人教版选3-4：12《机械波》全章复习课件

第十二章

《机械波》第一页第二页，共99页。12.1《波的形成和传播》第二页第三页，共99页。教学目标知识与能力理解波的形成过程及质点的振动特点理解波的传播过程的特点知道横波和纵波的异同，机械波的一般特点教学重点波的形成和传播过程的特点教学难点波的形成过程和质点振动的特点第三页第四页，共99页。第四页第五页，共99页。一、绳波的形成过程：1．绳子各部分看成许多质点组成，各部分之间存在着相互作用的弹力．2．沿波的传播方向上后一个质点比前一个质点落后一段时间，质点依次被带动．3．振动的形式传播出去形成波．第五页第六页，共99页。每个质点的振动情况都和波源相同（振动情况包括起振方向，振动周期，振幅）

介质中各质点只在各自平衡位置附近做机械振动，并不沿波的传播方向发生迁移．沿波的传播方向，介质中各质点依次开始振动，距离波源愈近，愈先开始振动．经过整周期，波形恢复原样第六页第七页，共99页。（一）横波的特性：1、横波：质点的振动方向跟波的传播方向垂直的波叫做横波．2、波峰：在横波中凸起的最高处叫做波峰．3、波谷：在横波中凹下的最低处叫做波谷．4、横波也叫凹凸波．二、波的特性：第七页第八页，共99页。（二）纵波的特性：1、纵波：质点的振动方向跟波的传播方向在同一直线上的波叫做纵波．2、密部：在纵波中，质点分布最密的地方叫做密部．3、疏部：在纵波中，质点分布最疏的地方叫做疏部．4、纵波也叫疏密波．第八页第九页，共99页。三、声波和地震波声波是纵波.地震波既有横波又有纵波．

第九页第十页，共99页。四、机械波

1．介质和波源：介质:借以传播波的物质．波源:保持持续振动的物体．2．机械波：机械振动在介质中的传播，形成机械波．3．产生机械波的条件：同时存在振源和介质．【注意】有振动不一定存在波，有波一定存在振动第十页第十一页，共99页。4．机械波向外传播是振动形式的传播，介质中各质点不随波发生迁移．（1）当波在介质中传播时，各个质点均在自己的平衡位置附近振动．（2）在波的传播方向上各质点依次开始振动．①各质点振动周期相同（由振源决定，即与振源振动周期相同）②各质点振幅相同（不考虑能量损失时）③各质点刚开始振动的方向相同．第十一页第十二页，共99页。5．波是传递能量的一种方式波向外传播的是振动的形式（向外传递信息和能量）．第十二页第十三页，共99页。1、关于机械振动和机械波的关系应是:A有振动必有波B有波必有振动C有振动必有横波D有波不一定有振动2.在机械波中，下列说法错误的是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BD第十三页第十四页，共99页。3.沿绳传播的一列机械波，当波源突然停止振动时，有A绳上各质点同时停止振动,横波立即消失B绳上各质点同时停止振动，纵波立即消失C离波源较近的各质点先停止振动，较远的各质点稍后停止振动D离波源较远的各质点先停止振动，较近的各质点稍后停止振动C第十四页第十五页，共99页。五、波动与振动1．区别振动是一个质点的往复运动，而波动是介质中许多质点的集体运动．2．联系（1）都是周期性的运动：波动周期等于质点的振动周期．（2）从构成介质的某一质点来看，所呈现的现象是振动，从构成介质的整体来看，所呈现的现象是波动．第十五页第十六页，共99页。（3）振动是形成波动的必要条件，但有振动不一定存在波动．（4）波动是振动形式（信息）的传播过程．第十六页第十七页，共99页。问题：向右传播的波上三点A、B、C，请指出该时刻振动的方向ABC第十七页第十八页，共99页。问题：已知波形图上A、B两点某一时刻振动方向，请指出波传播的方向AB第十八页第十九页，共99页。12.2《波的图象》第十九页第二十页，共99页。教学目标

知识目标：1.理解波的图象的意义，知道什么是简谐波；2.能据波的图象判断各质点在该时刻的振动方向；3.能够由某一时刻波的图象画出任一时刻波的图象.技能目标：培养学生通过对比，掌握新知识的能力.教学重点：1.理解波的图象的意义.2.能用波的图象解决一些实际问题.教学难点：据波的图象如何解决实验问题.教学方法：讲练法、归纳类比法第二十页第二十一页，共99页。复习提问：

1、机械波的形成条件是什么？2、机械波的特点是什么？

第二十一页第二十二页，共99页。

为了从总体上形象地描绘出波的运动情况，物理学中采用了波的图象

机械波是机械振动在介质里的传播过程，从波源开始，随着波的传播，介质中的大量质点先后开始振动起来。虽然这些质点只在个自平衡位置附近做重复波源的振动，但由于它们振动步调不一致，所以在某一时刻介质中各个质点对平衡位置的位移各不相同。

第二十二页第二十三页，共99页。第二节波的图象第二十三页第二十四页，共99页。y位移一、波的图象的绘制1.用横坐标x表示在波传播方向上各个质点的平衡位置2.用纵坐标y表示某一时刻各个质点偏离平衡位置的位移x平衡位置正方向负方向ο第二十四页第二十五页，共99页。3.在xOy坐标平面上画出某一时刻各个质点偏离平衡位置的位移y位移x平衡位置O4.波的图象的画法：将某一时刻各个质点偏离平衡位置的位移矢量的末端用光滑的曲线连接起来第二十五页第二十六页，共99页。甲表示某一时刻绳上的一列横波

乙是它的图象说明：1、横波的图象与形成横波的质点的分布形状相似，波的图象有时也称波形图或波形曲线。2、简谐运动在介质中传播形成的波就是简谐波。简谐波的图象是一条正弦或余弦曲线。

3、在单位时间内某一波峰或波谷（密部或疏部）向前移动的距离等于波速。第二十六页第二十七页，共99页。横波动画展示第二十七页第二十八页，共99页。二、波的图象的物理意义2．波的图象的物理意义

波的图象表示介质中各个质点在某一时刻(同一时刻)偏离平衡位置的位移的空间分布情况。在不同时刻质点振动的位移不同，波形也随之改变，不同时刻的波形曲线是不同的。图2表示经过Δt时间后的波的形状和各质点的位移。第二十八页第二十九页，共99页。三、从波的图象上可获得的物理信息：Ay

/mx

/m123456780B0.10AVav1、该时刻沿波的传播方向上各个质点的位移；2、各个质点的振幅A;

3、能根据波的传播方向判断各个质点在该时刻的运动方向、加速度方向及其变化情况；4、可以画出另一时刻的波形图。第二十九页第三十页，共99页。四、振动图象和波的图象的比较YX0波的图象Xt0振动图象相同点：1、图象都是正（余）弦曲线2、纵坐标都表示质点离开平衡位置的位移不同点：1、某质点不同时刻一群质点同一时刻2、横轴表时间横轴表平衡位置3、可直接读出周期可直接读出波长图象第三十页第三十一页，共99页。五、波的图象的应用题型之一：波的传播方向、质点的振动方向以及波形图三者知其二，而求其一。主要方法：三角形法YXO波的传播方向波的传播方向质点的振动方向质点的振动方向向上或向下三角形顶部表示波峰或波谷第三十一页第三十二页，共99页。例题１：如图所示为一列向右传播的简谐波在某时刻的波形图,试求出波形图上A、B、C、D四个质点的振动方向。YXO波的传播方向ABCDVVVV如果这列波是向左传播的，则这四个质点的振动方向又如何？第三十二页第三十三页，共99页。例题２：如图所示为一列简谐波在某时刻的波形图，已知图象上某点的振动方向如图所示，试求这列波的传播方向。YXOV答案：向左传播如果这个质点的振动方向向上，则波的传播方向又如何？如果已知这个质点做减速运动，则波的传播方向又如何？第三十三页第三十四页，共99页。题型之二：求波在任意时刻的波形图主要方法：图象平移法OYX波的传播方向经过时间，波在传播方向上移动的距离,因此，把图象沿传播方向平移即得到相对应的图象．第三十四页第三十五页，共99页。例题3：某一简谐横波在t＝0时刻的波形图如图的实线所示．若波向右传播，画出T/4后和5T/4前两个时刻的波的图象．OYXT/4后的波形图5T/4前的波形图平移规律：波右传，求前左移，求后右移；波左传，求前右移，求后左移。第三十五页第三十六页，共99页。练习：一列简谐波在x轴上传播，某时刻波形如图，已知此时质点F运动方向向Y轴负方向，则（）A、波沿X轴负方向传播B、质点D此时刻向下运动C、质点B比质点C先回到平衡位置D、质点E振幅为0OYXBCDEFGAB第三十六页第三十七页，共99页。1、简谐波的图象都是正弦或余弦曲线，表示某一时刻介质中各个质点离开平衡位置的位移。2、从简谐波的图象可以知道的物理量:（1）从波的图象可以知道振幅（2）从波的图象可以知道该时刻各个质点对平衡位置的位移（3）借助图象还可以说明各个质点的速度、加速度在该时刻的变化情况和速度、加速度的方向3、根据某一时刻的波的图象和波的传播方向，能画出下一时刻和前一时刻的波的图象，并能指出图象中各个质点在该时刻的振动方向。常用的方法有两种：（1）三角形法；（2）图象平移作图法。六、知识回顾第三十七页第三十八页，共99页。12.3《波长、

频率和波速》第三十八页第三十九页，共99页。教学目标知识与能力1．知道什么是波的波长，能在波的图象中求出波的波长。2．知道什么是波传播的周期(频率)，理解周期(频率)与质点振动周期(频率)的关系。3．理解决定波的周期(频率)的因素，并知道其在波传播过程中的特点。4．理解波长、周期(频率)和波速的物理意义及它们之间的关系，并会应用这一关系进行计算和分析实际问题。教具波动演示仪、演示波的图象用的教学微机软件。第三十九页第四十页，共99页。一.波长1、定义:在波动中，对平衡位置的位移总是相等的两个相邻质点间的距离，叫做波的波长。

第四十页第四十一页，共99页。2、几点说明

第四十一页第四十二页，共99页。（1）“位移总相等”的含义是“每时每刻都相等”。

（2）位移总相等的两个质点，其速度也总是相等的。第四十二页第四十三页，共99页。在横波中，两个相邻波峰或两个相邻波谷之间的距离等于波长。在纵波中，两个相邻密部或两个相邻疏部之间的距离也等于波长。第四十三页第四十四页，共99页。（3）相距λ整数倍的质点振动步调总是相同的；相距λ/2奇数倍的质点振动步调总是相反的。

第四十四页第四十五页，共99页。二、周期（T）、频率（f）

1、波源质点振动的周期（或频率）就是波的周期（或频率）。

2.几点说明(1)波的周期（或频率）应由波源决定，与传播波的介质无关。（2)每经过一个周期的时间波就沿传播方向传播一个波长的距离。（3）每经历一个周期，原有的波形图不改变。

第四十五页第四十六页，共99页。三、波速（v）1、单位时间内振动所传播的距离叫做波速。2、几点说明（1）波速的大小由介质的性质决定，同一列波在不同介质中传播速度不同。（2）一列波在同一均匀介质中是匀速传播的（3）要区分波速与质点振动速度的含义

第四十六页第四十七页，共99页。四、波长、周期（或频率）和波速的关系

v=λ/Tv=λf第四十七页第四十八页，共99页。如图10-11中的实线是一列简谐波在某一时刻的波形曲线。经Δt=0.5s后，其波形如图中虚线所示。设Δt＜2T（T为波的周期），（1）如果波是向右传播，求波的周期和波速（2）如果波是向左传播，求波的周期和波速第四十八页第四十九页，共99页。12.4《波的反射

和折射》第四十九页第五十页，共99页。教学目标知识目标1．知道波传播到两种介质的交界面时，会发生反射和折射；2．理解波的反射、折射遵守的规律，会根据波面和波线进行分析；能力目标1．让学生在实验的基础上理解波面、波线，能够根据想象建立空间概念。2．对比光的反射和折射，提高学生类比分析的能力。第五十页第五十一页，共99页。教学建议在学生初中学习光的反射和折射的基础上，教师通过实验演示、类比光的反射和折射讲解机械波的反射和折射。对于实验的建议：1．注意实验的准备以及操作；2．在实验的基础上引入波线、波面的概念。注意从现象——规律——现象这一过程，师生结合实际共同讨论、分析。第五十一页第五十二页，共99页。一、波面和波线波面：同一时刻，介质中处于波峰或波谷的质点所构成的面叫做波面波线：用来表示波的传播方向的跟各个波面垂直的线叫做波线波面波线波面波线第五十二页第五十三页，共99页。二、惠更斯原理

惠更斯原理内容：介质中任意波面上的各点都可看作发射子波的波源。其后任意时刻,这些子波在波前进方向的包络面就是新的波面惠更斯荷兰物理学家第五十三页第五十四页，共99页。.........t时刻的波面tΔ+t时刻的波面子波波源tvΔ二、惠更斯原理

用惠更斯原理确定下一时刻平面波的波面第五十四页第五十五页，共99页。用惠更斯原理确定下一时刻球面波的波面................子波波源tΔ+t时刻的波面t时刻的波面tuΔ二、惠更斯原理

第五十五页第五十六页，共99页。利用惠更斯原理可以由已知的波面通过几何作图方法确定下一时刻的波面，从而确定波的传播方向。例如当波在均匀的各向同性介质中传播时，波面的几何形状总是保持不变的。二、惠更斯原理

第五十六页第五十七页，共99页。三、波的反射反射波的波线与平面法线的夹角i’叫做反射角入射角（i）：入射波的波线与平面法线的夹角i叫做入射角反射角（i’）：波遇到障碍物会返回来继续传播，这种现象叫做波的反射．法线平面第五十七页第五十八页，共99页。经t后，B点发射的子波到达界面处B`点，A点发射的子波到达A`点。同种介质，波速不变。三、波的反射用惠更斯原理解释波的反射ABacba`c`b`由惠更斯原理，A、B为同一波面上的两点证毕A`B`第五十八页第五十九页，共99页。三、波的反射入射线、法线、反射线在同一平面内，入射线与反射线分居法线两侧，反射角等于入射角反射定律：1.反射波的波长、频率、波速都跟入射波相同2.波遇到两种介质界面时，总存在反射注意：法线平面第五十九页第六十页，共99页。界面介质I介质II四、波的折射折射角（r）：折射波的波线与两介质界面法线的夹角r叫做折射角波从一种介质进入另一种介质时，波的传播方向发生了改变的现象叫做波的折射法线第六十页第六十一页，共99页。由惠更斯原理，A、B为同一波面上的两点经t后，B点发射的子波到达界面处D点，A点的到达C点，证毕用惠更斯原理解释波的折射四、波的折射第六十一页第六十二页，共99页。四、波的折射折射定律：入射线、法线、折射线在同一平面内，入射线与折射线分居法线两侧．入射角的正弦跟折射角的正弦之比等于波在第一种介质中的速度跟波在第二种介质中的速度之比折射率第六十二页第六十三页，共99页。1.当入射速度大于折射速度时，折射角折向法线2.当入射速度小于折射速度时，折射角折离法线3.当垂直界面入射时，传播方向不改变，属折射中的特例4.在波的折射中，波的频率不改变，波速和波长都发生改变波发生折射的原因：是波在不同介质中的速度不同四、波的折射注意：第六十三页第六十四页，共99页。12.5《波的衍射》第六十四页第六十五页，共99页。教学目标

一、知识目标1.知道什么是波的衍射现象。2.知道波发生衍射的条件。3.知道衍射是波特有的现象。二、能力目标提高学生从实验现象总结规律的能力。三、德育目标通过对衍射现象的学习，使学生学会从现象中发现规律的方法。第六十五页第六十六页，共99页。教学重点1.波的衍射现象。2.波能够产生明显衍射的条件。教学难点产生明显衍射条件的教学。教学方法实验归纳法、电教法、讲练法教学用具水波槽、两块挡板、两块有小孔的木板、实物仪、水波的衍射照片。第六十六页第六十七页，共99页。一、波的衍射1、定义:波可以绕过障碍物继续传播的

现象叫做波的衍射2、一切波都能发生衍射3、衍射是波特有的现象第六十七页第六十八页，共99页。三、发生明显衍射现象的条件1.窄缝宽度跟波长相差不多时，有明显的

衍射现象2.窄缝宽度比波长大得越多，衍射现象越不

明显；窄缝宽度跟波长相比非常大时，水

波将直线传播，观察不到衍射现象第六十八页第六十九页，共99页。3、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4、一切波都能发生衍射，而要发生明显

的衍射现象须满足上述条件，当不满

足上述条件时，衍射现象仍存在，只

不过是衍射现象不明显，不易被我们

观察到第六十九页第七十页，共99页。1.衍射是波特有的现象,一切波都会产生衍射现象2.衍射现象总是存在的,只有明显与不明显的差异3.障碍物或孔的尺寸大小,并不是决定衍射能否发生的条件,仅是发生明显衍射的条件4.一般情况下波长较大的波容易产生显著的衍射现象5.波传到小孔（或障碍物）时,小孔或障碍物仿佛是一个新的波源,由它发出与原来同频率的波在孔或障碍物后传播,于是就出现了偏离直线传播方向的衍射现象6.当孔的尺寸远小于波长时,尽管衍射十分突出,但由于能量的减弱,衍射现象不容易观察到课堂小结第七十页第七十一页，共99页。以下关于波的衍射的说法，正确的是（）A、波遇到障碍物时，一定会发生明显的衍射现象B、当孔的尺寸比波长越小，衍射现象明显C、当障碍物的尺寸比波长大得多时，衍射现象很明显D、只有当障碍物的尺寸与波长相差不多时，才会发生明显的衍射现象课堂练习B第七十一页第七十二页，共99页。12.6《波的干涉》第七十二页第七十三页，共99页。教学目标

一、知识目标1.知道波的叠加原理。2.知道什么是波的干涉现象和干涉图样。3.知道干涉现象也是波特有的现象。二、能力目标

培养学生的空间想象能力。三、德育目标

通过波的叠加原理，使学生认识到事物之间的普遍联系。第七十三页第七十四页，共99页。●教学重点波的叠加原理和波的干涉现象。●教学难点波的干涉中加强点和减弱点的位移和振幅的区别。●教学方法实验法、电教法、训练法。●教学用具实物投影仪、CAI课件、波的干涉实验仪。●课时安排1课时第七十四页第七十五页，共99页。一、波的叠加从图可知：两列波相遇后，彼此穿过，继续传播，波的形状和传播的情形都跟相遇前一样，也就是说，相遇后，它们都保持各自的运动状态，彼此都没有受到影响第七十五页第七十六页，共99页。1、波的独立传播特性：几列波在同一介质中传播，在介质中某一点（或某一区域）相遇时，每一列波都能够保持各自的状态继续沿着原来的方向向前传播，彼此之间互不影响，好像没有遇到另一列波一样2、波叠加原理：在波重叠的区域里，介质的质点同时参与这几列波所产生的振动，每一质点仍然是在各自的平衡位置附近做振动．质点振动的位移等于这几列波单独传播时引起的位移的矢量和一、波的叠加第七十六页第七十七页，共99页。二、波的干涉由此可知：这两列波相遇后，在振动着的水面上，出现了一条条从两个波源中间伸展出来的相对平静的区域和激烈振动的区域，这两种区域在水面上的位置是固定的，而且相互隔开第七十七页第七十八页，共99页。1、定义:频率相同的两列波叠加，使某些区

域的振动加强，某些区域的振动减

弱，而且振动加强和振动减弱的区域

相互隔开的现象叫做波的干涉2、干涉图样：由波的干涉所形成的图样叫

做干涉图样

二、波的干涉第七十八页第七十九页，共99页。三、干涉的解释如果在某一时刻，在水面上的某一点是两列波的波峰和波峰相遇，经过半个周期，就变成波谷和波谷相遇．波峰和波峰、波谷和波谷相遇时，质点的位移最大，等于两列波的振幅之和；因此在这一点，始终是两列波干涉的加强点，质点的振动最激烈S1S2第七十九页第八十页，共99页。如果在某一时刻，在水面上的某一点是两列波的波峰和波谷相遇，经过半个周期，就变成波谷和波峰相遇，在这一点，两列波引起的振动始终是减弱的，质点振动的振幅等于两列波的振幅之差，如果两列波的振幅相同，质点振动的振幅就等于零，水面保持平静S1S2三、干涉的解释第八十页第八十一页，共99页。把相应的振动最激烈的质点连起来，为振动加强区；相应的振动最不激烈或静止的质点连起来，为振动减弱区．振动加强区和振动减弱区是相互隔开的波峰与波峰相遇,振动加强波谷与波谷相遇,振动加强波峰与波谷相遇,振动减弱三、干涉的解释第八十一页第八十二页，共99页。四、振动加强点和减弱点满足的条件若两个波源的振动频率和振动步调相同1、加强点与两个波源的距离差：△r=r2-r1=（2k）λ/2（k=0,±1，±2，±3……）2、减弱点与两个波源的距离差：△r=r2-r1=(2k+1)λ/2（k=0,±1，±2，±3…）S1S2第八十二页第八十三页，共99页。五、产生干涉的条件两列波相遇叠加不一定能得到稳定的干涉图样．而要产生稳定的干涉现象形成稳定的干涉图样，则需要满足一定的条件1、产生干涉的条件：两列波的频率必须相同2、一切波（只要满足条件）都能发生干涉现

象，干涉和衍射一样都是波特有的现象．第八十三页第八十四页，共99页。3、振动加强的区域振动始终加强，振动减弱的

区域振动始终减弱．4、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．五、产生干涉的条件第八十四页第八十五页，共99页。课堂练习关于两列波的稳定干涉现象，下列说法正确的是（）A.任意两列波都能产生稳定干涉现象B.发生稳定干涉现象的两列波，它们的频率一定相同C.在振动减弱的区域，各质点都处于波谷D.在振动加强的区域，有时质点的位移等于零BD第八十五页第八十六页，共99页。两列波长相同的水波发生干涉，若在某一时刻，P点处恰好两列波的波峰相遇，Q点处两列波的波谷相遇，则（）A．P点的振幅最大，Q点的振幅最小B．P、Q两点的振幅都是原两列波的振幅之和C．P、Q两点的振动周期同D．P、Q两点始终处在最大位移处和最小位移处BC课堂练习第八十六页第八十七页，共99页。12.7《多普勒效应》第八十七页第八十八页，共99页。教学目标

知识与能力1、知道波源的频率于观察者接受到的频率的区别。2、知道什么是