Giáo án Vật lí 12 (Kết nối tri thức) - Chủ đề STEM, Chương II: Sóng

Nội dung tài liệu: Giáo án Vật lí 12 (Kết nối tri thức) - Chủ đề STEM, Chương II: Sóng

1. KẾ HOẠCH BÀI HỌC (STEM KHOA HỌC) CHƯƠNG II: SÓNG Thời gian thực hiện: 2 tiết I. Mục tiêu: 1. Kiến thức: Qua bài học HS được: - Thảo luận để thiết kế phương án hoặc lựa chọn phương án và thực hiện phương án, đo được tốc độ truyền âm bằng dụng cụ thực hành - Tiến hành thí nghiệm nhanh, chính xác - Biết cách xử lý số liệu, tính sai số, kết luận đánh giá về kết quả đo. 2. Năng lực: Học sinh được hình thành và phát triển một số năng lực với các biểu hiện cụ thể sau đây: - Nêu được cách sử dụng các dụng cụ thí nghiệm để đo các đại lượng ,f - Thiết kế phương án thí nghiệm đo tốc độ truyền âm trong không khí - Sử dụng được bộ thí nghiệm xác định được các vị trí của pittong để âm nghe to, rõ nhất, từ đó tính được bước sóng của sóng âm - Lập được bảng số liệu để ghi lại các số liệu, từ đó tính được tốc độ truyền âm trong không khí trong các lần đo - Tính sai số, kết luận về kết quả đo 3. Phẩm chất - Cẩn thận trong việc sử dụng các vật dụng, dụng cụ để đo đạc, đảm bảo quy tắc an toàn trong thí nghiệm thực hành. - Trung thực trong việc ghi chép các số liệu đo đạc, giải thích và điều chỉnh thiết kế cho phù hợp. II. Thiết bị dạy học và học liệu 1. Giáo viên - Các dụng cụ thí nghiệm trong phòng thí nghiệm dùng để đo tốc độ truyền âm trong không khí: + Ống trụ làm bằng thủy tinh trong suốt, có vạch chia độ + Pittong nối với dây kéo và ròng rọc có thể di chuyển dễ dàng trong ống thủy tinh + Máy phát tần số + Loa, giá đỡ. - Giấy A3 kẻ sẵn bảng kết quả đo của các nhóm, nam châm, bút dạ
2. Tần số Đại lượng đo Lần 1 Lần 2 Lần 3 Giá trị TB Khoảng cách 2 bụng sóng liên tiếp: d (m) = l2 – l1 Bước sóng  = Tốc độ truyền âm v = . Khoảng cách 2 bụng sóng liên tiếp: d (m) = l2 – l1 . Bước sóng  = Tốc độ truyền âm v = . Khoảng cách 2 bụng sóng liên tiếp: d (m) = l2 – l1 . Bước sóng  = . Tốc độ truyền âm v = 2. Học sinh - Ôn lại các kiến thức liên quan đến giao thoa, sóng dừng - Chuẩn bị sách, vở, máy tính đầy đủ III. Tiến trình dạy học 1. Hoạt động 1: Câu hỏi nghiên cứu; tìm hiểu tổng quan a. Mục tiêu: - Tăng sự thu hút, tạo hứng thú học tập cho HS. - Làm bộc lộ những hiểu biết, kiến thức có sẵn của học sinh để nêu được phương án xác định bước sóng, tần số của sóng âm, để từ đó tính được tốc độ truyền âm trong không khí. b. Nội dung: Đặt vấn đề: “ Sóng âm có thể lan truyền trong các môi trường rắn, lỏng, khí. Trong một môi trường xác định thì tốc độ truyền âm là hoàn toàn xác định. Vậy làm thế nào để xác định được tốc độ truyền âm trong không khí?”. c. Sản phẩm học tập: - Các câu trả lời của học sinh - Phương án xác định tần số sóng âm: dùng máy phát tần số, âm thoa - Phương án xác định bước sóng: đo khoảng cách giữa 2 bụng sóng liên tiếp (bụng sóng là vị trí âm nghe to nhất) - Từ đó xác định tốc độ truyền âm v . f d. Tổ chức thực hiện - GV yêu cầu HS nhắc lại công thức tính tốc độ truyền sóng
3. - HS nêu lại định nghĩa sóng dừng, bụng sóng, nút sóng - GV yêu cầu HS thảo luận 3 vấn đề sau: + Vấn đề 1: Làm thế nào để tạo ra âm? Đo tần số âm bằng dụng cụ gì? Cách tạo ra sóng dừng? + Vấn đề 2: Đo bước sóng của sóng âm như thế nào? + Vấn đề 3: Tính tốc độ truyền âm bằng công thức nào? - HS thảo luận nhóm theo bàn, trả lời ba vấn đề trên. 2. Hoạt động 2: Xây dựng giả thuyết Mục tiêu: HS nêu được phương án sử dụng các thiết bị trong phòng thí nghiệm: - Muốn đo được tốc độ truyền âm trong không khí, trước tiên ta cần tạo ra sóng âm lan truyền trong môi trường không khí bằng cách sử dụng máy phát tần số hoặc âm thoa. Ta đo được luôn tần số sóng âm phát ra. - Sau khi đã tạo ra được sóng âm, muốn xác định được bước sóng, ta phải tạo ra được sóng dừng bằng cách cho âm lan truyền trong một ống thủy tinh có pittong di chuyển để đánh dấu vị trí. Vì khoảng cách giữa 2 bụng sóng liên tiếp bằng nửa bước sóng nên ta sẽ đánh dấu 2 vị trí bụng sóng là vị trí âm nghe to rõ nhất (nhờ loa kết nối với ống thủy tinh để nghe âm), đo khoảng cách giữa 2 bụng để tính ra bước sóng - Cuối cùng tính tốc độ truyền âm bằng công thức: v . f a. Nội dung: - HS thảo luận nhóm để rút ra được phương án thí nghiệm. - Các câu hỏi định hướng: ? Các em định thiết kế phương án đo trực tiếp hay gián tiếp? Tại sao? ? Để đo được tốc độ truyền âm trong không khí chúng ta cần biết các đại lượng nào? Các em có thể đo/xác định được các đại lượng này không? Cụ thể là các em có thể có các dụng cụ nào để đo chúng? ( trong thực tiễn, trong phòng thực hành ?) ? Bây giờ các em có thể nêu yêu cầu cần đặt ra cho phương án thí nghiệm của nhóm mình trước khi đề xuất phương án không? (Các nguyên tắc đảm bảo cần đạt của phương án TN) b. Sản phẩm - Công thức tính tốc độ truyền âm: v . f - Để xác định tốc độ truyền âm trong không khí cần đo bước sóng của sóng âm và tần số sóng âm - Các yêu cầu cần đạt: khả thi, độ tin cậy cao - Các phương án thiết kế thực hành của học sinh + Phương án 1: + Dùng máy phát tần số để đo tần số sóng âm + Tạo ra sóng dừng trong cột khí, xác định vị trí âm nghe to rõ nhất (bụng sóng), từ đó tính bước sóng của sóng âm + Phương án 2: + Dùng âm thoa để tạo ra sóng âm (lúc này tần số của âm không đổi là f = 440Hz)
4. + Tạo ra sóng dừng trong cột khí, xác định vị trí âm nghe to rõ nhất (bụng sóng), từ đó tính bước sóng của sóng âm c. Tổ chức thực hiện Các bước thực Nội dung các bước hiện Bước 1: GV giao - Thiết kế được phương án thí nghiệm đo tốc độ truyền âm trong không khí với nhiệm vụ các dụng cụ vừa tìm hiểu. - GV cho HS tự đọc SGK , hướng dẫn HS thảo luận để từ đó học sinh lắp đặt thí nghiệm trên cơ sở phương án như thiết kế. Bước 2: HS thực hiện - Học sinh thiết kế phương án đo tốc độ truyền âm trong không khí. nhiệm vụ - Lắph đặt các dụng cụ thí nghiệm thực hành theo thiết kế: + Lắp ống trụ đã được lồng pít-tông ở trong ống lên giá đỡ, ghép loa sát đầu dưới của ống trụ (Hình 15.1 SGK). + Có thể sử dụng âm thoa La thay cho loa. - Tổ chức cho HS thảo luận trả lời các vấn đề sau: 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 búa cao su gõ vào một nhánh của âm thoa), đồng thời dịch chuyển dần pít-tông ra xa loa. Câu hỏi: + Khi pít-tông di chuyển, độ to của âm thanh nghe được thay đổi như thế nào? + Khoảng cách giữa hai vị trí liên tiếp của pít-tông mà âm thanh nghe được to nhất cho phép xác định đại lượng nào của sóng âm? + Cần đo đại lượng nào để tính được tốc độ truyền âm? Bước 3: Báo cáo, thảo - HS tiến hành lắp đặt bộ thí nghiệm thực hành đo tốc độ truyền âm hoàn chỉnh. luận - Hiện tượng xảy ra trong ống thuỷ tinh là sóng dừng. + Khi pít-tông di chuyển, độ to của âm thanh nghe được sẽ thay đổi liên tục, có lúc to, có lúc rất nhỏ (hoặc không nghe thấy gì). Khi chúng ta nghe thấy to có nghĩa là tại đó đang có giao thoa với biên độ cực đại (hay bụng sóng), khi âm thanh rất nhỏ hoặc không nghe thấy là tại đó đang có giao thoa cực tiểu (nút sóng). + Khoảng cách giữa hai vị trí liên tiếp của pít-tông mà âm thanh nghe được to nhất cho phép xác định đại lượng bước sóng. Vì khoảng cách giữa hai vị trí liên tiếp của cực đại giao thoa bằng nửa bước sóng. Từ đó ta xác định được bước sóng của âm. + Để đo được tốc độ truyền âm ta cần xác định thêm đại lượng chu kì (tần số) dựa trên đồ thị xuất hiện ở máy phát tần số. - Một học sinh lên báo cáo bản thiết kế của nhóm. Bước 4: GV kết luận - GV kiểm tra lắp đặt TN, đánh giá, nhận xét. nhận định 3. Hoạt động 3. Kiểm tra bằng thực nghiệm a. Mục tiêu: - HS thảo luận nhóm, để lựa chọn phương án thí nghiệm mà các bạn trong nhóm đã đề ra, nêu được các bước tiến hành thí nghiệm và tiến hành theo các bước đã chọn b. Nội dung: - HS thảo luận nêu các bước tiến hành thí nghiệm c. Sản phẩm: - HS thiết kế được các bước tiến hành thí nghiệm của nhóm - Hs tiến hành được thí nghiệm
5. - Bảng ghi kết quả số liệu thực hành để ghi lại các kết quả tần số và bước sóng của sóng âm. d. Tổ chức thực hiện - GV yêu cầu HS thảo luận nêu các bước tiến hành thí nghiệm từ các dụng cụ trong phòng thí nghiệm theo phương án 1 - Các nhóm thảo luận, ghi kết quả thảo luận vào phiếu học tập - GV gọi đại diện một nhóm lên trình bày kết quả. - GV tổ chức cho các nhóm nhận xét, thống nhất cách tiến hành thí nghiệm - GV yêu cầu các nhóm tiến hành thí nghiệm 4. Hoạt động 4. Tiến hành thí nghiệm; Phân tích kết quả, đưa ra kết luận khoa học a. Mục tiêu: - HS tiến hành thí nghiệm, nhập số liệu đo được vào bảng đo - Tính được tốc độ truyền âm trong mỗi lần đo từ bảng số liệu - HS tính được sai số của phép đo - HS rút ra được một số nhận xét b. Nội dung: Từ bảng số liệu học sinh xử lý kết quả tính được tốc độ truyền âm trong không khí c. Sản phẩm: Tính ra được tốc độ truyền âm trong không khí d. Tổ chức thực hiện - GV phát giấy A3, nam châm, bút dạ yêu cầu các nhóm thực hiện các nhiệm vụ dưới đây: 1. Từ bảng số liệu thu được hãy tính giá trị trung bình tốc độ truyền âm 2. Tính sai số của phép đo 3. Nêu kết luận - Các nhóm thảo luận, phân công nhiệm vụ thực hiện các nhiệm vụ trên. - Gọi đại diện các nhóm mang kết quả xử lý kết quả thí nghiệm lên trình bày, các nhóm cùng thảo luận về kết quả vừa tìm được. 5. Hoạt động 5: Công bố kết quả a. Mục tiêu: HS nêu được ưu nhược điểm của phép đo theo phương án đã lựa chọn; có thể đề xuất phương án cải tiến hoặc đề xuất phương án khác để xác định tốc độ truyền âm cho kết quả chính xác hơn. b. Nội dung: Từ kết quả thí nghiệm HS nêu được cách tính bước sóng của sóng âm, tần số sóng âm, tính tốc độ truyền âm. c. Sản phẩm: Thuyết trình nhóm về đánh giá kết quả đạt được, đề xuất cải tiến phương án đo d. Tổ chức thực hiện: - Hs thảo luận nhóm, phân công nhiệm vụ thực hiện nhiệm vụ trên - Gv gọi đại diện nhóm lên trình bày kết quả. - Cả lớp thảo luận về kết quả vừa thực hiện 6. Hoạt động 6: Vận dụng
6. a. Mục tiêu: Giúp HS vận dụng, mở rộng kiến thức bài học tương tác với cộng đồng. Tùy vào năng lực HS thể hiện ở các mức độ khác nhau b. Nội dung: HS thực hiện nhiệm vụ ở nhà theo cá nhân hoặc theo nhóm c. Sản phẩm: Trả lời vào vở bài tập d. Tổ chức thực hiện GV giao nhiệm vụ: 1. Trả lời câu hỏi: Tại sao không tính bước sóng thông qua l1,l2 mà cần tính thông qua l2 – l1 ? Em có thể tự mình chế tạo chiếc kèn từ ống nứa hoặc nhựa rỗng có độ dài khác nhau. III. Hình ảnh tiết dạy Phương án 1:
7. Phương án 2: