机械波教学案[1]

金中河西2010高二物理教学案十一、机械波11、波的形成和传播一、学习目标：1、理解波的形成过程及质点的振动特点2、理解波的传播过程的特点3、知道横波和纵波的异同，机械波的一般特点二、学习难点：波的形成和传播过程的特点三、主要内容：（一）、绳波的形成和传播特点（观察波的形成演示后学生总结）1．各个质点都在自己的平衡位置附近做运动2．所有质点的起振方向都3．各质点都重复振源的振动，只在时间上依次落后4．波的形状向前速推移,且波的前端波形保持不变（即可能波峰始终在前）5．振源完成一次全振动，刚好形成一个完整的波形6．质点只在自己的平衡位置附近振动,并不“随波逐流”问题1：为什么振源的振动会带动其他质点的振动？问题2：你能用一句精炼的话总结波的形成原因吗？（二）、波的分类：①横波:振动方向与的传播方向垂直,传播过程中会形成波峰和波谷凸起的叫波峰，凹下的叫波谷②纵波:质点的振动方向与波的传播方向,传播过程中会形成疏部和密部.常见纵波：声波地震波既有横波又有纵波。（三）、机械波1．形成条件：振源、弹性介质2．波传播的是能量和振动这种运动形式练习：课本26页，3题金中河西2010高二物理教学案十一、机械波22-3、波的图象，波长、频率和波速一、学习目标：1．明确波的图象的物理意义。知道振动图象与波动图形的区别2．掌握波的周期性的特点，知道描述波的物理量─波长，周期（频率）和波速3、会用波的公式：解题二、学习难点：波的图象的物理意义，振动图象与波动图形的区别；三、主要内容：1、波的图象（又叫某一时刻波形图）横坐标——表示在波的传播方向上各质点的位置与参考点的距离。纵坐标——表示某一时刻各质点偏离平衡位置的。如果波的图象是正弦曲线，这样的波叫正弦波，也叫。介质中有简谐波传播时，介质的质点在做运动2．波的图象的物理意义：波的图象表示介质中各质点在某一时刻偏离平衡位置的位移3、比较振动图象与波形图象画出再过T/4的图象完成书上练习28页1-4题振动图象波的图象图线研究对象研究时间横坐标纵坐标金中河西2010高二物理教学案十一、机械波34、波长：符号在振动过程中对平衡位置的总是相等的相邻质点间的距离叫波长，如相邻的两个波峰或波谷间的距离就是一个波长，周期（频率）：波的周期=质点的振动周期。波速公式：（波形的平移）（波速公式）此关系也适应于电磁波结论：振动在一个周期里在介质中传播的距离等于一个波长。波速由决定，频率（周期）由决定。例1．一列沿x正方向传播的横波，其振幅为A，波长为λ，某一时刻波的图象如图所示。在该时刻，某一质点的坐标为(λ，0)，经过四分之一周期后，该质点的坐标为例2：如图3所示为一列简谐波在某一时刻的波的图象求：(1)该波的振幅和波长。(2)已知波向右传播，说明A、B、C、D质点的振动方向。(3)画出经过T/4后的波的图象。例3、如图11-3-1所示,甲为某一列简谐横波在t=t0时刻的图像,乙是这列波上质点P从这一时刻起的振动图像,试讨论:(1)波的传播方向(2)画出经过2.3s后波的图像.xvtvfT金中河西2010高二物理教学案十一、机械波4例4:一列波在t1时刻的波形图如图中的实线所示，t2时刻的波形图如图中的虚线所示，已知Δt=t2－t1=0.5s,求①这列波可能的波速？②若波速为0.68m/s，这列波向哪个方向传播？课堂练习：1、一列沿着x轴正方向传播的横波，在t=O时刻的波形如图11-6-4甲所示．图甲中某质点的振动图象如图11-6-4乙所示．质点N的振幅是m，振动周期为s，图乙表示质点(从质点K、L、M、N中选填)的振动图象．该波的波速为m/s．2、如图11-6-1为一列沿x轴传播的简谐运动横波在零时刻的图像和在x=6m处的质点从该时刻起的振动图像，求：（1）该波的传播方向和速度大小（2）x=6m处的质点位移随时间变化的关系式3．一列横波在x轴上传播，01t和st05.02时的波形分别如下图中的实线和虚线所示。（1）若波向右传播，且周期大于)(12tt，求波速。（2）若波速为600/ms，求波的传播方向。y/cm5o24681012x/cm-5cmy/mx/02.02.08金中河西2010高二物理教学案十一、机械波53、2波的传播规律例1、如图所示，绳中有一列正弦横波，沿x轴传播，，b是绳上两点，它们在x轴上的距离小于一个波长，当点振动到最高点时，b点恰好经过平衡位置向上运动。试在图上、b之间画出波形图。例2、一列简谐波沿一直线向左运动，当直线上某质点a向上运动到达最大位移时，a点右方相距0.15m的b点刚好向下运动到最大位移处，则这列波的波长可能是（）A．0.6mB．0.3mC．0.2mD．0.1m例3、一列简谐横波沿水平直线向右传播，M、N是介质中相距为Δs的两质点，M在左，N在右，t时刻M、N两质点正好振动经过平衡位置，且M、N之间只有一个波谷，经过Δt时间N质点恰好在波峰，求这列波的波速.例4．一列简谐横波沿直线由a向b传播，相距10.5m的a、b两处的质点振动图象如图中a、b所示，则A．该波的振幅可能是20cmB．该波的波长可能是8.4mC．该波的波速可能是10.5m/s左ab右••金中河西2010高二物理教学案十一、机械波6D．该波由a传播到b可能历时7s例5．如图11-3-17所示，一列向右传播的简谐横波，波速大小为0.6m/s,P质点的横坐标为x=0.96m，从图示时刻开始计时，求：（1）P质点刚开始振动时振动方向如何？（2）P质点开始振动以后，其振动周期为多少？（3）经过多长时间，P质点第二次达到波峰？课外练习1、在均匀介质中选取平衡位置在同一直线上的9个点，相邻两质点间的距离均为L，如图11-6-3甲所示，一列横波沿该直线向右传播。t=0时到达质点1，质点1开始向下运动，经过时间Δt第一次出现如图11-6-3乙所示的波形，则该波()A．周期为t，波长为8LB．周期为t32，波长为8LC．周期为t32，波速为tL12D．周期为t，波速为tL82、由原点O处的波源发生的一列简谐波沿x轴正向传播，在t=0时刻的波形曲线如图所示，已知这列波的质点P连续出现两次波峰的时间间隔为0.4s，则正确的说法是（）A.这列波的波长为5cmy/cm2-2OP12345678910x/mQ金中河西2010高二物理教学案十一、机械波7B.这列波的传播速度为10m/sC.当t=0.7s时，质点Q第一次到达波峰D.质点Q到达波峰时，质点P恰好到达波谷3、图1所示为一列简谐横波在t＝2秒时的波形图，图2是这列波中P点的振动图线，那么该波的传播速度和传播方向是（）A．v＝25cm/s，向左传播B．v＝50cm/s，向左传播C．v＝25cm/s，向右传播D．v＝50cm/s，向右传播4.同一音叉发出的声波同时在水和空气中传播，某时刻的波形曲线见题15图，以下说法正确的是（）A．声波在水中波长较大，b是水中声波的波形曲线。B．声波在空气中波长较大，b是空气中声波的波形曲线C．水中质点振动频率较高，a是水中声波的波形曲线D．空气中质点振动频率较高，a是空气中声波的波形曲线5、一列简谐横波沿x轴负方向传播，波速v＝4m/s，已知坐标原点（x＝0）处质点的振动图象如图a所示，在下列4幅图中能够正确表示t＝0.15s时波形的图是6、如图所示，位于介质I和II分界面上的波源S，产生两列分别沿x轴负方向与正方向传播的机械波。若在两种介质中波的频率及传播速度分别为f1、f2和v1、v2，则C－0.80.8A1.60.10y/mx/m－0.80.8B1.60.10y/mx/m－0.80.8C1.60.10y/mx/m－0.80.8D1.60.10y/mx/m金中河西2010高二物理教学案十一、机械波8A．f1＝2f2，v1＝v2B．f1＝f2，v1＝0.5v2C．f1＝f2，v1＝2v2D．f1＝0.5f2，v1＝v27．如图，一列简谐横波向右传播，波速为v，沿波的传播方向上有相距为L的P、Q两质点。某时刻P、Q两质点都处于平衡位置，且P、Q间仅有一个波峰。经过时间t，Q质点第一次运动到波谷，试求出波长的可能值。8．一列横波上有相距4米的A、B两点，波的传播方向是由A向B，波长大于2米，如图11-3-18表示A、B两质点的振动图像，求波速．【解析】振动图象告诉我们初始时刻A在波峰B在平衡位置，且由波的传播方向可以推断B点的振动方向向下，由于A、B相距4m而波长大于2m，所以，A、B之间要么不到一个波QPvLLxⅠⅡ金中河西2010高二物理教学案十一、机械波9长，要么不到两个波长，故可以作出如图11-3-19模拟波形．由第一个波形图知道波长为λ1=4×4/3=16/3m波速为v1=λ1/T=40/3m由第二个波形图知道7λ2/4=4,所以λ2=16/7m波速为v2=λ2/T=40/7m这里存在多解情况，原因是题目给了我们一个产生多解的可能：波长大于2m4、波的反射和折射一、学习目标：1、知道波面与波线，了解惠更斯原理2、会用惠更斯原理解释波的反射与折射现象二、学习难点：惠更斯原理的理解与应用三、主要内容：1、波面与波线波面：由振动状态相同的点构成的波线：与波面的线叫波线2、惠更斯原理：介质中波面上任一点，都可以看作，此后，这些子波在前进方向的包络面就是新的波面。用惠更斯原理解释上面的两种波面的形成过程。3、波的反射：结论：4、波的折射：结论：金中河西2010高二物理教学案十一、机械波105、波的衍射学习目标：1、知道衍射现象2、知道产生明显衍射的条件3、会用惠更斯原理解释波的衍射现象学习难点：用惠更斯原理解释波的衍射现象主要内容：1、观察衍射现象衍射现象：2、产生明显衍射现象的条件：3、分析衍射现象产生的原因：练习：课本38页金中河西2010高二物理教学案十一、机械波11一切波都能发生反射、折射、干涉、衍射。特别是干涉、衍射，是波特有的性质。（1）干涉产生干涉的必要条件是：两列波源的频率必须相同。[来源:学科网ZXXK]需要说明的是：以上是发生干涉的必要条件，而不是充分条件。要发生干涉还要求两列波的振动方向相同（要上下振动就都是上下振动，要左右振动就都是左右振动），还要求相差恒定。我们经常列举的干涉都是相差为零的，也就是同向的。如果两个波源是振动是反向的，那么在干涉区域内振动加强和减弱的位置就正好颠倒过来了。在稳定的干涉区域内，振动加强点始终加强；振动减弱点始终减弱。至于“波峰和波峰叠加得到振动加强点”，“波谷和波谷叠加也得到振动加强点”，“波峰和波谷叠加得到振动减弱点”这些都只是充分条件，不是必要条件。9.多普勒效应多普勒效应是所有波动过程共有的特征。（1）定义：由于波源和观察者之间的相对运动，使观察者感到频率发生变化的现象，叫做多普勒效应。（2）现象：当波源和观察者有相对运动是，如果两者相互靠近，观察者接收到的频率增大；如果两者远离，观察者接收到的频率减小。[来源:Z+xx+k.Com]（3）运用：根据声波的多普勒效应可以测定车辆的速度；根据光波的多普勒效应可以判断遥远天体相对地球的运行速度。一切波都能发生反射、折射、干涉、衍射。特别是干涉、衍射，是波特有的性质。⑴干涉。产生干涉的必要条件是：两列波源的频率必须相同。需要说明的是：以上是发生干涉的必要条件，而不是充分条件。要发生干涉还要求两列波的振动方向相同（要上下振动就都是上下振动，要左右振动就都是左右振动），还要求相差恒定。我们经常列举的干涉都是相差为零的，也就是同向的。如果两个波源是振动是反向的，那么在干涉区域内振动加强和减弱的位置就正好颠倒过来了。干涉区域内某点是振动最强点还是振动最弱点的充要条件：①最强：该点到两个波源的路程之差是波长的整数倍，即δ=nλ②最弱：该点到两个波源的路程之差是半波长的奇数倍，即122n金中河西2010高二物理教学案十一、机械波12根据以上分析，在稳定的干涉区域内，振动加强点始终加强；振动减弱点始终减弱。至于“波峰和波峰叠加得到振动加强点”，“波谷和波谷叠加也得到振动加强点”，“波峰和波谷叠加得到振动减弱点