《波的形成和传播》

西峡一高分校高二物理共享教案撰写人：吕艳鸿审核：张建成1第一节：波的形成和传播教学目标（一）知识目标1、知道直线上机械波的形成过程．2、知道什么是横波，知道波峰和波谷；知道什么是纵波，知道疏部和密部．3、知道机械振动在介质中的传播，形成机械波．知道波在传播运动形成的同时也传递了能量．4、通过学习使学生能明白用语言交流是利用声波传递信息等生活中的机械波．（二）能力目标培养学生对现象的观察能力以及对科学的探究精神．教学重点机械波的形成过程及描述教学难点机械波的形成过程及描述教学用具1、演示绳波的形成的长绳；2、横波、纵波演示仪；教学步骤引入新课我们已学习过机械振动，它是描述单个质点的运动形式，这一节课我们来学习由大量质点构成的弹性媒质整体的一种运动形式——机械波。1、机械波的产生条件是什么？演示——水波：教师用幻灯机做实验：使平静的水面振动，会看到水面上一圈圈起伏不平的波纹逐渐向四周传播出去，形成水波。演示——绳波：用手握住绳子的一端上下抖动，就会看到凸凹相间的波向绳的另一端传播出去，形成绳波。以上两种波都可以叫做机械波。教师提问：水波离开水能看到上面的现象吗？绳波离开绳行吗？学生回答：不行。教师提问：当振动停止后我们又看到了什么现象？学生回答：传出去的仍然在传播，以后水（绳）都静止不动了。请学生总结：（教师可引导）(1)机械波的概念：机械振动在介质中的传播就形成机械波(2)机械波的产生条件：振源和介质。振源——产生机械振动的物质，如在绳波中的手的不停抖动就是振源。西峡一高分校高二物理共享教案撰写人：吕艳鸿审核：张建成2介质——传播振动的媒质，如绳子、水。2、机械波的形成过程（用课件把绳波的运动展示）(1)介质模型：把介质看成由无数个质点弹性连接而成，可以想象为(图1所示)(2)机械波的形成过程：由于相邻质点间力的作用，当介质中某一质点发生振动时，就会带动周围的质点振动起来，从而使振动向远处传播。例如：图2表示绳上一列波的形成过程。图中1到18各小点代表绳上的一排质点，质点间有弹力联系着。图中的第一行表示在开始时刻(t＝0)各质点的位置，这时所有质点都处在平衡位置。其中第一个质点受到外力作用将开始在垂直方向上做简谐运动，设振动周期为T，则第二行表示经过了T／4时各质点的位置，这时质点1已达到最大位移，正开始向下运动；质点2的振动较质点1落后一些，仍向上运动；质点3更落后一些，此时振动刚传到了质点4。第三行表示经过了T／2时各质点的位置，这时质点1又回到平衡位置，并继续向下运动，质点4刚到达最大位移处，此时振动传到了质点7。依次推论，第四、五、六行分别表示了经过3T／4、和5T／4后的各质点的位置，并分别显示了各个对应时刻所有质点所排列成的波形。教师讲解后，请学生讨论机械波在传播过程中的特点：3、对机械波概念的理解(1)机械波是构成介质的无数质点的一种共同运动形式；(2)当介质发生振动时，各个质点在各自的平衡位置附近往复运动，质点本身并不随波迁移，机械波向外传播的只是机械振动的形式(演示横波演示器)；(3)波是传播能量的一种方式。4、波的种类：按波的传播方向和质点的振动方向可以将波分为两类：横波和纵波。(1)横波的定义：质点的振动方向与波的传播方向垂直。波形特点：凸凹相间的波纹(观察横波演示器)，西峡一高分校高二物理共享教案撰写人：吕艳鸿审核：张建成3叫起伏波。如图3波形所示。(2)纵波的定义：质点的振动方向与波的传播方向在一条直线上。波形特点：疏密相间的波形，又叫疏密波。如图4波形所示。举例：声波是纵波，其中：振源——声带，介质——空气、液体、固体。声波在空气中的传播速度大约为：340m/s；声波在水中中的传播速度大约为：1500m/s；声波在钢铁中的传播速度大约为：5000m/s；地震波既有横波又有纵波。其中横波和纵波的传播速度不同。水波既不是横波也不是纵波，叫做水纹波。同步训练：1.关于机械波的概念，下列说法中正确的是（）A．质点振动的方向总是垂直于波传播的B．简谐波沿长绳传播，绳上相距半个完整波形的两质点振动位移的大小始终相等C．任一个振动质点每经过一个周期沿波的传播方向移动一个完整的波形D．相隔一个周期的两时刻，简谐波的波形相同2．下列有关机械振动和机械波的说法中正确的是（）A．某物体做机械振动，它周围的介质中就一定产生机械波B．波源停止振动后，已形成的机械波仍能在介质中继续传播C．机械波传播的只是机械振动的形式和能量，参与波动的质点不随波迁移D．振动是变速的，波动是匀速的思考题机械振动与机械波的关系?西峡一高分校高二物理共享教案撰写人：吕艳鸿审核：张建成4小结：机械波的概念，机械波的产生条件，波的种类布置作业：26页问答与练习1，2必做，3题选做板书设计：12.1机械波(1)机械波的概念：机械振动在介质中的传播就形成机械波(2)机械波的产生条件：振源和介质。（3）波的种类：横波和纵波教后记：西峡一高分校高二物理共享教案撰写人：吕艳鸿审核：张建成5第二节波的图象教学目标：知识目标：1.理解波的图象的物理意义及简谐波的概念2．能根据波的图象，确定各质点的振动方向3.知道波的图象与振动图象的区别能力目标培养学生对现象的观察能力以及对科学的探究精神．重点、难点：波的图象的物理意义及应用教学步骤新课导入：过去我们研究的是一个质点的运动情况，波却是一个质点很多质点的运动。为了表示这么多质点在同一时刻的运动情况，图像是一个很有用的工具。这节课我们来研究布偶的图像，师:下面请同学们观察横波形成的过程及纵波形成过程，之后试画出横波波形图和纵波波形图.横波演示：利用横波演示仪进行，老师先演示一遍，再请学生来做体验过程纵波演示：利用纵波演示仪进行，老师先演示一遍，再请学生来做体验过程老师引导学生分析指点离开平衡位置的位移以及想想生活中的合影照的样子启发学生画出波的图像生：画图师;展示学生画图，带领学生找特点，补充不足，进行总结。进行板书【板书】一、波的图象⒈波动特点：波在传播过程中，同一时刻各质点的空间位置分布不同，如图所示，虚线表示各质点的平衡位置，图中也反映了该时刻各个质点偏离平衡位置的位移。⒉波的图象（波形图或波形曲线）：①物理意义：描述同一时刻各质点偏离平衡位置的位移，即同一时刻各质点的空间位置分布情况。②描述方法：平面直角坐标系横坐标（X）：表示在波的传播方向上各个质点的平衡位置纵坐标（Y）：表示某一时刻各个质点偏离平衡位置的位移，规定在横波中位移的方向向上为正，向下为负③图象形式：正弦曲线（余弦曲线）yx西峡一高分校高二物理共享教案撰写人：吕艳鸿审核：张建成6⒊简谐波：波源作简谐运动形成的波叫简谐波，波形图是正弦（或余弦）曲线【板书】二、波的图象的应用：⒈已知波的传播方向，确定质点的振动方向例⒈某时刻一列简谐波的图象如图所示，若波向右传播，试确定该时刻各质点的振动方向，若波向左传播，该时刻各质点的振动方向如何？⒉已知质点的振动方向，确定波的传播方向例⒉某时刻一列简谐波的图象如图所示，该时刻质点A的振动方向向下，试确定该波是向右传播还是向左传播，若该时刻质点A的振动方向向上，该波的传播方向如何？⒊已知某时刻t的波形图，求作t+Δt时刻的波形图例⒊某时刻两列简谐波的图象如图所示，分别向右、向左传播，试作出该时刻后T/4、T/2、、T后的波形图。(答案略)【板书】三、波的图象与振动图象的区别：图象比较振动图象波的图象相同点都是正弦(余弦)曲线yb向右传播yb向左传播acacxxdfdfeeyAA向下振动，波向左传播xA向上振动，波向右传播y向右y向左xxyyxxyyxxyyxx西峡一高分校高二物理共享教案撰写人：吕艳鸿审核：张建成7不同点研究对象单个质点连续介质(无数个质点)研究内容质点在振动过程中位移随时间的变化规律某一时刻连续介质中各质点的空间分布图象变化图象随时间起点的选择而不同图象随时刻的选择而不同例题4、一列简谐横波，在t=0时波形如图7—8所示，P、Q两点的坐标分别为-1m、-7m，波的传播方向由右向左，已知t=0.7s时，P点第二次出现波峰，则：①此波的周期是多少？②此波的波长是多少？③当t=1.2s时P点的位移？④从t=0到t=1.2s质点P的路程是多少？思路分析：由t=0时刻的波形图由右向左传播可知：以后每个质点开始振动时应向上振动，而波传播到P点需半个周期，当t=0.7s时，P点第二次出现波峰，可见P点在0.7s内完成了次全振动，则可求得波的周期。质点在一个周期内的路程是4A。解：①由分析可知：T=0.7T=0.4s。②由波的图象可知：λ=4cm③由分析可得：x=0④由分析可得：s=1.5×4A=1.5×4×2=12cm同步训练1．一列横波沿绳子向右传播，某时刻形成如图所示的凸凹形状，此时绳上A、B、C、D、E、F六个质点（）A.它们的振幅相同B.其中D、F速度方向相同C.其中A、C速度方向相同D.从此时算起，B比C先回到平衡位置2．一列波在介质中向某一方向传播，如图所示为此波在某一时刻的波形图，并且此时振动只发生在M、N之间，并知此波的周期为T，Q质点速度方向在波形图中是向下的，下面说法中正确的是（）A.波源是M，由波源起振开始计时，P点已经振动时间TB.波源是N，由波源起振开始计时，P点已经振动时间T43C.波源是N，由波源起振开始计时，P点已经振动时间4TD.波源是M，由波源起振开始计时，P点已经振动时间4T3．如图10－12所示，为一列简谐波在某一时刻的波形图，以下判断正确的是（）A.A、C两点的振幅相同B.B点此时的振动方向一定沿y轴正方向C.A、C两点的位移相同D.在同一振动图象中画出的A、B两质点的振动图线完全一样ABCDEFMPQN西峡一高分校高二物理共享教案撰写人：吕艳鸿审核：张建成84．如图10－13所示为简谐波某时刻的波形图，图上a点和b点表示两质点在该时刻的位置，它们的y坐标绝对值相同。对此两质点，下列判断正确的是（）A.该时刻位移相同B.该时刻加速度相同C.该时刻速度方向相同D.该时刻加速度方向相同课堂小结：1知识上本节我们学习了波的图象2方法上利用图像特点解决问题的方法。布置作业：p28问答与练习2、3必做，4题选做板书设计：2波的图像一、波的图象四、同步训练二、波的图象的应用：例⒈例2例3例4小结三、波的图象与振动图象的区别教后记:yxOABCDEFyxO-y0y0ab西峡一高分校高二物理共享教案撰写人：吕艳鸿审核：张建成9第三节：波长、频率和波速教学目标（一）知识目标1、掌握波长、频率、波速的物理意义；2、能在机械波的图象中识别波长；3、掌握波长、频率和波速之间的关系，并会应用这一关系进行计算和分析问题；（二）能力目标:培养学生阅读材料、识别图象、钻研问题的能力．教学重点:波长、频率和波速之间的关系教学难点:波长、频率和波速之间的关系教学方法:讨论、分析、讲授教学用具:横波演示器教学步骤一、引入新课教师用计算机幻灯（PPT）展示简谐横波的图象，如图所示：教师提问：=0、=0.1、=0.2、=0.3、=0.4、=0.5、=0.6这些质点的振动方向如何？请学生回答。学生回答：=0向下振动；=0.1速度等于0；=0.2向上振动；=0.3速度等于0；=0.4向下振动；=0.5速度等于0；=0.6向上振动教师提问：在这些质点中振动相同的是哪些点？学生回答：=0=0.4向下振动、=0.2=0.6向上振动、=0.1=0.3=0.5速度等于0。教师提问：在以上三组相同中又有什么不同呢？学生回答：前两组的质点的振动是完全相同，后一组有不同的。教师提问：振动完全相同指什么？学生回答：指：质点的位移、回复力、加速度、速度都相同。教师提问：相邻的振动完全相同的质点间的水平距离都相等吗？请学生讨论。教师可在教室里指导个别学生，并与学生讨论学生提出的问题。教师总结：这就是波长，用表示，单位是米西峡一高分校高二物理共享教案撰写人：吕艳鸿审核：张建成10教师板书：一、波长：在波动中，对平衡位置的位移总是相等的两个相邻质点间的距离，叫波长1、单位：米2、符号表示：教师提问：设波源的振动频率（周期）是，