高二物理最新教案浙江省物理学科机械波教案资.docx

1、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：知道机械波的形成过程 知道横波、纵波及其特点 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。绳子的特性：一条连续的绳子由许多质点组成(如下图所示)相邻质点间存在相互作用力振动沿绳子的传播： t=0 1 4 7 10 13 16 1 t= T/4 4 7 10 13 16t=T/2 1 7 10 13 16 4t=3T/4 7 1

2、0 13 16 1 10 7 1t=T 13 16 4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？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)。分析要点：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。质点的位移：相对于平衡位置而言 例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

3、质中的各质点随波的传播而迁移二、横波和纵波：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、机械波机械波：机械振动在介质中

4、传播，形成机械波形成条件：波源 有传递振动的介质波是传递能量的一种形式例关于机械波，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：理解波的图象的物理意义及简谐波的概念能根据波的图象，确定各质点的振动方向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。波的图象（

5、波形图或波形曲线）：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。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，向下为负图象形式：正弦曲线（余弦曲线） y x 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：已知波的传播方向，确定质点的振动方向例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？ y b 向右传播 y b向左传播 a c

6、 a c x x d f d f e e已知质点的振动方向，确定波的传播方向例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 A A向下振动，波向左 传播 x A向上振动，波向右传播已知某时刻 t的波形图，求作t+t时刻的波形图例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 x xy y x xy y x xy y x x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

7、 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：理解波长、频率和波速的物理意义，能从波形图上确定波长理解波长、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（）：波的图象：Y 1 5 9 13 O 2 4 6 8 10 12 14 16 x 3 7 11 13 图中哪些点的振动情况完全相同？波长：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波长的另一定义：波在一个周期里向前传播

8、的距离波长的确定：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：波的振幅波源的振幅波的周期波源的振动周期波的频率波源的振动频率T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=f -此式表明：波速波长和频率的乘积例1946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

9、,海面振动周期是0.2h求海浪的波长？(160km)对理解波长、频率和波速的几点说明：波的频率：取决于波源的频率，与介质无关波速：取决于介质的性质，与频率、波长无关波长：由V=f 分析确定例一列波在介质甲中的波长为1，在介质乙中的波长为2，且132则该波在介质甲和介质乙中的频率和波速之比为（C ）(A)3111(B)1313(C)1131(D)1113三、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：波的传播方向不确定必有两种可能解波形变化时间与周期关系不确定必有系列

10、解波形移动距离与波长关系不确定必有系列解例一列波在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t=t2- t1=0.5S,求这列波可能的波速？若波速为68m/s ，这列波向哪个方向传播？y/cm 5 o 2 4 6 8 10 12 14 x/cm-5 向右：V=4(4n+1)，向左：V=4(4n+3)向左 例如图，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

11、)/ (4k+3)四 波的反射和折射目标：能看懂用波面和波线描述的波的情况 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：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波的反射规律：i i 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 夹角叫反射角反射角=入射角反射波的波长、频率、波速跟

12、入射波的相同常见的声波反射现象：夏日雷声轰鸣不绝：声波在云层界面多次反射空房讲话会感到声音更响：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：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 v1 1 i v2 2 r 介质 法线 介质折射规律：入射角i、折射角r和波速之间有下述关系： 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：知道什么是波的衍射现象 知道波发生明显衍射的条件 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

13、导航：一、波的衍射：波的衍射：波可以绕过障碍物继续传播的现象叫波的衍射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一切波都能发生衍射，衍射是波所特有的现象波的直线传播是衍射现象很不明显时的近似情况声波的衍射现象： 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： 例试分析“闻其声而不见其人”的物理道理。 例光是一种波，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：知道波的叠加原理 知道波的干涉现象，懂得波干涉时产生干涉图样的成因 知道产生干涉现象的必要条件 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：波的相遇情况： 1 2 相遇前波1向右传播，波2向左传播