Giáo án chuyên đề Vật lí 12 kết nối Bài 7: Siêu âm

HOẠT ĐỘNG CỦA GV - HS

DỰ KIẾN SẢN PHẨM

Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập

- GV hướng dẫn HS tìm hiểu SGK để tìm hiểu về tần số, giới hạn ứng dụng của siêu âm. Sau đó chốt lại kiến thức:

- HS trả lời Câu hỏi SGK tr.39

Tốc độ truyền siêu âm trong thạch anh là 5 700 m/s. Tính bước sóng của sóng siêu âm có tần số 2 MHz trong tinh thể thạch anh.

Bước 2: HS thực hiện nhiệm vụ học tập

- HS đọc thông tin SGK sau đó trao đổi, thảo luận trả lời các câu hỏi mà GV đưa ra.

- GV quan sát, hướng dẫn, hỗ trợ HS (nếu cần thiết).

Bước 3: Báo cáo kết quả hoạt động và thảo luận

- GV mời đại diện HS trả lời.

Bước 4: Đánh giá kết quả, thực hiện nhiệm vụ học tập

- Từ kết quả các hoạt động, GV nhận xét, đánh giá quá trình HS thực hiện nhiệm vụ.

- GV kết luận.

I. Siêu âm

+ Tần số sóng âm cao hơn 20 kHz được gọi là siêu âm.

+ Trong các thiết bị y tế, sóng siêu âm được sử dụng có dải tần số cỡ MHz.

+ Tốc độ của sóng siêu âm phụ thuộc vào môi trường mà chúng truyền qua.

+ Tốc độ truyền siêu âm qua mô cơ thể người vào khoảng 1500 m/s.

Câu hỏi (SGK -tr.39)

HOẠT ĐỘNG CỦA GV - HS

DỰ KIẾN SẢN PHẨM

Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập

-  GV cho HS nhắc lại kiến thức: siêu âm được tạo ra bởi sự rung động nguồn âm.

- GV cho HS tìm hiểu thông tin SGK, mô hình (Hình 7.1) để tìm hiểu về cách tạo ra siêu âm.

Bước 2: HS thực hiện nhiệm vụ học tập

- HS đọc thông tin SGK sau đó trao đổi, thảo luận trả lời các câu hỏi mà GV đưa ra.

- GV quan sát, hướng dẫn, hỗ trợ HS (nếu cần thiết).

Bước 3: Báo cáo kết quả hoạt động và thảo luận

- GV mời đại diện HS trả lời.

Bước 4: Đánh giá kết quả, thực hiện nhiệm vụ học tập

- Từ kết quả các hoạt động, GV nhận xét, đánh giá quá trình HS thực hiện nhiệm vụ.

- GV kết luận về cách tạo sóng siêu âm.

II. Cách tạo ra siêu âm

- Thông thường siêu âm được tạo ra bằng một bộ biến đổi điện – cơ. 

+ Bộ biến đối điện – cơ thường được làm bằng thạch anh hoặc gốm áp điện. 

+ Tích chất đặc biệt của vật liệu này: bị co dãn khi có điện trường đặt vào (Hình 7.1). 

+ Cách tạo ra sóng siêu âm: Đặt một xung điện vào các vật liệu trên tạo các dao động cơ học.

Nếu tần số của xung điện nằm trong dải tần số của sóng siêu âm thì các dao động cơ cũng có tần số này và tạo ra sóng siêu âm.

- Khi thu sóng siêu âm người ta sử dụng tính chất biến đổi cơ – điện của tinh thể thạch anh hoặc gốm áp điện. Khi nhận được sóng siêu âm thì chúng sẽ tạo ra điện áp biến thiên cùng tần số với sóng siêu âm.

HOẠT ĐỘNG CỦA GV - HS

DỰ KIẾN SẢN PHẨM

Bước 1: GV chuyển giao nhiệm vụ học tập

- GV hướng dẫn HS quan sát Hình 7.2, 7.3, 7.4 và tìm hiểu thông tin trong SGK để tìm hiểu nguyên lí hoạt động của sóng siêu âm. Sau đó chốt lại kiến thức:

- HS thực hiện Hoạt động

1. Giải thích vì sao khi siêu âm thì da và xương được hiển thị rõ ràng trong khi hình ảnh các cơ quan mềm hơn bên trong cơ thể không được hiển thị rõ?

2. Giải thích tại sao siêu âm ít được dùng để kiểm tra não.

Bước 2: HS thực hiện nhiệm vụ học tập

- HS đọc thông tin SGK sau đó trao đổi, thảo luận trả lời các câu hỏi mà GV đưa ra.

- GV quan sát, hướng dẫn, hỗ trợ HS (nếu cần thiết).

Bước 3: Báo cáo kết quả hoạt động và thảo luận

- GV mời đại diện HS trả lời.

Bước 4: Đánh giá kết quả, thực hiện nhiệm vụ học tập

- Từ kết quả các hoạt động, GV nhận xét, đánh giá quá trình HS thực hiện nhiệm vụ.

- GV kết luận về nguyên lí hoạt động của máy siêu âm.

- GV giao về nhà cho HS tìm hiểu mục Em có biết.

III. Nguyên lí hoạt động của máy siêu âm

- Nguyên lí hoạt động của máy siêu âm là dựa vào định vị bằng sóng siêu âm, thông qua một đầu dò có chức năng phát và thu tín hiệu phản hồi của sóng siêu âm.

- Sóng siêu âm khi gặp mặt phân cách (ranh giới) trên đường đi sẽ bị phản xạ và khúc xạ (Hình 7.3 SGK). Đầu dò sẽ thu nhận tín hiệu sóng siêu âm phản xạ, chuyển đổi thành tín hiệu điện, được máy vi tính xử lí và hiển thị trên màn hình.

- Sự chênh lệch cường độ sóng siêu âm phản xạ càng lớn thì hình ảnh thu được càng rõ nét. Điều này cho phép giải thích khi siêu âm thì hình ảnh xương được thể hiện rõ trong khi khó nhìn thấy các mô mềm khác nhau (Hình 7.4 SGK).

Hoạt động (SGK -tr.41)

1. Khi sóng siêu âm đi từ chất lỏng vào da và từ mô vào xương có một sự thay đổi lớn về tín hiệu sóng âm phản xạ. Do đó, những bề mặt này cho tín hiệu âm phản xạ mạnh nên hình ảnh hiển thị rõ nét. Đối với các mô mềm khác cho tín hiệu phản xạ gần như nhau nên hình ảnh hiển thị không được rõ.

2. Não được bao quanh bởi xương rắn phản xạ mạnh sóng siêu âm. Do đó, sóng siêu âm khó thâm nhập vào não và do đó tín hiệu phản xạ âm rất yếu. Giải pháp thay thế là chụp cắt lớp, chụp cộng hưởng từ.