Title CHỦ ĐỀ 14 - THỰC HÀNH ĐO TỐC ĐỘ TRUYỀN ÂM - GV.Image.Marked.pdf ✅

Chủ đề 14: THỰC HÀNH ĐO TỐC ĐỘ TRUYỀN ÂM I . TÓM TẮT LÝ THUYẾT 1. Tính tốc độ truyền âm trong không khí nhờ hiện tượng sóng dừng - Đối với ống khí một đầu kín, một đầu hở thì ta nghe được âm cộng hưởng (âm nghe được sẽ to nhất, tại vị trí các bụng sóng) khi chiều dài cột không khí là 1 2 2 l k          . - Chênh lệch chiều dài giữa hai lần liên tiếp nghe được âm cộng hưởng (hay khoảng cách giữa hai bụng sóng liên tiếp) là 2 1 1 1 1 2 2 2 2 2 l l l k k                         . - Tốc độ truyền âm trong không khí có thể được tính thông qua công thức v  f  2l. f . 2. Thí nghiệm đo tốc độ truyền âm
Mục đích thí nghiệm Đo được tốc độ truyền âm trong không khí. Dụng cụ thí nghiệm (1) Ống trụ trong suốt, có đường kính trong 40 mm, dài 670 mm, có gắn thước thẳng. (2) Pít-tông làm bằng thép bọc nhựa, có vạch chuẩn xác định vị trí, nối với dây kéo và ròng rọc, có thể di chuyển dễ dàng trong ống. (3) Máy phát tần số phát ra tín hiệu có dạng sin. (4) Loa điện động, lắp trong hộp bảo vệ có cán bằng trụ thép và lỗ cắm điện. (5) Hệ thống giá đỡ. Tiến hành thí nghiệm Bước 1: Bố trí thí nghiệm như hình. Đặt loa điện động gần sát đầu hở của ống trụ. Dùng hai dây dẫn cấp điện cho loa từ máy phát tần số. Bước 2: Điều chỉnh thang đo trên máy phát sang vị trí 100 Hz – 1 kHz. Điều chỉnh tần số sóng âm cho phù hợp. Bước 3: Điều chỉnh biên độ để nghe được âm phát ra từ loa vừa đủ to. Bước 4: Kéo dần pít-tông lên và lắng nghe âm phát ra. Xác định vị trí thứ nhất của pít-tông khi âm nghe được to nhất và xác định chiều dài cột khí 1 l tương ứng. Ghi số liệu vào Bảng 1. Bước 5: Tiếp tục kéo pít-tông và xác định vị trí thứ hai của pít-tông khi âm nghe được lại to nhất và xác định chiều dài cột khí 2 l tương ứng. Ghi số liệu vào Bảng 1. Bước 6: Cho pít-tông về lại sát miệng ống, lặp lại các bước 4 và 5 thêm hai lần nữa. Ghi số liệu vào Bảng 1. Báo cáo kết quả thí nghiệm Bảng 1. Bảng số liệu thí nghiệm đo tốc độ truyền âm trong không khí Tần số: f  ...  ... Hz Lần 1 2 3 Giá trị trung bình l (cm) Sai số tuyệt đối l (cm) 1 l (cm) 2 l (cm) Xử lí kết quả thí nghiệm: - Tính giá trị trung bình:   2l2  l1   v  f  2l2  l1  f . - Tính sai số:   1 2   2 l  l . - Tính sai số v từ hệ thức v f v f       và trình bày kết quả: v  v  v . Sai số trong thí nghiệm Một số nguyên nhân gây ra sai số trong thí nghiệm: - Tín hiệu đầu vào bị nhiễu do yếu tố ngoại cảnh (âm thanh của gió, máy móc, người làm thí nghiệm,..). - Do dụng cụ thí nghiệm (máy phát tần số không ổn định, giữa pít-tông và ổng trụ có khe hở,..). - Thao tác của người làm thí nghiệm (đọc số đo không đúng, không chọn được vị trí chính xác mà âm cộng hưởng,...). Cách khắc phục:
- Hạn chế gây ra âm thanh nhiễu trong quá trình đo. - Kiểm tra dụng cụ thí nghiệm trước khi đo, đảm bảo các dụng cụ hoạt động tốt. - Khi điều chỉnh pít-tông cần thao tác chậm, nhẹ nhàng để có thể biết được chính xác tại giá trị nào thì có âm cộng hưởng, khi đọc giá trị độ cao pít-tông thì cần đặt mắt thẳng và vuông góc với mặt thước. II. BÀI TẬP VÍ DỤ Thực hiện thí nghiệm đo tốc độ truyền âm trong không khí và thu được được bảng số liệu sau: Tần số: f  500  1 Hz Lần 1 2 3 Giá trị trung bình l (cm) Sai số tuyệt đối l (cm) 1 l (cm) 15,1 15,0 15,1 1 15,1 15,0 15,1 15,07 3 l     0,093 2 l (cm) 50,1 50,3 50,2 2 50,1 50,3 50,2 50,20 3 l     0,167 Lấy sai số dụng cụ trong phép đo chiều cao cột khí bằng một nửa độ chia nhỏ nhất trên thước. Tính: a) Các giá trị trung bình , v . b) Sai số tuyệt đối 1 2 l , l . c) Sai số  . d) Sai số v . e) Kết quả đo tốc độ truyền âm. Hướng dẫn giải: a)     2 1   2 l  l  2 50,20  15,07  70,26 cm . v  . f  70,26.500  35130 cm/s  351,3 m/s. b) 1 15,07 15,1 15,07 15,0 15,07 15,1 0,043 cm 3 l        2 50,20 50,1 50,20 50,3 50,20 50,2 0,067 cm 3 l        Sai số dụng cụ: dc l  0,05 cm d 2 1 1 c 2 dc 0,043 0,05 0,093 cm 0,067 0,05 0,117 cm l l l l l l                     c)     1 2   2 l  l  2 0,093  0,117  0,420 cm d) 0,42 1 35 s 1,3 70,26 2,8026 5 m/s 2 / 0 ,8 m 0 v f v v v f               e) Kết quả: v  v  v  351,3  2,8 m/s.
III. BÀI TẬP PHÂN DẠNG THEO MỨC ĐỘ PHẦN I. Câu trắc nhiệm nhiều phương án lựa chọn Mức độ BIẾT VÀ HIỂU Câu 1. Ghép cột A và cột B tương ứng để thể hiện các dụng cụ thí nghiệm trong bài thực hành đo tốc độ truyền âm trong không khí như hình. Cột A Cột B (1) (a) Hệ thống giá đỡ. (2) (b) Loa. (3) (c) Máy phát tần số. (4) (d) Pít-tông có vạch chuẩn xác định vị trí. (5) (e) Ống trụ trong suốt có gắn thước thẳng. A. (1) – (a), (2) – (b), (3) – (c), (4) – (d), (5) – (e). B. (1) – (a), (2) – (d), (3) – (c), (4) – (b), (5) – (e). C. (1) – (e), (2) – (d), (3) – (c), (4) – (b), (5) – (a). D. (1) – (e), (2) – (a), (3) – (c), (4) – (d), (5) – (b). Câu 2. Với dụng cụ thí nghiệm được bố trí như hình, tốc độ truyền âm trong không khí có thể được đo thông qua hiện tượng nào sau đây? A. Sóng dừng. B. Dao động cưỡng bức. C. Dao động tắt dần. D. Nhiễu xạ. Câu 3. Chọn từ thích hợp điền vào chỗ trống: Để đo tốc độ truyền âm trong không khí, bài thực hành đã ứng dụng điều kiện hình thành sóng dừng trong cột khí ..... A. hai đầu cố định. B. một đầu cố định, một đầu tự do. C. hai đầu tự do. D. không thể xác định.