biệt được âm, nguồn âm. 
- Phân tích được các đặc trưng vật lí của âm.
- Viết được các công thức tính tần số âm, cường độ âm và mức cường độ âm. 
- Vận dụng được các công thức vào các bài tập đơn giản liên quan đến sóng âm.
- Làm được thí nghiệm : đo mức độ ảnh hưởng của âm.
Về thái độ
- Tỉ mỉ, cẩn thận, ham học tập tìm hiểu khoa học.
- Tự giác tích cực học tập, tham gia xây dưng kiến thức.
- Quan tâm đến các sự kiện, hiện tượng liên quan đến tần số, cường độ âm.
Các phẩm chất năng, năng lực được hình thành 
a. Phẩm chất năng lực chung
- Tự chủ, tự học, giao tiếp hợp tác giải quyết vấn đề: tham khảo tài liệu, sách giáo khoa, ghi chép bài, 
- Khả năng tính toán, năng lực thực hành thí nghiệm: tính toán chính xác, các thao tác thực hiện thí nghiệm đúng, 
b. Năng lực đặc thù 
- Năng lực hợp tác nhóm: làm thí nghiệm, trao đổi thảo luận giữa các bạn trong nhóm.
- Năng lực giải quyết vấn đề, sáng tạo: Những ảnh hưởng của âm đến với cuộc sống của con người.
Chuẩn bị
Giáo viên 
a. Hình thức tổ chức dạy học và phương pháp dạy học
Phương pháp thuyết trình
Phương pháp nêu và giải quyết vấn đề
Phương pháp làm việc nhóm
Phương pháp sử dụng đồ dùng trực quan
Phương pháp vấn đáp
b, Phương tiện, học liệu
- Chuẩn bị các thí nghiệm về nguồn âm, đo tần số, mức cường độ âm.
- Những thiết bị, học liệu cần thiết cho bài giảng 
Học sinh
- Chuẩn bị đủ đồ dùng học tập
- Ôn lại các định nghĩa của đơn vị đo: N/m2, W, W/m2
- Mỗi học sinh chuẩn bị 2 nguồn âm
Tiến trình dạy học
Ổn định lớp 
Dạy bài mới
A. Hướng dẫn chung
- Từ việc quan sát video, mô phỏng, thí nghiệm đơn giản về nguồn âm, yêu cầu học sinh dự đoán về xa tần số âm, cường độ âm và đồ thị dao động của âm 
- Thông qua các mô phỏng đặt vấn đề giải quyết các đặc trưng vật lý của âm, từ đó hình thành nên phương pháp khảo sát các đặc trưng vật lý cúa âm.
- Học sinh được giao nhiệm vụ tìm tòi khám phá giải quyết vấn đề, được tự học cá nhân, thảo luận nhóm, báo cáo kết quả học tập, ghi chép thông tin được tương tác thầy với trò, trò với trò, trò với thiết bị, phương tiện và học liệu (môi trường học tập).
- Bài học được thiết kế theo chuỗi các hoạt động học: Nhiệm vụ mở đầu – Hình thành kiến thức – Hệ thống hóa kiến thức và luyện tập – Vận dụng vào thực tiễn – Tìm tòi mở rộng.
- Dự kiến chuỗi hoạt động học như sau:
Các bước
Nội dung hoạt động
 Nhiệm vụ mở đầu
Tạo tình huống và phát biểu vấn đề về các đặc trưng vật lý của âm
Hình thành kiến thức
- Khảo sát âm, nguồn âm
- Xác định các đặc trưng vật lý của âm
Hệ thống hóa kiến thức và Luyện tập
- Hệ thống hóa kiến thức
- Bài tập về tần số âm, cường độ âm và mức cường độ âm
Vận dụng vào thực tiễn
Áp dụng các kiến thức đã học về các đặc trưng vật lý của âm, giải bài tập liên hệ thực tiễn
Tìm tòi mở rộng
Tìm hiểu về ứng dụng của siêu âm và Sôna
Tổ chức từng hoạt động
Hoạt động của giáo viên
Hoạt động của học sinh
Nội dung ghi bảng
Hoạt động 1: Tạo tình huống xuất phát/ Nhiệm vụ mở đầu
Mục tiêu
- Kiểm tra sự chuẩn bị của học sinh.
- Tìm hiểu âm của hiện tượng động đất, sóng thần, của ca sĩ truyền đến tai người bằng cách nào, vận tốc truyền có phụ thuộc vào môi trường truyền âm không?
Nội dung chính
+ GV kiểm tra sự chuẩn bị của học sinh: gọi bất kì 3 bạn học sinh 
+ Mỗi học sinh chuẩn bị 2 nguồn âm: tiếng hát, tiếng đàn, tiếng vỗ tay 
- GV cho học sinh quan sát video mô phỏng về các nguồn âm.
Link video: cuối bài
- HS quan sát video và nhận xét về: nguồn âm, nêu bản chất của môi trường truyền âm, . 
Vd : tiếng gõ bút: nguồn âm là tiếng bút khi bị va đập với mặt bàn tạo ra âm thanh và âm thanh đó được truyền trong môi trường không khí 
Hoạt động 2: Hình thành kiến thức
Âm. Nguồn âm
a) Mục tiêu: 
- Phát biểu được khái niệm về âm và nguồn âm, âm nghe được, hạ âm, siêu âm
- Liệt kê các ví dụ về các môi trường truyền âm khác nhau
b) Nội dung: 
- GV làm thí nghiệm về âm để cho HS phát hiện ra âm, nguồn âm. Từ đó xác định âm nghe được.
- GV chia lớp thành 4 nhóm, tổ chức cho HS xác định tần số âm nghe được, hạ âm, siêu âm.
- Học sinh được hướng dẫn để phân tích âm nghe được, hạ âm, siêu âm và sự truyền âm.
- Dưới sự hướng dẫn của giáo viên, các nhóm thực hiện theo những yêu cầu sau:
+ Để khảo sát nguồn âm, âm thanh của các nguồn âm. 
+ Phân tích sự truyền âm trong các môi trường khác nhau ?
Âm. Nguồn âm.
Âm là gì?
- Sóng âm là các sóng cơ truyền trong các môi trường khí, lỏng, rắn.
- Tần số của sóng âm cuxnng là tầ số của âm.
Nguồn âm 
- Một vật dao động phát ra âm là một nguồn âm 
- Tần số âm phát ra bằng tần số dao động của nguồn.
Âm nghe được , hạ âm và siêu âm
- Âm nghe được (âm thanh) có tần số từ 16 Hz đến 20.000 Hz.
- Hạ âm là âm có tần số dưới 16 Hz
- Siêu âm là âm có tần số trên 20.000 Hz
Sự truyền âm
Môi trường truyền âm
- Âm truyền qua các môi trường rắn, lỏng, khí nhưng không truyền được trong chân không.
Tốc độ âm
- Trong mỗi môi trường, âm truyền với một tốc độ xác định.
- Vận tốc truyền âm tăng dần theo các dạng môi trường: Khí< lỏng<rắn
 - GV cho HS nghe các âm thanh có tần số khác nhau trong không khí và khảo sát âm thanh trong các môi trường khác nhau.
- GV chuyển giao nhiệm vụ: Khảo sát âm thanh có tần số khác nhau và khảo sát môi trường truyền âm.
	+ Tác dụng của âm đối với màng nhĩ của con người.
	+ Xác định môi trường truyền âm, tốc độ truyền âm của các môi trường.
- Trong quá trình hoạt động nhóm, GV quan sát học sinh tự học, thảo luận, trợ giúp kịp thời khi các em cần hỗ trợ. Ghi nhận kết quả làm việc của cá nhân hoặc nhóm học sinh.
- Các nhóm quan sát các dụng cụ phát âm
- Các nhóm báo cáo kết quả và thảo luận để hoàn thành nhiệm vụ học tập.
-Báo cáo kết quả hoạt động nhóm và nội dung vở ghi của HS.
+ Âm là những sóng cơ truyền trong các môi trường khí, lỏng, rắn khi đến ta sẽ làm cho màng nhĩ dao động, gây ra cảm giác âm. 
+ Nguồn âm là vật dao động phát ra âm. 
+ Phân biệt những âm con người nghe được, hạ âm, siêu âm.
+ Nêu các môi trường truyền âm và tính chất các môi trường truyền âm: âm truyền trong môi trường rắn tốt hơn môi trường lỏng, môi trường lỏng tốt hơn môi trường khí
II. Những đặc trưng vật lý của âm
a) Mục tiêu:
 - Nêu được các đặc trưng vật lý của âm
 - Phát biểu được khái niệm cường độ âm, mức cường độ âm
 - Viết được công thức tính cường độ âm, mức cường độ âm
b) Nội dung: 
- GV chuyển giao nhiệm vụ: Khảo sát những đặc trưng vật lý tiêu biểu nhất của nhạc âm.
 + Nêu tầm quan trọng của tần số âm.
+ Nêu cách xác định cường độ âm, mức cường độ âm.
+ Nêu cách xác định đặc trưng vật lý thứ ba của âm là đồ thị dao động của âm.
- 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.
-Sóng âm mang năng lượng không?
- 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.
- 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.
- Quan sát phổ của một âm do các nhạc cụ khác nhau thoát ra, hình 10.6 ta có nhận xét gì ?
--> đồ thị dao động của cùng một nhạc âm do các nhac cụ phát ra thì hoàn toàn khác nhau --> đặc trưng vật lí của âm thứ ba là gì?
- HS thực hiện các nhiệm vụ giáo viên giao dựa vào những số liệu khảo sát những âm có tần số xác định, những âm có tần số không xác định để xét các đặc trưng vật lý tiêu biểu nhất của âm.
- HS ghi nhận các khái niệm nhạc âm và tạp âm
- Có. Vì sóng âm có thể làm các phần tử vật chất trong môi trường dao động
- I ( W/m2)
- HS ghi nhận các khái niệm âm cơ bản và họa âm từ đó xác định đặc trưng vật lí thứ ba của âm.
- Phổ của cùng một âm nhưng hoàn toàn khác nhau.
II. Những đặc trưng vật lý của âm
 - Nhạc âm: những âm có tần số xác định.
- Tạp âm: Những âm thanh có tần số không xác định.
1.Tần số âm
- Tần số âm là một trong những đặc trưng quan trọng nhất của âm.
2.Cường độ âm và mức cường độ âm
a.Cường độ âm ( I ) : Tại một điểm là đại lượng đo bằng lượng năng lượng mà sóng âm tải qua một đơn vị diện tích đặt tại điểm đó ,vuông góc với phương truyền sóng trong một đơn vị thời gian. Đơn vị I ( W/m2 )
b.Mức cường độ âm ( L ): 
- Đơn vị: Ben
- Đồ thị dao động của cùng một nhạc âm do các nhạc cụ phát ra thì hoàn toàn khác nhau.
Hoạt động 3: Hệ thống hóa kiến thức và Luyện tập
a) Mục tiêu
Hệ thống hóa kiến thức và vận dụng giải bài tập cơ bản về các đặc trưng vật lý của âm.
b) Nội dung:
- GV chia lớp thành 4 nhóm
- Học sinh làm việc nhóm, tóm tắt kiến thức về âm, nguồn âm và các đặc trưng vật lý của âm
- Học sinh làm việc nhóm, trả lời các câu hỏi và bài tập cơ bản về âm, nguồn âm và các đặc trưng vật lý của âm
- Yêu cầu làm việc nhóm, nêu ra phương pháp khi giải bài tập định lượng về âm và trả trả lời các câu hỏi và bài tập cơ bản về các đặc trưng vật lý tiêu biểu nhất của nhạc âm
- GV tổng kết, chuẩn hóa kiến thức. 
- Học sinh giới thiệu sản phẩm của nhóm trước lớp và thảo luận.
Hoạt động 4 : Vận dụng vào thực tiễn: Giải bài tập định tính và định lượng về các đặc trưng vật lý của âm.
a) Mục tiêu: 
- Giải được các bài tập đơn giản về các đặc trưng vật lý của âm.
b) Nội dung:
- GV chiếu bài tập có mô phỏng với các dữ kiện có sẵn.
 - Học sinh làm việc cá nhân vào vở và làm việc nhóm nội dụng GV yêu cầu.
- Yêu cầu cả lớp giải các bài tập 6, 7 trang 55 SGK .
- Các nhóm thảo luận kết quả và trình bày trên bảng.
Hoạt động 5: Tìm tòi mở rộng: Yêu cầu HS xem mục “Bài đọc thêm”: Một số ứng dụng của siêu âm. Sôna. 
a) Mục tiêu:
- Phát biểu được một số ứng dụng của siêu âm, sôna
b) Nội dung:
- GV yêu cầu HS đọc sgk và chỉ ra ứng dụng của siêu âm
- GV yêu cầu tìm hiểu về Sôna để trả lời câu hỏi: + Hoạt động và ứng dụng của sôna?
- Ứng dụng:
+ Ứng dụng trong y khoa
+ Tiền xử lí bùn hữu cơ 
- Sôna (viết tắt từ tiếng Anh: sound navigation and ranging) là một kỹ thuật sử dụng sự lan truyền âm thanh (thường là dưới nước) để tìm đường di chuyển (tức đạo hàng), liên lạc hoặc phát hiện các đối tượng khác ở trên mặt, trong lòng nước hoặc dưới đáy nước, như các cá, tàu bè, vật thể trôi nổi hoặc chìm trong bùn cát đáy, v.v.
Giáo viên giao BTVN:
+ Ôn lại kiến thức vừa học và đọc trước bài mới
+ Làm phiếu trắc nghiệm luyện tập
	*link video hoạt động 1: 
IV. ĐÁNH GIÁ CẢI TIẾN
Những lưu ý rút kinh nghiệm đối với giáo viên
Những lưu ý đối với học sinh
Phụ lục: phiếu luyện tập 
Câu 1 (nhận biết).Hãy chọn câu đúng:
Người ta có thể nghe được âm có tần số .
từ 16 Hz đến 20.000 Hz	
 từ thấp đến cao.
 dưới 16 Hz.	
 trên 20.000 Hz.
Câu 2 (thông hiểu) Một lá thép mỏng, một đầu cố định, đầu còn lại được kích thích để dao động với chu kì không đổi và bằng 0,08s. Âm do thép phát ra là
 âm mà tai người nghe được.	
 nhạc âm.
 hạ âm.	
 siêu âm.
Câu 3 (thông hiểu) Chọn phát biểu sai khi nói về âm.
A. Môi trường truyền âm có thể rắn, lỏng hoặc khí.
B. Những vật liệu như bông, xốp, nhung truyền âm tốt hơn kim loại.
C. Tốc độ truyền âm thay đổi theo nhiệt độ.
D. Đơn vị cường độ âm là W/m2. 
Câu 4 (nhận biết). Đơn vị thông dụng của mức cường độ âm là gì ?
A. Ben.	B. Đêxiben.	C. Oát trên mét vuông.	D. Niutơn trên mét vuông.
Câu 5 (nhận biết). Mức cường độ âm được tính bằng công thức:
A. L(B) = lg(I/I0)	B. L(B) = 10lg(I/I0)	C. L(dB) = lg(I/I0)	D. L(B) = 10lg(I0/I)
Câu 6 (thông hiểu) Sóng siêu âm không sử dụng được vào các việc nào sau đây?
A. Dùng đẻ soi các bộ phận cơ thể	B. Dùng để nội soi dạ dày
C. Phát hiện khuyết tật trong khối kim loại	D. Thăm dò: đàn cá; đáy biển.
Câu 7 (vận dụng thấp).Hãy chọn câu đúng.
	Khi cường độ âm tăng 100 lần thì mức cường độ âm tăng
A. 100dB	B. 20dB	C. 30dB	D. 40dB	
Câu 8 (vận dụng thấp). Cường độ tại một điểm trong môi trường truyền âm là . Biết cường độ âm chuẩn là . Mức cường độ âm tại điểm đó bằng
A. 	B. 	C. 	D. 
Câu 9 (vận dụng cao). Để đảm bảo an toàn lao động cho công nhân, mức cường độ âm trong phân xưởng của một nhà máy phải giữ ở mức không vượt quá . Biết cường độ âm chuẩn bằng . Cường độ âm cực đại mà nhà máy đó quy định là
A. B. C. D. 
Câu 10 (vận dụng cao). Tại một điểm nghe được đồng thời hai âm cùng tần số: âm truyền tới có mức cường độ 65dB và âm phản xạ có mức cường độ 60dB. Mức cường độ âm toàn phần tại điểm đó là:
A. 5dB	B. 125 dB	C. 66,19 dB	D. 62,5 dB.
A
C
B
B
A
C
B
C
B
C