BÀI 10. THỰC HÀNH ĐO TẦN SỐ CỦA SÓNG ÂM VÀ TỐC ĐỘ TRUYỀN ÂM

PHẦN I. HỆ THỐNG CÂU HỎI, BÀI TẬP TRONG SGK

I. SỰ PHẢN XẠ SÓNG

Thảo luận 1 trang 62 sgk vật lý 11 ctst

Dựa vào bộ dụng cụ thí nghiệm, hãy thiết kế và thực hiện phương án để đo tần số của sóng âm.

Bước 2: Sử dụng nguồn âm là loa điện động, đặt loa gần micro.

Bước 3: Bật micro và dao động kí ở chế độ làm việc.

Bước 4: Bật máy phát tần số

Bước 5: Điều chỉnh dao động kí để ghi nhận tín hiệu. Lặp lại bước 2 đến bước 5 khi sử dụng nguồn âm là âm thoa.

Thảo luận 2 trang 63 sgk vật lý 11 ctst

Trình bày cách tính sai số tuyệt đối của phép đo. Liệt kê một số nguyên nhân gây ra sai số trong phương án thí nghiệm và đề xuất cách khắc phục.

Thảo luận 3 trang 63 sgk vật lý 11 ctst

So sánh kết quả tần số đo được với giá trị tần số được ghi trên âm thoa hoặc hiển thị trên màn hình của máy phát tần số. Rút ra kết luận.

Luyện tập trang 63 sgk vật lý 11 ctst

Hiện nay, ứng dụng SmartScope Oscilloscope trên điện thoại thông minh có thể được sử dụng để ghi nhận đồ thị dao động âm. Sử dụng ứng dụng này, kết hợp với ứng dụng quay màn hình điện thoại, hãy tiến hành lại thí nghiệm đo tần số của sóng âm và so sánh kết quả đo được với kết quả trong phương án thí nghiệm (sử dụng dao động kí điện tử). Phân tích ưu, nhược điểm của hai phương án này.

Thảo luận 4 trang 64 sgk vật lý 11 ctst

Dựa vào bộ dụng cụ thí nghiệm, hãy thiết kế và thực hiện phương án để đo tốc độ truyền âm trong không khí.

Thảo luận 5 trang 64 sgk vật lý 11 ctst

Liệt kê một số nguyên nhân gây ra sai số trong phương án thí nghiệm và đề xuất cách khắc phục.

Thảo luận 6 trang 65 sgk vật lý 11 ctst

Giải thích vì sao ta có biểu thức: l2 − l1 = λ/2

Luyện tập trang 65 sgk vật lý 11 ctst

Có thể xác định tốc độ truyền âm trong không khí thông qua việc đo khoảng thời gian từ lúc bắt đầu thả một vật rơi tự do từ độ cao so với một bề mặt cứng đến khi nghe được âm phát ra từ va chạm của vật với bề mặt. Thực hiện thí nghiệm này và so sánh kết quả đo được với kết quả trong phương án thí nghiệm (sử dụng ống cộng hưởng).

Vận dụng trang 65 sgk vật lý 11 ctst

Cảm biến âm là cảm biến có nguyên tắc hoạt động tương tự miơi. Khi sóng âm được truyền tới cảm biến thì nên sẽ chuyển tín hiệu âm thành tín hiệu điện có cùng tần số. Kết nối cảm biến âm với bộ xử lí số liệu sẽ thu được tin hiệu điện này trên màn hình (Hình 104), dựa vào đô thị và sự cải đặt tỉ lệ trục thời gian ban đầu ta có thể xác định được chu kì của tín hiệu.

Nếu có hai sống âm tới cảm biến cách nhau một khoảng thời gian nào đó thì bộ xử lí số liệu cũng sẽ hiển thị đồng thời hai tin điện trên màn hình và cũng có thể xác định được hai thời điểm mà cảm biến bắt đầu ghi nhận hai sóng 3m .

Từ các thông tin trên, hãy đưa ra một phương án thí nghiệm xác định tấn số của sóng âm và tốc độ truyền âm với cảm biến âm và bộ xử lí số liệu.

PHẦN II. 5 PHÚT TRẢ LỜI CÂU HỎI, BÀI TẬP TRONG SGK

I. SỰ PHẢN XẠ SÓNG

Thảo luận 1 trang 62 sgk vật lý 11 ctst

Bước 1: Bố trí thí nghiệm như Hình 10.2.

Bước 2: Sử dụng nguồn âm là loa điện động, đặt loa gần micro.

Bước 3: Bật micro và dao động kí ở chế độ làm việc.

Bước 4: Bật máy phát tần số

Bước 5: Điều chỉnh dao động kí để ghi nhận tín hiệu. Lặp lại bước 2 đến bước 5 khi sử dụng nguồn âm là âm thoa.

Thảo luận 2 trang 63 sgk vật lý 11 ctst

– Nguyên nhân:

+ Tín hiệu đầu vào bị nhiễu

+ Sai số đo các dụng cụ 

+Thao tác của người làm thí nghiệm 

- Cách khắc phục:

+ Hạn chế gây ra âm thanh nhiều trong quá trình do.

+ Kiểm tra dụng cụ thí nghiệm.

+ Chọn thang đo phù hợp, điều chỉnh máy để tín hiệu hiển thị rõ nét trên màn hình, quan sát và đọc số liệu cẩn thận,...

Thảo luận 3 trang 63 sgk vật lý 11 ctst

Giá trị A sai lệch không quá 10% so với giá trị B thì kết quả đo được coi là tốt. Tương tự với C và D

Nếu kết quả đo không tốt thì cần tìm cách khắc phục sai số.

Luyện tập trang 63 sgk vật lý 11 ctst

Thảo luận 4 trang 64 sgk vật lý 11 ctst

Bước 1: Bố trí thí nghiệm như Hình 10.3. 

Bước 2: Dùng hai dây dẫn điện cấp điện cho loa từ máy phát tần số.

Bước 3: Điều chỉnh thang do trên máy phát sang vị trí 100 Hz – 1 kHz. Điều chỉnh tần số sóng âm cho phù hợp. 

Bước 4: Điều chỉnh biên độ để nghe được âm phát ra từ loa vừa đủ to.

Bước 5: Kéo dẫn pit-tông lên và lắng nghe âm phát ra. Xác định vị trí thứ nhất của pit-tông khi âm nghe được to nhất và xác định chiều dài cột khí l1 tương ứng. Ghi số liệu vào Bảng 10.2.

Bước 6: Tiếp tục kéo pit-tông lên và xác định vị trí thứ hai của pit-tông khi âm nghe được lại to nhất và xác định chiều dài cột khí l2 tương ứng. Ghi số liệu vào Bảng 10.2.

Bước 7: Cho pit-tông về lại sát miệng ống, lặp lại các bước 5 và 6 thêm 4 lần nữa. Ghi số liệu vào Bảng 10.2.

Thảo luận 5 trang 64 sgk vật lý 11 ctst

+ Tín hiệu đầu vào bị nhiều do yếu tố ngoại cảnh

+ Sai số do các dụng cụ

+ Thao tác của người 

- Khắc phục:

+ Hạn chế gây ra âm thanh nhiều trong quá trình đó.

+ Kiểm tra dụng cụ thí nghiệm.

+ Khi điều chỉnh pit-tông cần thao tác chậm, nhẹ nhàng, khi đọc giá trị độ cao pit-tông thì cần đặt mắt thẳng và vuông góc với mặt thước.

Thảo luận 6 trang 65 sgk vật lý 11 ctst

l = (k + 1/2).λ/2

=> Δl = l2 − l1 = (k + 1 + 1/2)λ/2 − (k + 1/2)λ/2 = λ/2

Luyện tập trang 65 sgk vật lý 11 ctst

Phương án 2 cho kết quả đo không chính xác bằng phương án 1 

Vận dụng trang 65 sgk vật lý 11 ctst

Sử dụng nguồn âm phát sóng âm đến cảm biến được kết nối với bộ xử lí số liệu, dựa vào tín hiệu điện hiển thị trên màn hình, đo T, tính được tần số 

Phát đồng thời hai sóng âm ở hai vị trí khác nhau với khoảng cách d thì tốc độ truyền âm trong không khí là v = d/Δt.