选修34 第十二章 机械波 教案.docx

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选修34第十二章机械波教案

课题：

第一节波的形成和传播（1课时）第1课时总序第个教案

课型：

新授课编写时时间：

年月日执行时间：

年月日

一、三维目标

1、知识与技能：

①知道直线上机械波的形成过程

②知道“机械振动在介质中传播，形成机械波”，知道波在传播运动形式的同时也传递了能量

2、过程与方法：

①培养学生进行科学探索的能力

②培养学生观察、分析和归纳的能力

③培养学生的空间想象能力和思维能力

3．情感、态度与价值观：

①培养学生实事求是的科学态度和良好的工作作风

②培养学生互相团结、分工协作的团队精神

二、教学重点、难点分析

机械波的形成过程及传播规律是本节课的重点，也是本节课的难点。

解决方案：

通过课堂实验和课件演示以及巩固练习来突破重难点，同时引导学生看书

三、教学方法

实验探索法

四、教具

丝带、波动演示箱、水平悬挂的长弹簧、音叉、计算机、投影仪、大屏幕、课件

五、教学过程

（－）引入新课

［演示］抖动丝带的一端，产生一列凹凸相间的波在丝带上传播

（二）进行新课

【板书】一、波的形成和传播

［演示］拨动水平悬挂的柔软长弹簧一端，产生一列疏密相间的波沿弹簧传播；

［演示］敲击音叉，听到声音，这是声波在空气中传播

师生共同分析，得出波产生的条件：

①波源，②介质。

波是怎样形成的呢？

为什么会有不同的波形？

波传播的是什么呢？

【板书】实验探索

发放“探索波的形成和传播规律”的实验报告，进行实验探索并完成实验报告。

实验目的：

探索波的形成原因和传播规律

实验

（一），学生分组实验：

每两人一条丝带（60cm左右），观察丝带上凹凸相间的波。

实验步骤：

（1）、将丝带一端用手指按在桌面上，手持另一端沿水平桌面抖动，在丝带上产生一列凹凸相间的波向另一端传播。

（2）、在丝带上每隔大约2~3cm用墨水染上一个点，代表丝带上的质点。

重复步骤

（1）。

观察丝带上的质点依次被带动着振动起来，振动沿丝带传播开去，在丝带上形成凹凸相间的波。

①思考：

丝带的一端振动后，为什么后面的质点能被带动着运动起来？

如果将丝带剪断，后面的质点还能运动吗？

②分析：

丝带上凹凸相间的波形是怎样产生的？

③观察丝带上的质点是否随波向远处迁移？

实验

（二），观察波动演示器上凹凸相间的波

实验步骤：

（1）、逆时针转动摇柄，演示屏上的质点排成一条水平线。

（2）、顺时针转动摇柄，各个质点依次振动起来。

现象：

①后面的质点总比前面的质点开始振动的时刻_____，从总体上看形成凹凸相间的波。

②各质点的振动方向，波的传播方向，质点振动方向与波的传播方向怎样？

③质点是否沿波的传播方向迁移？

这种波叫做横波，在横波中凸起的最高处叫做波峰，凹下的最低处叫做波谷。

实验（三），观察弹簧上产生的疏密相间的波。

实验步骤：

（1）、拨动水平悬挂的柔软长弹簧一端，产生一列疏密相间的波沿弹簧传播。

（2）、在弹簧上某一位置系一根红布条，代表弹簧上的质点，重复步骤

（1）。

①观察:

：

红布条是否随波迁移？

说明了什么？

②分析：

弹簧上疏密相间的波形是怎样产生的？

实验（四），观察波动演示器上疏密相间的波：

实验步骤：

（1）、逆时针转动摇柄，演示屏上的质点排成一条水平线。

（2）、顺时针转动摇柄，各个质点依次振动起来。

现象：

①后面的质点总比前面的质点开始振动的时刻________，从总体上看形成疏密相间的波。

②各质点的振动方向、波的传播方向怎样？

③质点是否沿波的传播方向迁移？

这种波叫做纵波，在纵波中最密处叫做密部，最疏处叫做疏部。

分析实验得出结论：

①不论横波还是纵波，介质中各个质点发生振动并不随波迁移。

因此，波传播的是_________________，而不是介质本身。

②波传来前，各个质点是静止的，波传来后开始振动，说明他们获得了能量。

这个能量是从波源通过前面的质点传来的。

因此：

波是传递_________的一种方式。

（四）知识应用：

1、课本中提到地震波既有横波，又有纵波。

你能想象在某次地震时，位于震源正上方的建筑物，在纵波和横波分别传来时的振动情况吗？

为什么？

2、本来是静止的质点，随着波的传来开始振动，有关这一现象的说法正确的有：

A、该现象表明质点获得了能量

B、质点振动的能量是从波源传来的

C、该质点从前面的质点获取能量，同时也将振动的能量向后传递

D、波是传递能量的一种方式

E、如果振源停止振动，在介质中传播的波也立即停止

F、介质质点做的是受迫振动

课后记：

课题：

第二节波的图像（1课时）第1课时总序第个教案

课型：

新授课编写时时间：

年月日执行时间：

年月日

教学目标

一、知识目标：

1．知道波的图象，知道横、纵坐标各表示什么物理量，知道什么是简谐波。

2．知道什么是波的图象，能在简谐波的图象中读出质点振动的振幅。

3．根据某一时刻的波的图象和波的传播方向，能画出下一时刻和前一时刻的波的图象，

并能指出图象中各个质点在该时刻的振动方向。

4．了解波的图象的物理意义，能区别简谐波与简谐运动两者的图象。

二、能力目标：

1.培养学生观察、分析和归纳的能力

2.培养学生的空间想象能力和思维能

三、德育目标：

培养学生细心、认真、一丝不苟做实验的品质，进而培养学生实事求是的科学态度和良好的工作作风

教学重点

明确波的图象的物理意义；

教学难点

对波的时间与空间周期性的理解与应用

教学方法

实验法、探究法

教学用具

实验演示和多媒体辅助教学

课时安排

1课时

教学过程

一、引入新课：

通过上节课的学习，我们知道了什么是机械波，同时认识了波的形成和传播过程。

我们还清楚，图象是描述物理过程、物理现象和反映物理规律的一种简单、直观的方法，如物体的运动图象、简谐运动的图象等。

同样，波的运动情况及传播过程也可以用图象直观的表示出来。

这就是波的图象。

【板书】第二节波的图象

二、新课教学：

【演示】由波动演示仪给出波动过程中振动质点在一些时刻所在的位置，然后定格在某一时刻。

用横坐标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，并规定在纵坐标中位移的方向向上时为正值，位移的方向向下时为负值。

把各个质点在某一时刻的位置连成一条曲线，就得到某一时刻的波的图象。

【板书】一、什么是波的图象

振动质点在某一时刻的位置连成的一条曲线，叫波的图象。

波的图象也可以理解为：

在x-y坐标平面内，连接某一时刻各个质点位移矢量末端得到的一条曲线。

在波的图象中最高处叫波峰，最低处叫波谷。

处在波峰和波谷的质点位移的数值，就是振动质点的振幅，也叫波动的振幅。

在波的图象中，波形曲线是正弦曲线（或余弦曲线），它所表示的波叫简谐波。

简谐波是一种最简单、最基本的波，其他的波可以看成是由若干简谐波合成的。

在中学物理中，我们不再研究简谐波的合成情况。

根据波的传播情况，我们知道，先振动的质点带动相邻的质点依次振动，于是在质点中就形成了机械波。

因此我们不难理解，质点振动方向和波的传播方向应有一定关系。

这就是质点振动方向和波的传播方向之间的关系问题。

【课件演示】①波的形成，②描绘波的图象

【板书】二、振动方向和波的传播方向的关系

【例题1】一列横波在某一时刻的波形图如图10-1所示。

若此时刻质点a的振动方向向下，则波向什么方向传播？

分析：

取和a相邻的两个点b、c。

若a点此时刻向下振动，则b点应是带动a点振动的，c点应是在a点带动下振动的。

所以b点先振动，其次是a、c两点。

因此，波是向左传播的。

【例题2】如图10-1所示，若波向右传播，此时刻d点向什么方向运动？

分析：

取和d点相邻的一个点e，由于波向右传播，所以d点应该比e点先振动起来，e点是在d点带动下振动起来的，所以d点此时刻应该向下振动。

根据波的传播过程我们知道，波是以一定的速率v（波速）在介质中传播的，在单位时间内某一波烽或波谷（密部或疏部）向前移动的距离等于波速，既然波是向前移动的，所以波的图线形状是在变化的。

从另一个角度我们也可以看到，在波动过程中，质点都在不停的振动，在不同的时刻，各个质点的位置是不同的，因此，波的图象形状也是在变化的，我们要掌握波的图象变化的情况。

【板书】三、波的图象变化情况

确定波的图象变化的情况有两种方法：

一是描点作图法，二是图象平移作图法。

（这一节课我们重点学习前一种方法）

【板书】1、描点作图法

【例题3】某一简谐波在t=0时刻的波

形图如图10-2中的实线所示。

若波向右

传播，画出T/4后和T/4前两个时刻的

波的图象。

分析：

根据t=o时刻波的图象及传播方

向，可知此时刻A、B、C、D、E、F

各质点在该时刻的振动方向，由各个质

点的振动方向可确定出经T/4后各个质点所在的位置，将这些点所在位置用平滑曲线连接起来，便可得到经T/4后时刻的波的图象。

如图10-2中虚线所示。

同样道理，由各个质点的振动方向可确定出经T/4前各个质点所在的位置，将这些点所在位置用平滑曲线连接起来，便可得到经T/4前时刻的波的图象。

如图10-3中虚线所示。

若波向左传播，同样道理可以画出从

t=o时刻开始的T/4后和T/4前两个时刻

的波的图象。

下面请同学们在练习本上画出波向左传播，从t=0时刻开始的T/4后和T/4前两个时刻的波的图象。

（可以请两个学生到黑板上练习，及时发现问题，进行针对性讲评）

【板书】2、图象平移作图法

（这种作图法我们下一节课再学习）

从波的图象中的波形曲线我们看到，波的图象和振动图象从图线形状看，可以完全相同，但两种图象有着本质的区别。

【板书】四、波的图象与振动图象的区别

【课件演示】波的图象与振动图象的区别。

【板书】1、两种图象横、纵坐标的意义不同。

波的图象横坐标x表示在波的传播方向上各个质点的平衡位置，振动图象横坐标t表示该质点振动的时间。

【板书】2、两种图象描述的对象不同

波的图象描述的是某一时刻各个质点偏离平衡位置的位移，振动图象描述的是某一质点在不同时刻偏离平衡位置的位移。

【板书】3、两种图象相邻两个正向（或负向）位移最大值之间的距离含义不同。

波的图象中相邻两个正向（或负向）位移最大值之间的距离表示波在一个周期内传播的距离，振动图象中相邻两个正向（或负向）位移最大值之间的距离表示振动的周期。

三、小结：

从波的图象上可获取的物理信息是：

（1）波长和振幅。

（2）已知波的传播方向可求各个质点的振动方向。

（若已知某一质点的振动方向也可确定波的传播方向。

可以提出问题，启发学生思考。

）

（3）经过一段时间后的波形图。

（4）质点在一段时间内通过的路程和位移。

四、布置作业：

课后习题

五、板书设计：

（一）、什么是波的图象

（二）、振动方向和波的传播方向的关系

（三）、波的图象变化情况

（四）、波的图象与振动图象的区别

课后记：

课题：

第三节波长、频率和波速第1课时总序第个教案

课型：

新授课编写时时间：

年月日执行时间：

年月日

教学目标

一、知识目标：

①知道什么是波的波长，能在波的图象中求出波长。

②知道什么是波传播的周期（频率），理解周期与质点振动周期的关系。

③理解决定波的周期的因素，并知道其在波的传播过程中的特点。

④理解波长、周期（频率）和波速的物理意义及它们之间的关系，并会应用这一关系进行计算和分析实际问题。

二、能力目标：

学会应用波长、周期（频率）和波速的关系分析解决实际问题的方法。

三、德育目标：

培养学生的合作精神。

教学重点

理解波长、周期（频率）和波速的物理意义及它们之间的关系，并会应用这一关系进行计算和分析实际问题。

教学难点

应用波长周期频率和波速之间的关系计算和分析实际问题

教学方法

实验法、探究法

教学用具

波动演示仪、演示波的图象用的教学课件、计算机、大屏幕

课时安排

1课时

教学过程

一、引入新课：

在物理中，一些物理现象、过程、规律等，都需要用物理量进行描述。

同样，机械波及其传播过程，也需要一些物理量进行描述。

在上一节我们认识和理解波的图象的基础上，这节课，我们来学习和研究描述波的几个物理量，即波长、频率和波速

【板书】第三节波长、频率和波速

二、新课教学：

【板书】一、波长（λ）

在教材第一节中的图10-5可以看出，由质点1发出的振动传到质点13，使质点13开始振动时，质点1完成一次全振动，因而这两个质点的振动步调完全一致。

也就是说，至两个质点在振动中的任何时刻，对平衡位置的位移大小和方向总是相等的。

我们就把这样两个质点之间的距离叫做波长。

【板书】1、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，叫做波的波长。

对于波长这个物理量，我们还需要结合波的图象，进一步加深理解。

【板书】2、几点说明

要理解“位移总相等”的含义。

这里要求的是每时每刻都相等。

如图1所示，如E、F两点在图示的时刻位移是相等的，但过一段时间后，位移就不一定相等，所以E、F两点的距离就不等于一个波长。

【板书】

（1）“位移总相等”的含义是“每时每刻都相等”。

从波的图象中不难看出，位移总相等的两个质点，其速度也总是相等的。

【板书】

（2）位移总相等的两个质点，其速度也总是相等的。

在横波中，两个相邻波峰或两个相邻波谷之间的距离等于波长。

在纵波中，两个相邻密部或两个相邻疏部之间的距离也等于波长。

结合图1，我们可以看到，相距λ/2的两个质点振动总是相反的。

进而可以总结出这样的结论：

相距λ整数倍的质点振动步调总是相同的；相距λ/2奇数倍的质点振动步调总是相反的。

图1

【板书】（3）相距λ整数倍的质点振动步调总是相同的；相距λ/2奇数倍的质点振动步调总是相反的。

在波的传播过程中，由于波源质点的振动，而带动相邻的质点依次振动，各个质点振动的周期与频率，都与波源质点的振动周期和频率相同。

所以波的传播是具有周期性的。

因此，为了描述波的传播过程，还需要引入物理量——周期和频率。

【板书】二、周期（T）、频率（f）

波源质点振动的周期（或频率）也就是波传播的周期（频率）。

【板书】1、波源质点振动的周期（或频率）就是波的周期（或频率）。

关于波的周期（或频率）我们也需要理解几个问题。

【板书】2、几点说明

由于波的周期（或频率）就是波源质点振动周期（或频率）,所以波的周期（或频率）应由波源决定，与传播波的介质无关。

【板书】

（1）、同一种波在不同种介质中传播时周期（或频率）保持不变。

由教材中图10-5可以看到，波动每经过一个周期的时间波就沿传播方向传播一个波长的距离。

【板书】

（2）、每经过一个周期的时间波就沿传播方向传播一个波长的距离。

从波的图象变化情况，我们可以看到，每经历一个周期，原来时刻的波形图形状不会发生改变，这正体现了波动的周期性。

【板书】（3）、每经历一个周期，原有的波形图不改变。

波源质点作简谐运动时，在它的带动下，介质中的各个质点先后从平衡位置做简谐运动。

这种状态在介质中就由近及远地向前传播出去。

由此我们看到，波的传播是有一定速度的。

【板书】三、波速（v）

波速的含义和物体运动速度的含义是相同的。

波速描述的是振动在介质中传播的快慢程度。

【板书】1、单位时间内振动所传播的距离叫做波速。

即v=s/t

对于物理量波速，我们也许要理解一些有关的问题。

【板书】2、几点说明。

同一振动在不同介质中传播的快慢程度是不同的，也就是说，同一列波在不同介质中传播的速度不同。

由此我们还可以想到，在同一均匀介质中，同一列波的波速应是不变的。

【板书】

（1）波速的大小由介质的性质决定，同一列波在不同介质中传播速度不同。

（2）一列波在同一均匀介质中是匀速传播的，即s=vt.

波速和质点振动的速度有着完全不同的含义。

前者在同种均匀介质中具有某一定值，后者的大小和方向都是随时间改变的。

【板书】（3）要区分波速与质点振动速度的含义。

由波长、周期、（或频率）和波速的定义，我们可以看到三者有着一定的联系。

【板书】四、波长、周期（或频率）和波速的关系。

在波动中，每经过一个周期T，振动在介质中传播的距离等于一个波长λ。

由此我们可以找到λ、T（或f）和v三者之间的关系。

【板书】1、v=λ/T

由于周期T和频率f互为倒数（即f=1/T），所以v、λ与f还应有如下对应关系。

【板书】2、v=λf

由上式我们还可以这样理解波速这个物理量，波速等于波长和频率的乘积。

这个关系虽然是从机械波得到的，但是它对于我们以后要学习的电磁波、光波也是适用的。

对于式v=λ/T或v=λf，我们不但要理解，还要能应用他们解决实际问题。

为了加深对以上两式的理解和提高应用以上两式分析问题和解决问题的能力，下面我们一起分析和研究一道习题。

【例题】如图2中的实线是一列简谐波在某一时刻的波形曲线。

经Δt=0.5s后，其波形如图中虚线所示。

设Δt＜2T（T为波的周期），

（1）如果波是向右传播，求波的周期和波速

（2）如果波是向左传播，求波的周期和波速

图2

分析：

根据题意，由于Δt＜2T，所以经过Δt=0.5s的时间，波传播的距离不可能大于两个波长。

如果波是向右传播，图中的波峰1可能到达虚线的波峰3或波峰5。

如果波是向左传播，图中的波峰1可能到达虚线的波峰2或波峰4。

根据波在一个周期内传播一个波长的距离，就可以求出周期T，进而可求出波速v.

解：

（1）如果波是向右传播的，应有Δt=（n+3/4）T（n=0,1）

所以T=4Δt/（3+4n）（n=0,1）

由式v=λ/T

得

当n=0时，T1=2/3s,v1=36m/s

当n=1时，T2=2/7s,v2=84m/s

此题还可以用其它方法求解，请同学们课后去讨论、去思考。

三、小结：

波速的大小由介质的性质决定，同一列波在不同介质中传播速度不同。

声波在空气中传播速度最小，在液体中传播速度较大，在固体中传播速度最大。

四、布置作业：

课后习题

五、板书设计：

（一）、波长（λ）

（二）、周期（T）、频率（f）

（三）、波速（v）

课后记：

课题：

第四节波的反射和折射第1课时总序第个教案

课型：

新授课编写时时间：

年月日执行时间：

年月日

教学目标

（一）知识与技能

1、知道波传播到两种介质交界面时会发生反射和折射。

2、知道波发生反射时，反射角等于入射角，反射波的频率、波速和波长都与入射波相同。

3、知道波发生折射是由于波在不同的介质中速度不同，知道折射角与入射角的关系。

（二）过程与方法

培养学生对实验的观察、分析和归纳的能力。

（三）情感、态度与价值观

通过对现象的观察、解释、培养学生观察生活，探索知识的能力。

教学重点

1、波的反射和折射现象。

2、知道波的反射和折射现象中折射角与入射角及反射角的关系。

3、理解波发生折射时的频率、波速和波长都不改变。

教学难点

用波的反射和折射现象解决实际问题。

教学方法

自学辅导法

教学用具：

实物投影仪，自制投影片，水波槽，长木板和厚玻璃板各一块

教学过程

（一）引入新课

［放录像］一位演员在山中唱山歌，歌声缭绕不断。

［提出问题］为什么会产生上述现象？

［学生讨论分析］上述录像中：

演员发出的声波传到山崖时，会返回来继续传播，使我们听到回声，这属于声波的反射现象。

那么：

水波在传播过程中遇到障碍物时，能不能产生反射现象呢？

［做演示实验，并通过实物投影仪投影］

在水波槽的装置中，把一根金属丝固定在振动片上。

a．让振动片开始振动，金属丝将周期性地触动水面，形成波源。

观察到的现象：

在水面上从波源发出一列圆形水波。

b．在水槽中放一块长木板，让波源发出圆形波，观察水波遇到长木板后发生的现象。

观察到的现象：

从波源发出的圆形波遇到长木板后，有一列圆形波从长木板反射回来。

教师：

波的反射现象中遵循哪些规律呢？

这节课我们就来学习有关的内容。

（二）进行新课

1．波面和波线

教师：

引导学生阅读教材34页有关内容，思考问题：

（1）什么是波面？

什么是波线？

（2）对于水波和空间一点发出的球面波为例，如何理解波面和波线？

学生：

阅读教材，思考问题。

［投影］出示圆形波的照片。

介绍什么是波面和波线：

（1）照片中的圆形是朝各个方向传播的波峰（或波谷）在同一时刻构成的，叫做波面。

（2）图中与各个波面垂直的线叫波线，用来表示波的传播方向。

2．惠更斯原理

教师：

引导学生阅读教材34页有关内容，思考问题：

（1）惠更斯原理的内容是什么？

（2）以球面波为例，应用惠更斯原理解释波的传播。

学生：

阅读教材，思考问题。

3．波的反射

教师：

引导学生阅读教材35页有关内容，体会用惠更斯原理对波的反射过程的解释。

学生：

阅读教材。

教师：

用多媒体出示右图。

结合图形讲解、总结：

（1）入射波的波线与平面法线的夹角i叫做入射角。

（2）反射波的波形与平面法线的夹角i′叫做反射角。

（3）在波的反射中，遵循下述规律：

①反射角等于入射角

②反射波的波长、频率和波速都跟入射波的相同。

［解释现象］

（1）夏日的雷声轰鸣不绝

（2）在空房子里讲话，声音较响

（3）讲演时听到声音发出后还能持续一段时间

现象一：

夏日的雷声有时轰鸣不绝，原因是声波在云层里多次反射形成的。

现象二：

在空房间里讲话，会感到声音更响，是因为声波在普通房间里遇到墙壁、地面、天花板等障碍物发生反射时，由于很近，回声和原声几乎同时到达人耳，而人耳只能区分开相差0.1s以上的两个声音.所以在房间里听不到回声，只会感到声音比在野外大些。

现象三：

讲演厅内听到声音发出后还能持续一段时间，是由于声波在室内传播时，要被墙壁、天花板、地板等障碍物反射，每反射一次都要被障碍物吸收一些，这样，当声源停止发声后，声波在室内要经过多次反射和吸收，最后才消失，我们就会感觉到声源停止发声后，还会持续一段时间。

［强化训练］

（1）为了测海的深度，一同学利用电子发声器对着海面发声，测得2.2s后听到回声，已知声音在水中的速度是1450m/s，求此海有多深？

（2）为了测一根长铁管的长度，甲同学把耳朵贴在长铁管的一端，乙同学在另一端敲一下这根铁管，测得甲听到的两次响声的时间间隔25s，已知声音在铸铁和空气里传播的速度分别为390m/s和340m/s，这根铁管有多长？

［学生解答后，用实物投影仪对解答过程进评析］

参考答案：

（1）解：

钟表测出的时间是从声音发出的障碍物（海底），把声音反射回来的时间，由这个时间求得的距离应除以2才是所求的距离.

∴海底深度s=

×1450m/s×2.2s=1595m

（2）解：

乙敲铁管的声音可以在铁管和空气中传播，因为声音在铁管传播的速度快，所以乙听到的两次响声，第一次是沿铁管传来的，第二次是由空气传来的。

设铁管长为l，声音在铁管里和空气里传播的时间分别为t1=

和t2=

.由题意有：

t2-t1=

=Δt。

则l=

Δt=

m/s×2.5s=931m

4．波的折射

教师：

刚才我们研究了波的反射现象，波的反射过程中反射波和入射波在同一种介质中，那么如果波由一种介质进入另一种介质时，会发生什么现象呢？



学生会结合初中学过的光的折射现象总结猜想：

发生折射现象。

教师：