高二物理最新教案浙江省物理学科机械波教案资.docx
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高二物理最新教案浙江省物理学科机械波教案资
第十章 机械波
一波的形成和传播
目标：
①知道机械波的形成过程
②知道横波、纵波及其特点
③知道机械波的传播实质
重点：
机械波的形成过程
引言：
机械振动是一种普遍的运动，如人讲话是由于声带的振动，人耳听到声音是由于耳膜的振动，那么声带的振动是如何引起耳膜的振动呢？
一、波的形成和传播：
我们以绳子传递振动为例来说明波的形成和传播过程。
⒈绳子的特性：
①一条连续的绳子由许多质点组成（如下图所示）
②相邻质点间存在相互作用力
⒉振动沿绳子的传播：
t=0147101316
1
t=T/4
47101316
t=T/2
1
7101316
4
t=3T/47101316
1
10
7
1
t=T1316
4
⒊波：
机械振动在介质中的传播
思考：
形成波必须具备哪两个条件？
⒋各质点的振动情况：
机械振动向右传播，介质中的各质点在各自的平衡位置附近上下作简谐运动，并没有随波逐流（没有向右传播）。
⒌分析要点：
①前面质点（离波源近）带动后面质点（离波源远）振动，由于质点开始振动的时间有先后，使得在同一时刻不同质点所处的位置不同，从总体上看形成凹凸相间的波。
②质点的位移：
相对于平衡位置而言
例⒈机械振动在介质中传播，下列说法中正确的是------------------（AB）
（A）介质中的各质点在各自的平衡位置附近作振动
（B）介质中相邻质点间必存在相互作用力
（C）介质中的各质点同时开始振动
（D）介质中的各质点随波的传播而迁移
二、横波和纵波：
⒈横波：
质点的振动方向与波的传播方向垂直的波
波峰：
凸起部份的最高处；波谷：
凹下部份的最低处
传播方向
振动方向
⒉纵波：
质点的振动方向与波的传播方向在同一直线上的波
密部：
纵波中质点分布最密的地方；疏部：
纵波中质点分布最疏的地方
例⒉关于横波和纵波，下列说法中正确的是---------------------------（C）
（A）质点作上下振动的波叫横波
（B）质点的振动方向与波的传播方向一致的波叫纵波
（C）横波中位于波谷与波峰的点都是该时刻位移最大的点
（D）横波中，位移最大的点在波峰，位移最小的点在波谷
⒊声波是纵波，能在气体、固体、液体中传播
地震波中，既有横波，又有纵波
三、机械波
⒈机械波：
机械振动在介质中传播，形成机械波
⒉形成条件：
①波源②有传递振动的介质
⒊波是传递能量的一种形式
例⒊关于机械波，下列说法中正确的是-------------------------------（BCD）
（A）有机械振动，必会形成机械波（B）有机械波必有机械振动
（C）机械波是机械振动在介质中传播的过程，它是传递能量的一种形式
（D）机械波传递波源的振动形式和能量
二波的图象
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
重点：
波的图象的物理意义及应用
知识导航：
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）
y
x
⒊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
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？
yb向右传播yb 向左传播
acac
xx
dfdf
ee
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？
y
AA向下振动，波向 左 传播
xA向上振动，波向 右 传播
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）
y向右y向左
xx
yy
xx
yy
xx
yy
xx
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
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
三、波长、频率和波速
目标：
①理解波长、频率和波速的物理意义，能从波形图上确定波长
②理解波长、频率和波速的关系，并会应用此关系进行有关计算和分析
重点：
波长、频率和波速及关系
知识导航：
一、波长（λ）：
⒈波的图象：
Y15913
O2 46810121416x
371113
图中哪些点的振动情况完全相同？
⒉波长：
①在波动中，对平衡位移的位移总是相等的两个相邻质点间的距离叫波长
②波长的另一定义：
波在一个周期里向前传播的距离
③波长的确定：
横波中波长＝两个相邻波峰（波谷）间的距离
纵波中波长＝两个相邻密部（疏部）间的距离
例⒈关于波长的说法中正确的是―――――――――――――（ A ）
（A）在一个周期里，沿波的传播方向，振动在介质中传播的距离等于波长
（B）在波传播过程中，加速度始终相等的质点间的距离等于波长
（C）在一个周期里，某一质点通过的路程等于波长
（D）两个波谷间的距离等于波长
二、描述波动的其他物理量：
⒈波的振幅＝波源的振幅
⒉波的周期＝波源的振动周期
波的频率＝波源的振动频率
T＝
⒊波速：
波的传播速度
根据波长＝波在一个周期里向前传播的距离可得
V==
V=λf------此式表明：
波速＝波长和频率的乘积
例⒉1946年，在太平洋发生的一次地震引起的海啸中，海浪的速度达到800km/h,海面振动周期是0.2h求海浪的波长？
（160km）
⒋对理解波长、频率和波速的几点说明：
①波的频率：
取决于波源的频率，与介质无关
②波速：
取决于介质的性质，与频率、波长无关
③波长：
由V=λf分析确定
例⒊一列波在介质甲中的波长为λ1，在介质乙中的波长为λ2，且λ1＝3λ2则该波在介质甲和介质乙中的频率和波速之比为――――――――（ C ）
（A）3∶1 1∶1 （B）1∶3 1∶3
（C）1∶1 3∶1 （D）1∶1 1∶3
三、波动问题的多解性：
波在传播过程中由于时间上的周期性、空间上的周期性、及传播方向的双向性是导致波动问题的多解性的原因，若加限定条件，可使无限解转化为有限解或唯一解，具体表现在：
⒈波的传播方向不确定必有两种可能解
⒉波形变化时间与周期关系不确定必有系列解
⒊波形移动距离与波长关系不确定必有系列解
例⒋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68m/s，这列波向哪个方向传播？
y/cm
5
o2468101214x/cm
-5
①向右：
V=4（4n+1），向左：
V=4（4n+3）
②向左
例⒌如图，一根张紧的水平绳上有相距14m的a、b两点，b点在a点的右方，当一列简谐波沿此绳向右传播时，若a点处于波峰位置时，b点恰处于平衡位置，且向下运动，经过1.00秒后，a位于平衡位置，且向下运动，而b点恰处于波谷位置，求这列波可能的波速？
（V=14（4n+1）/（4k+3））
四波的反射和折射
目标：
①能看懂用波面和波线描述的波的情况
②了解波的反射、折射现象，知道波在反射、折射时所遵守的规律
重点：
波的反射和折射规律
知识导航：
一、波的反射：
⒈波的几何描述：
波面
波峰
波线
波谷
波面：
如图，点波源形成的波向周围传播，图示的圆形是朝各个方向传播的波峰（波谷）在同一时刻形成的，叫波面
波线：
与波面垂直的线叫波线，表示波的传播方向
⒉波的反射：
波遇到障碍物会返回来继续传播，这种现象叫波的反射
⒊波的反射规律：
iiˊ
法线入射角：
入射波的波线与平面法线的
入射线反射线夹角叫入射角
反射角:
反射波的波线与平面法线的
夹角叫反射角
①反射角=入射角
②反射波的波长、频率、波速跟入射波的相同
⒋常见的声波反射现象：
①夏日雷声轰鸣不绝：
声波在云层界面多次反射
②空房讲话会感到声音更响：
③回声：
原声和回声相差0.1S以上，人耳才能区分原声和回声
二、波的折射：
⒈波的折射：
波从一种介质射入另一种介质时，传播的方向会改变，这种现象叫波的折射
入射角：
入射波的波线与法线的夹角
折射角：
折射波的波线与法线的夹角
对水波：
V深水区>V浅水区
v1λ1i
v2λ2r
介质Ⅰ法线
介质Ⅱ
⒉折射规律：
①入射角i、折射角r和波速之间有下述关系：
②在波的折射中，波的频率不变，波速和波长都发生变化
五波的衍射
目标：
①知道什么是波的衍射现象
②知道波发生明显衍射的条件
③知道衍射是波所特有的现象
重点：
发生明显衍射现象的条件
知识导航：
一、波的衍射：
⒈波的衍射：
波可以绕过障碍物继续传播的现象叫波的衍射
⒉波发生明显衍射现象的条件：
只有缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长相差不多，或者比波长更小时，才能观察到明显的衍射现象
⒊一切波都能发生衍射，衍射是波所特有的现象
⒋波的直线传播是衍射现象很不明显时的近似情况
⒌声波的衍射现象：
声波的波长较长，因此声波在通常情况下能发生明显的衍射现象
二、应用举例：
例⒈试分析“闻其声而不见其人”的物理道理。
例⒉光是一种波，通常我们认为光是沿直线传播的，在不透明障碍物后会留下阴影，这与一切波都能发生衍射是否矛盾？
为什么？
例⒊如图，是不同频率的水波通过相同的小孔所能到达区域的示意图，试分析三种情况下水波的频率大小关系？
六波的干涉
目标：
①知道波的叠加原理
②知道波的干涉现象，懂得波干涉时产生干涉图样的成因
③知道产生干涉现象的必要条件
④知道干涉也是波特有的现象
重点：
波的叠加原理波的干涉
知识导航：
一、波的叠加：
⒈波的相遇情况：
12相遇前波1向右传播，波2向左传播
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