Bài giảng Vật lí 11 (Kết nối tri thức) - Bài 15: Thực hành đo tốc độ truyền âm

Nội dung tài liệu: Bài giảng Vật lí 11 (Kết nối tri thức) - Bài 15: Thực hành đo tốc độ truyền âm

1. CHÀO MỪNG QUÝ THẦY CÔ VÀ CÁC EM ĐÃ THAM DỰ TIẾT HỌC
2. PHÓNG SỰ VỀ ĐÀN Klong Pút
3. KHỞI ĐỘNG Âm thanh truyền trong một môi trường có tốc độ xác định, làm thế nào để đo được tốc độ truyền âm trong không khí b ằng d ụng c ụ thí nghi ệm?
4. BÀI 15: THỰC HÀNH ĐO TỐC ĐỘ TRUYỀN ÂM
5. NỘI DUNG BÀI HỌC 1 2 3 4 DỤNG CỤ THÍ THIẾT KẾ TIẾN HÀNH KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM PHƯƠNG ÁN THÍ NGHIỆM NGHIỆM THÍ NGHIỆM
6. PHIẾU HỌC TẬP SỐ 1 Trình bày m ục đích thí nghi ệm và li ệt kê các d ụng c ụ dùng trong thí nghi ệm đo t ốc đ ộ truyền âm b ằng d ụng c ụ thực hành.
7. PHIẾU HỌC TẬP SỐ 1 Mục đích thí nghi ệm: đo tốc độ truyền âm c ủa sóng âm nhờ hiện tượng sóng d ừng . C ác d ụng c ụ dùng trong thí nghi ệm: + Ống trụ làm b ằng thủy tinh hữu c ơ trong suốt, có đường kính trong 40 mm, dài 670 mm, có độ chia 0  660 mm (1). + Piston làm b ằng thép b ọc nhựa , có vạch d ấu, nối với dây kéo và ròng rọc , có thể di chuy ển d ễ dàng trong ống (2). + Máy phát tần số phát ra tín hiệu có d ạng sin (3). + Một loa nhỏ (4). + Giá đỡ ống trụ (5).
8. 1. DỤNG CỤ THÍ NGHIỆM - Ống trụ làm bằng thủy tinh hữu cơ trong suốt, có đường kính trong 40 mm, dài 670 mm, có độ chia 0  660 mm (1). - Piston làm bằng thép bọc nhựa, có vạch dấu, nối với dây kéo và ròng rọc, có thể di chuyển dễ dàng trong ống (2). - Máy phát tần số phát ra tín hiệu có dạng sin (3). - Một loa nhỏ (4). - Giá đỡ ống trụ (5). HÌNH 15.1. Bộ thí nghiệm đo tốc độ truyền âm
9. PHIẾU HỌC TẬP SỐ 1 Dựa vào b ộ d ụng c ụ thí nghi ệm hãy thi ết k ế ph ương án đo t ốc đ ộ truyền âm.
10. 2. THIẾT KẾ PHƯƠNG ÁN THÍ NGHIỆM + Sóng d ừng được tạo thành mỗi khi có hai sóng cùng biên độ, cùng b ước sóng , lan truyền theo hai hướng ng ược nhau . Hai sóng này g ặp nhau , giao thoa nhau tạo nên sóng tổng hợp là sóng d ừng . + Nh ững đi ểm tại đó hai sóng ng ược pha nhau thì không dao động và được g ọi là nút sóng . + Nh ững đi ểm tại đó hai sóng đồng pha HÌNH 15.1. Bộ thí nghiệm với nhau thì dao động với biên độ c ực đại đo tốc độ truyền âm được g ọi là b ụng sóng .
11. 2. THIẾT KẾ PHƯƠNG ÁN THÍ NGHIỆM Đi ều kiện để có sóng d ừng trên Chi ều dài c ủa sợi dây ph ải một sợi dây có hai đầu c ố định: b ằng một số nguyên lần nữa b ước sóng :  L = n 2 với n = 1, 2, 3, .
12. 2. THIẾT KẾ PHƯƠNG ÁN THÍ NGHIỆM Đi ều kiện để có sóng d ừng trên Chi ều dài c ủa sợi dây dây một đầu c ố định, một đầu tự ho ặc c ủa c ột không khí do ho ặc trong ống khí một đầu ph ải b ằng một số lẻ lần ¼ kính một đầu hở b ước sóng :  L = (2n +1) 4 với n = 1, 2, 3, .
13. PHIẾU HỌC TẬP SỐ 1 N ối máy phát t ần s ố với loa, b ật công t ắc ngu ồn c ủa máy phát t ần số, đi ều ch ỉnh biên độ và t ần số để nghe rõ âm (ho ặc dùng bú cao su gõ vào m ột nhánh c ủa âm thoa), đ ồng th ời d ịch chuy ển d ần pittông ra xa loa. Tr ả lời các câu h ỏi sau: a. Khi pít - tông di chuy ển, đ ộ to c ủa âm thanh nghe đ ược thay đ ổi nh ư thế nào? b. Kho ảng cách gi ữa hai v ị trí liên ti ếp c ủa pit - tông mà âm thanh nghe được to nhất cho phép xác đ ịnh đ ại l ượng nào c ủa sóng âm? c. C ần đo đ ại l ượng nào để tính đ ược t ốc đ ộ truyền âm?
14. PHIẾU HỌC TẬP SỐ 1 Khi pít - tông di chuy ển, độ to c ủa âm thanh nghe được thay đổi: có lúc to lúc nhỏ. Khi ta nghe được âm thanh to ngh ĩa là tại vị trí này có giao thoa sóng với biên độ c ực đại (tương ứng với b ụng sóng ). Khi ta nghe được âm thanh nhỏ ngh ĩa là tại vị trí này có giao thoa song với biên độ c ực tiểu (nút sóng ).
15. PHIẾU HỌC TẬP SỐ 1 Kho ảng cách gi ữa hai v ị trí liên ti ếp c ủa pit - tông mà âm thanh nghe được to nh ất cho phép xác đ ịnh đ ại l ượng nào c ủa sóng âm? Kho ảng cách gi ữa hai vị trí liên tiếp c ủa pit - tông mà âm thanh nghe được to nhất chính là kho ảng cách gi ữa 2 b ụng sóng (gi ữa 2 vị trí c ực đ ại giao thoa ) liên tiếp nhau , cho phép ta xác định đại lượng b ước sóng c ủa sóng âm
16. PHIẾU HỌC TẬP SỐ 1 C ần đo đ ại l ượng nào để tính đ ược t ốc đ ộ truyền âm? Để tính được tốc độ truyền âm , c ần đo đại lượng b ước sóng và tần số c ủa sóng âm . Áp d ụng công thức : v = . f
17. PHIẾU HỌC TẬP SỐ 2 Thực hi ện thí nghi ệm và ghi k ết qu ả thí nghi ệm vào b ảng bên d ưới:
18. 3. TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM + Bước 1: Đi ều ch ỉnh máy phát tần số đến giá trị 500 Hz . + Bước 2 : Dùng dây kéo pit - tông di chuy ển trong ống thủy tinh, cho đến lúc âm thanh nghe được to nhất. Xác định vị trí âm thanh nghe được là lớn nhất lần 1. Đo chi ều dài c ột khí ghi số liệu vào vở theo mẫu b ảng 15.1. Thực hiện thao tác thêm hai lần nữa . + Bước 3 : Tiếp tục kéo pit - tông di chuy ển trong ống thủy tinh, cho đến lúc lại nghe được âm thanh to nhất. Xác định vị trí c ủa pittông mà âm thanh nghe được là to nhất lần 2. Đo chi ều dài c ột khí . Ghi số liệu vào vở theo mẫu b ảng 15.1. Thực hiện thao tác thêm hai lần nữa .
19. PHIẾU HỌC TẬP SỐ 2
20. PHIẾU HỌC TẬP SỐ 2 Thực hi ện thí nghi ệm và ghi k ết qu ả thí nghi ệm vào b ảng bên d ưới: Xử lý k ết qu ả thí nghi ệm, và tr ả lời các câu h ỏi sau: a. Tính chi ều dài c ột không khí gi ữa hai v ị trí c ủa pit - tông khi âm to nh ất b. Tính t ốc đ ộ truyền âm c. Tính sai s ố: , d. Vi ết k ết qu ả thí nghi ệm: e. Gi ải thích t ại sao không xác đ ịnh t ốc đ ộ truyền âm qua là m ột mà c ần xác định qua . f. Em có nh ận xét gì v ề tốc đ ộ truyền âm đo đ ược b ằng d ụng c ụ thực hành và t ốc độ truyền âm trong không khí v = 340 m/s (B ảng 15.2 Sách giáo khoa)