Soạn giáo án điện tử vật lí 11 CTST Bài 10: Thực hành đo tần số của sóng âm và tốc độ truyền âm

Nội dung giáo án

NHIỆT LIỆT CHÀO MỪNG CÁC EM ĐẾN VỚI BÀI HỌC MỚI

KHỞI ĐỘNG

Ta đã biết âm thanh chính là sóng âm được lan truyền trong môi trường vật chất. Âm thanh có thể có tần số xác định khi được phát ra từ một số nhạc cụ như đàn guitar, đàn piano, sáo,… hoặc có tần số không xác định khi được phát ra từ động cơ xe, máy khoan,… Thời gian âm thanh truyền từ nguồn phát đến tai ta phụ thuộc vào tốc độ truyền sóng âm

Làm thế nào để đo được tần số của sóng âm và tốc độ truyền âm?

BÀI 10

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

NỘI DUNG BÀI HỌC

Thí nghiệm đo tần số của sóng âm

Thí nghiệm đo tốc độ truyền âm

01 THÍ NGHIỆM ĐO TẦN SỐ CỦA SÓNG ÂM

1. Thí nghiệm đo tần số của sóng âm

Mục đích: Đo được tần số của sóng âm

Thảo luận 1 (SGK – tr62)

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

- Tiến hành thí nghiệm:

• 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 được tín hiệu.

Bảng 10.1. Bảng số liệu thí nghiệm đo tần số của sóng âm

THẢO LUẬN

Thảo luận 2 (SGK – tr63)

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 (SGK – tr63)

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.

Trả lời

Thảo luận 2 (SGK - tr63)

• Cách tính sai số tuyệt đối:
• Tính giá trị trung bình:
• Tính sai số tuyệt đối trung bình:
• Tính sai số tuyệt đối: là sai số dụng cụ.

Trả lời thảo luận 2 (SGK - tr63)

Trả lời thảo luận 3 (SGK – tr63)

• So sánh kết quả đo tần số sóng âm khi sử dụng loa điện động (A) với giá trị tần số được hiển thị trên màn hình của máy phát tần số (B), nếu giá trị A sai lệch không quá 10% so với giá trị B thì kết quả đo được coi là tốt.
• So sánh kết quả đo tần số sóng âm khi sử dụng âm thoa (C) với giá trị tần số được ghi trên âm thoa (D), nếu giá trị C sai lệch không quá 10% so với giá trị D thì kết quả được coi là tốt.
• Nếu kết quả đo không tốt thì cần tìm cách khắc phục sai số như đã đề cập ở Thảo luận 2 và thực hiện lại các bước tiến hành thí nghiệm.

Luyện tập (SGK – tr63)

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.

Trả lời

Phương án sử dụng ứng dụng SmartScope Oscilloscope trên điện thoại thông minh đơn giản, nhanh gọn, dễ sử dụng nhưng có nhược điểm là kết quả đo được không chính xác do dễ bị nhiễu bởi tác động của môi trường.

Phương án sử dụng dao động kí điện tử cho kết quả chính xác hơn nhưng bố trí thí nghiệm phức tạp, yêu cầu nhiều dụng cụ hơn.

02 THÍ NGHIỆM ĐO TỐC ĐỘ TRUYỀN ÂM

2. Thí nghiệm đo tốc độ truyền âm

Dụng cụ:

• Ống cộng hưởng (1)
• Pít – tổng bằng kim loại bọc nhựa (2)
• Dây treo pít – tông (3)
• Hệ thống giá đỡ gồm trụ thép đặc (4)
• Loa điện động (5)
• Máy phát tần số (0,1 Hz – 1 kHz) (6)
• Bộ hai dây nối mạch điện (7)

Thảo luận 4 (SGK – tr64)

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

Tiến hành thí nghiệm:

• Bước 1: Bố trí thí nghiệm như Hình 10.3. Đặt loa điện động gần sát đầu hở của ống cộng hưởng.
• Bước 2: Dùng hai dây dẫn điện cấp điện cho loa từ máy phát tần số.
• Bước 3: Điều chỉnh thang đo trên máy phát sang vị trí 100 Hz – 1kHz. 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 dần 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 thức 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.

Bảng 10.2. Bảng số liệu thí nghiệm đo tốc độ truyền âm trong không khí