高中物理：《機(jī)械波》教案(新人教選修3-4)

1、3-4-2機(jī)械波83、機(jī) 械波 橫波和 縱波 橫波的 圖象I1 .波可以傳播能量，也可以傳播信息，（振動(dòng)形式的傳播）2 .橫波圖象：表示某一時(shí)刻各個(gè)質(zhì)點(diǎn)離開(kāi)平衡位置位移情況。舟-質(zhì)點(diǎn) 的振動(dòng)總是重復(fù)前一質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)；特別要能判斷質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向或波的傳播方向。注意：（1）周期性、方向性上引起的多解可能性；（2）波傳播的距離與質(zhì)點(diǎn)的路程是/、同的。3.波動(dòng)圖象表示各個(gè)質(zhì)點(diǎn)”在某一時(shí)刻”的位移，振動(dòng)圖象則表示介質(zhì)中某個(gè)質(zhì)點(diǎn)”在各個(gè)時(shí)刻”的位移。84、波 長(zhǎng)、頻 率（周 期）和 波速的關(guān)系IV九=7（V由介質(zhì)決定，f由波源決定）課本P30例285、機(jī) 械波 橫波和 縱波 橫波的 圖象I1 .波可以傳播能量

2、，也可以傳播信息，（振動(dòng)形式的傳播）2 .橫波圖象：表示某一時(shí)刻各個(gè)質(zhì)點(diǎn)離開(kāi)平衡位置位移情況。舟-質(zhì)點(diǎn) 的振動(dòng)總是重復(fù)前一質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)；特別要能判斷質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向或波的傳播方向。注意：（1）周期性、方向性上引起的多解可能性；（2）波傳播的距離與質(zhì)點(diǎn)的路程是/、同的。3.波動(dòng)圖象表示各個(gè)質(zhì)點(diǎn)”在某一時(shí)刻”的位移，振動(dòng)圖象則表示介質(zhì)中某個(gè)質(zhì)點(diǎn)”在各個(gè)時(shí)刻”的位移。.考試說(shuō)明與并記住下列內(nèi)容二.教學(xué)重點(diǎn)：振動(dòng)圖象和波的圖象三.教學(xué)難點(diǎn)：機(jī)械波及其圖象四.教學(xué)過(guò)程：1 .機(jī)械波的產(chǎn)生條件：波源(機(jī)械振動(dòng))傳播振動(dòng)的介質(zhì)(相鄰質(zhì)點(diǎn)間存在相互作用力)2 .機(jī)械波的分類(lèi)機(jī)械波可分為橫波和縱波兩種。(1)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)

3、方向和波的傳播方向垂直的叫橫波。(2)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向和波的傳播方向平行的叫縱波。質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向和波的傳播方向美 系形狀舉例橫波垂直凹凸相間；有波峰、波谷繩波等縱波在同一條直線(xiàn)上疏密相間；有密部、疏部彈簧波、聲波等3 .機(jī)械波的傳播(1)在同一種均勻介質(zhì)中機(jī)械波的傳播是勻速的。波速、波長(zhǎng)和頻率之間滿(mǎn)足公式：v=X f。(2)介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)是在各自的平衡位置附近的簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，是變加速運(yùn)動(dòng)，介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)并不隨 波遷移。(3)機(jī)械波轉(zhuǎn)播的是振動(dòng)形式、能量和信息。(4)起振方向：介質(zhì)中每個(gè)質(zhì)點(diǎn)開(kāi)始振動(dòng)的方向都和振源開(kāi)始振動(dòng)的方向相同?！纠?】如圖，沿波的傳播方向上有間距為2m的五個(gè)質(zhì)點(diǎn)a、b、c、d、e,均靜止

4、在各自的平衡位置。一列簡(jiǎn)諧橫波以2m/s的速度水平向右傳播，t=0時(shí)刻波到達(dá)質(zhì)點(diǎn) a,質(zhì)點(diǎn)a開(kāi)始平衡位置向下運(yùn)動(dòng)，t=3s時(shí)質(zhì)點(diǎn)a第一次到達(dá)最高點(diǎn)，則下列說(shuō)法中不正確的是()A質(zhì)點(diǎn)d開(kāi)始振動(dòng)后的振動(dòng)周期為 4s B>t=4s時(shí)刻波恰好傳到質(zhì)點(diǎn)eCt=5s時(shí)質(zhì)點(diǎn)b到達(dá)最高點(diǎn)abcdeD在3s<t<4s這段時(shí)間內(nèi)質(zhì)點(diǎn)c速度方向向上例2關(guān)于振動(dòng)和波的關(guān)系，下列說(shuō)法中正確的是()A、如果波源停止振動(dòng)，在介質(zhì)中傳播的波動(dòng)也立即停止日物體作機(jī)械振動(dòng)，一定產(chǎn)生機(jī)械波C波的速度即波源的振動(dòng)速度D波在介質(zhì)中的傳播頻率，與介質(zhì)性質(zhì)無(wú)關(guān)，僅由波源的振動(dòng)頻率決定4 .振動(dòng)圖象和波的圖象振動(dòng)圖象和波的

5、圖象從圖形上看好象沒(méi)有什么區(qū)別，但實(shí)際上它們有本質(zhì)的區(qū)別。(1)物理意義不同：振動(dòng)圖象表示同一質(zhì)點(diǎn)在不同時(shí)刻的位移；波的圖象表示介質(zhì)中的各個(gè) 質(zhì)點(diǎn)在同一時(shí)刻的位移。(2)圖象的橫坐標(biāo)的單位不同：振動(dòng)圖象的橫坐標(biāo)表示時(shí)間；波的圖象的橫坐標(biāo)表示距離。(3)從振動(dòng)圖象上可以讀出振幅和周期；從波的圖象上可以讀出振幅和波長(zhǎng)。(4)波的圖象中，波的圖形、波的傳播方向、某一介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)的瞬時(shí)速度方向，這三者中已知 任意兩者，可以判定另一個(gè)。(口訣為“上坡下，下坡上”；或者“右上右、左上左)簡(jiǎn)諧振動(dòng)簡(jiǎn)諧橫波圖 象11 A 1坐 標(biāo)橫坐標(biāo)時(shí)間介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)的平衡位置縱坐標(biāo)一質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)位移各質(zhì)點(diǎn)在同一時(shí)刻的振動(dòng)位移:研

6、究對(duì)象一個(gè)質(zhì)點(diǎn)介質(zhì)中的大量質(zhì)點(diǎn)物理意義一個(gè)質(zhì)點(diǎn) 在不同時(shí)刻的振動(dòng)位移 介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)在同一時(shí)刻的振動(dòng)位移 隨時(shí)間的變化原有圖形小變，圖線(xiàn)隨時(shí)間而延 伸原有波形沿波的傳播方向平移運(yùn)動(dòng)情況質(zhì)點(diǎn)做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)波在介質(zhì)中勻速傳播；介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)做 簡(jiǎn)諧振動(dòng)簡(jiǎn)諧振動(dòng)圖象與簡(jiǎn)諧橫波圖象的列表比較：5 .描述波的物理量一一波速、周期、波長(zhǎng) ：（1）波速v：運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或波形在介質(zhì)中傳播的速率；同一種波的波速由介質(zhì)決定。注：在橫波中，某一波峰（波谷）在單位時(shí)間內(nèi)傳播的距離等于波速。（2）周期即質(zhì)點(diǎn)而歪動(dòng)周麗由波源決定。（3）波長(zhǎng)入：在波動(dòng)中，振動(dòng)位移總是相同的兩個(gè)相鄰質(zhì)點(diǎn)間的距離。注：在橫波中，兩個(gè)相鄰波峰（波谷）之間的

7、距離為一個(gè)波長(zhǎng)。結(jié)論：（1）波在一個(gè)周期內(nèi)傳播的距離恰好為波長(zhǎng)。由此：v=X /T='f; X=vT.機(jī)械波的頻率由波源決定，而傳播速度由介質(zhì)決定，波長(zhǎng)由波源和介質(zhì)決定。（2）質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)nT （波彳播n入）時(shí)，波形不變。（3）相隔波長(zhǎng)整數(shù)倍兩質(zhì)點(diǎn)，振動(dòng)狀態(tài)總相同；相隔半波長(zhǎng)奇數(shù)倍的兩質(zhì)點(diǎn)，振動(dòng)狀態(tài)總相反。6.波的傳播是勻速的，介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)（是一種變加速運(yùn)動(dòng)）在一個(gè)周期內(nèi)，波形勻速向前推進(jìn)一個(gè)波長(zhǎng)。n個(gè)周期波形向前推進(jìn) n個(gè)波長(zhǎng)（n可以是任意正數(shù)）。因此在計(jì)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。任何一個(gè)介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)在一個(gè)周期內(nèi)經(jīng)過(guò)的路程都是4A,在半個(gè)周期內(nèi)

8、經(jīng)過(guò)的路程都是2A,但在四分之一個(gè)周期內(nèi)經(jīng)過(guò)的路程就不一定是A 了?！纠?】如圖所示為波源開(kāi)始振動(dòng)一個(gè)周期的波形圖，設(shè)介質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的周期為T(mén),下面說(shuō)法正確的是（）A若M點(diǎn)為波源，則 M點(diǎn)開(kāi)始振動(dòng)的方向向下人日若N點(diǎn)為波源，則P質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)了 3T/4的時(shí)間. 公、C若M為波源，則P質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)了 3T/4的時(shí)間ND若N為波源，則該時(shí)刻 P質(zhì)點(diǎn)的動(dòng)能最小例4已知一列在彈性繩上傳播的簡(jiǎn)諧橫波在某一時(shí)刻的波形，則下列說(shuō)法正確的是（）A、只要繩上一點(diǎn)（速度不為零的點(diǎn)）的振動(dòng)速度方向已知，就可確定波的傳播方向日只要波的傳播方向已知，就可確定此時(shí)繩子上任一點(diǎn)（速度不為零的點(diǎn)）振動(dòng)的速度方向C波的周期等于繩上每一

9、點(diǎn)的振動(dòng)周期D波在傳播過(guò)程中，繩子上的各質(zhì)點(diǎn)將以波的傳播速度沿著波形運(yùn)動(dòng)例5呈水平狀態(tài)的彈性繩，左端在豎直方向做周期為0.4 s的簡(jiǎn)諧振動(dòng)，在t = 0時(shí)左端開(kāi)始向上振動(dòng)，則在t= 0.5 s時(shí)，繩上的波可能是圖中的（）hEnAB。D例6如圖實(shí)線(xiàn)是某時(shí)刻的波形圖象，虛線(xiàn)是經(jīng)過(guò)0.2s時(shí)的向右傳播的波形圖象。求:波傳播的可能距離可能的周期（頻率）可能的波速若0.2s小于一個(gè)周期時(shí)，傳播的距離、周期（頻率）、波速。課后作業(yè)：1.下列關(guān)于簡(jiǎn)諧振動(dòng)和簡(jiǎn)諧波的說(shuō)法，正確的是（）A.媒質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的周期一定和相應(yīng)的波的周期相等B.媒質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的速度一定和相應(yīng)的波的波速相等C.波的傳播方向一定和媒質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)

10、振動(dòng)的方向一致D.橫波的波峰與波谷在振動(dòng)方向上的距離一定是質(zhì)點(diǎn)振幅的兩倍2.類(lèi)比是一種有效的學(xué)習(xí)方法，通過(guò)歸類(lèi)和比較，有助于掌握新知識(shí)，提高學(xué)習(xí)效率。在類(lèi) 比過(guò)程中，既要找出共同之處，又要抓住不同之處。某同學(xué)對(duì)機(jī)械波和電磁波進(jìn)行類(lèi)比，總 結(jié)出下列內(nèi)容，其中不正確 的是（） A.機(jī)械波的頻率、波長(zhǎng)和波速三者滿(mǎn)足的關(guān)系，對(duì)電磁波也適用B.機(jī)械波和電磁波都能產(chǎn)生干涉和衍射現(xiàn)象C.機(jī)械波的傳播依賴(lài)于介質(zhì)，而電磁波可以在真空中傳播D.機(jī)械波既有橫波又有縱波，而電磁波只有縱波3 . 一簡(jiǎn)諧機(jī)械波沿 x軸正方向傳播，周期為 T,波長(zhǎng)為九。若在x=0處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖像如右 圖 所示，則該波在t=T/2時(shí)刻的波形

11、曲線(xiàn)為（）6.圖甲為一列簡(jiǎn)諧橫波在t=0.10s時(shí)刻的波形圖，P是平衡位置為x=1 m處的質(zhì)點(diǎn)，Q是平衡位置為x=4 m處的質(zhì)點(diǎn)，圖乙為質(zhì)點(diǎn) Q的振動(dòng)圖象，則（）A.t=0.15s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)Q的加速度達(dá)到正向最大B.t=0.15s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)P的運(yùn)動(dòng)方向沿y軸負(fù)方向C.從t=0.10s到t=0.25s,該波沿x軸正方向傳播了 6 m4 .同一音叉發(fā)出的聲波同時(shí)在水和空氣中傳播，某時(shí)刻的波形曲線(xiàn)見(jiàn)圖，下說(shuō)法正確的是 （ ）A.聲波在水中波長(zhǎng)較大，b是水中聲波的波形曲線(xiàn)。B.聲波在空氣中波長(zhǎng)較大，b是空氣中聲波的波形曲線(xiàn)C.水中質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)頻率較高，a是水中聲波的波形曲線(xiàn)D.空氣中質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)頻率較高，a是空氣

12、中聲波的波形曲線(xiàn)5.圖示為一列沿x軸負(fù)方向傳播的簡(jiǎn)諧橫波，實(shí)線(xiàn)為 t=0時(shí) 刻的波形圖，虛線(xiàn)為t=0.6 s時(shí)的波形圖，波的周期 T>0.6 s , A.波的周期為2.4 sB.在t=0.9s時(shí)，P點(diǎn)沿y軸正方向運(yùn)動(dòng)C.經(jīng)過(guò)0.4s , P點(diǎn)經(jīng)過(guò)的路程為 4mD.在t=0.5s時(shí)，Q點(diǎn)到達(dá)波峰位置7 .一列波長(zhǎng)大于1m的橫波沿著x軸正方向傳播，處在xi =1m和x2 =2m的兩質(zhì)點(diǎn)A、B的 振動(dòng)圖像如圖所示。由此可知（）A.波長(zhǎng)為4 m8 .波速為 1m/s"'I ''二；、C. 3s末A、B兩質(zhì)點(diǎn)的位移相同_VD. 1s末A點(diǎn)的振動(dòng)速度大于 B點(diǎn)的振動(dòng)速度8 .彈性繩沿x軸放置，左端位于坐標(biāo)原點(diǎn)，用手握住繩的左端，當(dāng)t=0時(shí)使其開(kāi)始沿y軸做振幅為8cm的簡(jiǎn)諧振動(dòng)，在t= 0.25s時(shí)，繩上形成如圖所示的波形，則該波的波速cm/s , t =時(shí)，位于x2= 45cm的質(zhì)點(diǎn)N恰好第一次沿 y軸正向通過(guò)平衡位置。9 .在t =0時(shí)刻，質(zhì)點(diǎn)A開(kāi)始做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，其振動(dòng)圖象如圖乙所示。質(zhì)點(diǎn)A振動(dòng)的周期是 s； t=8s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)A的運(yùn)動(dòng)沿y軸的方向（填“正”或“負(fù)”）；質(zhì)點(diǎn)B在波動(dòng)的耳傳播方向上與 A相距16m ,已知波的傳播速度為 2m/s，在t