人教版選修34 波的形成和傳播 第1課時(shí) 教案.docx

12.1 機(jī)械波的形成和傳播 教學(xué)目標(biāo): (1)明確機(jī)械波的產(chǎn)生條件； (2)掌握機(jī)械波的形成過(guò)程及波動(dòng)傳播過(guò)程的特征； (3)了解機(jī)械波的種類極其傳播特征； (4)掌握描述機(jī)械波的物理量(包括波長(zhǎng)、頻率、波速)。教學(xué)重、難點(diǎn)重點(diǎn)：橫波的形成和傳播難點(diǎn)：質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)和波的傳播之間的關(guān)系教學(xué)過(guò)程: 在日常生活中，我們看到投石于水中，會(huì)激起一圈圈起伏不平的水面波向周?chē)鷤鞑?，物體發(fā)出的聲音通過(guò)聲波傳給我們使我們能聽(tīng)到，遠(yuǎn)處發(fā)生的地震激起的地震波傳給我們使我們受到震撼如此等等，我們已在不斷地感受到一種廣泛存在的運(yùn)動(dòng)形式波動(dòng)1機(jī)械波的產(chǎn)生條件 例子水波：向平靜的水面投一小石子或用小樹(shù)枝不斷地點(diǎn)水，會(huì)看到水面上一圈圈起伏不平的波紋逐漸向四周傳播出去，形成水波。 演示繩波：用手握住繩子的一端上下抖動(dòng)，就會(huì)看到凸凹相間的波向繩的另一端傳播出去，形成繩波。以上兩種波都可以叫做機(jī)械波。(1)機(jī)械波的概念：機(jī)械振動(dòng)在介質(zhì)中的傳播就形成機(jī)械波.(2)機(jī)械波的產(chǎn)生條件：振源和介質(zhì)。振源產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)的物質(zhì)，如在繩波中的手的不停抖動(dòng)就是振源。介質(zhì)傳播振動(dòng)的媒質(zhì)，如繩子、水。2機(jī)械波的形成過(guò)程(1)介質(zhì)模型：把介質(zhì)看成由無(wú)數(shù)個(gè)質(zhì)點(diǎn)彈性連接而成，可以想象為(圖1所示)(2)機(jī)械波的形成過(guò)程：由于相鄰質(zhì)點(diǎn)的力的作用，當(dāng)介質(zhì)中某一質(zhì)點(diǎn)發(fā)生振動(dòng)時(shí)，就會(huì)帶動(dòng)周?chē)馁|(zhì)點(diǎn)振動(dòng)起來(lái)，從而使振動(dòng)向遠(yuǎn)處傳播。例如：圖2表示繩上一列波的形成過(guò)程。圖中1到18各小點(diǎn)代表繩上的一排質(zhì)點(diǎn)，質(zhì)點(diǎn)間有彈力聯(lián)系著。圖中的第一行表示在開(kāi)始時(shí)刻(t0)各質(zhì)點(diǎn)的位置，這時(shí)所有質(zhì)點(diǎn)都處在平衡位置。其中第一個(gè)質(zhì)點(diǎn)受到外力作用將開(kāi)始在垂直方向上做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，設(shè)振動(dòng)周期為t，則第二行表示經(jīng)過(guò)t/4時(shí)各質(zhì)點(diǎn)的位置，這時(shí)質(zhì)點(diǎn)1已達(dá)到最大位移，正開(kāi)始向下運(yùn)動(dòng)；質(zhì)點(diǎn)2的振動(dòng)較質(zhì)點(diǎn)1落后一些，仍向上運(yùn)動(dòng)；質(zhì)點(diǎn)3更落后一些，此時(shí)振動(dòng)剛傳到了質(zhì)點(diǎn)4。第三行表示經(jīng)過(guò)t/2時(shí)各質(zhì)點(diǎn)的位置，這時(shí)質(zhì)點(diǎn)1又回到平衡位置，并繼續(xù)向下運(yùn)動(dòng)，質(zhì)點(diǎn)4剛到達(dá)最大位移處，此時(shí)振動(dòng)傳到了質(zhì)點(diǎn)7。依次推論，第四、五、六行分別表示了經(jīng)過(guò)3t/4、t和5t/4后的各質(zhì)點(diǎn)的位置，并分別顯示了各個(gè)對(duì)應(yīng)時(shí)刻所有質(zhì)點(diǎn)所排列成的波形。3對(duì)機(jī)械波概念的理解(1)機(jī)械波是構(gòu)成介質(zhì)的無(wú)數(shù)質(zhì)點(diǎn)的一種共同運(yùn)動(dòng)形式；(2)當(dāng)介質(zhì)發(fā)生振動(dòng)時(shí)，各個(gè)質(zhì)點(diǎn)在各自的平衡位置附近往復(fù)運(yùn)動(dòng)，質(zhì)點(diǎn)本身并不隨波遷移，機(jī)械波向外傳播的只是機(jī)械振動(dòng)的形式(演示橫波演示器)； 各質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)周期相同（由振源決定，即與振源振動(dòng)周期相同） 各質(zhì)點(diǎn)振幅相同（不考慮能量損失時(shí)） 各質(zhì)點(diǎn)剛開(kāi)始振動(dòng)的方向相同(3)波是傳播能量的一種方式?！咀⒁狻坑姓駝?dòng)不一定存在波，有波一定存在振動(dòng)4波的種類按波的傳播方向和質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向可以將波分為兩類：橫波和縱波。(1)橫波定義：質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向垂直。波形特點(diǎn)：凸凹相間的波紋(觀察橫波演示器)，又叫起伏波。如圖3波形所示。(2)縱波定義：質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向在一條直線上。波形特點(diǎn)：疏密相間的波形，又叫疏密波。如圖4波形所示。例：聲波是縱波，其中：振源聲帶；介質(zhì)空氣、固體、液體。地震波既有橫波又有縱波。水波既不是橫波也不是縱波，叫做水紋波。5.波動(dòng)和振動(dòng) 區(qū)別振動(dòng)是一個(gè)質(zhì)點(diǎn)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，而波動(dòng)是介質(zhì)中許多質(zhì)點(diǎn)的集體運(yùn)動(dòng) 聯(lián)系 （1）都是周期性的運(yùn)動(dòng)：波動(dòng)周期等于質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)周期 （2）從構(gòu)成介質(zhì)的某一質(zhì)點(diǎn)來(lái)看，所呈現(xiàn)的現(xiàn)象是振動(dòng)，從構(gòu)成介質(zhì)的整體來(lái)看，所呈現(xiàn)的現(xiàn)象是波動(dòng) （3）振動(dòng)是形成波動(dòng)的必要條件，但有振動(dòng)不一定存在波動(dòng) （4）波動(dòng)是振動(dòng)形式（信息）的傳播過(guò)程課堂練習(xí): 1在以下各種波中，屬于機(jī)械波的是（ ） a水波 b光波 c無(wú)線電波 d地震波 2關(guān)于機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械波的關(guān)系，應(yīng)是（ ） a有振動(dòng)必有波 b有波必有振動(dòng) c有振動(dòng)不一定有波 d有波不一定有振動(dòng) 3波在傳播過(guò)程中，正確的說(shuō)法是（ ） a介質(zhì)中的質(zhì)點(diǎn)隨波遷移 b波源的振動(dòng)能置隨波傳遞 c振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)的頻率隨著波的傳播而減小 d波源的能量靠振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)的遷移隨波傳遞 4機(jī)械波是 過(guò)程；形成機(jī)械波的條件是存在 和 。 5出現(xiàn)波峰和波谷的波是 ；出現(xiàn)密部和疏部的波是 。 參考答案1ad 2bc 3b 4機(jī)械振動(dòng)在介質(zhì)中的傳播 波源 介質(zhì) 5橫波 縱波。作業(yè)：1(多選)機(jī)械波按質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向與波傳播方向的關(guān)系可分為橫波和縱波。關(guān)于介質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向和波的傳播方向，下列說(shuō)法正確的是()a在橫波中二者方向有時(shí)相同b在橫波中二者方向一定不同c在縱波中二者方向有時(shí)相同d在縱波中二者方向一定不同解析：選bc在橫波中質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向和波的傳播方向相互垂直，所以二者方向一定不同，故a錯(cuò)誤、b正確；在縱波中二者方向在同一直線上，既可以相同，也可以相反，故c正確、d錯(cuò)誤。2(多選)把一根長(zhǎng)而軟的螺旋彈簧豎直提起來(lái)，手有規(guī)律地上下振動(dòng)，則()a在彈簧上形成一列機(jī)械波b在彈簧上形成波峰和波谷c彈簧上的質(zhì)點(diǎn)自上而下振動(dòng)d彈簧上的機(jī)械波自上而下傳播解析：選ad手有規(guī)律地上下振動(dòng)時(shí)彈簧上各質(zhì)點(diǎn)也上下振動(dòng)，形成縱波，向下傳播，故a、d均正確，b、c錯(cuò)誤。3(多選)把鬧鐘放在密閉的玻璃罩內(nèi)，在玻璃罩外仍然可以聽(tīng)到鬧鐘的鈴聲。但如果將玻璃罩內(nèi)的空氣用抽氣機(jī)抽出去，就聽(tīng)不到鬧鐘的鈴聲。這說(shuō)明()a聲波是縱波b抽去玻璃罩內(nèi)的空氣后，鬧鐘不再響鈴了c氣體和固體都能傳播聲音d聲波不能在真空中傳播解析：選cd根據(jù)題中敘述的現(xiàn)象，無(wú)法說(shuō)明聲波是縱波，選項(xiàng)a錯(cuò)；抽去玻璃罩內(nèi)的空氣，不會(huì)使鬧鐘停止響鈴，選項(xiàng)b錯(cuò)；抽去玻璃罩內(nèi)的空氣前，在玻璃罩外仍然可以聽(tīng)到鬧鐘的鈴聲，說(shuō)明玻璃罩和空氣都能傳播聲音，選項(xiàng)c對(duì)；抽去玻璃罩內(nèi)的空氣后，就聽(tīng)不到鬧鐘的鈴聲，說(shuō)明聲波不能在真空中傳播，選項(xiàng)d對(duì)。4關(guān)于振動(dòng)和波的關(guān)系，下列說(shuō)法正確的是()a如果波源停止振動(dòng)，在介質(zhì)中傳播的波也立即停止b發(fā)聲體在振動(dòng)時(shí)，一定會(huì)產(chǎn)生聲波c波動(dòng)的過(guò)程是介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)由近及遠(yuǎn)的傳播過(guò)程d波動(dòng)的過(guò)程是質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)形式及能量由近及遠(yuǎn)的傳播過(guò)程解析：選d波源停止振動(dòng)，介質(zhì)中的質(zhì)點(diǎn)仍然在振動(dòng)，所以波仍繼續(xù)傳播，選項(xiàng)a錯(cuò)誤；產(chǎn)生波的條件必須有介質(zhì)，選項(xiàng)b錯(cuò)誤；在振動(dòng)過(guò)程中質(zhì)點(diǎn)不隨波的傳播而遷移，只是向外傳播信息和能量，選項(xiàng)c錯(cuò)誤，選項(xiàng)d正確。5在平靜的湖面上漂著一塊小木條，現(xiàn)向湖中央扔一石子，圓形波紋一圈圈的向外傳播，當(dāng)波傳播到小木條處時(shí)，小木條將()a隨波紋漂向湖岸b不動(dòng)c向波源處漂動(dòng) d在原來(lái)位置上下振動(dòng)解析：選d介質(zhì)中有機(jī)械波傳播時(shí)，介質(zhì)本身并不隨波一起傳播，介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)只在自己的平衡位置附近振動(dòng)，向外傳播的只是振動(dòng)形式和能量，生活中的水面上的一些漂浮物會(huì)沿波向外移動(dòng)，是因?yàn)橥饨缌硗庖恍┮蛩氐母蓴_，如風(fēng)的吹動(dòng)等，故d正確。6.如圖1所示為波沿著一條固定的繩子向右剛傳播到b點(diǎn)的波形，由圖可判斷出a點(diǎn)剛開(kāi)始的振動(dòng)方向是()圖1a向左b向右c向下 d向上解析：選d由于波剛剛傳到b點(diǎn)，所以b點(diǎn)此時(shí)的振動(dòng)方向就是波源的起振方向，由圖根據(jù)波的傳播與質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的關(guān)系可以知道，b質(zhì)點(diǎn)此時(shí)正向上振動(dòng)，所以波源a質(zhì)點(diǎn)剛開(kāi)始的振動(dòng)方向向上，選項(xiàng)d正確。7(多選)如圖2所示，沿水平方向的介質(zhì)中的部分質(zhì)點(diǎn)，每相鄰兩質(zhì)點(diǎn)的距離相等，其中o為波源，設(shè)波源的振動(dòng)周期為t，從波源通過(guò)平衡位置豎直向下振動(dòng)開(kāi)始計(jì)時(shí)，經(jīng)質(zhì)點(diǎn)1開(kāi)始振動(dòng)，則下列關(guān)于質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)和介質(zhì)中的波的說(shuō)法中正確的是()圖2a介質(zhì)中所有質(zhì)點(diǎn)的起振方向都是豎直向下的，但圖中質(zhì)點(diǎn)9起振最晚b圖中所畫(huà)出的質(zhì)點(diǎn)起振時(shí)間都是相同的，起振的位置和起振的方向是不同的c圖中質(zhì)點(diǎn)8的振動(dòng)完全重復(fù)質(zhì)點(diǎn)7的振動(dòng)，只是質(zhì)點(diǎn)8振動(dòng)時(shí)通過(guò)平衡位置或最大位移處的時(shí)間總是比質(zhì)點(diǎn)7通過(guò)相同的位置時(shí)落后d只要圖中所有質(zhì)點(diǎn)都已振動(dòng)了，質(zhì)點(diǎn)1與質(zhì)點(diǎn)9的振動(dòng)步調(diào)就完全一致，如果質(zhì)點(diǎn)1發(fā)生的是第100次振動(dòng)，則質(zhì)點(diǎn)9發(fā)生的就是第98次振動(dòng)解析：選acd從題圖可知，質(zhì)點(diǎn)9是圖中距波源最遠(yuǎn)的點(diǎn)，盡管與波源起振方向相同，但起振時(shí)刻最晚，故a正確，b錯(cuò)誤；質(zhì)點(diǎn)7與質(zhì)點(diǎn)8比較，質(zhì)點(diǎn)7是質(zhì)點(diǎn)8的前質(zhì)點(diǎn)，7、8質(zhì)點(diǎn)間的振動(dòng)步調(diào)相差，故c正確；質(zhì)點(diǎn)9比質(zhì)點(diǎn)1晚2t開(kāi)始起振，一旦質(zhì)點(diǎn)9起振后，質(zhì)點(diǎn)1、9的振動(dòng)步調(diào)就完全一致，d正確。8如圖3所示是一列向右傳播的橫波，請(qǐng)標(biāo)出這列波中a、b、c、dh等質(zhì)點(diǎn)這一時(shí)刻的速度方向。圖3解析：由波的形成特點(diǎn)可知，介質(zhì)中先振動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)將帶動(dòng)它后面的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)，后面質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)是前面質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的重復(fù)，比較沿波傳播方向上相鄰的兩質(zhì)點(diǎn)，可知后面質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)狀態(tài)總是滯后于前面的質(zhì)點(diǎn)。此題中質(zhì)點(diǎn)c和g此時(shí)在最大位移處，速度為零，無(wú)速度方