波动规律教案.docx

1、波动规律教案七、波动规律 教学目标1通过观察横波的形成和传播重现波的物理图景，理解波长、周期、波速概念，理解波动规律，理解波的图像掌握波的传播跟波上质点的振动的关系2熟练应用波的图像分析波动问题和波上质点的振动问题，培养学生分析问题的能力教学重点、难点分析1重点：掌握波的传播方向跟波上质点振动方向的关系掌握波的传播距离、质点的振动、波的图像随时间变化的关系2难点：通过波的图像分析波动问题和波上质点的振动问题教学过程设计教师活动一、引入前面我们研究和复习了匀速运动、匀变速直线运动、平抛物体的运动、匀速圆周运动、简谐运动在本单元中我们研究和复习机械波提问（1）：什么是机械波？它与前面研究的运动在研

2、究对象上有什么不同？学生活动引导学生回忆并解答提问（1）：机械波定义（见教材）研究对象的不同：前面研究的运动是一个物体（通常可视为质点）的运动而机械波是有相互作用的质点对振动的传播，波的运动是传播振动的质点共同运动的表现提问（2）：波的运动是传播振动的质点共同运动的表现，而传播振动的质点是大量的因此对波动规律的表示是比较复杂的我们在学习机械波时用什么方法表示波的运动规律呢？怎样表示呢？回答提问（2）：用波的图像表示波的运动规律如果能作出任意时刻波的图像，就知道了波的运动规律二、教学过程1演示横波形成过程和传播引导学生再观察波的运动特征，观后引导学生回答观后回答：在波的传播过程中同时有两个运动一

3、个是每个质点都在各自的平衡位置附近做简谐运动，另一个是质点对振动的传播，后一个运动在横波中表现为波峰、波谷沿传播方向的运动，但质点并不随波迁移在波动过程中，质点的运动和波形具有周期性重复特点2复习波长、周期、波速概念再演示横波形成过程，引导学生观察，观察后引导学生回答波长、周期、波速的定义及对它们的理解观察（1）：振动从质点1传到质点13时，质点1恰好完成一次全振动，波继续传播，观察质点1和13、2和14、3和15、的运动情况观察（2）：在振动的传播过程中，质点每完成一次全振动，波传播的距离等于一个波长观察后回答：（1）在波动过程中，波上的质点1和13，2和14、3和15、在振动中的任意时刻，

4、对平衡位置的位移总是相等的引导学生进一步回答：波继续传播到后面的质点，则质点1和13、25、37、，质点2和14、26、38、在振动中的任意时刻对平衡位置的位移总是相等的为了描述这种性质引入了波长回答波长定义、符号和单位（见教材）引导学生进一步回答：波上的两个质点，如果它们的平衡位置间的距离是波长的整数倍，这两点在振动中的任意时刻对平衡位置的位移一定相等，速度和加速度也一定相等（2）波传播一个波长的时间叫波的周期，波的周期等于波上质点振动的周期回答：周期的符号和单位频率、频率的符号和单位（3）波的速率由教师明确指出：波的速率由传播介质的性质决定，而与周期无关3复习波动规律（1）波动规律演示横波

5、的传播，引导学生观察，观察后总结波动规律观察：使波水平向右传播，观察波上质点运动方向使波水平向左传播，观察波上质点运动方向引导学生总结：波上质点的运动方向跟波的传播方向的关系，画出图1-7-1观察：使波水平向右（或向左）传播，观察波传播的距离、波上质点的振动、波形随时间的变化观察后引导学生总结变化关系观察后回答：（1）波动规律波上质点的运动方向跟波的传播方向的关系（图1-7-1）波的传播距离、波上质点的振动、波形随时间的变化设波在时间t内传播的距离为s，则s=vt由此可得结论：波的传播时间是几个周期，波在这段时间内传播的距离就是几个波长，波上的质点就完成几次全振动，波的形状就完成几次周期性变化

6、（2）波的图像给题：图1-7-2是一列横波某时刻的图像从图像可得出哪些结论？回答：从图像可得出波沿x轴反方向传播波长2.4m 引导学生扼要回答，细节问题可视学生回答情况再具体提问各质点的平衡位置（x坐标担 ?/font各质点振动的振幅10cm各质点在图示时刻的位移（y坐标值）各质点在图示时刻的运动方向根据各质点该时刻的位移，还可以间接得出各质点在图示时刻的加速度方向定性比较各质点在图示时刻的速度大小、加速度大小4通过例题分析，引导学生掌握应用波动规律分析问题的思路、方法，提高分析问题、解决问题的能力给题：例1 一列横波沿x轴传播，波速10 m/s已知t=0时刻的波形图像如图1-7-3所示，图中

7、M处的质点此时正经过平衡位置沿y轴正方向运动，在图中画出t=1.5s时的波形图像设题目的：使学生掌握波形随时间变化的规律，学会分析任意时刻波形图像的方法分析与解答：已知t=0时刻的波形图像，要画出t=1.5s时的图像，有两种方法方法1：移动质点法这种方法是取波上的质点为研究对象如果能知道波上的质点在t=1.5s时的位移，就可以画出波形图像在本题中已知波长=4m，波上质点的振幅A=10cm，只要知道一个振动质点在t=1.5s时的位移和运动方向，就可以知道其它质点的位移取质点M来分析质点M在t=0时正经过平衡位置沿y轴正方向运动，每经过一个周期，质点M的运动情况都与t=0时相同，只要求出时间t与周

8、期T之比，就可以知道t时刻M的运动情况出处，位于波谷，画出t=1.5s时的波形如图1-7-4中的虚线所示方法2：移动波峰法这种方法取波峰（或波谷）为研究对象如果能求出t=1.5s时波峰的位置，就可以画出波形图像根据波动规律，波每经过一个周期的时间传播的距离为一个波长，波峰的位置都与t=0时相同，要知道t时刻波峰的位置，也要求出t与周期T之比时刻的波形与图1-7-4中虚线所示相同给题：例2 一列横波沿x轴正方向传播，频率5Hz，波速20m/s，P、Q是波上的两个质点（图1-7-5），它们在x轴上的距离是5m，当波传到Q点时，使Q从平衡位置沿y轴反方向运动，则此时P点A恰好经过平衡位置沿y轴反方向

9、运动B位移为正最大C位移为负最大D加速度为负最大设题目的：通过波的图像分析波上质点的振动情况引导学生：画出PQ之间波形示意图根据P点在该时刻的位移判定哪个选项答案正确分析与解答：先画出波传到Q点时，PQ之间的波形示意图已知已知波沿x轴正方向传播，波传到Q点时，使Q从平衡位置沿y轴反方向运动，根据波动规律可画出该时刻PQ之间波形示意图如图1-7-6由图1-7-6可看出该时刻P点位移为负最大，所以选项A、B错误，选项C正确根据简谐运动规律，振动质点的加速度跟位移反方向，所以质点P该时刻的加速度为正最大，选项D答案错误给题：例3 一列横波沿x轴传播，t1与t2时刻的波形分别如图1-7-7中的实线和虚

10、线所示，已知t2-t1=0.1s，那么这列波的速度可能是A10 m/s B30 m/sC40 m/s D50 m/s设题目的：根据波的图像提供的条件结合波动规律分析波动问题对多种可能解的全面考虑，培养学生全面考虑问题的能力引导学生分析：题目给出的已知条件、未知条件和所求，对未知条件要做多种可能情况的考虑本题给出的分析是用公式（1）求解，可以再引导学生用公式（2）分析求解分析与解答：求波速可以根据公式求出本题从图像可得波长=4m，从t1到t2经过的时间t=t2-t1=0.1s，要通过（1）式求需要先求出波的周期，通过（2）式求需要先求出波在时间t内传播的距离s本题用两式都可求得，下面通过（1）式

11、求解取x=0的质点的振动求周期，从图像可以看出，t1时刻该质点位移为零，t2时刻位移为正最大这里有两个不知道：t1时刻该质点的运动方向；t2-t1是大于一个周期，还是小于一个周期，不知道就要考虑多种可能性设波沿x轴正方向传播，则t1时刻x=0的质点正经过平衡位置沿y轴反方向运动，设周期为T1，则周期的可能值m=0、1、2、当m=0时， v=30m/s，即选项B答案 m为其它任何正整数都不能得出选项A、C、D答案当波沿x轴反方向传播时，则t1时刻x=0的质点正经过平衡位置沿y轴正方向运动，设周期为T2，则周期的可能值n=0、1、2、当n=0时，v=10m/s，即选项A答案n=1时，v=50m/s

12、，即选项D答案n为任何其它正整数时都不能得出选项C答案综上所述，选项A、B、D答案正确同步练习一、选择题1如图1-7-8所示的水平放置的弹性长绳上有一列均匀分布的质点1、2、3、，先使质点1沿竖直方向做简谐运动，振动将沿绳向右传播，从质点1经过平衡位置向上运动的时刻开始计时，当振动传播到质点13时，质点1恰好完成一次全振动，此时质点10的加速度 A为零 B最大C方向向上 D方向向下2一列横波沿x轴传播，某时刻的波形如图1-7-9所示，经过0.25s，x=3cm处的P点第一次到达波峰位置，此后再经过0.75s，P点的位移和速度可能是 A位移是2cm，速度为零B位移是-2cm，速度为零C位移是零，

13、速度方向向上D位移是零，速度方向向下3一列横波沿x轴正方向传播，波速50m/s，S为上下振动的振源，频率40Hz，在波上有一质点P， P与S在x轴上的距离为6.5m，当S刚好通过平衡位置向上运动时（图1-7-10），质点P的运动情况是 A刚好到达x轴上方最大位移处B刚好经过平衡位置C经过x轴上方某位置，运动方向向下D经过x轴下方某位置，运动方向向上4一根张紧的水平弹性长绳上的 a、b两点相距12m，b点在a点的右方（图1-7-11），一列简谐横波沿此长绳向右传播，若a点的位移达到正极大时，b点的位移恰为零，且向下运动经过1.0s后，a点的位移为零，且向下运动，而b点的位移恰达到负极大，则这列简

14、谐波 A波长最大为16m B频率最小为4HzC波速可能为12m/s D波速可能为4m/s二、非选择题5一列简谐横波沿直线传播，频率2.5Hz，在传播方向上有A、B两点（图1-7-12），波从B点传播到A点经过的时间是0.5s，从波刚好到达B点时开始计时，此时B位置的质点正处于平衡位置，开始垂直于直线沿纸面向下运动，试画出3s末A、B之间的波形示意图6一列横波在某时刻的波形图像如图1-7-13所示，波速v=20m/s从该时刻起再经过1.5s，x=4m的质点A的位移为_m在这1.5s内质点A通过的路程为_m7一列简谐横波沿x轴正方向传播，各质点的振幅为2cm，某时刻相距30m的两质点a、b的位移都为1cm，但运动方向相反，质点a沿y轴反方向运动，质点b沿y轴正方向运动（如图1-7-14），则这列波的波长最大为_m8一列横波沿x轴正方向传播，A、B是波上的两个质点，它们在x轴上的距离为d（图1-7-15）某时刻A经过平衡位置，B在波峰，且AB之间只有一个波谷，经过时间t，B点经过平衡位置沿y轴正方向运动，那么这列波的传播速度为_参考答案