高二物理《第十二章机械波》导学案.docx

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高二物理《第十二章机械波》导学案

§12.1波的形成和传播

班级小组姓名

【学习目标】

1、通过观察和分析，认识波是振动的传播，知道波在传播振动形式的同时也传播能量和信息。

2、能区分横波和纵波，知道什么是波峰和波谷、密部和疏部。

3、知道什么是机械波和机械波形成的条件。

【重点难点】

机械波的形成过程及传播。

【学法指导】

实验操作、视频演示、渗透理解、归纳总结

【学习过程】

1、机械波产生的条件

（1）；

（2）。

2、机械波的形成

（1）实质：

介质质点间存在相互作用力，介质中前面的质点带动后面的质点振动。

（2）介质质点的振动：

从振源开始，每一个质点都由前面的质点带动做受迫振动。

【例1】在机械波中（　　）

A．各质点都在各自的平衡位置附近振动

B．相邻质点间必有相互作用力

C．前一质点的振动带动相邻的后一质点振动，后一质点的振动必定落后于前一质点

D．各质点也随波的传播而迁移

【例2】关于振动和波的关系，下列说法中正确的是（　　）

A．振动是波的成因，波是振动的传播

B．振动是单个质点呈现的运动现象，波是许多质点联合起来呈现的运动现象

C．波的传播速度就是质点振动的速度

D．波源停止振动时，波立即停止传播

3、机械波的分类

（1）横波：

质点振动的方向与波的传播方向垂直的波叫。

在横波中，凸起的最高处叫，凹下的最低处叫。

（2）纵波：

质点的振动方向跟传播方向在同一直线上的波叫。

在纵波中，质点分布最密的地方叫，质点分布最疏的部分叫。

【例3】关于横波与纵波，下列说法中正确的是（　　）

A．质点上下振动形成的波是横波

B．质点水平振动形成的波是纵波

C．波沿水平方向传播，质点在竖直方向上下振动，这类波是横波

D．质点在水平面内振动，波沿水平方向传播，这类波是纵波

4、在中的传播就形成机械波。

5、波的特点

（1）振幅：

像绳波这种一维（只在某个方向上传播）机械波，若不计能量损失，各质点的振幅相同。

（2）周期：

辑质点振动的周期均与波源的振动周期相同。

（3）步调：

离波源越远，质点振动越滞后。

（4）立场：

各质点只在各自的平衡位置振动，并不随波逐流。

（5）机械波向前传播的是振动这种运动形式，同时也传递能量和信息。

【例4】关于机械波，下列说法正确的是（　　）

A．机械波的传播方向就是介质中质点的振动方向

B．机械波的传播伴随着振动能量的传递

C．机械波传播的是振动这种运动形式，质点并不随波迁移

D．波不但能传递能量，也能传递信息

【例5】如图12－1－1所示为沿水平方向的介质中的部分质点，每相邻两质点间距离相等，其中O为波源。

设波源的振动周期为T，自波源通过平衡位置竖直向下振动时开始计时，经过

质点1开始起振，则下列关于各质点的振动和介质中的波的说法中正确的是（　　）

A．介质中所有质点的起振方向都是竖直向下的，但图中质点9起振最晚

B．图中所有质点的起振时间都是相同的，起振的位置和起振的方向是不同的

C．图中质点8的振动完全重复质点7的振动，只是质点8振动时，通过平衡位置或最大位移的时间总是比质点7通过的相同位置时落后T/4

D．只要图中所有质点都已振动了，质点1与质点9的振动步调就完全一致，但如果质点1发生的是第100次振动，则质点9发生的就是第98次振动

6、绳、弹簧、水、空气等是波借以传播的物质，叫做________。

机械振动在介质中传播，形成了________。

7、介质中有机械波传播时，介质本身，随波一起传播。

传播的只是。

【训练测试】

1、关于横波和纵波，下列说法正确的是（　　）

A．质点的振动方向和波的传播方向垂直的波叫横波

B．质点振动方向和波的传播方向在同一直线上的波叫纵波

C．横波有波峰和波谷，纵波有密部和疏部

D．地震波是横波，声波是纵波

2、关于机械波的叙述，下列说法正确的是（　　）

A．在机械波的形成过程中，介质中的质点随波一起发生迁移，质点以匀速直线运动的速度传递

B．介质中的质点不随波一起发生迁移，只是在平衡位置附近沿波的传播方向往复振动

C．机械波传播的是机械振动这种运动形式

D．介质中各质点的振动周期是相同的

3、关于机械波的形成和传播，下列说法中正确的是（　　）

A．机械波只能在介质中传播，波源周围如果没有介质，就不能形成机械波

B．离波源较近的质点总比离波源较远的质点振动得迟一些

C．离波源较近的质点总比离波源较远的质点振动得早一些

D．一旦波源振动起来，介质中的各个质点也就立刻振动起来

4、横波和纵波的区别是（　　）

A．横波中，质点做振动，纵波中，质点沿波的传播方向运动

B．横波的传播速度一定比纵波慢

C．横波形成波峰和波谷，纵波形成疏部和密部

D．横波中各质点振动方向与波的传播方向在同一直线上，纵波中各质点振动方向与波的传播方向垂直

5、关于振动和波的关系，下列说法中正确的是（　　）

A．振动是波的成因，波是振动的传播

B．振动是单个质点呈现的运动现象，波是许多质点联合起来呈现的运动现象

C．波的传播速度就是质点振动的速度

D．波源停止振动时，波立即停止传播

6、如图所示为波沿着一条一端固定的绳子传播到B点时的波形图，由图可判断出A点开始振动的方向是（　　）

A．向左

B．向右

C．向上

D．向下

7、如图所示为一简谐横波在某一时刻的波形图，已知此时质点A正向上运动，如图中箭头所示。

由此可判定此横波（　　）

A．向右传播，且此时质点B正向上运动

B．向右传播，且此时质点C正向下运动

C．向左传播，且此时质点D正向上运动

D．向左传播，且此时质点E正向下运动

8、如图所示，一列简谐波在某时刻的波形图，a、b、c、d为介质中的四个质点。

a在波峰，d在波谷，c在平衡位置，b的位移大小等于振幅的一半，四个质点的加速度大小分别为aa、ab、ac、ad，它们的速度大小分别为va、vb、vc、vd，则（　　）

A．ac＜ab＜aa＝ad

B．ac＞ab＞aa＝ad＝0

C．va＝vd＞vb＞vc

D．va＝vd＜vb＜vc

9、一列简谐横波在x轴上传播，某时刻的波形图如图所示，a、b、c为三个质元，a正向上运动。

由此可知（　　）

A．该波沿x轴正方向传播

B．c正向上运动

C．该时刻以后，b比c先到达平衡位置

D．该时刻以后，b比c先到达离平衡位置最远处

10、地震震动以波动的形式传播，地震波有纵波和横波之分，且纵波传播速度大于横波传播速度。

（1）如图所示是某一地震波的传播图，其振幅为A，波长为λ，某一时刻质点a的坐标为（λ，0），经

周期该质点的坐标是多少？

该波是纵波还是横波？

（　　）

A．

、纵波B．（λ，－A）、横波C．（λ，A）、纵波D.

、横波

（2）若a、b两处与c处分别相距300km和200km。

当c处地下15km处发生地震，则（　　）

A．c处居民会感到先上下颠簸，后水平摇动

B．地震波是横波

C．地震波传到a地时，震动方向垂直于地面

D．a、b两处烈度可能不同

11、下列关于波的应用正确的是（　　）

A．要将放在河中的纸船逐渐靠近河岸，可向比纸船更远处投掷石子形成水波

B．两个在水中潜泳并且靠得较近的运动员能听到对方发出的声音是声波在液体中传播的应用

C．光缆是利用机械波传递信息

D．宇航员在宇宙飞船里，击打船壁只能引起机械振动，不能形成声波

【课后反思】

§12.2波的图象

班级小组姓名

【学习目标】

1、能够通过描点的方法作出波的图象，理解波的图象的物理意义。

2、知道什么是简谐波。

3、通过用图象描述横波，加强利用图象分析问题的能力。

【重点难点】

1、理解波的图象的物理意义。

2、掌握波的图象的应用：

①根据某一时刻t的波的图象、波的传播方向和波速，画出经过Δt时间以后，波的形状和各质点的位移；②已知某时刻t的波的图象、波的传播方向，判断介质中各质点的振动方向。

【学法指导】

类比迁移、归纳总结、对比演练

【学习过程】

1、波的图象的建立：

用横坐标x表示在波的传播方向上的平衡位置，纵坐标y表示偏离平衡位置的位移。

波的图象有时也称，简称。

【例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，对此时绳上A、B、C、D、E、F六个质点（　　）

A．它们的振幅相同

B．其中D、E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

【例2】．一列横波沿x轴正向传播，a、b、c、d为介质中沿波传播方向上四个质点的平衡位置。

某时刻的波形如左图所示，此后，若经过

周期开始计时，则如右图所示描述的是（　　）

A．a处质点的振动图象　　

B．b处质点的振动图象

C．c处质点的振动图象

D．d处质点的振动图象

2．如果波的图象是正弦曲线，这样的波叫做，也叫。

可以证明，介质中有正弦波传播时，介质的质点在做运动。

3．简谐波的波形图与质点的振动图象都是正弦曲线，但它们的意义是的。

波形曲线表示介质中的“质点”在“”的位移，振动图象则表示介质中“质点”在“”的位移。

【例3】如图所示是一列简谐波的图象，由此可知各质点振动的振幅为，x＝1.0m处的质点此时刻的位移是。

【例4】如图所示，一列简谐横波沿x轴正方向传播，实线和虚线分别表示t1＝0和t2＝0.5s（T＞0.5s）时的波形。

能正确反映t3＝7.5s时波形的是（　　）

4.振动图象和波动图像的区别

振动图象

波的图象

图象

物理意义

图象表示一个质点在各个时刻的位移

图象表示某时刻，波线上各质点的位移

图象变化

随时间延伸，图象形状不变，只是图象沿t轴延续

随时间推移，图象整体沿波的传播方向平移

一个完整正弦（余弦）图象所占横坐标距离

表示一个周期T

表示一个波长λ

【例5】一列简谐横波沿x轴负方向传播，如图所示是t＝1s时的波形图象，如图（b）所示是波中某振动质点位移随时间变化的振动图象（两图用同一时间起点）。

（1）图（b）可能是图（a）中哪个质点的振动图象？

（2）若波沿x轴正方向传播，则图（b）可能是图（a）中哪个质点的振动图象？

（　　）

A．x＝0处的质点

B．x＝1m处的质点

C．x＝2m处的质点

D．x＝3m处的质点

（3）设波沿x轴负方向传播，画出x＝3m处的质点的振动图象。

【训练测试】

1、关于振动图象和波的图象，下列说法中正确的是（　　）

A．振动图象研究的是一个质点在振动过程中位移随时间的变化，而波的图象研究的是某一时刻在波的传播方向上各个质点在空间的分布

B．振动图象的形状不随时间变化，而波的图象的形状随时间而变化

C．简谐运动图象和简谐波的图象其形状都是正弦（或余弦）曲线

D．振动图象的图线实质是振动质点所经过的路径形状，波的图象其图线实质是某一时刻各个质点的连线形状

2、一简谐横波在x轴上传播，在某一时刻的波形图如图所示，已知此时质点F的运动方向向下，则（　　）

A．此波沿x轴负方向传播

B．质点D此时向下运动

C．质点B将比质点C先回到平衡位置

D．质点E的振幅为零

3、如图所示，下列说法中正确的是（　　）

A．此列波的振幅是0.1m

B．x＝15m处质点的位移是0.1m

C．若A的速度沿y轴正方向，则B的速度亦沿y轴正方向

D．A的加速度为沿y轴负方向，而B、C的加速度沿y轴正方向

4．如图所示画出了一列向右传播的横波在某个时刻的波形图线，由图线可知（　　）

A．质点b此时的位移是零

B．质点b此时向－y方向运动

C．质点b的振幅是2cm

D．质点d此时的加速度沿正方向

5、一列简谐机械横波某时刻的波形图如图所示，波源的平衡位置坐标为x＝0。

当波源质点处于其平衡位置上方且向下运动时，介质中平衡位置坐标x＝2m的质点所处位置及运动情况是（　　）

A．在其平衡位置下方且向上运动

B．在其平衡位置下方且向下运动

C．在其平衡位置上方且向上运动

D．在其平衡位置上方且向下运动

6、简谐横波某时刻的波形图线如图所示，由此图可知（　　）

A．若质点a向下运动，则波是从左向右传播的

B．若质点b向上运动，则波是从左向右传播的

C．若波从右向左传播，则质点c向下运动

D．若波从右向左传播，则质点d向上运动

7、一列波沿水平方向传播，某时刻的波形如图所示，则图中a、b、c、d四点在此时刻具有相同运动方向的是（　　）

A．a和cB．b和c

C．a和dD．b和d

8、振源A带动细绳上下振动，某时刻在绳上形成的横波波形如图所示，规定绳上各质点向上运动方向为正方向，从波传播到绳上P点开始计时，能表示P点在第一个周期内振动的图象是下图中的（　　）

9、如图（a）所示为一列简谐波在某时刻的波形图。

如图（b）表示传播该波的介质中某一质点在此后的一段时间内的振动图象。

则（　　）

A．若波沿x轴正方向传播，则图（b）为质点a的振动图象

B．若波沿x轴正方向传播，则图（b）为质点b的振动图象

C．若波沿x轴负方向传播，则图（b）为质点c的振动图象

D．若波沿x轴负方向传播，则图（b）为质点d的振动图象

10、如图所示为一列沿x轴正方向传播的简谐横波在t＝0时的波形。

当R点在t＝0时的振动状态传到S点时，PR范围内（含P、R）有一些质点正在向y轴负方向运动，这些质点的x坐标取值范围是（　　）

A．2cm≤x≤4cm

B．2cm＜x＜4cm

C．2cm≤x＜3cm

D．2cm＜x≤3cm

11、关于机械波和机械振动的关系，下列说法中正确的是（　　）

A.有机械振动就有机械波

B.有机械波就一定有机械振动

C.机械波中各质点的振动频率相同

D.机械波在传播过程中介质中的各质点是同时开始振动的

【课后反思】

§12.3波长、频率和波速

班级小组姓名

【学习目标】

1、知道什么是波长、频率和波速。

2、理解波长、频率和波速的关系。

3、了解决定波长、频率和波速的因素。

【重点难点】

利用波的图象和波长、频率、波速之间的关系解决实际问题

【学法指导】

习题演练、专项练习、分类讨论

【学习过程】

1、波长（λ）：

叫做波的波长。

强调：

在横波中，两个相邻的波峰（或波谷）之间的距离等于波长；在纵波中，两个相邻的密部（或疏部）之间的距离等于波长。

2、周期（T）和频率（f）：

。

强调：

波的周期（或频率）由波源决定，同一列波在不同介质中传播时周期（或频率）保持不变；

【例1】关于波长的下列说法中正确的是（　　）

A．机械振动在一个周期内传播的距离就是一个波长

B．在波形图上位移相同的相邻两质点之间的距离等于一个波长

C．在波形图上速度最大且相同的相邻两质点间的距离等于一个波长

D．在波形图上振动情况总是相同的两点间的距离等于一个波长

【例2】．如图所示是一列简谐波在某一时刻的波形图象。

下列说法中正确的是（　　）

A．质点A、C、E、G、I在振动过程中位移总是相同

B．质点B、F在振动过程中位移总是相同

C．质点D、H的平衡位置间的距离是一个波长

D．质点A、I在振动过程中位移总是相同，它们的平衡位置间的距离是一个波长

3、波长、周期（频率）和波速的关系

（1）波速：

。

它反映振动在介质中传播的快慢程度。

（2）波长、周期（频率）和波速的关系：

，公式：

。

（3）经过一个周期，振动在介质中传播的距离等于。

强调：

波速由介质决定，周期（或频率）由振源决定。

当一列波从一种介质进入另一种介质传播时，周期（或频率）保持不变，但由于波速的变化而导致波长的变化。

4、机械波在介质中的传播速度为v＝＝，该式对于以后要学习的电磁波也适用。

5、机械波在介质中的传播速度由的性质决定，在不同的介质中，波速是的。

【例3】一列横波沿x轴的正方向传播，波速v＝300m/s。

已知x1＝0.30m和x2＝0.90m处是振动中位移大小总是相同、方向总是相反的相邻两点，求这列波的频率。

【例4】一列简谐横波在t＝0时刻的波形如图中的实线所示，t＝0.02s时刻的波形如图虚线所示。

若该波的周期T大于0.02s，则该波的传播速度可能是（　　）

A．2m/s　　　　　B．3m/sC．4m/sD．5m/s

【例5】如图所示，图（a）为某一列波在t＝1.0s时的图象，图（b）为参与该波的质点P的振动图象。

（1）求该列波的波速；

（2）求再经过3.5s时P质点的路程；

（3）波的传播方向。

【训练测试】

1、关于波的频率，下列说法中正确的是（　　）

A．波的频率由波源决定，与介质无关

B．波的频率与波速无关

C．波由一种介质传到另一种介质时，频率变大

D．以上说法均不正确

2、关于波长的下列说法中正确的是（　　）

A．在一个周期内振动在介质中传播的距离等于波长

B．在一个周期内介质的质点所走过的路程等于波长

C．波长等于在波的传播方向上两相邻的对平衡位置的位移始终相同的质点间距离

D．只要机械波传播的介质相同，波长一定相同

3、下列对波速的理解正确的是（　　）

A．波速表示振动在介质中传播的快慢B．波速表示介质质点振动的快慢

C．波速表示介质质点迁移的快慢D．波速跟波源振动的快慢无关

4、关于公式v＝λf，正确的说法是（　　）

A．v＝λf适用于一切波

B．由v＝λf知，f增大，则波速v也增大

C．v、λ、f三个量中，对同一列波来说，在不同介质中传播时保持不变的只有f

D．由v＝λf知，波长是2m的声音比波长是4m的声音传播速度小

5、一列简谐波在两时刻的波形如图中实线和虚线所示，由图可确定这列波的（　　）

A．周期B．波速C．波长D．频率

6、一简谐横波以4m/s的波速沿x轴正方向传播。

已知t＝0时的波形如图所示，则（　　）

A．波的周期为1sB．x＝0处的质点在t＝0时向y轴负向运动

C．x＝0处的质点在t＝

s时速度为零D．x＝0处的质点在t＝

s时速度值最大

7、如图所示是一列简谐横波在某时刻的波形图，已知图中b位置的质点起振时间比a位置的质点晚0.5s，b和c之间的距离是5m，则此列波的波长和频率应分别为（　　）

A．5m,1HzB．10m,2HzC．5m,2HzD．10m,1Hz

8、如图所示，一根张紧的水平弹性长绳上的a、b两点，相距14.0m，b点在a点的右方。

当一列简谐横波沿此长绳向右传播时，若a点的位移达到正向最大时，b点的位移恰为零，且向下运动；经过t＝1.00s后，a点的位移为零，且向下运动，而b点的位移恰达到负向最大。

则这列简谐横波的波速可能等于（　　）

A．4.67m/sB．6m/sC．10m/sD．14m/s

9、在O点有一波源，t＝0时刻开始向上振动，形成向右传播的一列横波。

t1＝4s时，距离O点为3m的A点第一次达到波峰；t2＝7s时，距离O点为4m的B点第一次达到波谷。

则以下说法正确的是（　　）

A．该横波的波长为2m

B．该横波的周期为4s

C．该横波的波速为1m/s

D．距离O点为5m的质点第一次开始向上振动的时刻为6s末

10、如图所示，实线是一列简谐波在某一时刻的波形图象，虚线是0.2s后它的波形图象，则这列波可能的波速为多大？

11、如图所示，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x＝0.96m。

从图中状态开始计时，求：

（1）经过多长时间，P质点第一次到达波谷？

（2）经过多长时间，P质点第二次到达波峰？

（3）P质点刚开始振动时，运动方向如何？

【课后反思】

§12.4~§12.6波的衍射和干涉多普勒效应惠更斯原理

班级小组姓名

【学习目标】

1、认识衍射现象的特征，知道波的衍射现象以及发生明显衍射现象的条件。

2、认识波的干涉现象和波的干涉图样，知道波发生明显干涉现象的卜要条件。

3、理解波的叠加原理，知道多普勒效应，了解惠更斯原理。

【重点难点】

1、波的衍射现象以及波能够产生明显衍射的条件。

2、波的叠加及发生波的干涉的条件

【学法指导】

实验操作、对比渗透、归纳总结、自主阅读

【学习过程】

1、波的衍射

（1）波的衍射：

的现象。

（2）实验表明：

只有缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长，或者比波长时，才能观察到明显的衍射现象。

（3）一切波发生衍射。

衍射是波的现象。

强调：

衍射是波特有的现象，一切波都可以发生衍射，只有“明显”与“不明显”的差异。

【例1】下列关于波的衍射的说法正确的是（　　）

A．衍射是一切波特有的现象

B．对同一列波，缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长差不多或比波长小时，衍射现象明显

C．只有横波才能发生衍射现象，纵波不能发生衍射现象

D．声波容易发生衍射现象是由于声波波长较大

【例2】甲、乙两人分乘两只船在湖中钓鱼，两船相距24m，有一列水波在湖面上传播，使每只船每分钟上下浮动10次。

当甲船位于波峰时，乙船位于波谷，这时两船之间还有一个波峰，则此水波的波长为多少？

波速为多少？

若此波在传播过程中遇到一根竖立的电线杆，是否会发生明显的衍射现象？

【例3】如图所示是观察水面波衍射现象的实验装置，AC和BD是两块挡板，AB是一个孔，O是波源，图中已画出波源所在区域波的传播情况，每两条相邻波纹（图中曲线）之间的距离表示一个波长，则波经过孔之后的传播情况，下列描述中正确的是（　　）

A．此时能明显观察到波的衍射现象

B．挡板前后波纹间距离相等

C．如果孔AB扩大，有可能观察不到明显的衍射现象

D．如果孔的大小不变，使波源频率增大，能更明显的观察到衍射现象

【例4】把M、N两块挡板中的空隙当做一个“小孔”做水波的衍射实验，出现了如图所示的图样，位置P处的水没有振动起来，现要使挡板左边的振动传到P处，在不改变挡板M的左右位置和P点位置的情况下，可以采用哪些办法？

2、波的干涉和波的叠加

（1）波的干涉：

频率两列波叠加时，使某些区域的振幅、某些区域的振幅，这种现象叫做波的干涉，形成的图样常常叫做。

（2）波的叠加：

事实表明，几列波相遇时能够保持运动状态，继续传播，在它们重叠的区域里，介质的质点参与这几列波引起的振动，质点的位移等于这几列波单独传播时引起的位移的。

（3）产生干涉的必要条件是，两列波的必须相同。

跟一样，干涉也是波所的现象。

（4）两个完全相同的波源产生的干涉，当某点到两波源的路程差等时，振动加强；当某点到两波源的路程差等于时，振动减弱。

强调：

对波的干涉和波的叠加的理解

①干涉是波叠加的结果，任意两列机械波都会叠加，但只有满足频率相同，即f1＝f2时，才能出现稳定的干涉现象。

②振动加强（减弱）的区域是指质点的振幅大（小），而不是指振动的位移大（小），因为位移是在时刻变化的。

③一切波都能发生干涉现象，干涉是波特有的现象。

但是两列频率不同的波叠加后，加强和减弱不稳定，不能形成干涉图样。

④加强点和减弱点

【例5】如图所示，波源S1在绳的左端发出频率为f1，振幅为A1的半个波形a，同时另一个波源S2在绳的右端发出频率为f2，振幅为A2的半个波形b，且f1