pháp cũ). “Tìm hiểu về sóng âm” là dự án có nội dung kiến thức liên quan đến môn học chính là môn Vật lí 12, dự án này có tính thực tiễn cao bởi: + Là nội dung quan trọng trong chương trình lớp 12. + Nhiều câu hỏi trong đề thi THPT Quốc Gia có nội dung này. + Sóng âm có nhiều ứng dụng phổ biến, quan trọng trong đời sống – xã hội. Các hoạt động học tập được tổ chức ở trong lớp, ở ngoài lớp, ở trong trường, ở nhà và cộng đồng. Điều này đòi hỏi học sinh phải tích cực, tự lực và sáng tạo trong học tập. Trong khuôn khổ dự án, học sinh tìm hiểu về các vấn đề chính gồm: Khái niệm sóng âm. Đặc trưng sinh lí và đặc trưng vật lí của sóng âm. Tìm hiểu một số nguồn âm trong thực tế và tìm hiểu về hộp cộng hưởng. Một số bài tập về sóng âm.
Trang 1(TÊN CƠ QUAN, ĐƠN VỊ CHỦ QUẢN) (TÊN CƠ QUAN ÁP DỤNG SÁNG KIẾN)
BÁO CÁO SÁNG KIẾN
(Tên sáng kiến)
Tác giả:
Trình độ chuyên môn:
Chức vụ:
Nơi công tác:
THÔNG TIN CHUNG VỀ SÁNG KIẾN 1 Tên sáng kiến:
2 Lĩnh vực áp dụng sáng kiến:
SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO NAM ĐỊNH TRƯỜNG THPT …………
-*** -BÁO CÁO SÁNG KIẾN PHÁT HUY NĂNG LỰC VÀ PHẨM CHẤT CỦA HỌC SINH QUA VIỆC DẠY HỌC THEO DỰ ÁN Chủ đề: SÓNG ÂM_Vật lí 12 Tác giả: ………
Trình độ chuyên môn: Giáo viên Nơi công tác: Trường THPT ………
Nam Định, ngày tháng năm
Trang 21 Tên sáng kiến: PHÁT HUY NĂNG LỰC VÀ PHẨM CHẤT CỦA HỌC SINH QUA VIỆC DẠY HỌC THEO DỰ ÁN
Chủ đề: SÓNG ÂM_Vật lí 12
2 Lĩnh vực áp dụng sáng kiến: Vật lí 12
3 Thời gian áp dụng sáng kiến:
Từ ngày …… tháng 10 năm 2016 đến ngày… tháng 12 năm 2016
4 Tác giả:
6 Đơn vị áp dụng sáng kiến:
Mã Sáng kiến: SK48
Trang 3BÁO CÁO SÁNG KIẾN
I Điều kiện hoàn cảnh tạo ra sáng kiến
Tiếp tục triển khai 9 nhóm nhiệm vụ chủ yếu và 5 giải pháp cơ bản được đặt
ra cho năm học 2016 - 2017 và những năm tiếp theo, bước sang năm 2017, ngành Giáo dục sẽ tăng cường kỷ cương, nền nếp và nâng cao chất lượng giáo dục toàn diện trong các cơ sở giáo dục, đào tạo Ở bậc học phổ thông chú trọng giáo dục đạo đức, lối sống, kỹ năng sống, ý thức, trách nhiệm của công dân đối với xã hội, cộng đồng Đổi mới thi cử được coi là khâu đột phá trong quá trình thực hiện đổi mới căn bản, toàn diện giáo dục
Dạy học theo dự án mang lại rất nhiều lợi ích cho cả giáo viên lẫn học sinh Ngày càng nhiều các nghiên cứu lí luận ủng hộ việc áp dụng việc dạy học theo dự
án trong trường học để khuyến khích học sinh, giảm thiểu hiện tượng bỏ học, thúcđẩy các kỹ năng học tập hợp tác và nâng cao hiệu quả học tập (Quỹ Giáo dục George Lucas, 2001)
Đối với học sinh, những ích lợi từ dạy học theo dự án gồm:
+ Tăng tính chuyên cần, nâng cao tính tự lực và thái độ học tập (Thomas, 2000)
+ Kiến thức thu được tương đương hoặc nhiều hơn so với những mô hình dạy học khác do khi được tham gia vào dự án học sinh sẽ trách nhiệm hơn trong học tập so với các hoạt động truyền thống khác trong lớp học (Boaler, 1997; SRI, 2000)
+ Có cơ hội phát triển những kỹ năng phức hợp, như tư duy bậc cao, giải quyếtvấn đề, hợp tác và giao tiếp (SRI, 2000)
+ Có được cơ hội rộng mở hơn trong lớp học, tạo ra chiến lược thu hút những học sinh thuộc các nền văn hóa khác nhau (Railsback, 2002)
Với nhiều học sinh, tính hấp dẫn của hình thức học này xuất phát từ tính thực tiễn của kinh nghiệm Học sinh đóng vai và thực hiện hành vi của những người đang hoạt động trong một lĩnh vực cụ thể Khi thực hiện một đoạn video tài liệu
về vấn đề môi trường, thiết kế tờ rơi hướng dẫn du lịch, quảng bá về các di tích lịch sử quan trọng ở địa phương, hay thiết kế bài trình bày đa phương tiện về những mặt lợi và hại trong việc xây dựng phố mua sắm, học sinh đã được tham gia vào những hoạt động đời thường có ý nghĩa vượt ra khỏi phạm vi lớp học Đối với giáo viên, những ích lợi mang lại là việc nâng cao tính chuyên nghiệp
và sự hợp tác với đồng nghiệp, cơ hội xây dựng các mối quan hệ với học sinh (Thomas, 2000) Bên cạnh đó, nhiều giáo viên cảm thấy hài lòng với việc tìm ra được một mô hình triển khai, cho phép hỗ trợ các đối tượng học sinh đa dạng bằngviệc tạo ra nhiều cơ hội học tập hơn trong lớp học Giáo viên cũng nhận thấy rằng người được hưởng lợi nhiều nhất từ dạy học theo dự án là những học sinh không học tốt được theo cách dạy học truyền thống Mô hình dạy học này làm thay đổi lớp học truyền thống như thế nào?
Trang 4Báo cáo về phát triển chuyên môn của chương trình Dạy học cho Tương lai Intel®(2003) đã mô tả lớp học trong đó giáo viên áp dụng hiệu quả mô hình dạy học theo dự án như sau:
+ Không có giải pháp định sẵn cho một vấn đề
+ Một không khí học tập chấp nhận sai sót và thay đổi
+ Học sinh ra quyết định trong khuôn khổ chương trình
+ Học sinh thiết kế quá trình tìm kiếm giải pháp
+ Học sinh có cơ hội thực hành
+ Việc đánh giá diễn ra liên tục
+ Có sản phẩm cuối và được đánh giá chất lượng
Đối với những học sinh đã quá quen với các lớp học truyền thống, điều này là
sự chuyển đổi từ việc làm theo mệnh lệnh sang thực hiện các hoạt động tự định hướng; từ việc ghi nhớ, nhắc lại sang khám phá, tích hợp và trình bày; từ chỗ lắng nghe và thụ động sang giao tiếp, chịu trách nhiệm; từ việc chỉ biết đến sự kiện, thuật ngữ và nội dung sang thông hiểu các quá trình; từ lý thuyết sang vận dụng lýthuyết; từ chỗ lệ thuộc vào giáo viên sang được trao quyền
II Mô tả giải pháp:
1 Mô tả giải pháp trước khi tạo ra sáng kiến (Nêu hiện trạng trước khi
áp dụng giải pháp mới; phân tích ưu nhược điểm của giải pháp cũ để cho thấy sự cần thiết của việc đề xuất giải pháp mới nhằm khắc phục nhược điểm của giải pháp cũ).
“Tìm hiểu về sóng âm” là dự án có nội dung kiến thức liên quan đến môn
học chính là môn Vật lí 12, dự án này có tính thực tiễn cao bởi:
+ Là nội dung quan trọng trong chương trình lớp 12
+ Nhiều câu hỏi trong đề thi THPT Quốc Gia có nội dung này
+ Sóng âm có nhiều ứng dụng phổ biến, quan trọng trong đời sống – xã hội.Các hoạt động học tập được tổ chức ở trong lớp, ở ngoài lớp, ở trongtrường, ở nhà và cộng đồng Điều này đòi hỏi học sinh phải tích cực, tự lực vàsáng tạo trong học tập
Trong khuôn khổ dự án, học sinh tìm hiểu về các vấn đề chính gồm:
- Khái niệm sóng âm
- Đặc trưng sinh lí và đặc trưng vật lí của sóng âm
- Tìm hiểu một số nguồn âm trong thực tế và tìm hiểu về hộp cộng hưởng
- Một số bài tập về sóng âm
- Ứng dụng của sóng âm trong đời sống, đặc biệt là trong việc ứng phó vớibiến đổi khí hậu (dự báo động đất, sóng thần, cảnh báo dòng Rip)
Trang 5- Giáo dục bảo vệ môi trường theo hướng phát triển bền vững: khái niệm ônhiễm tiếng ồn, ảnh hưởng của nó đến đời sống con người và các sinh vật cũngnhư biện pháp hạn chế ô nhiễm tiếng ồn.
Với tất cả những nội dung trên mà chỉ có thời lượng là 2 tiết thì giáo viên chỉ
có thể truyền đạt tới học sinh những kiến thức mang tính khái niệm, không thểvận dụng được vào trong thực tế cuộc sống Vì vậy chúng tôi đã thiết kế thành dự
án để các em có thể tìm hiểu, trao đổi nhiều hơn về vấn đề này
2 Mô tả giải pháp sau khi có sáng kiến: (trọng tâm) (Nêu vấn đề cần giải
quyết; Chỉ ra tính mới, sự khác biệt của giải pháp mới so với giải pháp cũ; nêu cách thức thực hiện, các bước thực hiện của giải pháp mới một cách cụ thể, rõ ràng cũng như các điều kiện cần thiết để áp dụng giải pháp; Nêu rõ khả năng áp dụng vào thực tế của giải pháp mới và mang lại lợi ích thiết thực; ngoài ra có thể nêu rõ giải pháp còn có khả năng áp dụng cho những đối tượng, cơ quan, tổ chức nào)
2.1 CƠ SỞ LÍ LUẬN
a Mô tả
Dạy học theo dự án là một hình thức dạy học, trong đó người học thực hiện một
nhiệm vụ học tập phức hợp, có sự kết hợp giữa lý thuyết và thực hành, có tạo ra
các sản phẩm có thể giới thiệu Nhiệm vụ này được người học thực hiện với tính
tự lực cao trong toàn bộ quá trình học tập, từ việc xác định mục đích, lập kế
họach, đến việc thực hiện dự án, kiểm tra, điều chỉnh, đánh giá quá trình và kết
quả thực hiện Làm việc nhóm là hình thức cơ bản của dạy học theo dự án.
b Đặc trưng cơ bản của dạy học dự án
- Người học là trung tâm của quá trình dạy học
- Dự án tập trung vào những mục tiêu học tập quan trọng gắn với các chuẩn
- Dự án được định hướng theo bộ câu hỏi khung chương trình
- Dự án đòi hỏi các hình thức đánh giá đa dạng và thường xuyên
- Dự án có tính liên hệ với thực tế
- Người học thể hiện sự hiểu biết của mình thông qua sản phẩm và quá trình thực hiện
- Công nghệ hiện đại hỗ trợ và thúc đẩy việc học của người học
- Kĩ năng tư duy là yếu tố không thể thiếu trong phương pháp dạy học dự án
c Bộ câu hỏi định hướng
Bộ câu hỏi định hướng giúp học sinh kết nối những khái niệm cơ bản trong cùng một môn học hoặc giữa các môn học với nhau Các câu hỏi này tạo điều kiện để định hướng việc học tập của học sinh thông qua các vấn đề kích thích tư duy Các câu hỏi định hướng giúp gắn các mục tiêu của dự án với các mục tiêu học tập và chuẩn của chương trình
Bộ câu hỏi định hướng bao gồm:
- Câu hỏi khái quát: Câu hỏi khái quát là những câu hỏi mở, có phạm vi rộng, kíchthích sự khám phá, nhắm đến những khái niệm lớn và lâu dài, đòi hỏi các kỹ năng
tư duy bậc cao và thường có tính chất liên môn
Trang 6- Câu hỏi bài học: Câu hỏi bài học là những câu hỏi mở có liên hệ trực tiếp với dự
án hoặc bài học cụ thể, đòi hỏi các kỹ năng tư duy bậc cao, giúp học sinh tự xâydựng câu trả lời và hiểu biết của bản thân từ thông tin mà chính các em thu thậpđược
- Câu hỏi nội dung: Câu hỏi nội dung là những câu hỏi đóng có các câu trả lời
“đúng” được xác định rõ ràng, trực tiếp hỗ trợ việc dạy và học các kiến thức cụthể, thường có liên quan đến các định nghĩa hoặc yêu cầu nhớ lại thông tin (nhưcác câu hỏi kiểm tra thông thường)
2.2 MỤC TIÊU DẠY HỌC
2.1.1 Kiến thức
- Nêu được định nghĩa sóng âm, âm thanh, hạ âm, siêu âm
- Nêu được định nghĩa nhạc âm, họa âm, âm cơ bản
- Viết được công thức cường độ âm, mức cường độ âm, đơn vị đo mứccường độ âm
- Nêu được mối quan hệ giữa đặc trưng sinh lí với đặc trưng vật lí của âm
- Nêu được tác dụng của hộp cộng hưởng âm
- Nhận biết được tác hại của của ô nhiễm tiếng ồn đối với cuộc sống và sứckhỏe con người
- Nhận biết được vật liệu chống ồn và vai trò của nó đối với việc giảm tiếngồn
- Hiểu được vai trò của sóng âm trong đời sống, đặc biệt là trong việc ứngphó với biến đổi khí hậu (dự báo động đất, sóng thần, cảnh báo dòng Rip)
2.1.2 Ý nghĩa của dự án đối với thực tiễn dạy học
- Dự án này nhằm cung cấp cho các em kiến thức về sóng âm bên cạnh đó
góp phần kích thích khả năng tìm tòi, ham mê học tập, nghiên cứu của học sinh
- Củng cố kiến thức của môn Sinh học, Toán học, nâng cao kết quả học tậpmôn Vật lí của học sinh
- Dạy học tích hợp giáo dục bảo vệ môi trường theo hướng phát triển bền
vững và ứng phó với biến đổi khí hậu.
- Qua dự án, các em hiểu được và thiết lập được mối liên hệ giữa các mônhọc trong nhà trường, biết tư duy và vận dụng những kiến thức của các môn họckhác nhau để lí giải được một số vấn đề thường gặp trong cuộc sống Từ đó, họcsinh có hiểu biết đúng đắn về sự cần thiết học các môn học trong trường trung họcphổ thông
- Giúp cho học sinh biết cách thu thập thông tin; chọn lọc, xử lí các thôngtin; biết vận dụng các kiến thức đã học được vào các tình huống của đời sống thực
Trang 7tế; làm cho quá trình học tập có ý nghĩa bằng cách gắn học tập với cuộc sống hàngngày, hoà nhập thế giới học đường với thế giới cuộc sống.
2.2.3 Ý nghĩa của dự án đối với thực tiễn đời sống
- Dự án tìm hiểu về sóng âm rất gần gũi với đời sống của học sinh
- Qua dự án, hình thành cho học sinh biết tư duy tổng quát trong giải quyếtcác vấn đề Từ đó giúp học sinh mạnh dạn tự tin hơn khi đối mặt với các vấn đềmới đặt ra trong thực tế đời sống
2.3 THIẾT BỊ DẠY HỌC VÀ HỌC LIỆU
2.3.1 Thiết bị dạy học
- Phòng học đa năng: máy tính, máy chiếu, thiết bị dạy học (thiết bị thu phát
âm thanh), đoạn phim, clip minh họa
- Phiếu học tập, phiếu thảo luận nhóm, các công cụ phục vụ kiểm tra kiếnthức học sinh
- Máy tính, máy chiếu, camera vật thể
- Nguồn âm, tần số âm, vận tốc truyền âm
Nguồn âm là những nguồn dao động phát ra sóng âm
Tần số âm là tần số của nguồn âm
- Chú ý:
Trong môi trường chất khí: sóng âm khi truyền đi là sóng dọc
Trong môi trường chất rắn: sóng âm khi truyền đi vừa là sóng dọc vừa làsóng ngang
Trang 8Tốc độ truyền âm: vận tốc lan truyền dao động, năng lượng âm Trong cácbài toán đơn giản ta coi quá trình truyền âm tương đương với chuyển động thẳngđều
Tốc độ truyền âm phụ thuộc tính đàn hồi, mật độ, nhiệt độ… của môitrường
Tốc độ âm trong chất rắn lớn hơn trong chất lỏng, và trong chất lỏng lớnhơn trong chất khí Khi áp tai trên mặt đất, với thói quen, ta có thể nghe đượctiếng đoàn ngựa phi, hoặc đoàn tàu chạy ở xa, mà tiếng động truyền trong khôngkhí không đến tai ta được vì sóng âm truyền trong không khí bị nhiều vật cản vàchóng bị tắt đi
Những vật có tính đàn hồi kém như bông, nhung, xốp…… thì truyền âmkém nên được làm vật cách âm
Tốc độ truyền âm được tính theo công thức
v = stTrong đó:
v: tốc độ truyền âm (m/s)
s: quãng đường âm truyền đi được (m)
t: thời gian truyền (s)
- Phân loại âm:
+ Nhạc âm: là những sóng âm có tần số xác định (do nhạc cụ, tiếng nói,tiếng hát của người phát ra) Sóng âm mà tai con người có thể nghe được gọi là
âm thanh có tần số nằm trong khoảng từ 16Hz đến 20kHz gọi là ngưỡng nghe củangười
+ Tạp âm (tiếng ồn): là những sóng âm có tần số không xác định
Hình ảnh nghệ sĩ đang kéo vilông làm cho sợi dây đàn rung lên, dao động từ dây đàn sẽ tạo ra âm thanh, âm thanh này lan truyền trong không khí với tốc
Trang 9độ khoảng 330m/s đến tai người Trong tai có một màng mỏng (màng nhĩ) cũng rung lên theo lớp không khí trong tai với cùng tần số mà nhạc cụ phát
ra từ đó mà ta có thể nghe được.
- Thang sóng âm:
Ngưỡng nghe của người nằm trong vùng từ 16 Hz đến 20.000 Hz
f < 16 Hz: được gọi là vùng hạ âm
f > 20 kHz: được gọi là vùng siêu âm
Một số loài động vật như chó, voi có thể nghe được sóng âm trong vùng hạ
âm Những nguồn phát ra hạ âm thường là những rung động nhỏ chính vì vậy trong đời sống đôi khi loài chó có thể phát hiện ra những nguy hiểm sắp xảy đến (như những chấn động sâu trong lòng đất)
Cá heo có thể phát ra sóng siêu âm và chúng có thể giao tiếp với nhau ở khoảng cách lên đến vài trăm m đến vài km
Để xác định độ sâu của biển các tàu đo đạc phát sóng siêu âm, căn cứ vào thời gian phản xạ lại của sóng siêu âm và tốc độ truyền sóng siêu âm có thể tính được khoảng cách từ vị trí của tàu đến vật cản
Về bản chất vật lí, sóng âm, sóng siêu âm và sóng hạ âm không khác gìnhau, và cũng không khác gì các sóng cơ học khác Sự phân biệt như trên là dựatrên khả năng cảm thụ các sóng cơ học của tai con người, do các đặc tính sinh lícủa tai con người quyết định Vì vậy, trong âm học người ta cũng phân biệt nhữngđặc tính vật lí của âm, và những đặc tính sinh lí của âm có liên quan đến sự cảmthụ âm của con người
Trang 10b Các đặc trưng vật lí của âm
- Tần số âm (f): là tần số dao động của nguồn âm, âm trầm (bass) có tần số nhỏ, âm cao (treble) có tần số lớn
- Cường độ âm (I): tại một điểm được xác định bằng năng lượng của sóng
âm truyền vuông góc qua một diện tích trong một đơn vị thời gian
(với sóng cầu thì S là diện tích mặt cầu S = 4πR 2)
Không giống như sóng mặt nước, sóng âm thanh được lan truyền 3 chiềutrong không gian Tương tự như sự phồng to khi thổi bong bóng, từ tâm là mặt loa
âm thanh lan tỏa như 1 mặt cầu nên còn được gọi là sóng cầu
+ Khi nguồn phát âm có kích thước nhỏ, thì sóng âm là 1 mặt cầu có tâm lànguồn phát âm
+ Khi nguồn âm có kích thước lớn như sự dao động của 1 bức tường củatòa nhà… thì sóng âm lại lan truyền như 1 mặt phẳng (mặt cầu có tâm là vôcực) Dọc theo chiều dài của sóng phẳng, âm thanh không bị tán xạ, nên khôngsuy giảm
+ Bên trong một không gian nhỏ và dài thì sóng âm cũng được truyền theosóng phẳng nên tiếng tàu điện chạy trong đường ray dài và nhỏ cũng không bịsuy giảm nhiều và dù tàu đã chạy rất xa nhưng vẫn nghe rõ
+ Cũng giống như sự nhỏ dần của sóng mặt nước, hoặc sự mỏng dần của vỏbong bóng khi ta thổi nó to lên, sóng âm cũng có biên độ suy giảm dần khi nócách xa nguồn phát âm
- Mức cường độ âm L:
0
I L(B) = lg
I Hoặc
0
IL(dB) = 10.lg
W: năng lượng của sóng âm (J)
t: thời gian truyền âm (s)
S: diện tích (m2)
P: công suất của nguồn âm (W)
Trang 11 d: khoảng cách từ điểm cần tính đến nguồn âm (m)
I0 = 10 - 12 (W/m2 ): cường độ âm chuẩn
L: mức cường độ âm (B đọc là ben)
1B = 10dB (dB: đề xi ben)
Khi mức cường độ âm bằng 1, 2, 3, 4 B điều đó nghĩa là cường độ âm Ilớn gấp 10, 102, 103, 104 cường độ âm chuẩn I0
Giới hạn nghe của tai người:
Cảm giác của âm là to hay nhỏ không những phụ thuộc vào năng lượng
âm truyền tới tai người mà còn phụ thuộc vào tần số âm
Ngưỡng nghe:
+ Là cường độ âm tối thiểu gây được cảm giác âm trong tai người bìnhthường
+ Ngưỡng nghe phụ thuộc vào tần số của âm Với cùng một cường độ âm,
âm có tần số càng cao thì ngưỡng nghe càng nhỏ
Ngưỡng đau: Là cường độ âm đạt đến giá trị cực đại IMax=10W/m2 vớimọi tần số âm mà tai người còn chịu được
Chú ý:
Những âm tai người nghe được có 0 < L ≤ 130(dB)
Với cùng cường độ âm I, tai người nghe thính nhất với những âm có tần số
từ 1000(Hz) đến 5000(Hz)
- Ví dụ về cường độ âm, mức cường độ âm trong đời sống
Động cơ máy bay
Ngưỡng đau (Tiếng nổ)
Âm thanh từ 160 → 170 dB gây điếc hoàn toàn, dù chỉ một lần nghe
Trang 12- Đồ thị dao động âm (sóng âm):
Âm thanh phát ra trong không khí được thu lại và chuyển thành dao động của các cần rung hoặc dao động điện có cùng tần số
Cấu tạo cơ bản của một chiếc loa biến dao động cơ thành dao động điện
Hình ảnh máy kiểm tra nói dối ghi lại đồ thị âm thanh dao động của nhịp đập trái tim.
Trang 13Đồ thị dao động âm của một nốt nhạc do dây đàn violon phát ra.
c Các đặc trưng sinh lí của âm
- Độ cao của âm: gắn liền với tần số âm Âm trầm có tần số nhỏ, âm cao cótần số lớn
Đồ thị dao động của âm có tần số thấp (âm trầm) và tần số âm cao
- Độ to của âm: Là một đặc tính sinh lí của âm phụ thuộc vào đặc tính vật lí
của âm là tần số âm và cường độ âm, đặc trưng cho sự cảm thụ âm to hay nhỏcủa tai con người
+ Ngưỡng nghe: Là giá trị nhỏ nhất của cường độ âm gây được cảm giác
âm ở tai con người Ngưỡng nghe phụ thuộc vào tần số âm
+ Ngưỡng đau: Là giá trị lớn nhất của cường độ âm gây ra cảm giác đau ởtai con người Ngưỡng đau không phụ thuộc vào tần số âm
+ Miền nghe được: Là miền nằm giữa ngưỡng nghe và ngưỡng đau Miền nghe được phụ thuộc vào tần số âm
- Âm sắc
+ Định nghĩa: Các nguồn âm phát ra những âm có sắc thái khác nhau mà
tai ta phân biệt được, đặc tính đó của âm gọi là âm sắc
+ Âm cơ bản – Họa âm
Âm do một nguồn phát ra gồm một âm cơ bản có tần số f1, đồng thời cũngphát ra các họa âm có tần số f2, f3, f4… với các biên độ khác nhau
Trang 14(k = 0; 1; 2… Họa âm có tần số bằng số nguyên lần tần số âm cơ bản)
Do đó, âm phát ra là sự tổng hợp của âm cơ bản và họa âm, nó có tần số của
âm cơ bản nhưng không được biểu diễn bằng đường hình sin, mà trở thành mộtđường phức tạp có chu kỳ
Âm tổng hợp là đường phức tạp có chu kì
Khi các nguồn âm cùng phát ra một âm cơ bản, nhưng do các họa âm củachúng khác nhau nên có âm sắc khác nhau, do đó tai ta phân biệt được âm thanhcủa mỗi nguồn
Căn cứ vào sự cảm thụ của tai, chúng ta đánh giá các giọng hát có âm sắckhác nhau là giọng ấm, mượt, trơ, chua v.v
Như vậy, âm sắc là một đặc trưng sinh lí của âm, giúp ta phân biệt âm docác nguồn khác nhau phát ra Âm sắc có liên quan mật thiết với đồ thị dao động
âm
Ví dụ cùng một bản nhạc nhưng khi nghe ta có thể xác định được bản nhạc
đó được chơi bằng nhạc cụ các loại nhạc cụ khác nhau ghitar, violông, piano vì
âm sắc của các nhạc cụ này rất khác nhau
Trang 15
Âm la có f = 440Hz
d Các nguồn âm thường gặp:
- Dây đàn: Tần số do đàn phát ra (hai đầu dây cố định: hai đầu là nút sóng)
( k N*) 2
Trang 16Một đầu bịt kín → ¼ bước sóng Hai đầu bịt kín → 1 bước sóng Hai đầu hở → ½ bước sóng
- Hộp cộng hưởng
Nguồn âm thường bao gồm hai phần: nguồn dao động và hộp cộng hưởng
Nguồn dao động: là những vật dao động tạo ra sóng âm
Hộp cộng hưởng: là một vật rỗng có khả năng cộng hưởng với những âm có
tần số khác nhau và tăng cường những âm có tần số đó Ví dụ: thùng đàn, ống sáo
thân kèn……
Khi một dây đàn được kích thích bằng cách gảy, gõ, hoặc cọ xát, nó dao
động với một tần số xác định phụ thuộc độ dài và tiết diện của dây, sức căng của
dây và chất liệu dùng làm dây Dây đàn có tiết diện rất nhỏ nên khi dao động chỉ
gây ra những dao động xoáy trong miền không khí lân cận, không tạo ra được
sóng âm đáng kể Dây đàn được căng trên mặt đàn bằng gỗ hoặc bằng da, khi nó
dao động, nó làm cho mặt đàn cũng dao động với cùng một tần số Mặt đàn có
diện tích lớn, gây được những miền nén và giãn đáng kể trong không khí và tạo ra
sóng âm
Ta biết rằng khi dây đàn dao động thì phát ra âm cơ bản ứng với n = 1 và
đồng thời cũng phát ra các hoạ âm bậc 2, 3, ứng với n = 2, 3, có tần số cao hơn
âm cơ bản Sự dao động của dây đàn làm cho không khí trong hộp đàn cũng dao
động và tạo ra sóng âm Sóng này phản xạ ở các phần khác nhau của thành hộp
Mỗi loại đàn đều có một bầu đàn có hình dạng nhất định, đóng vai trò của hộp
Trang 17cộng hưởng, tức là một vật rỗng có khả năng cộng hưởng đối với nhiều tần sốkhác nhau, và tăng cường những âm có các tần số đó Tuỳ theo hình dạng và chấtliệu của bầu đàn, mỗi loại đàn có khả năng tăng cường một số hoạ âm nào đó, vàtạo ra âm sắc đặc trưng của loại đàn đó.
Cơ quan phát âm của con người hoạt động tương tự như một cây đàn Cácthanh đới đóng vai trò của dây đàn Thanh quản, khoang mũi, khoang miệng đóngvai trò hộp cộng hưởng Đặc biệt ở đây, bằng cách thay đổi vị trí của hàm dưới,môi, lưỡi, người ta có thể thay đổi hình dạng của khoang miệng và do đó thay đổi
âm sắc một cách thích hợp Vì vậy, giọng nói của người có âm sắc rất phong phú,
và một người có thể bắt chước được giọng nói của người khác, hoặc bắt chướctiếng của các nhạc cụ
Khi người ta thổi kèm hoặc sáo thì cột không khí trong thân sáo hoặc kèmdao động theo một tần số cơ bản và các tần số hoạ âm Thân sáo và thân kèn cóhình dạng khác nhau và làm bằng chất liệu khác nhau Chúng đóng vai trò của hộpcộng hưởng và tạo ra âm sắc đặc trưng của các loại sáo và kèn
2.3.2.2 Cấu tạo của tai Chức năng thu nhận sóng âm.
- Cấu tạo của tai
Cấu tạo của tai
Tai ngoài có loa tai và ống tai ngoài Loa tai ở người có những nếp lồi lõm,
có tác dụng thu nhận âm thanh từ mọi phía mà không cần xoay như một số độngvật
Ống tai ngoài hơi cong xuống dưới và ra sau Cấu trúc này có tác dụng bảo
vệ tai nhưng hơi khó cho thầy thuốc khi khám tai Ống tai ngoài có lông và tuyếnnhầy (ráy tai), phần da che phủ sụn ống tai dính chặt vào sụn và xương nên rấtnhạy cảm, có mụn nhọt hay dụng cụ vào là rất đau Giới hạn bên trong là màngnhĩ
Chức năng cảm thụ âm thực hiện ở một bộ phận của tai trong gọi là ốc tai
Trang 18Phân tích cấu tạo của ốc tai (trái)
Ốc tai là một ống dài khoảng 30mm, xoắn thành hình xoáy ốc Dọc suốtchiều dài của ốc tai có một màng mỏng gọi là màng cơ sở và khoảng 30000 đầudây thần kinh (1000 đầu dây thần kinh trên mỗi mm) Dao động truyền đến taitrong làm màng cơ sở rung động và kích thích các đầu dây thần kinh, các kíchthích đó truyền lên não và gây ra cảm giác âm
Các âm có tần số cao làm cho đoạn màng cơ sở ở đáy ốc tai (phần ở sát taigiữa) dao động, các âm có tần số thấp hơn làm cho các đoạn xa hơn dao động, các
âm có tần số thấp nhất làm cho đoạn màng cơ sở ở đỉnh ốc tai dao động
Đoạn màng cơ sở nào dao động thì chỉ kích thích những đầu dây thần kinh
ở lân cận nó Như vậy, khi một âm truyền đến tai ta, không phải toàn thể 30 000đầu dây thần kinh cùng hoạt động, mà chỉ có những đầu dây thần kinh ứng vớinhững tần số nhất định hoạt động
Cảm thụ âm như vậy làm cho cảm giác âm không chỉ phụ thuộc những đặctính vật lí khách quan của dao động âm mà còn phụ thuộc những đặc tính sinh lícủa tai con người
- Vệ sinh tai
Ráy tai do các tuyến ráy trong thành ống tai tiết ra Thông thường ráy tai hơidính có tác dụng giữ bụi, nên thường phải lau rửa bằng tăm bông, không dùng quenhọn hoặc vật sắc để ngoáy tai hay lấy ráy, có thể làm tổn thương hoặc thủng màng nhĩ
Trang 19Trẻ em cần được giữ gìn vệ sinh để tránh viêm họng Viêm họng có thể qua vòi nhĩ dẫn tới viêm khoang tai giữa.
Tránh nơi có tiếng ồn hoặc tiếng động mạnh tác động thường xuyên ảnh hưởng tới thần kinh, làm giảm tính đàn hồi của màng nhĩ - nghe không rõ Nếu tiếng động quá mạnh, tác động bất thường có thể làm rách màng nhĩ và tổn thươngcác tế bào thụ cảm thính giác dẫn tới điếc
Trang 20quản Các phế quản này đều thông vào khí quản, trông giống như những rễ câybám vào gốc cây
Sự co giãn chủ động của phổi là do sự hỗ trợ tích cực của lồng ngực vàhoành cách mô cùng các cơ bụng : Hoành cách mô hạ xuống, lồng ngực trương ra,làm cho phổi giãn ra tăng thêm thể tích, tạo khoảng trống cho không khí ở bênngoài vào Hoành cách mô nâng lên,
bụng hơi hóp vào, lồng ngực buông lỏng
xuống, làm cho phổi thu nhỏ lại, đẩy
không khí ra ngoài (hình 2)
Chúng ta có thể ví hai lá phổi như
một cái bễ, cung cấp dưỡng khí cho cơ
thể và thải thán khí ra ngoài Mỗi lần thở
bình thường, ta hít vào nửa lít không khí
Mỗi phút, ta thở khoảng 15 lần và 15 lít
máu được đổi mới
Khi làn hơi từ phổi được đẩy ra
ngoài, nếu tác động đúng cách lên thanh
đới (dây tiếng), thì sẽ phát ra âm thanh
Chất lượng của âm thanh phát ra, một
phần lớn phụ thuộc vào làn hơi từ phổi
đưa lên tác động vào thanh đới Cần phải
tập luyện hơi thở sao cho đầy đặn, và
điều chế làn hơi sao cho nhuần nhuyễn
b Bộ phận phát thanh
(Chỉ mới phát ra âm thanh chứ chưa phát ra tiếng, ra lời) gồm 2 thanh đớinằm trong thanh quản (hình 3a)
Trang 21Thanh quản là một ống nối tiếp với khí quản Phần giữa thanh quản thắt lại
như cổ chai Chỗ thắt lại này là do các dây cơ và sụn chắn ngang hai bên tạo nên
thanh đới Thanh đới là bộ phận chủ yếu tạo ra âm thanh : Do áp lực của làn hơi từ
phổi đưa lên, thanh đới, với những độ căng khác nhau và hình dạng khác nhau,
mở ra và đóng lại nhanh chậm khác nhau, cắt làn hơi thành những sóng âm có tần
số khác nhau, tạo thành những âm thanh có cao độ khác nhau: Thanh đớimỏng/ngắn mở đóng nhanh hơn thanh đới dày/dài (thanh đới ở phụ nữ và trẻ emngắn và mỏng hơn ở đàn ông, nên giọng nữ và trẻ em cao hơn giọng đàn ông một
bát độ) Thanh đới mỏng hơn khi được căng ra, hoặc thanh đới không mở đóng
toàn phần, mà chỉ mở đóng trên một phần nào đó của mình, làm cho phần thanh
đới tham gia cắt làn hơi ngắn đi, và như vậy tạo được những âm thanh cao Độ căng,hình dạng, kích thước của thanh đới không chỉ ảnh hưởng đến cao độ, mà cả
âm sắc nữa Còn cường độ âm thanh là do sức mạnh của làn hơi đưa lên
Như vậy âm thanh phát ra phù hợp hay không là do sự phối họp nhuầnnhuyễn giữa làn hơi và các cơ điều khiển thanh đới Do đó, cần bảo vệ thanh đớicho lành mạnh
Biện pháp bảo vệ thanh đới tốt nhất là hát cho đúng cách, nghĩa là hát làmsao để cho mọi hoạt động khác hỗ trợ cho thanh đới đều phải phù hợp, không baogiờ hát quá sức, tức là hát quá lớn và quá cao Hát quá lớn như gào thét, có thểdẫn đến chỗ “mất tiếng” do thanh đới bị tổn thương không có khả năng làm việclinh hoạt theo yêu cầu của nghệ thuật ca hát Hát quá cao không phù hợp với loạigiọng của mình, làm cho thanh đới căng ra quá mức, nếu kéo dài và phối hợp vớihát lớn, cũng gây tổn thương đến thanh đới
c Bộ phận truyền tăng âm
Gồm chủ yếu là cuống họng (yết hầu) thông với đường miệng hoặc đường mũi
Trang 22Các chấn động âm thanh do thanh đới tạo ra, được bộ phận truyền âm gomlại và dẫn ra ngoài theo hai hướng miệng hoặc mũi Cuống họng và miệng không
những truyền âm, mà còn góp phần khá quan trọng vào việc tăng âm (đóng vai trò
như một hộp cộng hưởng)
Cuống họng được bao bọc bởi một hệ thống niêm mạc, dễ bị kích thích, do
đó cần phải giữ gìn để cuống họng không bị viêm nhiễm, ảnh hưởng xấu đếngiọng (tránh dùng rượu, cà phề, thuốc lá và thức ăn thức uống quá nóng, quálạnh, quá cay )
e Bộ phận dội âm
Gồm tất cả các khoảng trống trong thân thể, chủ yếu là các khoảng trống
trên đầu, trên mặt, gọi là xoang cộng minh (cộng hưởng) Ngoài khoang họng và khoang miệng vừa tăng âm vừa dội âm, thì các xoang mũi, xoang vòm mặt, xoang trán v.v chủ yếu có tính cách dội âm, tức là làm cho âm thanh được cộng hưởng,
âm vang đầy đặn, giàu âm sắc nhờ các hoạ âm mà chúng tạo ra Vì thế, khi nói cầnphải phóng âm thanh lên phía trước (tiếng Pháp gọi là chanter en avant) để tạođược vị trí dội âm trước mặt Vị trí trước mặt mà làn hơi phải hướng tới khônggiống nhau đối với mọi người Mỗi người sẽ tìm từng vị trí cho từng cao độ,nhưng nói chung chúng nằm khoảng giữa hàm trên và trán (ngay cả khi nói, nếu tabiết nói âm thanh ra phía trước, thì họng ta sẽ đỡ mệt và tiếng nói ta vẫn rõ ràng
mà không tốn sức)
Trang 232.4 HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC VÀ TIẾN TRÌNH DẠY HỌC
2.4.1 Mục tiêu cần đạt:
- Kiến thức
+ Nêu được định nghĩa sóng âm, âm thanh, hạ âm, siêu âm
+ Nêu được định nghĩa nhạc âm, họa âm, âm cơ bản
+ Viết được công thức cường độ âm, mức cường độ âm, đơn vị đo mứccường độ âm
+ Nêu được mối quan hệ giữa đặc trưng sinh lí với đặc trưng vật lí của âm.+ Nêu được tác dụng của hộp cộng hưởng âm
+ Nhận biết được tác hại của của ô nhiễm tiếng ồn đối với cuộc sống và sứckhỏe con người
+ Nhận biết được vật liệu chống ồn và vai trò của nó đối với việc giảmtiếng ồn