Chương IV · Âm thanh · SGK trang 64–67
Xác định độ lệch lớn nhất của vật khỏi vị trí cân bằng qua hình vẽ, đồ thị.
Mô tả mối liên hệ giữa độ to nghe được và biên độ sóng âm trong cùng điều kiện.
Đếm số dao động trong một giây, tính tần số và nêu đơn vị héc (Hz).
Nhận biết âm trầm – âm bổng; sử dụng mô hình dao động kí để giải thích mối liên hệ với tần số.
Vật phát âm dao động quanh vị trí cân bằng. Biên độ dao động là độ lệch lớn nhất từ vị trí cân bằng tới một vị trí biên. Đơn vị đo biên độ có thể là mm, cm hoặc m tùy trường hợp.
Ví dụ: đầu thước dao động từ −3 mm đến +3 mm quanh vị trí 0 mm thì A = 3 mm, không phải 6 mm. Khoảng cách giữa hai biên bằng 2A.
Âm tới tai có biên độ lớn hơn thường nghe to hơn, nếu giữ nguyên các điều kiện khác như nguồn âm, vị trí người nghe và môi trường. Gảy dây đàn mạnh hơn thường làm tăng biên độ dao động ban đầu của dây. Không được đồng nhất âm to với âm cao.
Tần số là số dao động hoàn chỉnh trong một giây. Đơn vị là héc (Hz). Khi đếm N dao động trong thời gian t giây, ta có:
Trong đó f là tần số (Hz); N là số dao động hoàn chỉnh; t là thời gian (s). Ví dụ: 180 dao động trong 3 s thì f = 60 Hz.
Khi so sánh trong cùng điều kiện: tần số lớn hơn → âm cao (bổng) hơn; tần số nhỏ hơn → âm thấp (trầm) hơn. Lên dây đàn ghi-ta căng hơn thường tăng tần số dao động cơ bản của dây và làm âm cao hơn.
| Đặc điểm | Biên độ A | Tần số f |
|---|---|---|
| Ý nghĩa | Độ lệch lớn nhất tính từ đường cân bằng | Số dao động trong một giây |
| Đọc đồ thị | Khoảng thẳng đứng từ đường cân bằng đến đỉnh/đáy | Đếm số chu kì trong một khoảng thời gian xác định |
| Liên hệ âm | Biên độ lớn hơn → thường nghe to hơn | Tần số lớn hơn → nghe cao hơn |
| Đơn vị | mm, cm, m… (hoặc tương đối khi minh họa) | Hz |
Với trục thời gian có đơn vị ms: cần đổi ra giây trước khi chia, vì 1000 ms = 1 s. Thí dụ 4 dao động trong 20 ms = 0,020 s tương ứng 200 Hz. Một hình sóng dạng sin biểu diễn độ lệch theo thời gian, không phải hình đường đi của không khí từ loa tới tai.
Gảy cùng dây đàn nhẹ rồi mạnh (so sánh độ to); lên hoặc xuống dây có hướng dẫn của giáo viên (so sánh độ cao); sử dụng dao động kí/học liệu điện tử để quan sát biên độ và số chu kì. Không mở âm lượng lớn hoặc để nguồn phát âm sát tai.
Ba trạm dùng tín hiệu sin lí tưởng, được tự vẽ bằng SVG. Trục ngang của đồ thị là thời gian (ms), trục dọc là độ lệch tương đối (không phải decibel). Các đồ thị biểu diễn dao động tại một vị trí, không phải hình dạng đường truyền sóng âm trong không gian.
Thay đổi biên độ A để quan sát độ cao đỉnh sóng; thay đổi tần số f để quan sát số dao động trong cùng 20 ms.
Các điều kiện khác giữ nguyên: tăng biên độ không tự làm tăng tần số.
Âm nghe thử chỉ chạy sau khi bấm, giới hạn mức tín hiệu nhỏ và tự dừng; hãy để âm lượng thiết bị ở mức an toàn. Nếu trình duyệt không hỗ trợ phát âm, hình vẽ vẫn hoạt động.
Chọn một phép thử đối chứng. Đọc hai đồ thị rồi trả lời câu hỏi: chỉ một đặc trưng của tín hiệu được thay đổi.
Lưu ý quan sát số dao động trong 20 ms và biên độ so với đường cân bằng.
Chọn bộ số liệu hoặc nhập số đo để luyện công thức f = N/t. Hãy tính trước, sau đó bấm kiểm tra.
Ví dụ: N = 360 dao động trong t = 3 s. Em hãy tự tính rồi kiểm tra.
| Kí hiệu | Ý nghĩa | Đơn vị |
|---|---|---|
| N | Số dao động hoàn chỉnh | dao động |
| t | Khoảng thời gian đo | s |
| f = N/t | Tần số dao động | Hz |
Tự luyện có kiểm tra đáp án từng câu và lời giải. Đề cuối bài đủ bốn dạng; chỉ hiện đáp án và gợi ý sau khi nộp. Phần tự luận được tự đối chiếu/chấm theo tiêu chí.
8 câu ABCD: 2 điểm · 4 câu Đúng/Sai: 4 điểm (tính điểm theo số ý đúng mỗi câu) · 8 câu trả lời ngắn: 2 điểm · 2 câu tự luận: 2 điểm. Tổng 10 điểm.
Tóm tắt các đại lượng và cách quan sát qua dao động kí. Vuốt ngang trên điện thoại để xem đủ các nhánh.
Gảy mạnh hơn thường tăng biên độ và làm tiếng to hơn. Điều chỉnh độ căng của dây lại chủ yếu làm thay đổi tần số và độ cao nốt nhạc.
Khi nói, dây thanh âm dao động. Hét kéo dài hoặc phát âm quá mạnh có thể làm dây thanh âm bị quá tải và khàn tiếng.
Đường sin trên màn hình dao động kí biểu diễn độ lệch theo thời gian tại một vị trí, không phải một dây sin nằm trong không khí từ loa đến tai.
Không kiểm nghiệm độ to bằng cách mở âm lượng rất lớn, đặc biệt với tai nghe. Chỉ sử dụng nút nghe thử ở âm lượng thiết bị thấp.
Tham chiếu: SGK Khoa học tự nhiên 7 – Kết nối tri thức với cuộc sống, Bài 13 (trang 64–67). Hình, câu hỏi và mô phỏng được biên soạn riêng; dữ liệu là ví dụ minh họa, không chép nguyên hình và bảng của SGK.