MỤC TIÊU
- Thực hiện thí nghiệm tạo sóng âm (như gảy đàn, gõ vào thanh kim loại,...) để chứng tỏ được sóng âm có thể truyền được trong chất rắn, lỏng, khí.
- Giải thích được sự truyền sóng âm trong không khí.
TÓM TẮT KIẾN THỨC
💡 Mở đầu
Khi thổi vào phía trên miệng chai, chúng ta sẽ nghe được âm thanh phát ra. Âm thanh được tạo ra và truyền đến tai chúng ta như thế nào?
Khi ta thổi vào miệng chai, cột không khí bên trong chai dao động, sự dao động đó lan truyền qua không khí và đến tai chúng ta, khi đến tai, âm thanh làm màng nhĩ dao động. Do đó, ta có thể nghe thấy âm thanh.
1. SÓNG ÂM
Tìm hiểu về nguồn sóng âm
🔬 Thí nghiệm 1: Tạo ra và cảm nhận âm thanh
➲ Chuẩn bị: âm thoa và búa cao su, cái trống nhỏ và dùi trống, đàn guitar.
➲ Tiến hành thí nghiệm:
- Dùng búa cao su gõ nhẹ vào một nhánh âm thoa (Hình 12.1a). Lắng nghe và chạm nhẹ ngón tay vào một nhánh âm thoa.
- Cầm dùi gõ lên mặt trống (Hình 12.1b). Lắng nghe và chạm nhẹ ngón tay lên mặt trống.
- Gảy một dây trên đàn guitar (Hình 12.1c). Lắng nghe, quan sát chuyển động của dây đàn và chạm nhẹ ngón tay lên dây đàn đó.
• Sự rung động qua lại vị trí cân bằng (hay vị trí đứng yên ban đầu) của những vật khi phát ra âm thanh như âm thoa, mặt trống, dây đàn, ... được gọi là dao động.
• Vật dao động phát ra âm thanh được gọi là nguồn âm.
• Các dao động từ nguồn âm lan truyền trong môi trường, được gọi là sóng âm.
• Sóng âm hay âm thanh còn được gọi tắt là âm.
👨👩👧👦 Thảo luận
1. Tiến hành thí nghiệm 1:
a) Mô tả cảm giác khi chạm nhẹ ngón tay lên nhánh âm thoa sau khi gõ.
b) Mô tả cảm giác khi chạm nhẹ ngón tay lên mặt trống sau khi gõ.
c) Mô tả chuyển động của dây đàn và cảm giác khi chạm nhẹ ngón tay lên dây đàn sau khi gảy.
d) Khi âm thoa, mặt trống, dây đàn phát ra âm thanh thì chúng có đặc điểm gì giống nhau?
a) Khi chạm nhẹ ngón tay lên nhánh âm thoa sau khi gõ ta thấy nhánh âm thoa rung động.
b) Khi chạm nhẹ ngón tay lên mặt trống sau khi gõ ta thấy mặt trống rung động.
c) Chuyển động của dây đàn là chuyển động qua lại quanh vị trí ban đầu. Khi chạm nhẹ ngón tay lên dây đàn sau khi gảy ta thấy dây đàn rung động.
d) Khi âm thoa, mặt trống, dây đàn phát ra âm thanh thì chúng có đặc điểm giống nhau là chúng đều dao động quanh một vị trí nhất định.
♻️ Vận dụng
• Thực hiện các hoạt động sau và chỉ ra bộ phận dao động phát ra âm thanh trong mỗi trường hợp.a) Căng dây chun (dây thun) trên hộp rỗng như Hình a) rồi gảy vài lần vào dây chun.
b) Thổi vào còi (Hình b).
• Chỉ ra bộ phận dao động phát ra âm thanh trong tình huống mở đầu.
a) Bộ phận dao động: dây chun.
b) Bộ phận dao động: còi.
Bộ phận dao động trong câu mở đầu: chai thuỷ tinh.
✍️ Ghi nhớ
Sóng âm được phát ra bởi các vật đang dao động.
2. MÔI TRƯỜNG TRUYỀN ÂM
Chúng ta nghe được âm thanh chứng tỏ sóng âm truyền qua được không khí đến tai ta. Liệu sóng âm có truyền được qua các môi trường khác không?
Tìm hiểu môi trường truyền âm
🔬 Thí nghiệm 2: Tìm hiểu sự truyền sóng âm trong chất rắn
➲ Chuẩn bị: Bàn gỗ, quyển sách.
➲ Tiến hành:
❖ Thí nghiệm 2a:
- Bạn A áp tai vào cạnh bàn trong khi bạn B dùng ngón tay gõ nhẹ vào mặt bàn ở đầu kia (Hình 12.2a).
- Bạn B gõ thật nhẹ để bạn C đứng cạnh bạn A không nghe được tiếng gõ.
❖ Thí nghiệm 2b:
- Bạn A cầm quyển sách áp sát tai trong khi bạn B dùng ngón tay gõ nhẹ vào mặt ngoài quyển sách (Hình 12.2b).
- Bạn B gõ thật nhẹ để bạn C đứng cạnh bạn A không nghe được tiếng gõ.
👨👩👧👦 Thảo luận
2. Tiến hành thí nghiệm 2 và trả lời các câu hỏi:
a) Học sinh A áp tai vào cạnh bàn có nghe rõ được tiếng gõ không?
b) Học sinh A áp tai vào quyển sách có nghe rõ được tiếng gõ không?
a) Học sinh A áp tai vào cạnh bàn nghe rõ được tiếng gõ.
b) Học sinh A áp tai vào quyển sách nghe được tiếng gõ.
👨👩👧👦 Thảo luận
3. Thí nghiệm 2 cho thấy sóng âm truyền được qua môi trường nào?
Thí nghiệm 2 cho thấy sóng âm truyền được qua môi trường chất rắn.
👨👩👧👦 Thảo luận
4. Đề xuất một thí nghiệm khác để chứng tỏ sóng âm truyền được trong chất rắn.
Một thí nghiệm khác chứng tỏ sóng âm truyền được trong chất rắn:
- Có 3 bạn A, B, C với A, C đứng bên ngoài bức tường, B đứng phía trong bức tường và áp sát tai vào tường.
- Bạn A gõ nhẹ vào bên ngoài bức tường sao cho bạn C đứng cạnh bạn A không nghe thấy, bạn B đứng áp tai vào bên trong bức tường thì bạn B nghe thấy tiếng gõ.
Chứng tỏ âm truyền được trong chất rắn rất tốt.
♻️ Vận dụng
❖ Nói chuyện qua “điện thoại dây”
• Dùng hai cốc giấy, đục một lỗ nhỏ ở giữa đáy cốc, rồi luồn một sợi dây đồng mảnh (dài khoảng 3 đến 4 m) qua lỗ nối hai cốc giấy với nhau như hình bên.
• Học sinh B áp tai vào cốc giấy lắng nghe, trong khi bạn A đang nói nhỏ vào miệng cốc.
a) Bạn B có nghe rõ tiếng nói của bạn A không?
b) Trong trò chơi này, tiếng nói của bạn A được truyền qua những môi trường nào?
❖ Ngày xưa, để phát hiện tiếng vó ngựa hoặc tiếng chân đoàn người di chuyển, người ta thường áp tai xuống đất để nghe. Giải thích.
a) Bạn B nghe rõ tiếng của bạn A.
b) Trong trò chơi này, tiếng nói của bạn A được truyền qua môi trường chất rắn và chất khí.
- Ngày xưa, để phát hiện tiếng vó ngựa hoặc tiếng chân đoàn người di chuyển, người ta thường áp tai xuống đất để nghe, tiếng vó ngựa hoặc tiếng chân đoàn người di chuyển đã được truyền qua môi trường không khí và truyền đến tai người nghe, âm thanh này phát ra dưới mặt đất nên người ta phải áp tai xuống đất để nghe.
🔬 Thí nghiệm 3: Tìm hiểu sự truyền sóng âm trong chất lỏng
➲ Chuẩn bị: Một đồng hồ báo thức, bể nước nhỏ, cốc thuỷ tinh, màng nhựa, dây chun, dây buộc, bộ giá đỡ.
➲ Tiến hành thí nghiệm:
- Bước 1: Đặt đồng hồ đang reo vào trong cốc thuỷ tinh. Dùng màng nhựa và dây chun bọc kín miệng cốc. Buộc dây và treo cốc vào bộ giá đỡ, rồi thả cốc lơ lửng trong bể nước như Hình 12.3.
- Bước 2: Áp tai vào thành bể để lắng nghe.
👨👩👧👦 Thảo luận
5. Tiến hành thí nghiệm 3 và trả lời các câu hỏi:
a) Sóng âm có truyền được trong nước không?
b) Khi đồng hồ reo, sóng âm truyền đến tai học sinh qua những môi trường nào?
a) Sóng âm có thể truyền được trong nước.
b) Khi đồng hồ reo, sóng âm truyền đến tai học sinh qua những môi trường là rắn, lỏng, khí, cụ thể:
- Khí: không khí trong cốc thuỷ tinh đựng đồng hồ báo thức.
- Lỏng: nước trong bể.
- Rắn: cốc thuỷ tinh và thành bể.
📖 Mở rộng
Đậy kín một cái chuông điện bằng một chuông thuỷ tinh. Khi bật công tắc điện, chúng ta nghe được tiếng chuông reo. Nếu dùng bơm chân không hút dần không khí trong bình ra ngoài thì chúng ta nghe được tiếng chuông nhỏ dần, sau đó hầu như không nghe được tiếng chuông nữa. Thí nghiệm này chứng tỏ sóng âm không truyền được trong chân không.
✍️ Ghi nhớ
Sóng âm truyền được trong các môi trường rắn, lỏng và khí.
3. SỰ TRUYỀN SÓNG M TRONG KHÔNG KHÍ
Giải thích sự truyền sóng âm trong không khí
Khi sóng âm phát ra từ một cái loa, màng loa dao động. Dao động của màng loa làm lớp không khí tiếp xúc với nó dao động: nén, dãn. Dao động của lớp không khí này làm cho lớp không khí kế tiếp dao động: dãn, nén. Cứ thế, trong không khí xuất hiện các lớp không khí liên tục nén, dãn xen kẽ nhau (Hình 12.4).
📝 Củng cố
Dựa vào nội dung giải thích sự lan truyền sóng âm phát ra từ một cái loa trong không khí (Hình 12.4), em hãy giải thích sự lan truyền sóng âm phát ra từ một cái trống trong không khí.
Sự lan truyền sóng âm phát ra từ một cái trống trong không khí:
- Khi sóng âm phát ra từ một cái trống, mặt trống dao động.
- Dao động của mặt trống làm lớp không khí tiếp xúc với nó dao động: nén, dãn.
- Dao động của lớp không khí này làm cho lớp không khí kế tiếp dao động: dãn, nén.
Cứ thế, trong không khí xuất hiện các lớp không khí liên tục nén, dãn xen kẽ nhau.
✍️ Ghi nhớ
Sóng âm trong không khí được lan truyền bởi sự dao động (dãn, nén) của các lớp không khí.
♻️ Vận dụng
Mô tả hiện tượng xảy ra với ngọn nến trong thí nghiệm như hình dưới đây khi người ta bật loa phát nhạc (với âm lượng vừa). Giải thích hiện tượng.
- Mô tả hiện tượng: ngọn lửa của cây nến dao động qua lại.
- Giải thích:
+ Khi bật loa phát nhạc, màng loa dao động.
+ Sự dao động dãn, nén của màng loa làm ngọn nến cũng thay đổi chiều.
+ Khi màng loa dao động dãn thì ngọn lửa nến có xu hướng hướng về phía bên phải, và ngược lại, khi màng loa dao động nén thì ngọn lửa lại bay về phía bên trái dẫn đến ngọn lửa của cây nến cũng dao động.
📖 Mở rộng
Tốc độ truyền âm có giá trị khác nhau trong các môi trường khác nhau. Trong không khí, ở điều kiện thường, sóng âm lan truyền với tốc độ khoảng 343 m/s. Tuy nhiên, trong chất lỏng và chất rắn, sóng âm còn truyền đi nhanh hơn. Tốc độ truyền âm cũng phụ thuộc vào nhiệt độ của môi trường.Tốc độ truyền âm trong một số môi trường
BÀI TẬP
✍️ Bài tập
1. Một số loài côn trùng như ruồi, muỗi, ong khi bay sẽ phát ra tiếng vo ve. Tiếng vo ve ấy được phát ra từ bộ phận nào của chúng? Giải thích.
- Tiếng vo ve ấy được phát ra từ đôi cánh của chúng.
- Giải thích: Khi các loài côn trùng bay, chúng sử dụng đôi cánh đập lên đập xuống rất nhanh tạo ra dao động, làm cho lớp không khí xung quanh dao động nén, dãn rất nhanh và phát ra âm thanh.
✍️ Bài tập
2. Nêu một số ví dụ chứng tỏ sóng âm có thể truyền đi trong chất lỏng.
Một số ví dụ chứng tỏ âm có thể truyền đi trong chất lỏng:
- Ta nghe thấy tiếng bong bóng sủi trong bể cá có máy tạo oxi.
- Nghe thấy tiếng kim đồng hồ chạy trong nước khi cho đồng hồ vào trong môi trường nước.
- Người nuôi cá chỉ cần vỗ tay để tạo ra âm thanh quen thuộc, đàn cá sẽ bơi đến.
- Khi đánh cá, người dân thường chèo thuyền đi xung quanh lưới và gõ vào mạn thuyền để dồn cá vào lưới.
- Khi bơi dưới nước, ta có thể nghe được tiếng sùng sục của bong bóng nước. Như vậy sóng âm có thể truyền qua chất lỏng.
- Đàn cá heo bơi dưới nước, khi chúng kêu, ta ở trên bờ có thể nghe tiếng kêu của chúng phát ra. Chứng tỏ sóng âm truyền qua được nước.
✍️ Bài tập
3. Trong thí nghiệm như hình bên, khi người ta gõ vào một âm thoa thì âm thoa đặt gần đó cũng dao động theo. Thí nghiệm này chứng tỏ điều gì?
Khi người ta gõ vào một âm thoa thì âm thoa đặt gần đó cũng dao động theo chứng tỏ sóng âm truyền được trong môi trường chất khí và có sự lan truyền dao động đến các vật khác.
