Sáng kiến kinh nghiệm SỬ DỤNG MÁY TÍNH NHƯ DAO ĐỘNG KÍ ĐIỆN TỬ ĐỂ THỰC HIỆN CÁC THÍ NGHIỆM ÂM HỌC TRONG CHƯƠNG TRÌNH VẬT LÝ TRUNG HỌC PHỔ THÔNG

Trong chương trình Vật lý 12 THPT, DAO ĐỘNG KÍ ĐIỆN TỬ được sử dụng một cách hữu hiệu để khảo sát các đặc trưng của âm thanh và thực hiện các thí nghiệm âm học. Tuy vậy, không nhiều trường trung học phổ thông trang bị được và đủ DAO ĐỘNG KÍ ĐIỆN TỬ. Lý do đơn giản là giá thành cao. Giải pháp tích hợp các tính năng của DAO ĐỘNG KÍ ĐIỆN TỬ trong máy tính cũng được sử dụng và giải pháp này cũng kèm theo việc chế tạo thiết bị kết nối và phần...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Sáng kiến kinh nghiệm "SỬ DỤNG MÁY TÍNH NHƯ DAO ĐỘNG KÍ ĐIỆN TỬ ĐỂ THỰC HIỆN CÁC THÍ NGHIỆM ÂM HỌC TRONG CHƯƠNG TRÌNH VẬT LÝ TRUNG HỌC PHỔ THÔNG "MÁY TÍNH NHƯ DAO ĐỘNG KÍ ĐIỆN TỬ SỬ DỤNG MÁY TÍNH NHƯ DAO ĐỘNG KÍ ĐIỆN TỬ ĐỂ THỰC HIỆN CÁC THÍ NGHIỆM ÂM HỌC TRONG CHƯƠNG TRÌNH VẬT LÝ TRUNG HỌC PHỔ THÔNG Trong chương trình Vật lý 12 THPT, DAO ĐỘNG KÍ ĐIỆN TỬ được sử dụng một cách hữu hiệuđể khảo sát các đặc trưng của âm thanh và thực hiện các thí nghiệm âm học. Tuy vậy, không nhiềutrường trung học phổ thông trang bị được và đủ DAO ĐỘNG KÍ ĐIỆN TỬ. Lý do đơn giản là giá thànhcao. Giải pháp tích hợp các tính năng của DAO ĐỘNG KÍ ĐIỆN TỬ trong máy tính cũng được sửdụng và giải pháp này cũng kèm theo việc chế tạo thiết bị kết nối và phần mềm giao tiếp với máy tính.Điều này đương nhiên là phức tạp và cũng tốn kém nếu muốn áp dụng ở trường phổ thông một cách đạitrà, trong khi việc khảo sát ở bậc học này không đòi hỏi thu thập nhiều thông tin từ tín hiệu cần khảo sát. Giải pháp mà tôi đưa ra ở đây là dùng máy tính đã cài đặt phần mềm phân tích âm thanh để khảo sátcác đặc trưng của tín hiệu âm tần. Phần mềm được chúng tôi sử dụng ở đây là Cool Edit Pro 2.0 (CEP).Đồ thị âm thanh được hiển thị trên giao diện của phần mềm cho phép đo được chu kì với độ chính xáccao (10-5÷10-4s), từ đó suy ra tần số; quan sát được dạng của đồ thị; so sánh biên độ của các tín hiệu;khoảng thời gian giữa các tín hiệ u. Và đương nhiên, do máy tính xử lý thông tin trên các tập tin nên ta cóthể ghi âm, lưu trữ các âm đã được số hóa. Vì CEP là phần mềm biên tập âm thanh nên ta có thể thực hiện các tùy biến trên tập tin âm thanhban đầu như cắt, dán, tăng giảm biên độ, tần số; tạo ra các tín hiệu âm tần có tần số và cường độ tùy ý màkhông cần có nguồn âm riêng. Những tùy biến này tuy không nằm trong chương trình học nhưng quakhảo sát của chúng tôi, chúng tạo nên hứng thú khám phá cho học sinh, giúp các em thu thập thêm nhiềuthông tin bổ ích. Điều thú vị là các tùy biến này không thực hiện được trên một DAO ĐỘNG KÍ ĐIỆNTỬ . Ngoài các tín hiệu âm thanh thực sự, chúng tôi cũng khảo sát được các tín hiệu âm tần từ một máyphát tần số, quan sát dạng răng cưa, hình sin, chữ nhật, ... của các tín hiệu từ máy phát. Đặc điểm này chophép mở rộng ứng dụng sang khảo sát tín hiệu của mạch dao động LC, máy phát dao động điều h òa,mạch đa hài,... (1)Phan Công Thành, THPT Lý Tự Trọng, Thăng Bình, Quảng Nam 1MÁY TÍNH NHƯ DAO ĐỘNG KÍ ĐIỆN TỬ Một nhược điểm trong giải pháp trên so với DAO ĐỘNG KÍ ĐIỆN TỬ là CEP chỉ hỗ trợ trongvùng âm tần, nhưng có lẽ nhược điểm này không ảnh hưởng đến các ứng dụng của chúng ta. Vì các phần mềm phân tích âm nói chung, cũng như CEP dễ dàng tìm thấy và tải về máy từInternet(2) và vì sự phổ biến của máy tính nên thực hiện giải pháp này ta có thể nói là không tốn kém haychi phí là rất nhỏ so với khả năng hỗ trợ phong phú của nó (về phần cứng cơ bản chỉ cần máy tính, micvà loa) . Đây là ưu điểm lớn nhất cho phép nó có thể được ứng dụng rộng rãi. Có thể áp dụng phổ biến trong dạy học ở trường THPT, giáo viên dạy Vật lý, học sinh hoặc sinhviên (sinh viên các trường sư phạm ngành Vật lý) tự tìm hiểu ở nhà(3). Nếu được áp dụng rộng rãi, giải pháp này giúp nâng cao chất lượng dạy và học ở các phần có liênquan như đã nêu với chi phí thấp nhất. Góp phần nâng cao nhận thức của học sinh về khả năng ứng dụng đa dạng của công nghệ thông tin,cũng như tạo cho các em cách nhìn nhận biện chứng, đa chiều về mối liên hệ giữa các sự vật, hiện tượng. ****************************** (1) Tôi sẽ trình bày vấn đề này trong một bài viết khác (2 ) Địa chỉ download CEPhttp://download.softpedia.com/dl/4ceafe6ae276b1dd91d9 4b358f214776/49ff9083/100002076/software/multimedia/audio/cepsetup.exe (3 ) Dưới đây là ý kiến của các em học sinh: “Em cứ nghĩ âm thanh là một thứ vô hình khó nắm bắt. Bây giờ em coi như đã nhìn thấy được âmthanh. Không những thế em còn có thể mổ xẻ tùy ý trên file âm thanh... Một môtô chạy với tốc độ 50km/h thì khoảng thời gian giữa hai tiếng nổ li ên tiếp của động cơ là bao nhiêu? Bây giờ thì câu trả lờithật là đơn giản.” (Trần Thanh Phương, THPT Tiểu La, Quảng Nam) “ Em chưa từng nghĩ ngồi ở nhà mà có thể thực hiện thí nghiệm về hiệu ứng Doppler.” (Phan MinhPhụng, THPT Lý Tự Trọng, Quảng Nam)Phan Công Thành, THPT Lý Tự Trọng, Thăng Bình, Quảng Nam 2MÁY TÍNH NHƯ DAO ĐỘNG KÍ ĐIỆN TỬ Nội dung chính gồm 7 mục sau: 1. Hướng dẫn mở và thao tác trên tập tin bằng CEP, ghi âm trên CEP. Xem phim hướng dẫn mở và thao tác trên tập tin bằng CEP, chứa trong thư mục a. “\STKT\DAO DONG KI\THAO TAC TREN CEP” trong đĩa CD. Chú ý dùng nút lệnh để dãn đồ thị dao động theo trục thời gian, và nút lệnh để khuyếch đại biên độ của tín hiệu để thuận tiện cho việc khảo sát, xác định các thời điểm. CEP hỗ trợ ghi âm do máy phát ra cũng như ghi âm thu từ một mic. Xem phim hướng dẫn b. ghi âm trên CEP chứa trong thư mục “\STKT\DAO DONG KI\THAO TAC TREN CEP”. 2. Dùng CEP để đo tần số nhạc âm. Gọi t1 là thời điểm bắt đầu một chu kì và t2 là thời điểm kết thúc chu kì đó. Ta có chu kì T=t 2  t1 1 và suy ra tần số f= . T Việc đo tần số của âm được hướng dẫn chi tiết trong phim “\STKT\DAO DONG KI\ DO TAN SO BANG CEP\ do tan so bang CEP.wmv.” Để đo tần số với độ chính xác cao nhất, ta dùng nút lệnh để dãn đồ thị theo trục thời gian đến mức tối đa, lúc đó các thời điểm đ ươc xác định với độ chính xác dến 0.00001s (xem hình, các thời điểm cần xác định nằm trên th ...