第二节波的图象

第二节波的图象教学目标1、知识目标：①知道波的图象，知道横、纵坐标各表示什么物理量，知道什么是简谐波。②知道什么是波的图象，能在简谐波的图象中读出质点振动的振幅。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。④了解波的图象的物理意义，能区别简谐波与简谐运动两者的图象。2、能力目标：能够利用波的图象解决实际问题。教学过程：（一）引入新课通过上节课的学习，我们知道了什么是机械波，同时认识了波的形成和传播过程。我们还清楚，图象是描述物理过程、物理现象和反映物理规律的一种简单、直观的方法，如物体的运动图象、简谐运动的图象等。同样，波的运动情况及传播过程也可以用图象直观的表示出来。这就是波的图象。（二）进行新课【板书】一、什么是波的图象振动质点在某一时刻的位置连成的一条曲线，叫波的图象。这就是质点振动方向和波的传播方向之间的关系问题。【板书】二、振动方向和波的传播方向的关系【例题1】一列横波在某一时刻的波形图如图10-1所示。若此时刻质点a的振动方向向下，则波向什么方向传播？分析：取和a相邻的两个点b、c。若a点此时刻向下振动，则b点应是带动a点振动的，c点应是在a点带动下振动的。所以b点先振动，其次是a、c两点。因此，波是向左传播的。【板书】三、波的图象变化情况确定波的图象变化的情况有两种方法：一是描点作图法，二是图象平移作图法。（这一节课我们重点学习前一种方法）【板书】1、描点作图法【例题3】某一简谐波在t=0时刻的波形图如图10-2中的实线所示。若波向右传播，画出T/4后和T/4前两个时刻的波的图象。分析：根据t=o时刻波的图象及传播方向，可知此时刻A、B、C、D、E、F各质点在该时刻的振动方向，由各个质点的振动方向可确定出经T/4后各个质点所在的位置，将这些点所在位置用平滑曲线连接起来，便可得到经T/4后时刻的波的图象。如图10-2中虚线所示。若波向左传播，同样道理可以画出从t=o时刻开始的T/4后和T/4前两个时刻的波的图象。下面请同学们在练习本上画出波向左传播，从t=0时刻开始的T/4后和T/4前两个时刻的波的图象。（可以请两个学生到黑板上练习，及时发现问题，进行针对性讲评）【板书】2、图象平移作图法从波的图象中的波形曲线我们看到，波的图象和振动图象从图线形状看，可以完全相同，但两种图象有着本质的区别。【板书】四、波的图象与振动图象的区别【板书】1、两种图象横、纵坐标的意义不同。波的图象横坐标x表示在波的传播方向上各个质点的平衡位置，振动图象横坐标t表示该质点振动的时间。【板书】2、两种图象描述的对象不同波的图象描述的是某一时刻各个质点偏离平衡位置的位移，振动图象描述的是某一质点在不同时刻偏离平衡位置的位移。【板书】3、两种图象相邻两个正向（或负向）位移最大值之间的距离含义不同。波的图象中相邻两个正向（或负向）位移最大值之间的距离表示波在一个周期内传播的距离，振动图象中相邻两个正向（或负向）位移最大值之间的距离表示振动的周期。（三）巩固练习1、一列横波在某一时刻的波形如图10-4所示，若质点O此时向上运动，则波的传播方向；若波向左传播，则此时振动方向向下的质点有2、如图10-5所示是一列横波在t=o时刻的波形图。若波向左传播，用“描点法”作出3T/4前时刻的波形图。（四）作业1、复习本节课文内容。2、教材问题与练习第1—3题第三节波长、频率和波速一、教学目标1、知识目标：①知道什么是波的波长，能在波的图象中求出波长。②知道什么是波传播的周期（频率），理解周期与质点振动周期的关系。③理解决定波的周期的因素，并知道其在波的传播过程中的特点。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。2、能力目标：学会应用波长、周期（频率）和波速的关系分析解决实际问题的方法。二、教学重点：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。教学过程：（一）引入新课在物理中，一些物理现象、过程、规律等，都需要用物理量进行描述。同样，机械波及其传播过程，也需要一些物理量进行描述。在上一节我们认识和理解波的图象的基础上，这节课，我们来学习和研究描述波的几个物理量，即波长、频率和波速（二）进行新课【板书】一、波长（λ）在教材中的图10-5可以看出，由质点1发出的振动传到质点13，使质点13开始振动时，质点1完成一次全振动，因而这两个质点的振动步调完全一致。也就是说，至两个质点在振动中的任何时刻，对平衡位置的位移大小和方向总是相等的。我们就把这样两个质点之间的距离叫做波长。【板书】1、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。对于波长这个物理量，我们还需要结合波的图象，进一步加深理解。【板书】2、几点说明要理解“位移总相等”的含义。这里要求的是每时每刻都相等。如图10-10所示，如E、F两点在图示的时刻位移是相等的，但过一段时间后，位移就不一定相等，所以E、F两点的距离就不等于一个波长。【板书】（1）“位移总相等”的含义是“每时每刻都相等”。从波的图象中不难看出，位移总相等的两个质点，其速度也总是相等的。【板书】（2）位移总相等的两个质点，其速度也总是相等的。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。结合图10-10，我们可以看到，相距λ/2的两个质点振动总是相反的。进而可以总结出这样的结论：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。为了描述波的传播过程，还需要引入物理量——周期和频率。【板书】二、周期（T）、频率（f）波源质点振动的周期（或频率）也就是波传播的周期（频率）。【板书】1、波源质点振动的周期（或频率）就是波的周期（或频率）。关于波的周期（或频率）我们也需要理解几个问题。【板书】2、几点说明由于波的周期（或频率）就是波源质点振动周期（或频率）,所以波的周期（或频率）应由波源决定，与传播波的介质无关。【板书】（1）、同一种波在同一种介质中传播时周期（或频率）保持不变。【板书】（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。【板书】（3）、每经历一个周期，原有的波形图不改变。【板书】三、波速（v）波速的含义和物体运动速度的含义是相同的。波速描述的是振动在介质中传播的快慢程度。【板书】1、单位时间内振动所传播的距离叫做波速。即v=s/t【板书】2、几点说明。同一振动在不同介质中传播的快慢程度是不同的，也就是说，同一列波在不同介质中传播的速度不同。由此我们还可以想到，在同一均匀介质中，同一列波的波速应是不变的。【板书】（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，即s=vt.波速和质点振动的速度有着完全不同的含义。前者在同种均匀介质中具有某一定值，后者的大小和方向都是随时间改变的。【板书】（3）要区分波速与质点振动速度的含义。由波长、周期、（或频率）和波速的定义，我们可以看到三者有着一定的联系。【板书】四、波长、周期（或频率）和波速的关系。在波动中，每经过一个周期T，振动在介质中传播的距离等于一个波长λ。由此我们可以找到λ、T（或f）和v三者之间的关系。【板书】1、v=λ/T由于周期T和频率f互为倒数（即f=1/T），所以v、λ与f还应有如下对应关系。【板书】2、v=λf由上式我们还可以这样理解波速这个物理量，波速等于波长和频率的乘积。这个关系虽然是从机械波得到的，但是它对于我们以后要学习的电磁波、光波也是适用的。对于式v=λ/T或v=λf，我们不但要理解，还要能应用他们解决实际问题。为了加深对以上两式的理解和提高应用以上两式分析问题和解决问题的能力。（三）作业1、复习本节课内容，并思考教材中本节例题的分析与解答过程。2、教材问题与练习第1-4题。第四、五节波的反射和折射、波的衍射一、教学目标1、知道什么是波的衍射现象。2、知道波发生明显衍射现象的条件。3．知道衍射是波的特有现象。二、教学重点：波发生明显衍射现象的条件。三、教学方法：实验演示四、教具：水波槽、两块挡板、五、教学过程：（一）引入新课大家都熟悉“闻其声不见其人”的物理现象，这是什么原因呢？通过这节课的学习，我们就会知道，原来波遇到狭缝、小孔或较小的障碍物时会产生一种特有得现象，这就是波的衍射。（二）进行新课波在向前传播遇到障碍物时，会发生波线弯曲，偏离原来的直线方向而绕到障碍物的背后继续转播，这种现象就叫做波的衍射。【板书】1、波的衍射：波可以绕过障碍物继续传播，这种现象叫做波的衍射。大家想一想，你见过的哪些现象是波的衍射现象？答：在水塘里，微风激起的水波遇到露出水面的小石头、芦苇的细小的障碍物，会绕过它们继续传播。下面我们用水波槽和小挡板来做实验，请大家认真观察。现象：水波绕过小挡板继续传播。将小挡板换成长挡板，重新做实验。现想：水波不能绕到长挡板的背后传播。这个现象说明发生衍生的条件与障碍物的大小有关。下面通过实验研究发生明显衍射现象的条件。【演示】在水波槽里放两快小挡板，当中留一狭缝，观察波源发出的水波通过窄缝后怎样传播。（1）保持水波的波长不变，该变窄缝的宽度（由窄到宽），观察波的传播情况有什么变化。观察到的现象：在窄缝的宽度跟波长相差不多的情况下，发生明显的衍射现象。水波绕到挡板后面继续传播。（参见课本图10-26甲）在窄缝的宽度比波长大得多的情况下，波在挡板后面的传播就如同光线沿直线传播一样，在挡板后面留下了“阴影区”。（参见课本图10-26乙）（2）保持窄缝的宽度不变，改变水波的波长（由小到大），将实验现象用投影仪投影在大屏幕上。可以看到：在窄缝不变的情况下，波长越长，衍射现象越明显。将课本图10-27中的甲、乙、丙一起投影在屏幕上，它们是做衍射实验时拍下的照片。甲中波长是窄缝宽度的3/10，乙中波长是窄缝宽度的5/10，丙中波长是窄缝宽度的7/10。通过对比可以看出：窄缝宽度跟波长相差不多时，有明显的衍射现象。窄缝宽度比波长大得多时，衍射现象越不明显。窄缝宽度与波长相比非常大时，水波将直线传播，观察不到衍射现象。【板书】二、发生明显衍射现象的条件只有缝、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。【板书】一切波都能发生衍射，衍射是波的特有现象。（三）巩固练习1．光也是一种波，那么光遇到障碍物是否会发生衍射现象？2．为什么在通常情况下，我们说光沿直线传播，与光是一种波是否矛盾？3．我们站在大柱子后面能听到前面人说话的声音，而太阳光照到大柱子上却在后面形成了影，为什么？（四）课堂小结。（五）作业1、已知空气中的声速是340m/s。现有几种声波：（1）周期为0.05s；（2）频率为104Hz；（3）波长为10m。它们传播时若遇到宽度约为13m的障碍物，发生明显衍射现象的是（）A．（１）和（２）Ｂ．（２）和（３）Ｃ．（１）和（３）Ｄ．都可以２、下列哪些现象是波的衍射现象？（１）面对障碍物大喊一声，过一会听见自己的声音。（２）将一个音叉敲响，人围绕它走一周，将听到忽强忽弱的声音。在障碍物的后面可以听到前面的人说话的声音。第六节波的干涉一、教学目标（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所特有的现象．二、教学重点：波的叠加原理三、教学方法：实验演示四、教具：长绳、发波水槽（电动双振子）、音叉、五、教学过程：（一）引入新课前面研究的波的衍射现象，是从波源发出的一列波的传播特性。在实际情况中，常可看到几列波同时在介质中传播。那么，两列或几列波在介质中相遇时，将会发生什么现象呢？（二）进行新课一、波的叠加我们有这样的生活经验：将两块石子投到水面上的两个不同地方，会激起两列圆形水波。它们相遇时会互相穿过，各自保持圆形波继续前进，与一列水波单独传播时的情形完全一样，这两列水波互不干扰。【板书】二、波的干涉一般地说