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

 PHÓNG SỰ VỀ ĐÀN Klong Pút 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 bằng 
dụng cụ thí nghiệm? BÀI 15: THỰC HÀNH 
ĐO TỐC ĐỘ TRUYỀN ÂM 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 PHIẾU HỌC TẬP SỐ 1
Trình bày mục đích thí nghiệm và liệt kê các dụng 
cụ dùng trong thí nghiệm đo tốc độ truyền âm 
bằng dụng cụ thực hành. PHIẾU HỌC TẬP SỐ 1
Mục đích thí nghiệm: đo tốc độ truyền âm của sóng âm nhờ hiện 
tượng sóng dừng.
Các dụng cụ dùng trong 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). 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 PHIẾU HỌC TẬP SỐ 1
Dựa vào bộ dụng cụ thí nghiệm hãy thiết kế 
phương án đo tốc độ truyền âm. 2. THIẾT KẾ PHƯƠNG ÁN THÍ NGHIỆM
 + Sóng dừng được tạo thành mỗi khi có 
 hai sóng cùng biên độ, cùng bước sóng, 
 lan truyền theo hai hướng ngược nhau. 
 Hai sóng này gặp nhau, giao thoa nhau 
 tạo nên sóng tổng hợp là sóng dừng.
 + Những điểm tại đó hai sóng ngược pha 
 nhau thì không dao động và được gọi là 
 nút sóng. 
 + Những điểm tại đó hai sóng đồng pha 
HÌNH 15.1. Bộ thí nghiệm với nhau thì dao động với biên độ cực đại 
đo tốc độ truyền âm được gọi là bụng sóng. 2. THIẾT KẾ PHƯƠNG ÁN THÍ NGHIỆM
Điều kiện để có sóng dừng trên Chiều dài của sợi dây 
 một sợi dây có hai đầu cố phải bằng một số nguyên 
 định: lần nữa bước sóng:
 với n = 1, 2, 3, . 2. THIẾT KẾ PHƯƠNG ÁN THÍ NGHIỆM
Điều kiện để có sóng dừng trên Chiều dài của sợi dây 
 dây một đầu cố định, một đầu hoặc của cột không khí 
 tự do hoặc trong ống khí một phải bằng một số lẻ lần ¼ 
 đầu kính một đầu hở bước sóng:
 với n = 1, 2, 3, . PHIẾU HỌC TẬP SỐ 1
Nối máy phát tần số với loa, bật công tắc nguồn của máy phát tần số, điều 
chỉnh biên độ và tần số để nghe rõ âm (hoặc dùng bú cao su gõ vào một 
nhánh của âm thoa), đồng thời dịch chuyển dần pittông ra xa loa. Trả lời các 
câu hỏi sau:
a. Khi pít-tông di chuyển, độ to của âm thanh nghe được thay đổi như thế nào?
b. Khoảng cách giữa hai vị trí liên tiếp của pit-tông mà âm thanh nghe được 
to nhất cho phép xác định đại lượng nào của sóng âm?
c. Cần đo đại lượng nào để tính được tốc độ truyền âm? PHIẾU HỌC TẬP SỐ 1
Khi pít-tông di chuyển, độ to của âm thanh nghe được thay 
 đổi:
 có lúc to lúc nhỏ. Khi ta nghe được âm thanh to nghĩa là 
 tại vị trí này có giao thoa sóng với biên độ cực đại 
 (tương ứng với bụng sóng). Khi ta nghe được âm thanh 
 nhỏ nghĩa là tại vị trí này có giao thoa song với biên độ 
 cực tiểu (nút sóng). PHIẾU HỌC TẬP SỐ 1
Khoảng cách giữa hai vị trí liên tiếp của pit-tông mà âm thanh nghe 
 được to nhất cho phép xác định đại lượng nào của sóng âm?
 Khoảng cách giữa hai vị trí liên tiếp của pit-tông mà âm 
 thanh nghe được to nhất chính là khoảng cách giữa 2 
bụng sóng (giữa 2 vị trí cực đại giao thoa) liên tiếp nhau, 
 cho phép ta xác định đại lượng bước sóng của sóng âm PHIẾU HỌC TẬP SỐ 1
 Cần đo đại lượng nào để tính được tốc độ truyền âm?
Để tính được tốc độ truyền âm, cần đo đại lượng 
bước sóng và tần số của sóng âm. Áp dụng công 
 thức: PHIẾU HỌC TẬP SỐ 2
Thực hiện thí nghiệm và ghi kết quả thí nghiệm vào bảng bên dưới: 3. TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM
+ Bước 1: Điều chỉnh máy phát tần số đến giá trị 500 Hz.
+ Bước 2: Dùng dây kéo pit-tông di chuyển 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 chiều dài cột khí ghi số 
liệu vào vở theo mẫu bảng 15.1. Thực hiện thao tác thêm hai lần 
nữa.
+ Bước 3: Tiếp tục kéo pit-tông di chuyển trong ống thủy tinh, 
cho đến lúc lại nghe được âm thanh to nhất. Xác định vị trí của 
pittông mà âm thanh nghe được là to nhất lần 2. Đo chiều dài 
cột khí . Ghi số liệu vào vở theo mẫu bảng 15.1. Thực hiện thao 
tác thêm hai lần nữa. PHIẾU HỌC TẬP SỐ 2 PHIẾU HỌC TẬP SỐ 2
 Thực hiện thí nghiệm và ghi kết quả thí nghiệm vào bảng bên dưới: 
Xử lý kết quả thí nghiệm, và trả lời các câu hỏi sau:
a. Tính chiều dài cột không khí giữa hai vị trí của pit-tông khi âm to nhất 
b. Tính tốc độ truyền âm 
c. Tính sai số: , 
d. Viết kết quả thí nghiệm: 
e. Giải thích tại sao không xác định tốc độ truyền âm qua là một mà cần xác 
định qua .
f. Em có nhận xét gì về tốc độ truyền âm đo được bằng dụng cụ thực hành và 
tốc độ truyền âm trong không khí v = 340 m/s (Bảng 15.2 Sách giáo khoa)