高中物理：《机械波》教案(新人教选修3-4)

1、3-4-2机械波83、机 械波 横波和 纵波 横波的 图象I1 .波可以传播能量，也可以传播信息，（振动形式的传播）2 .横波图象：表示某一时刻各个质点离开平衡位置位移情况。舟-质点 的振动总是重复前一质点的振动；特别要能判断质点振动方向或波的传播方向。注意：（1）周期性、方向性上引起的多解可能性；（2）波传播的距离与质点的路程是/、同的。3.波动图象表示各个质点”在某一时刻”的位移，振动图象则表示介质中某个质点”在各个时刻”的位移。84、波 长、频 率（周 期）和 波速的关系IV九=7（V由介质决定，f由波源决定）课本P30例285、机 械波 横波和 纵波 横波的 图象I1 .波可以传播能量

2、，也可以传播信息，（振动形式的传播）2 .横波图象：表示某一时刻各个质点离开平衡位置位移情况。舟-质点 的振动总是重复前一质点的振动；特别要能判断质点振动方向或波的传播方向。注意：（1）周期性、方向性上引起的多解可能性；（2）波传播的距离与质点的路程是/、同的。3.波动图象表示各个质点”在某一时刻”的位移，振动图象则表示介质中某个质点”在各个时刻”的位移。.考试说明与并记住下列内容二.教学重点：振动图象和波的图象三.教学难点：机械波及其图象四.教学过程：1 .机械波的产生条件：波源(机械振动)传播振动的介质(相邻质点间存在相互作用力)2 .机械波的分类机械波可分为横波和纵波两种。(1)质点振动

3、方向和波的传播方向垂直的叫横波。(2)质点振动方向和波的传播方向平行的叫纵波。质点的振动方向和波的传播方向美 系形状举例横波垂直凹凸相间；有波峰、波谷绳波等纵波在同一条直线上疏密相间；有密部、疏部弹簧波、声波等3 .机械波的传播(1)在同一种均匀介质中机械波的传播是匀速的。波速、波长和频率之间满足公式：v=X f。(2)介质质点的运动是在各自的平衡位置附近的简谐运动，是变加速运动，介质质点并不随 波迁移。(3)机械波转播的是振动形式、能量和信息。(4)起振方向：介质中每个质点开始振动的方向都和振源开始振动的方向相同。【例1】如图，沿波的传播方向上有间距为2m的五个质点a、b、c、d、e,均静止

4、在各自的平衡位置。一列简谐横波以2m/s的速度水平向右传播，t=0时刻波到达质点 a,质点a开始平衡位置向下运动，t=3s时质点a第一次到达最高点，则下列说法中不正确的是()A质点d开始振动后的振动周期为 4s B>t=4s时刻波恰好传到质点eCt=5s时质点b到达最高点abcdeD在3s<t<4s这段时间内质点c速度方向向上例2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日物体作机械振动，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4 .振动图象和波的图象振动图象和波的

5、图象从图形上看好象没有什么区别，但实际上它们有本质的区别。(1)物理意义不同：振动图象表示同一质点在不同时刻的位移；波的图象表示介质中的各个 质点在同一时刻的位移。(2)图象的横坐标的单位不同：振动图象的横坐标表示时间；波的图象的横坐标表示距离。(3)从振动图象上可以读出振幅和周期；从波的图象上可以读出振幅和波长。(4)波的图象中，波的图形、波的传播方向、某一介质质点的瞬时速度方向，这三者中已知 任意两者，可以判定另一个。(口诀为“上坡下，下坡上”；或者“右上右、左上左)简谐振动简谐横波图 象11 A 1坐 标横坐标时间介质中各质点的平衡位置纵坐标一质点的振动位移各质点在同一时刻的振动位移:研

6、究对象一个质点介质中的大量质点物理意义一个质点 在不同时刻的振动位移 介质中各质点在同一时刻的振动位移 随时间的变化原有图形小变，图线随时间而延 伸原有波形沿波的传播方向平移运动情况质点做简谐运动波在介质中匀速传播；介质中各质点做 简谐振动简谐振动图象与简谐横波图象的列表比较：5 .描述波的物理量一一波速、周期、波长 ：（1）波速v：运动状态或波形在介质中传播的速率；同一种波的波速由介质决定。注：在横波中，某一波峰（波谷）在单位时间内传播的距离等于波速。（2）周期即质点而歪动周丽由波源决定。（3）波长入：在波动中，振动位移总是相同的两个相邻质点间的距离。注：在横波中，两个相邻波峰（波谷）之间的

7、距离为一个波长。结论：（1）波在一个周期内传播的距离恰好为波长。由此：v=X /T='f; X=vT.机械波的频率由波源决定，而传播速度由介质决定，波长由波源和介质决定。（2）质点振动nT （波彳播n入）时，波形不变。（3）相隔波长整数倍两质点，振动状态总相同；相隔半波长奇数倍的两质点，振动状态总相反。6.波的传播是匀速的，介质质点的运动是简谐运动（是一种变加速运动）在一个周期内，波形匀速向前推进一个波长。n个周期波形向前推进 n个波长（n可以是任意正数）。因此在计算中既可以使用 v八f,也可以使用v=s/t,后者往往更方便。任何一个介质质点在一个周期内经过的路程都是4A,在半个周期内

8、经过的路程都是2A,但在四分之一个周期内经过的路程就不一定是A 了。【例3】如图所示为波源开始振动一个周期的波形图，设介质中质点振动的周期为T,下面说法正确的是（）A若M点为波源，则 M点开始振动的方向向下人日若N点为波源，则P质点振动了 3T/4的时间. 公、C若M为波源，则P质点振动了 3T/4的时间ND若N为波源，则该时刻 P质点的动能最小例4已知一列在弹性绳上传播的简谐横波在某一时刻的波形，则下列说法正确的是（）A、只要绳上一点（速度不为零的点）的振动速度方向已知，就可确定波的传播方向日只要波的传播方向已知，就可确定此时绳子上任一点（速度不为零的点）振动的速度方向C波的周期等于绳上每一

9、点的振动周期D波在传播过程中，绳子上的各质点将以波的传播速度沿着波形运动例5呈水平状态的弹性绳，左端在竖直方向做周期为0.4 s的简谐振动，在t = 0时左端开始向上振动，则在t= 0.5 s时，绳上的波可能是图中的（）hEnAB。D例6如图实线是某时刻的波形图象，虚线是经过0.2s时的向右传播的波形图象。求:波传播的可能距离可能的周期（频率）可能的波速若0.2s小于一个周期时，传播的距离、周期（频率）、波速。课后作业：1.下列关于简谐振动和简谐波的说法，正确的是（）A.媒质中质点振动的周期一定和相应的波的周期相等B.媒质中质点振动的速度一定和相应的波的波速相等C.波的传播方向一定和媒质中质点

10、振动的方向一致D.横波的波峰与波谷在振动方向上的距离一定是质点振幅的两倍2.类比是一种有效的学习方法，通过归类和比较，有助于掌握新知识，提高学习效率。在类 比过程中，既要找出共同之处，又要抓住不同之处。某同学对机械波和电磁波进行类比，总 结出下列内容，其中不正确 的是（） A.机械波的频率、波长和波速三者满足的关系，对电磁波也适用B.机械波和电磁波都能产生干涉和衍射现象C.机械波的传播依赖于介质，而电磁波可以在真空中传播D.机械波既有横波又有纵波，而电磁波只有纵波3 . 一简谐机械波沿 x轴正方向传播，周期为 T,波长为九。若在x=0处质点的振动图像如右 图 所示，则该波在t=T/2时刻的波形

11、曲线为（）6.图甲为一列简谐横波在t=0.10s时刻的波形图，P是平衡位置为x=1 m处的质点，Q是平衡位置为x=4 m处的质点，图乙为质点 Q的振动图象，则（）A.t=0.15s时，质点Q的加速度达到正向最大B.t=0.15s时，质点P的运动方向沿y轴负方向C.从t=0.10s到t=0.25s,该波沿x轴正方向传播了 6 m4 .同一音叉发出的声波同时在水和空气中传播，某时刻的波形曲线见图，下说法正确的是 （ ）A.声波在水中波长较大，b是水中声波的波形曲线。B.声波在空气中波长较大，b是空气中声波的波形曲线C.水中质点振动频率较高，a是水中声波的波形曲线D.空气中质点振动频率较高，a是空气

12、中声波的波形曲线5.图示为一列沿x轴负方向传播的简谐横波，实线为 t=0时 刻的波形图，虚线为t=0.6 s时的波形图，波的周期 T>0.6 s , A.波的周期为2.4 sB.在t=0.9s时，P点沿y轴正方向运动C.经过0.4s , P点经过的路程为 4mD.在t=0.5s时，Q点到达波峰位置7 .一列波长大于1m的横波沿着x轴正方向传播，处在xi =1m和x2 =2m的两质点A、B的 振动图像如图所示。由此可知（）A.波长为4 m8 .波速为 1m/s"'I ''二；、C. 3s末A、B两质点的位移相同_VD. 1s末A点的振动速度大于 B点的振动速度8 .弹性绳沿x轴放置，左端位于坐标原点，用手握住绳的左端，当t=0时使其开始沿y轴做振幅为8cm的简谐振动，在t= 0.25s时，绳上形成如图所示的波形，则该波的波速cm/s , t =时，位于x2= 45cm的质点N恰好第一次沿 y轴正向通过平衡位置。9 .在t =0时刻，质点A开始做简谐运动，其振动图象如图乙所示。质点A振动的周期是 s； t=8s时，质点A的运动沿y轴的方向（填“正”或“负”）；质点B在波动的耳传播方向上与 A相距16m ,已知波的传播速度为 2m/s，在t