3.3 机械波及应用
全国优质课一等奖教师信息化教学设计和说课大赛高中中职物理《机械波及其应有》教学设计
教学设计课题第五章第三节机械波及应用课型新授课课时:一课时授课对象高一授课教师教学目标【知识与技能】1．掌握机械波的概念及形成原因2．知道机械波的特点和种类3．了解机械波的应用【过程与方法】通过对日常生活中典型案例分析入手，采用任务驱动法引导学生主动探究，培养学生运用知识解决问题的能力；【情感态度与价值观】培养学生观察能力、自主学习能力、合作探究及查阅资料，信息收集与处理能力。
教学重点机械波的概念教学难点机械波形成的原因教学方法案例分析法、任务驱动法（多种手段辅助）教具准备机械波演示仪、音叉、绳子、多媒体动画视频等教学内容及进程教学过程教学内容设计意图及备注教师活动学生活动导入新课播放神舟十号宇航员在太空打太极拳的视频，创设问题情境，提问神舟十号视频画面是通过什么传送过来的？水滴滴到水面上引起波动的动画，敲击音叉，音叉振动发声，通过这三个生活中的小事例观察视频，并能说出该视频是利用电磁波传送过来的。
总结出我们生活中有电磁波、水波、声波等各种波。
吸引学生的注意力，激发学生学习的兴趣，让学生更得出我们生活中各种波的存在，教师指出这节课学习的内容：机械波。
明确本节课的学习内容，并思考机械波与电磁波、水波是否有什么区别和联系。
快更好的投入到学习中来。
可以利用神舟十号的升空对学生进行情感教育新课教学任务一：机械波的概念任务➢利用多媒体展示本节课的四个任务：任务一：什么是机械波？任务二：机械波形成的原因；任务三：机械波的特点及种类任务四：机械波的应用。
要求学生完成下列内容1、绳波的演示2、人浪的表演3、弹簧波的展示：利用多媒体对以上三个实例进行分析概括，得出机械波的概念：1、机械波的概念（板书）机械波：机械振动在介质中的传播叫做机械波。
（上述的声波、水波和绳波都是机械波）2、机械波的产生条件——振源和介质（板书）机械振动在介质中的传播叫做机械波（波动演示器实验和课件演示）◆学生明确本节课要完成的任务，并带着问题进行探究。
基础物理学第3章机械波详解
I P wu 1 A2 2u
S
2
(3.17)
矢量式
I 1 A2 2u
2
(3.18)
注意： 能流密度大小 I 又称为波的强度。
2021年4月21日星期三
吉林大学 物理教学中心
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平面波与球面波的振幅
（1） 平面简谐波
12
通过两个相同面的平
均能量分别为
E1
I1S
1 2
A12 2uS
E2
I2S
解： 由已知条件得
yu
l u n 0.4 m
T 1 n 8105s
O
x
2πn 25π 103s1
如图所示，可知O点的初相位 j π
O点的振动方程为
2
•
yO Acos(t π 2)
2021年4月21日星期三
吉林大学 物理教学中心
返回
（1）波函数的表达式为
y Acos[(t x ) π]
返回返回2016年12月23日星期五吉林大学物理教学中心医学上利用超声波的多普勒效应体检超声多普勒效应测血流速胎儿的超声波影象返回返回2016年12月23日星期五吉林大学物理教学中心警察用多普勒测速仪测速返回返回2016年12月23日星期五吉林大学物理教学中心aabb两船沿相反方向行驶两船沿相反方向行驶航速分别为航速分别为2020ms11和和3030ms已知已知aa船上汽笛的频率为船上汽笛的频率为700700hzhz声波在空气中的传播速度为声波在空气中的传播速度为340340ms求求bb船上人听到船上人听到aa船笛声的频率船笛声的频率
示，单位是m·s-1。
2021年4月21日星期三
吉林大学 物理教学中心
返回
（1） 几者之间的关系是
机械波的周期性及应用
机械波的周期性及应用
机械波是指因机械装置而产生的波，它的特点是频率和幅度都有一定的周期性。
机械波的波形多有正弦、三角波和锯齿波等。
机械波的周期性也提供了它在应用中的有用性。
通过机械波，我们可以测量、传输、控制等各种不同的事物。
例如在建筑物中，机械波可以用来检测水压、温度、压力等，并根据所测得的数据来控制建筑物的照明系统、压缩空气等。
此外，机械波还可以在工厂自动化中得到应用。
在机器自动化所需的控制系统和其他部件中，机械波可以产生电力、热量和动力，从而实现自动化操作。
此外，机械波还可以应用于再生能源领域，如太阳能、风能等，可以有效地将太阳能和风能转变成可以直接供给人类的能源。
另外，由于机械波的周期变化，它还可以用来拨动机械臂，实现一些机械性的工作，如裁剪，此外，机械波在音乐和影视领域也有重要作用，可以为音乐创作和影视表演带来更加舞蹈的美感。
总之，机械波的周期性不仅使它在应用中发挥重要作用，也使它在音乐、影视、工厂自动化等领域发挥出色的表现。
初中物理机械波知识点详解
初中物理机械波知识点详解物理是一门研究物质的科学，而机械波，作为物理学的一个重要知识点，是指在介质中传递的波动现象。
它是由介质的微小振动引起的，而这些振动可以传播能量。
在初中物理课程中，我们学习了关于机械波的一些基础知识，本文将对其进行详细解析，以帮助大家更好地理解和掌握这一知识点。
一、机械波的分类机械波可以分为横波和纵波两种。
横波是指波动的媒质振动方向与波动方向相垂直的波，而纵波则是波动的媒质振动方向与波动方向相平行的波。
在物理实验中，我们通常通过观察波动介质粒子的运动情况来判断波的性质。
二、机械波的传播特点1. 传播方向：机械波的传播方向通常是沿着介质传播。
以水波为例，当水波传播时，水波上的水分子会沿着波动方向做圆周运动，但整体上，波浪的传播方向是垂直于水分子运动方向的。
2. 传播速度：机械波的传播速度取决于介质的性质。
一般情况下，介质的密度越大，传播速度越慢；介质的刚度越大，传播速度越快。
3. 反射与折射：机械波在传播过程中会发生反射与折射现象。
当波遇到边界时，一部分能量被反射回来，另一部分能量根据介质的特性发生折射。
三、机械波的参数机械波可以通过一些参数来描述其特性，包括振幅、频率、周期和波长等。
1. 振幅：机械波的振幅是指波动过程中媒质离开平衡位置的最大位移。
振幅越大，波动的能量越大。
2. 频率：机械波的频率是指波动在单位时间内通过某一点的次数。
频率的单位是赫兹（Hz），频率与波长的乘积等于波速。
3. 周期：机械波的周期是指波动一次所需要的时间。
周期的倒数就是频率，两者成反比关系。
4. 波长：机械波的波长是指波动中相邻两个相位相同的点之间的距离。
波长的单位通常为米（m）。
四、机械波的传播现象1. 直线传播：当机械波在介质中传播时，遵循直线传播的规律。
这一现象可以通过简单的实验来观察，在实验中我们可以利用水波箱模拟机械波的传播。
2. 干涉现象：当两个或多个波相遇时，它们会发生干涉现象。
干涉可以分为构造干涉和破坏干涉两种。
机械波在生活中的应用及其原理
机械波在生活中的应用及其原理1. 介绍机械波是一种传播能量和动力的波动现象，其在生活中有着广泛的应用。
本文将介绍机械波的定义及其在不同领域中的应用，并解释其原理。
2. 声波的应用及原理2.1 声波应用•广播：声波通过电磁辐射传播，使得人们可以收听广播节目。
•通信：声波可以通过声音的方式传递信息，如电话通讯、对讲机等。
•医学：医生利用声波进行超声波检查和治疗，如超声波检查妊娠情况、超声波治疗肌肉损伤等。
2.2 声波原理声波是由介质的震动引起的能量传播，其传播经过了以下过程： 1. 振动源产生机械波的振动。
2. 振动源使空气分子受到振动，产生机械波。
3. 机械波以空气分子之间的相互碰撞传播。
3. 水波的应用及原理3.1 水波应用•水上交通：人们利用水波的原理驱动船只，在水中航行。
•清洗物品：利用水波在洗衣机中形成的涡流清洗衣物。
•水上娱乐活动：如冲浪、水上滑行等。
3.2 水波原理水波是由水分子的振动引起的能量传播，其传播经过了以下过程： 1. 风力或其他外力使水面起伏不定，形成起伏的波纹。
2. 波纹以水分子的振动传播，分子之间通过碰撞传递能量。
3. 波纹逐渐扩散，并最终到达边界或消失。
4. 弹性波的应用及原理4.1 弹性波应用•地震监测：地震产生的弹性波在地壳中传播，科学家利用这些弹性波来监测地震活动。
•病理学：医生利用超声波检查人体内部的器官和组织，诊断疾病。
•材料检测：弹性波可以检测材料的缺陷和强度，用于质量检测。
4.2 弹性波原理弹性波是由固体或液体介质的变形引起的能量传播，其传播经过了以下过程：1. 弹性物体发生变形，产生机械能。
2. 机械能以弹性介质的震动形式传播，固体介质中的分子发生振动传递能量。
3. 振动形式的能量沿着固体或液体介质传播，直到能量耗散或到达目标位置。
5. 其他机械波的应用及原理除了上述列举的机械波，还有其他类型的机械波在生活中应用广泛：- 微波炉：利用微波震荡加热食物。
3-3波函数及其物理意义jm
x u
)
借助电磁波波函数概念，量子力学提出了如下假设： （1）、描述微观粒子一切状态的物理量——波 函数Ψ ；
（2）、波函数满足的方程——薛定谔方程。
一门新的理论“量子力学”于1925年诞生了。
3
二、自由粒子的波函数 德布罗意假设： E m c 2 h
p mv h
自由粒子具有确定E 和P，则有确定ν 和 λ 。
(r , t ) A e
i ( p r E t )
波阵面
r
v
y
rn
推导： 0 co s( t
0 cos(2 t
v
rn )
rn )
x
( / 2 )
2
v
0 co s 2 ( t
y
x
0e
或： 0 e 常用：
2 i ( t k r )
r cos
2 i ( t
)
0e
2 i ( k r t )
1 波矢：k n
复数形式的自由 粒子的波函数：
z
波阵面
r
v ,( n )
2、波函数的标准条件及归一化
1．波函数必须单值、有限、连续。 2．归一化条件： ( x , y , z , t ) dV 1
i
2
3、自由粒子的波函数
e 0
(r pE t)
17
§3.3 波函数及其物理意义
一、波函数的提出 • 同时具有波、粒二象性的粒子，该用什么物理 量描述？
p mv r
高中物理专题2机械波的理解和应用课件教科选修34教科高二选修34物理课件
第八页，共二十八页。
(4)T＝vλ＝02..50 s＝4 s，而 Δt＝1 s＝T4，在T4内波传播4λ，经T4后的 波形如图中虚线所示．
答案 见解析
12/9/2021
第九页，共二十八页。
二、波的图像与振动图像的区别和联系 面对波的图像和振动图像问题时可按如下步骤来分析： (1)先看两轴：由两轴确定图像种类． (2)读取直接信息：从振动图像上可直接读取周期和振幅； 从波的图像上可直接读取波长和振幅． (3)读取间接信息：利用振动图像可确定某一质点在某一时 刻(shíkè)的振动方向；利用波的图像可进行波传播方向与某一 质点振动方向的互判． (4)利用波速关系式：波长、波速、周期间一定满足 v＝Tλ＝
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5．(多选)如图5甲所示的y－x图像表示一列(yī liè)简谐波在沿x轴 方向传播时的波形图，则图乙所示的y－t图像表示的是 ()
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图5
第十三页，共二十八页。
A．当这列波沿x轴正方向传播时，表示a质点的振动图像 B．当这列波沿x轴负方向传播时，表示a质点的振动图像 C．当这列波沿x轴正方向传播时，表示b质点的振动图像 D．当这列波沿x轴负方向传播时，表示b质点的振动图像 解析(jiě xī) 如果这列波沿x轴正方向传播，a质点应向上运动，b 质点应向下运动，振动图像表示的是a质点的振动图像；如果 这列波沿x轴负方向传播，a质点应向下运动，b质点应向上运 动，振动图像表示的是b质点的振动图像． 答案 AD
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第六页，共二十八页。
3．如图3所示的横波正在沿x轴正方向传播，波速为0.5 m/s.请 回答下列问题：
图3 (1)质点P此时速度方向如何？加速度方向如何？ (2)质点K和P哪个(nǎ ge)先回到平衡位置？ (3)经过半个周期，质点L的位移和路程分别等于多少？波传 播的距离是多少？ (4)请画出此波经过1 s后的波形曲线．
机械波知识点高三
机械波知识点高三机械波是指由介质的振动传递能量而产生的波动现象。
在高三物理学习中，学生们需要掌握机械波的基本定义、特性、传播规律以及应用等方面的知识。
本文将从以下几个方面来介绍和论述相关的知识点。
一、机械波的定义和分类机械波是通过介质的振动传播的波动现象。
根据介质振动方向和波传播方向之间的关系，机械波可分为横波和纵波两种类型。
横波是指介质振动方向与波传播方向垂直的波动。
例如水面上的波浪就是经典的横波。
横波具有振幅、周期、频率和波长等基本特性。
纵波是指介质振动方向与波传播方向平行的波动。
声波就是一种常见的纵波。
纵波同样具有振幅、周期、频率和波长等特性。
二、机械波的传播和特性机械波的传播遵循一定的规律。
机械波在传播过程中会发生折射、反射、干涉和衍射等现象。
折射是指波在传播过程中由于介质的变化而改变传播方向的现象。
典型的例子是光线在介质边界处的折射现象。
反射是指波遇到介质边界时发生的返回现象。
声波在墙壁上的反射、水面上的波浪反射等都是反射现象。
干涉是指两个或多个波相遇时产生的波的叠加现象，它既可以是增强叠加，也可以是减弱叠加。
衍射是指波沿着障碍物或波孔传播时发生偏转的现象。
衍射可以解释为波在传播过程中受到障碍物的影响而发生弯曲。
三、机械波的应用机械波在科学和工程中有着广泛的应用。
以下是几个典型的机械波应用场景：1. 声波在通信和音频技术中的应用。
通过声波的传播，我们可以进行语音通信、音乐播放等。
2. 液体中的水波波浪。
利用水波的传播规律，我们可以研究波浪的起伏、传播速度等。
3. 地震波的研究。
地震波是机械波的一种，通过研究地震波的传播规律，可以揭示地球内部的结构和地震活动。
四、机械波的相关公式和计算在学习机械波时，我们需要了解一些与波动相关的公式和计算方法。
以下是几个常用的公式：1. 波速公式：波速 = 频率 ×波长。
2. 周期公式：周期 = 1 / 频率。
3. 波长公式：波长 = 波速 / 频率。
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B ．波在传播过程中，频率保持不变
C ．波是传递能量的一种方式
D ．横波和纵波不可以同时在同一介质中传播
例3．关于机械波下列说法正确的是（BCD ） A．介质中的各质点由近及远地传播 B．介质中质点的振动形式由近及远地传播
C．介质中质点的振动能量由近及远地传播
3、机械波的概念： 机械波就是机械振动在介质中的传播过程
三、机械波的分类
按质点振动方向与波的传播方向不同，机械波 可分为横波与纵波两类 横波：质点振动方向与波的传播方向垂直，呈 凹凸相间的波形
纵波：质点振动方向与波的传播方向在同一直 线上，呈疏密相间的波形
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．
提问：绳子一端固定，手拿另一端水平拉直，上下抖动．看 到 什么现象？ 看到一列凸凹相间的波形（振动形式）向绳子的另一端传去
机械波的产生和传播
一、波的形成条件和过程
1、波的形成条件： ①波源：能够产生振动的物体或质点 ②介质：传播机械振动的媒介物 总结：通过实验观察可见波产生的条件是： 不但要有波源而且还要有介质，两者缺一不可
第三单元
第三章 机械波及应用
复习提问:
提问：什么是机械振动？什么是简谐运动？ 机械振动：物体在平衡位置附近的往复运动． 简谐运动：物体在跟位移大小成正比，并且总是指向平衡 位置的力的作用下的振动．
提问：向平静水中,投石子会看到什么现象？
以石子击水点为中心，振动（波浪）远离中心向四 周传播，直到很远
以绳波为 例，讨论 波的形成 过程
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 ．前一个带动后一个，后一个摸仿前 一个，后一个比前一个振动迟 ． 3．振动的形式传播出去形成波．
2、机械波形成过程：
我们可以把介质看成由大量的质点构成的物质，相 邻质点间存在着相互作用力，当介质中某一点发生振动 时，就会带动它相邻的质点振动，这些质点的振动又会 带动各自周围的质点发生振动，这样振动就会在介质中 逐渐传播开来
例1．关于横波与纵波的说法正确的是（ D ） A ．质点上下振动形成的波就是横波
B ．质点水平振动的波就是纵波
C ．质点沿水平方向振动，波沿水平方向传播，这 类波就是纵波 D ．横波只能在固体中传播，纵波既可以在固体中 传播，也可以在液体、气体中传播 E ．声波是纵波，水波是横波
例2．关于机械波下列说法中正确的是（ABC）
D．介质中的各质点只是振动而没有迁移
结 束
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．
三、声波和地震波
声波是纵波. 地震波既有横波又有纵波．
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． （ 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．