《波的形成和传播》示范教案

第一节 波的形成和传播示范教案 教学目标教学目标 一 知识目标 1 知道直线上机械波的形成过程 2 知道什么是横波 知道波峰和波谷 知道什么是纵波 知道疏部和密部 3 知道 机械振动在介质中的传播 形成机械波 知道波在传播运动形成的同时 也传递了能量 4 通过学习使学生能明白用语言交流是利用声波传递信息等生活中的机械波 二 能力目标 培养学生对现象的观察能力以及对科学的探究精神 教学建议教学建议 本节重点是理解形成机械波的物理过程 学习中掌握振动质点的运动只在平衡位置附 近振动 并不随波迁移 知道横波和纵波的区别是波形不同 横波有波峰 波谷 而纵波 有疏部和密部 认真分析下列问题 1 机械波能离开媒质向外传播吗 解答 不能 机械波一定要依赖媒质才能传播 若没有媒质 相邻质点间的相互作用 就不能发生 前一个质点就不能带动后一质点振动 所以振动形式无法传播出去 2 日常生活中 发现球掉入池塘里 能否通过往池塘丢人石块 借助石块激起的水波 把球冲到岸边呢 解答 不能 向水中投入石块 水面受到石块的撞击开始振动 形成水波向四周传 去 这是表面现象 实际上水波向四周传播而水只是上下振动并不向外迁移 所以球也仅 仅是上下振动而不会向岸边运动 教学重点教学重点 机械波的形成过程及描述 教学难点教学难点 机械波的形成过程及描述 教学用具教学用具 1 演示绳波的形成的长绳 并用课件展示 2 横波 纵波演示仪 并用课件展示 3 用幻灯展示机械波 教学步骤教学步骤 引入新课 我们已学习过机械振动 它是描述单个质点的运动形式 这一节课我们来学习由大量 质点构成的弹性媒质整体的一种运动形式 机械波 1 机械波的产生条件 演示 水波 教师用幻灯机做实验 使平静的水面振动 会看到水面上一圈圈起伏 不平的波纹逐渐向四周传播出去 形成水波 演示 绳波 用手握住绳子的一端上下抖动 就会看到凸凹相间的波向绳的另一端 传 播出去 形成绳波 以上两种波都可以叫做机械波 教师提问 水波离开水能看到上面的现象吗 绳波离开绳行吗 学生回答 不行 教师提问 当振动停止后我们又看到了什么现象 学生回答 传出去的仍然在传播 以后水 绳 都静止不动了 请学生总结 教师可引导 1 机械波的概念 机械振动在介质中的传播就形成机械波 2 机械波的产生条件 振源和介质 振源 产生机械振动的物质 如在绳波中的手的不停抖动就是振源 介质 传播振动的媒质 如绳子 水 2 机械波的形成过程 用课件把绳波的运动展示 1 介质模型 把介质看成由无数个质点弹性连接而成 可以想象为 图 1 所示 2 机械波的形成过程 由于相邻质点间力的作用 当介质中某一质点发生振动时 就会带动周围的质点振动 起来 从而使振动向远处传播 例如 图 2 表示绳上一列波的形成过程 图中 1 到 18 各小 点代表绳上的一排质点 质点间有弹力联系着 图中的第一行表示在开始时刻 t 0 各质 点的位置 这时所有质点都处在平衡位置 其中第一个质点受到外力作用将开始在垂直方 向上做简谐运动 设振动周期为 T 则第二行表示经过了 T 4 时各质点的位置 这时质点 1 已达到最大位移 正开始向下运动 质点 2 的振动较质点 1 落后一些 仍向上运动 质 点 3 更落后一些 此时振动刚传到了质点 4 第三行表示经过了 T 2 时各质点的位置 这 时质点 1 又回到平衡位置 并继续向下运动 质点 4 刚到达最大位移处 此时振动传到了 质点 7 依次推论 第四 五 六行分别表示了经过 3T 4 和 5T 4 后的各质点的位置 并分别显示了各个对应时刻所有质点所排列成的波形 教师讲解后 请学生讨论机械波在传播过程中的特点 3 对机械波概念的理解 1 机械波是构成介质的无数质点的一种共同运动形式 2 当介质发生振动时 各个质点在各自的平衡位置附近往复运动 质点本身并不随波 迁移 机械波向外传播的只是机械振动的形式 演示横波演示器 3 波是传播能量的一种方式 4 波的种类 按波的传播方向和质点的振动方向可以将波分为两类 横波和纵波 1 横波的定义 质点的振动方向与波的传播方向垂直 波形特点 凸凹相间的波纹 观察横波演示器 叫起伏波 如图 3 波形所示 2 纵波的定义 质点的振动方向与波的传播方向在一条直线上 波形特点 疏密相间的波形 又叫疏密波 如图 4 波形所示 举例 声波是纵波 其中 振源 声带 介质 空气 液体 固体 声波在空气中的传播速度大约为 340m s 声波在水中中的传播速度大约为 1500m s 声波在钢铁中的传播速度大约为 5000m s 地震波既有横波又有纵波 其中横波和纵波的传播速度不同 水波既不是横波也不是纵波 叫做水纹波 5 描述机械波的物理量 1 波长定义 沿着波的传播方向 两个相邻的在振动过程中对平衡位置的位移总是相 等的质点间的距离 单位 米 符号 演示 观察演示仪器 在横波中波长等于相邻两个波峰或波谷之间的距离 在纵波中波长等于相邻两个密 部或疏部的中央之间的距离 质点振动一个周期 振动形式在介质中传播的距离恰好等于一个波长 即 振动在 一个周期里在介质中传播的距离等于一个波长 2 波速定义 波的传播快慢 其大小由介质的性质决定的 在不同的介质中速度并不 相同 单位 米 秒 符号 v 表达式 v T f 3 周期和频率 质点振动的周期又叫做波的周期 T 质点振动的频率又叫做波的频 率 f 波的振动周期和频率只与振源有关 与媒质无关 媒质质点的振动都是受迫 振动 所以周期同振源的周期 同步训练 同步训练 例 1 关于振动和波的关系 下列说法中正确的是 A 如果波源停止振动 在介质中传播的波动也立即停止 B 物体做机械振动 一定产生机械波 C 波的速度即波源的振动速度 D 波在介质中的传播频率与介质性质无关 仅由波源的振动频率决定 例 2 关于机械波的概念 下列说法中正确的是 A 质点振动的方向总是垂直于波传播的 B 简谐波沿长绳传播 绳上相距半个完整波形的两质点振动位移的大小始终相等 C 任一个振动质点每经过一个周期沿波的传播方向移动一个完整的波形 D 相隔一个周期的两时刻 简谐波的波形相同 例 3 图 10 1 中所示为一简谐横波在某一时刻的波形图 已知此时质点 A 正向上以 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 正向上运动 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 正向上运动 例 4 下列有关机械振动和机械波的说法中正确的是 A 某物体做机械振动 它周围的介质中就一定产生机械波 B 波源停止振动后 已形成的机械波仍能在介质中继续传播 C 机械波传播的只是机械振动的形式和能量 参与波动的质点不随波迁移 D 振动是变速的 波动是匀速的 例 5 一波源振动 1 5 个周期在介质中形成的波形如图图 10 2 所