高二物理最新教案浙江省物理学科机械波教案资Word文档下载推荐.docx
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t=T1316
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
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
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
yy
yy
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
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
波长、频率和波速及关系
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
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
波的反射和折射规律
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
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
发生明显衍射现象的条件
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
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
波的叠加原理波的干涉
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