机械振动和机械波·机械波·教案
大学物理教案-第4章 机械振动 机械波
动的时刻)。
反映 t=0 时刻的振动状态(x0、v0)。
x0 Acos0
v0 Asin0 x
m
A
0=0
o
A
X0 = A
o x
-A x
t T
0 = /2
m
A
o X0 = 0
m
-A
o
X0 = -A
o x
-A x
A
o x
-A
t T
0 = Tt
4、振幅和初位相由初始条件决定
由
x0 Acos0
v0 Asin 0
A A12 A22 2 A1A2 cos2 1 ，
tan A1 sin 1 A2 sin 2 。 A1 cos1 A2 cos2
3. 两种特殊情况
（1）若两分振动同相 2 1 2k ，则 A A1 A2 , 两分振动相互加强， 如 A1=
A2 ,则 A = 2A1
（2）若两分振动反相，2 1 2k 1 ， 则 A | A1 A2 | ,两分振动相互减弱，
波动是振动的传播过程。 机械波----机械振动的传播 波动 电磁波----电磁场的传播 粒子波----与微观粒子对应的波动 虽然各种波的本质不同，但都具有一些相似的规律。
一、 弹簧振子的振动 m
o X0 = 0
§4.1
m
简谐振动的动力学特征
二、谐振动方程 f=-kx
a f k x
x
mm
令 k 2 则有 m
教学内容
备注
1
大学物理学
大学物理简明教程教案
第 4 章 机械振动 机械波
前言 1. 振动是一种重要的运动形式 2. 振动有各种不同的形式 机械振动:位移 x 随 t 变化；电磁振动；微观振动 广义振动:任一物理量(如位移、电流等)在某一数值附近反复变化。 3. 振动分类
一轮复习教案机械振动和机械波部分人教版
4.学生小组讨论（10分钟）
目标：培养学生的合作能力和解决问题的能力。
过程：
将学生分成若干小组，每组选择一个与机械振动和机械波相关的主题进行深入讨论。
小组内讨论该主题的现状、挑战以及可能的解决方案。
每组选出一名代表，准备向全班展示讨论成果。
10.求波的驻波现象中的波节和波腹
题型：已知机械波的波长为λ，求其驻波现象中的波节和波腹。
答案：波节：x = nλ / 2
波腹：x = (2n + 1)λ / 2
说明：波节是指波的振幅为零的位置，波腹是指波的振幅最大的位置。
11.求机械波的能量和功率
题型：已知机械波的振幅为A，求其能量E和功率P。
答案：E = (1/2)A^2ω^2 / λ
展示一些关于机械振动和机械波的图片或视频片段，让学生初步感受它们的魅力或特点。
简短介绍机械振动和机械波的基本概念和重要性，为接下来的学习打下基础。
2.机械振动和机械波基础知识讲解（10分钟）
目标：让学生了解机械振动和机械波的基本概念、组成部分和原理。
过程：
讲解机械振动和机械波的定义，包括其主要组成元素或结构。
答案：相长干涉：λ1 = λ2
相消干涉：λ1 = -λ2
说明：相长干涉是指两波相遇时波峰与波峰相遇，波谷与波谷相遇，导致干涉加强；相消干涉是指两波相遇时波峰与波谷相遇，导致干涉减弱。
9.求波的衍射现象中的最小衍射角
题型：已知波的波长为λ，求其衍射现象中的最小衍射角θ。
答案：θ = λ / d
说明：最小衍射角是指波在衍射时达到最小强度时的角度。
2.学生的学习兴趣、能力和学习风格：对于物理学科，大部分学生具有较强的好奇心和学习兴趣；学生在之前的物理学习中已经展示出一定的逻辑思维和分析问题的能力；学生的学习风格各异，有的喜欢通过实验和实践来学习，有的则更擅长通过理论分析和计算来解决问题。
高三物理第13讲 机械振动和机械波(教案)
第13讲 机械振动和机械波适用学科 物理 适用年级高三适用区域 全国 课时时长（分钟） 120知识点1：机械振动 2：波的周期性 3：波的特性教学目标1：了解振动和波的考查特点 2：掌握基本知识和解题方法。
3：学会利用波的特性解题教学重点1：机械振动 2：波的周期性教学难点1：波的周期性 3：波的特性【重点知识精讲和知识拓展】1. 简谐运动的回复力满足：F=-kx 。
2.简谐运动的运动方程及速度、加速度的瞬时表达式振动方程：x =A cos(ωt +φ). 速度表达式： v =-ωA sin(ωt +φ). 加速度表达式：a =-ω2A cos(ωt +φ).3. 简谐运动的周期和能量振动的周期：T =2πkm . 振动的能量：E =21mv 2+21kx 2=21kA 2.弹簧振子和单摆，振幅越大，系统能量越大。
在振动过程中，动能和势能相互转化，机械能守恒。
4.物体做简谐运动其位移、回复力、加速度、速度、动量随时间做周期性变化，变化周期为简谐运动周期T。
动能和势能也随时间做周期性变化，变化周期为T/2.5.单摆振动周期公式单摆做简谐运动时,周期公式为T=2πLg,此公式不仅适用于基本单摆装置,也适用于其他较为复杂情况下的简谐运动,此时＂L＂应为等效摆长,＂g＂为等效重力加速度。
灵活运用等效摆长和等效重力加速度,能给我们处理问题带来很多方便。
6.摆钟问题。
利用单摆运动的等时性可制成摆钟计时。
计算摆钟类问题方法是：在一定时间内，摆钟走过的格子数n（n可以是分钟数，也可以是秒数）与频率f成正比。
即n∝f∝1L。
7.机械波传播机械波的传播是“前带后，后跟前，运动状态向后传”。
前带后是各个质点相继起振的内因，后跟前，使各个质点的起振方向和运动形式和波源完全相同，只是后一质点在时间上滞后前一质点。
沿波动传播方向上各个介质都做受迫振动，起振方向由波源决定，其振动频率等于波源的振动频率。
机械波传播的是波源的振动形式和波源提供的能量、信息，质点不随波迁移，质点只在平衡位置附近做简谐运动。
《主题二 第四节 机械振动和机械波》教学设计教学反思
《机械振动和机械波》教学设计方案（第一课时）一、教学目标1. 理解机械振动和机械波的基本概念和原理。
2. 掌握简谐振动的基本特征和计算方法。
3. 了解波的传播规律，包括波的干涉和衍射现象。
4. 学会利用波动原理解决实际问题。
二、教学重难点1. 教学重点：简谐振动和波的传播原理。
2. 教学难点：波的干涉和衍射现象的理解和应用。
三、教学准备1. 准备教学PPT，包含图片、动画和视频等多媒体素材。
2. 准备实验器材，如弹簧振子、示波器、水波模型等。
3. 准备习题集和案例分析材料，供学生练习。
4. 安排实验室或教室，进行现场教学。
四、教学过程：（一）引入1. 复习提问：请学生回顾初中物理中学习的机械振动和机械波的概念。
2. 教师介绍：高中物理中，我们将从更深入的角度来研究机械振动和机械波。
（二）新课教学1. 机械振动的定义和分类：（1）教师讲解：振动物体在平衡位置附近往复运动的特性。
（2）举例：弹簧振子、单摆等常见机械振动。
2. 简谐运动：（1）教师介绍简谐运动的定义和特点。
（2）教师引导学生理解简谐运动的能量转化过程。
3. 机械波的描述：（1）教师讲解波的传播过程，包括波源、介质和波速等概念。
（2）教师介绍如何用数学模型描述波的传播。
4. 波的叠加和干涉：（1）教师讲解波的叠加原理，并演示波的叠加实验。
（2）教师介绍波的干涉现象及其产生条件。
5. 多普勒效应：（1）教师介绍多普勒效应的基本概念。
（2）教师通过实验演示，帮助学生理解这一现象的产生原理。
6. 机械振动和机械波在实际生活中的应用：（1）教师举例说明机械振动和机械波在生产生活中的应用，如振动筛、声波测距等。
（2）鼓励学生举出更多相关应用实例。
（三）课堂练习：布置一些与本节课内容相关的练习题，帮助学生巩固所学知识。
（四）小结：教师对本节课的内容进行总结，强调重点和难点。
（五）作业布置：给学生布置一些与机械振动和机械波相关的思考题，以进一步加深学生对知识的理解和掌握。
机械振动和机械波教案
机械振动和机械波第一部分机械振动1机械振动定义物体在跟偏离平衡位置的位移大小成正比，并且总指向平衡位置的回复力的作用下的振动，叫简谐运动。
表达式为：F=－kx，是判断一个振动是不是简谐运动的充分必要条件。
注（1）简谐运动的位移必须是指偏离平衡位置的位移。
也就是说，在研究简谐运动时所说的位移的起点都必须在平衡位置处。
（2）回复力是一种效果力，是振动物体在沿振动方向上所受的合力。
（3）“平衡位置”不等于“平衡状态”。
平衡位置是指回复力为零的位置，物体在该位置所受的合外力不一定为零。
（如单摆摆到最低点时，沿振动方向的合力为零，但在指向悬点方向上的合力却不等于零，所以并不处于平衡状态。
）（4）做简谐运动的物体在某一时刻（或某一位置）的位移x、回复力F、加速度a、速度v这四个矢量的相互关系。
（1）F x，方向与位移方向相反。
（2）a F，方向与F方向相同。
（3）a x，方向与位移方向相反。
（4）：当v、a同向时v一定增大；当v、a反向时，v一定减小。
2．表达式，其中A是振幅，是t=0时的相位，即初相位或初相。
3．简谐运动的图象表示振动物体的位移随时间变化的规律。
（1）从平衡位置开始计时，函数表达式为，图象如图1。
（2）从最大位移处开始计时，函数表达式，图象如图2。
简谐运动的过程特点1．变化特点：抓住两条线第一，从中间到两边（平衡位置到最大位移）：，，，动能，势能，机械能E不变。
第二，从两边到中间（最大位移到平衡位置）：，动能，势能，机械能E不变。
．从图象中可以知道（1）任一个时刻质点的位移（2）振幅A （3）周期T （4）速度方向（5）加速度：注：（1）简谐运动的图象不是振动质点的轨迹。
（2）简谐运动的周期性体现在振动图象上是曲线的重复性。
简谐运动的图象任一时刻图线上过该点切线的斜率数值代表该时刻振子的速度大小，正负表示速度的方向，斜率为正时表示速度沿x正向，斜率为负时表示速度沿x负向。
1：一质点做简谐振动，其位移x与时间t的关系曲线如图所示，由可知（） A．质点振动频率是4Hz B．t＝2s时，质点的加速度最大C．质点的振幅为2cm D．t＝3s时，质点所受合外力最大答案：BC2、一质点简谐运动的振动图象如图所示。
机械振动 机械波教案第四课时
由①②两式可求得当地的重力加速度g为.
1．本实验的系统误差主要来
源于单摆模型本身是否符合要求否符合要求，
振动是圆锥摆还是同一竖直平面
内的振动，以及测量哪段长度作
为摆长等．
2．本实验的偶然误差主要来自时间(单摆周 期)的测量上．因此，要注意测准时间(周期) ，要从摆球通过平衡位置开始计时，最好采用 倒数计时计数的方法，不能多记或漏记振动次 数．为了减小偶然误差，应进行多次测量后取 平均值． 3．本实验中长度(摆线长、摆球的直径)的
5．数据处理 方法一：将测得的几次的周期T和摆长l代入公式g＝ 中算出重力
加速度g的值，再算出g的平均值，即为当地的重力加速度的值． 方法二：图象法 由单摆的周期公式T＝2π 可得l＝ T2，因此以摆长l为纵轴，
以T2为横轴做出l－T2图象，是一条过原点的直线，如图7－4－
2，求出斜率 k，即可求出g值．g＝4π 2k，k＝ .
6．分析与比较：将测得的重力加速度的值与当地的重力加速度比 较，分析误差产生的原因．
二、注意事项 1.选择材料时应选择细而不易伸长的 线，比如用单根尼龙丝、丝线等，长度 一般不应短于1 m，小球应选用密度较大 的金属球，直径最好不超过2 cm. 2．单摆悬线的上端不可随意卷在铁夹 的杆上，应夹紧在铁夹中，以免摆动时
⑤减 弱 ④加强
，使某些区域振动
，而且振动加强的区域和减弱的区域 ⑥间隔出现 ．
4．波的衍射 (1)定义：波
⑦绕过
障碍物继续传播的现象．
(2)发生明显衍射的条件是障碍物或孔的尺寸比波长 ． ⑧更小或相差不多 (3)衍射现象始终存在，只有明显、不明显的区别． 干涉和衍射现象是波的特有现象．一切波都能发生 干涉和衍射现象．反之，能发生干涉、衍射现象的一定 是波．
机械振动、机械波教学教案
机械振动、机械波教学教案定西工贸中专刘陇斌教材分析：本章知识在高考中涉及的∏级要求有三个：弹簧振子、简谐振动、简谐运动的周期、频率和振幅、简谐运动的位移---时间图像；单摆在小振幅情况下的简谐振动，周期公式；振动在介质中的传播---波、横波和纵波、横波的图像、波长、频率和波速的关系；是高考考察的重点，其中振动和波的结合问题是高考出题的一个重要方向，单摆结合实际的考察也经常出现，一般是以周期公式考察为主，较为简单；多普勒效应是一个较冷的考点。
教学目标：（一）知识与技能：1.知道简谐振动是物体机械运动的最基本最简单的一种形式，了解简谐运动过程各物理量和之间的关系、变化规律。
2.知道弹簧振子的简谐运动过程的特征和各物理量的关系，单摆周期与摆长、重力加速度的关系，会用单摆测重力加速度。
3. 明确机械波产生的条件、形成过程、波传播的特征。
掌握波动公式。
4.能合理的应用波动图像解决实际问题。
（二）过程与方法1. 通过观察与分析，理解简谐运动的特征，并能用公式和图像描述简谐运动的特征。
2.通过实验，认识受迫振动的特点，了解产生共振的条件及技术上的应用。
3.结合课本知识和实验能综合利用图像法、理想模型法、类比法等物理方法分析解决问题。
（三）情感与价值观1.通过简谐运动的学习，掌握物理学中理想化模型的建立和应用。
2.针对弹簧振子和单摆的周期性往复运动，让学生了解对称和周期性的特征，树立学生自身的理解美学观念。
教法学法：利用演示实验、结合PPT课件，归纳总结简谐运动，帮助学生掌握在一般物理学问题中的理想化模型的建立（例弹簧振子、单摆、理想气体状态方程、牛顿第一定律等）。
教学重点：1.简谐运动的特点及特征量描述，位移、回复力的变化关系。
2.机械波的形成和过程描述，波动图像分析。
教学难点：1.如何让学生讲运动和力完美的结合起来，对简谐运动的各物理量进行分析，掌握各物理量的变化规律。
2.针对机械波的传播，结合震振动图像和波动图像解决实际问题。
《机械振动机械波》教案
第六章 机械振动和机械波一、简谐运动的基本概念1.定义物体在跟偏离平衡位置的位移大小成正比，并且总指向平衡位置的回复力的作用下的振动，叫简谐运动。
表达式为：F = -kx⑴简谐运动的位移必须是指偏离平衡位置的位移。
也就是说，在研究简谐运动时所说的位移的起点都必须在平衡位置处。
⑵回复力是一种效果力。
是振动物体在沿振动方向上所受的合力。
⑶“平衡位置”不等于“平衡状态”。
平衡位置是指回复力为零的位置，物体在该位置所受的合外力不一定为零。
（如单摆摆到最低点时，沿振动方向的合力为零，但在指向悬点方向上的合力却不等于零，所以并不处于平衡状态）⑷F=-kx 是判断一个振动是不是简谐运动的充分必要条件。
凡是简谐运动沿振动方向的合力必须满足该条件；反之，只要沿振动方向的合力满足该条件，那么该振动一定是简谐运动。
2.几个重要的物理量间的关系要熟练掌握做简谐运动的物体在某一时刻（或某一位置）的位移x 、回复力F 、加速度a 、速度v 这四个矢量的相互关系。
⑴由定义知：F ∝x ，方向相反。
⑵由牛顿第二定律知：F ∝a ，方向相同。
⑶由以上两条可知：a ∝x ，方向相反。
⑷v 和x 、F 、a 之间的关系最复杂：当v 、a 同向（即 v 、 F 同向，也就是v 、x 反向）时v 一定增大；当v 、a 反向（即 v 、 F 反向，也就是v 、x 同向）时，v 一定减小。
3.从总体上描述简谐运动的物理量振动的最大特点是往复性或者说是周期性。
因此振动物体在空间的运动有一定的范围，用振幅A 来描述；在时间上则用周期T 来描述完成一次全振动所须的时间。
⑴振幅A 是描述振动强弱的物理量。
（一定要将振幅跟位移相区别，在简谐运动的振动过程中，振幅是不变的而位移是时刻在改变的）⑵周期T 是描述振动快慢的物理量。
（频率f =1/T 也是描述振动快慢的物理量）周期由振动系统本身的因素决定，叫固有周期。
任何简谐振动都有共同的周期公式：k m T π2=（其中m 是振动物体的质量，k 是回复力系数，即简谐运动的判定式F = -kx 中的比例系数，对于弹簧振子k 就是弹簧的劲度，对其它简谐运动它就不再是弹簧的劲度了）。
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机械振动和机械波·机械波·教案
一、教学目标
1．在物理知识方面的要求：
(1)明确机械波的产生条件；
(2)掌握机械波的形成过程及波动传播过程的特征；
(3)了解机械波的种类极其传播特征；
(4)掌握描述机械波的物理量(包括波长、频率、波速)。
2．要重视观察演示实验，对波的产生条件及形成过程有全面的理解，同时要求学生仔细分析课本的插图。
3．在教学过程中教与学双方要重视引导和自觉培养正确的思想方法。
二、重点、难点分析
1．重点是机械波的形成过程及描述；
2．难点是机械波的形成过程及描述。
三、教具
1．演示绳波的形成的长绳；
2．横波、纵波演示仪；
3．描述波的形成过程的挂图。
四、主要教学过程
(一)引入新课
我们学习过的机械振动是描述单个质点的运动形式，这一节课我们来学习由大量质点构成的弹性媒质的整体的一种运动形式——机械波。
(二)教学过程设计
1．机械波的产生条件
例子——水波：向平静的水面投一小石子或用小树枝不断地点水，会看到水面上一圈圈起伏不平的波纹逐渐向四周传播出去，形成水波。
演示——绳波：用手握住绳子的一端上下抖动，就会看到凸凹相间的波向绳的另一端传播出去，形成绳波。
以上两种波都可以叫做机械波。
(1)机械波的概念：机械振动在介质中的传播就形成机械波
(2)机械波的产生条件：振源和介质。
振源——产生机械振动的物质，如在绳波中的手的不停抖动就是振源。
介质——传播振动的媒质，如绳子、水。
2．机械波的形成过程
(1)介质模型：把介质看成由无数个质点弹性连接而成，可以想象为(图1所示)
(2)机械波的形成过程：
由于相邻质点的力的作用，当介质中某一质点发生振动时，就会带动周围的质点振动起来，从而使振动向远处传播。
例如：
图2表示绳上一列波的形成过程。
图中1到18各小点代表绳上的一排质点，质点间有弹力联系着。
图中的第一行表示在开始时刻(t＝0)各质点的位置，这时所有质点都处在平衡位置。
其中第一个质点受到外力作用将开始在垂直方向上做简谐运动，设振动周期为T，则第二行表示经过T/4时各质点的位置，这时质点1已达到最大位移，正开始向下运动；质点2的振动较质点1落后一些，仍向上运动；质点3更落后一些，此时振动刚传到了质点4。
第三行表示经过T/2时各质点的位置，这时质点1又回到平衡位置，并继续向下运动，质点4刚到达最大位移处，此时振动传到了质点7。
依次推论，第四、五、六行分别表示了经过3T/4、T和5T/4后的各质点的位置，并分别显示了各个对应时刻所有质点所排列成的波形。
3．对机械波概念的理解
(1)机械波是构成介质的无数质点的一种共同运动形式；
(2)当介质发生振动时，各个质点在各自的平衡位置附近往复运动，质点本身并不随波迁移，机械波向外传播的只是机械振动的形式(演示横波演示器)；
(3)波是传播能量的一种方式。
4．波的种类
按波的传播方向和质点的振动方向可以将波分为两类：横波和纵波。
(1)横波
定义：质点的振动方向与波的传播方向垂直。
波形特点：凸凹相间的波纹(观察横波演示器)，又叫起伏波。
如图3波形所示。
(2)纵波
定义：质点的振动方向与波的传播方向在一条直线上。
波形特点：疏密相间的波形，又叫疏密波。
如图4波形所示。
例：声波是纵波，其中：振源——声带；
介质——空气、固体、液体。
地震波既有横波又有纵波。
水波既不是横波也不是纵波，叫做水纹波。
5．描述机械波的物理量
(1)波长
定义：沿着波的传播方向，两个相邻的在振动过程中对平衡位置的位移总是相等的质点间的距离。
单位：米符号：λ
演示：观察演示仪器，从中可以看出：
①在横波中波长等于相邻两个波峰或波谷之间的距离；
在纵波中波长等于相邻两个密部或疏部的中央之间的距离。
②质点振动一个周期，振动形式在介质中传播的距离恰好等于一个波长，即：振动在一个周期里在介质中传播的距离等于一个波长。
(2)波速
定义：波的传播快慢，其大小由介质的性质决定的，在不同的介质中速度并不相同。
单位：米/秒符号：v
表达式：v＝λ/T
(3)频率质点振动的周期又叫做波的周期(T)；质点振动的频率又叫做波的频率(f)。
波的振动周期和频率只与振源有关，与媒质无关。
6．思考题
机械振动与机械波的关系。