机械波教案

第十章机械波§10.1波的形成和传播教学目标：1、知道直线上机械波的形成过程并归纳出形成条件2、知道什么是横波，知道波峰和波谷；知道什么是纵波，知道疏部和密部3、知道“机械振动在介质中的传播，形成机械波”，知道波在传播运动形式的同时也传递了能量教学重点：1、理解波的形成及条件的归纳2、掌握波的传播过程及重要特点教学难点：质点的运动及运动形式的传播的区分教学仪器：波动演示仪、绳的传播、纵波的形成教学过程：一、引入：问1：平静的水面上投入一颗石子，我们会看到什么现象？答：波――水波――（机械波）问2：实际生活中这种运动形式还有哪些？学生讨论、回答、总结：机械波：水波、声波、地震波电磁波：无线电波、微波、光波这一章学习机械波的知识二、新课教学1．波的形成和传播(通过几个实例归纳出形成条件)（1）机械波的形成条件波源传播介质（可以先通过实验观察、总结）（2）机械波的传播过程：（以绳波为例进行分析）介质的各部分存在相互作用，一部分振动时，会引起相邻部分发生振动，使振动从发生的区域向远处传播问题研究完毕，解决问题3：纸船不会“随波逐流”，而是上下振动。2．横波和纵波（演示比较绳波和弹簧波）（1）横波：质点的振动方向与波的传播方向垂直的波叫横波。波峰：波谷：例如：绳子的波、水波；（2）纵波：质点的振动方向与波的传播方向在同一直线上的波叫纵波。密部：疏部：例如：弹簧的波、声波；3．机械波（1）机械振动在介质中的传播，形成机械波问题讨论：波传播什么？（2）波传播的是什么？波传播的不是质点，是振动方式，是能量，还可以传递信息。oA三、练习和总结：1．下列关于机械波的说法正确的是（）A．有机械振动就有机械波B．有机械波就有机械振动C．没有机械振动就没有机械波D．没有机械波就没有机械振动2．在机械波中有（）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，后一质点的振动必落后于前一质点D．各质点也随波的传播而迁移3．区分横波和纵波的依据是（）A．沿水平方向传播的叫横波B．质点振动的方向和波的传播的远近C．质点振动的方向和波的传播的方向D．质点振动的快慢4．在一平静的湖面上漂浮着一轻木块，向湖中投入一石块，在湖面上激起水波，关于木块的运动情况，以下正确的是（）A．为“随波逐流”木块将被推至远处B．因为不知道木块离波源的远近，它可能被波推动，也可能不被波推动C．无论木块离波源的远近如何，它都不可能被波推动，最多只能在湖面上做上下振动D．木块被推动的距离与木块的质量大小和所受水的阻力大小等情况有关5．A、B、C、D、E、F、G是一条绳子上的七个点，当绳子的A端振动时，向右形成如图所示的绳波，①在图上标出各点的位移方向②波刚传到G，则波源已振动了多少个周期？绳上的C点已振动多少个周期？§10.2波的图象教学目标：1．理解波的图象的意义，知道波的图象的横、纵坐标各表示什么物理量，知道什么是简谐波2．能在简谐波的图象中知道一些振动传播的特点及质点振动的振幅3．已知某一时刻某简谐波的图象和传播方向，能画出下一时刻的波的图象，并能指出图象中各个质点在该时刻的振动方向教学重点：波的图象的意义、根据图象理解质点的运动和振动的传播情况教学难点：区别波的图象和振动图象教学仪器：波的传播课件演示教学过程：一、复习引入1．对机械波你了解了多少要点？（分类、传播特点等）2．机械波是机械振动在介质中的传播，如何把它描述出来？（可以用图象表示）二、新课教学1．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纵坐标y表示某一时刻各个质点偏离平衡位置的位移在xoy平面上，画出各个质点的平衡位置x与偏离平衡位置的位移y的各个点连成曲线根据以上方法画出横波的图象如下图（与波形相似）根据以上方法画出纵波的图象与上图相似（与波的形状无相同之处）意义：描述了波在传播过程中某一时刻各个质点偏离平衡位置的位移情况2．波的图象分析（1）在单位时间内某一波峰或波谷（疏部或密部）向前移动的距离等于波速介绍从某一时刻某简谐波的图象和传播方向，画出下一时刻波的图象的方法（2）波形曲线是正弦曲线，表示的波叫简谐波。波源做简谐运动时，介质的各个质点随着做简谐运动时，所形成的波就是简谐波，由思考与讨论分析出以下规律（3）如果是横波，根据波的图象和传播方向可知该时刻各质点的振动方向问：从波的图象还能知道什么？（4）根据波的图象可知质点振动的振幅3．比较波的图象和振动图象：振动图象波动图象研究对象图象的形状图象的意义图象的变化三、练习1．如何根据波的传播方向确定质点振动方向[例题1]如图为某一时刻波的图象，根据波的传播方向确定质点a,b,c的振动方向（波向左、向右）2．如何画出新的波形[例题2]如图为某一时刻波的图象，已知波的速度是1m/s，（1）若波向右传播，画出经过t＝1s时的波形图（2）若波向左传播，画出经过t＝0.5s时的波形图3．判断质点的振动[例题3]如图为某一时刻横波的图象，传播方向为+x方向，波速v=16m/s，周期为T=0.5s求：（1）质点振动的振幅（2）从该时刻起，a、b两点哪一个先回到平衡位置（3）从该时刻起在2s内c质点通过的路程§10.3波长、频率和波速教学目标：1．理解波长、频率和波速的物理意义及其决定因素2．理解波长、频率和波速之间的关系，并会利用这一关系进行计算和分析问题3．会判断波在传播过程中波长、频率和波速的变化规律教学重点：波长、频率和波速的含义的理解及它们间关系的应用教学难点：波长的理解、质点的振动和振动形式的传播的区别教学仪器：振动演示仪、波的传播课件教学过程：一、复习引入前二节对波的传播进行了定性的描述，本节课进行定量地描述二、新课教学[观察]：横波的传播问：振动传播以后，其它质点振动与振源的振动有什么关系？（从步调、周期和传播快慢）⒈波长λ：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波长判断下列波的波长横波中两个相邻波峰（或波谷）之间的距离等于波长，纵波中两个相邻密部（或疏部）之间的距离等于波长2．频率f：各个质点的振动周期（或频率）相等质点的振动周期（或频率）也叫波的周期（或频率）3．波速v：表示振动形式传播的快慢经过一个周期，振动在介质中传播的距离等于一个波长4．波长、频率和波速之间的关系v=s/t=λ/T=fλ（1）机械波的频率由振源决定（2）机械波的速度由个质决定（3）机械波的波长由振源和介质共同决定三、练习[例题1]关于波长的下列说法中正确的是（）A．在一个周期内振动在媒质中传播的距离等于波长。B．在一个周期内振动的质点所走过的路程等于波长。C．波长等于在波的传播方向上两相邻的对平衡位置的位移始终相同的质点间的距离D．波长等于横波中波峰与波峰间的距离[例题2]声波在钢轨中传播的速度大于在空气中传播的速度，则当声音由钢轨传到空气中时A．频率变小，波长变大B．频率变大，波长变小C．频率不变，波长变大D．频率不变，波长变小[例题3]一列横波沿直线传播，在传播方向上有A.B两点，它们之间的距离为1.2m。当波到达其中一点开始计时，在4s内A恰好完成8次全振动，B完成次10全振动。求波的传播方向及传播速度。[例题4]一列横波波长为8m，波速为16m/s，质点振动的振幅为0.1m，当波到达P点时开始计时，则再经2s的时间，在这2s内质点P通过的路程为多少？[例题5]如图，波源的频率为f=2.5HZ,这列波的波速为多少？[例题6]如图，实线为一列简谐波在某一时刻的波形曲线。经0.5s后，其波形如图中虚线所示。设该波的周期T大于0.5s。（1）如果波是向左传播的，波速是多少？波的周期是多大？（2）如果波是向右传播的，波速是多少？波的周期是多大？§练习一：波的图象的确定教学目标：1．能根据波在传播过程中某时刻两质点的状态画出波的图象2．能根据某一时刻波的图象画出另一时刻波的图象教学重点：波的图象的确定的原理和方法教学难点：波的图象的确定的方法的应用教学过程：一、复习引入画出波的图象问：由图象可以知道哪些物理量？波的图象是随时间变化的，如何画出另一时刻的图象？二、新课教学[例题1]一简谐横波上的AB两质点平衡位置之间的距离为0.3m，某时刻A点到达正向最大位移处B点恰经过平衡位置向下运动。已知波长大于0.3m，画出AB间的波形图，并求出该列波的波长。小结：1．根据两质点的运动状态确定波的图象（1）确定两个特殊点（2）依据图象以波长为周期周期性重复作图[练习1]一列振幅是2.0厘米,频率是4.0赫兹的简谐横波,以32厘米/秒的速度沿上图中x轴的正方向传播.在某时刻,x坐标为-7.0厘米处的介质质点正好经平衡位置且向y轴正方向运动.试在图中画出此时刻的波形图(要求至少画出两个波长).[例题2]如图为某列波某时刻的波动图像，波速为v=1m/s,试在图上画出经过1s时的波的图象。2．根据某时刻的图象画另一时刻的图象（1）平移法（2）找两个特殊点的位置，根据波形的特点作图[练习2]如图为某列波某时刻的波动图像，此时刻A点向下运动，画出T/4前的波形。[练习3]如图为横波某时刻的波动图像，假定此时刻D点的振动方向向上⑴试确定A、B、C的振动方向和波的传播方向。⑵若波的频率为0.2HZ，波速为2.4m/s试在图中横坐标上标出分度。⑶画出经过3/4周期后的波形。[练习4]一列横波在x轴上传播，波速v=12m/s，A、B二点的位置分别为xA=7cm，xB=10cm，当A点振动到正的最大位移时，B恰好过平衡位置向下运动，求这列波的最小频率及对应的波长。[练习5]如图为一列沿－x轴传播的简谐波的图象，波速v=0.5m/s，试在图上画出再经过7s时的波的图象。§练习二：波的传播规律的应用教学目标：1．能根据波的传播规律定性判断波的传播情况2．能根据波的传播规律进行有关计算教学重点：波的传播规律及其应用教学难点：波的传播情况的多解性教学过程：一、复习引入如何画波的图象？根据波的传播规律可以解决一些实际问题二、新课教学[例题1]一列波在x轴上传播，t1=0和t2=0.2s时的波形如图中的实线和虚线所示求：（1）设波向-x方向传播，则波的传播速度为多大？（2）设波向+x方向传播，则它的最大周期为多少？（3）设波速为35m/s，则波向什么方向传播？小结：1．根据两时刻的图象进行计算要求的物理量（或图象）：两时刻的图象、时间、波的传播方向、波速[例题2]如图为某列简谐波在t=0时刻的波的图象，波速为v=2m/s，波向+x方向传播，求：（1）从t=0到t=2.5s这段时间内质点M通过的路程（2）t=2.75s时质点M位移小结：2．波的传播和质点的振动要求的物理量：波的传播的物理量、质点振动的物理量[练习1]从波源o向右传播的波在某一时刻的波的图象如图示，波速为v=2m/s，从该时刻开始计时，分别作出波源o及距波源2m处的质点B在一个周期内的振动图象。[练习2]一列简谐横波在t＝0时的波形如图，此时波向右传播刚好到达2.5m处，从t＝0起经过Δt＝1.1s时,p点恰第三次出现波峰。求：（1）p点振动的周期（2）从t＝0起经过多长时间q点（xq=6m）第一次到达波峰?[例题3]一列横波沿一直线由A向B传播，某时刻直线上相距为d的A、B两点均处在平衡位置，且其间只有一个波峰，若从此时刻开始计时，经时间t，B恰好第一次到达波峰的位置，试求此列波的波速。小结：3．波的计算要注意多解性要点：图象的多种可能性、周期的多种可能性[练习3]一列频率为50HZ的横波在x轴上传播，在x=-2m处的质点A向下运动经过平衡位置时，x=4m处质点B恰好位于上方最大位移处，问：（1）若这列波的波长大于6m,且沿+X方向传播，则波速多大？（2）如果沿-X方向传播，波速又为多少？（3）若波速为240m/s,则波的传播方向如何？§10.4波的反射和折射教学目标：1．知道波传播到两种介质交界面上时，会发生反射和折射2．知道波发生反射时，反射角等于入射角；反射波的频率、波速和波长与入射波相同3．知道波发生折射是由于波在不同介质中速度不同；知道折射角与入射角的关系教学