波浪绕射实验
幼儿园科学探索：水波纹实验魔法教学案例
幼儿园科学探索：水波纹实验魔法教学案例幼儿园是孩子们接触科学探索的最佳时期，他们对世界充满好奇，对新事物充满热情。
利用水波纹实验作为科学探索的教学案例，不仅能够激发孩子们对科学的兴趣，同时也能培养他们的观察力、思维能力和团队合作精神。
1. 实验材料准备：为了进行水波纹实验，我们需要准备以下材料：一个平整的容器、水、一个小玩具船和一根吸管。
2. 实验过程：我们将容器里倒入适量的水，然后轻轻放入小玩具船，确保水面平静。
我们用吸管轻轻地往水面上吹气，观察水面上的变化。
3. 实验原理解释：通过吹气的方式，我们能够看到水面上产生了一圈圈的波纹，这就是我们通常所说的水波纹。
这是因为吹气会让水面产生震动，形成波纹，通过这个实验，孩子们不仅能够直观地看到波纹的形成过程，还能够明白波的传播是一种能量传递的方式。
4. 教学目的与意义：水波纹实验能够引发孩子们对科学的兴趣，培养他们的观察力和思维能力。
通过参与实验，孩子们能够学会观察、思考和总结，培养他们的科学精神和合作意识。
这也能够为孩子们打下科学探索的基础，为以后更深入的学习打下基础。
5. 我的观点与理解：作为幼儿园的教师，我认为水波纹实验是一种简单而有趣的科学教学案例，能够让孩子们在玩中学，在学中玩。
这种亲身体验的方式更容易让孩子们理解科学知识，激发他们对科学的兴趣。
在实验过程中，孩子们能够学会观察和思考，培养他们的动手能力和团队合作精神，是一种非常有效的科学教学方法。
通过水波纹实验的教学案例，我们能够引导孩子们在探索中学习，在玩耍中成长，让科学变得更加有趣和接地气。
希望越来越多的幼儿园能够引入这样的科学教学案例，让孩子们在快乐中感受到科学的魅力。
6. 实验注意事项：在进行水波纹实验时，需要注意以下几点：- 容器选择要平整，并且边缘要光滑，以确保波纹的传播效果更好。
- 吹气的力度要适中，过强或过弱都会影响波纹的形成。
- 在进行实验时，要小心操作，以防水溅出容器造成意外。
水波实验报告
水波实验报告水波实验报告引言：水波实验是一种经典的物理实验，通过观察水波的传播和相互干涉现象，可以帮助我们更好地理解波动现象的特性和规律。
本次实验旨在通过搭建水波实验装置，观察和分析水波的传播、干涉和衍射现象，并探讨实验结果与理论预期的一致性。
实验装置：我们使用了一个长方形水槽作为实验装置，水槽内部填满了适量的水。
在水槽的一端，我们固定了一个发生器，通过激发水面上的振动源来产生水波。
在水槽的另一端，我们安装了一个接收器，用于观察和记录水波的传播情况。
为了更好地观察水波的细节，我们在水槽上方安装了一台高速摄像机，以便捕捉水波的运动轨迹。
实验过程：1. 单一波源实验：我们首先将发生器设置为单一波源模式，即只有一个振动源激发水面上的波动。
在这种情况下，我们观察到波浪以同心圆的形式从波源处向四周传播。
通过调节振动源的频率和振幅，我们发现波浪的传播速度和振幅大小之间存在一定的关系。
2. 双波源干涉实验：接下来，我们将实验装置调整为双波源模式，即在水槽的两端同时设置两个振动源。
在这种情况下，我们观察到两组波浪从波源处同时向四周传播，并在某些区域发生干涉现象。
通过调节两个振动源的频率和相位差，我们可以观察到干涉现象的变化，包括增强干涉和相消干涉。
3. 衍射实验：最后，我们将实验装置调整为衍射模式，即在水槽的一端设置一个振动源，而在另一端设置一个障碍物。
在这种情况下，我们观察到波浪从振动源处向障碍物传播，并在障碍物后形成衍射现象。
通过调节振动源的频率和障碍物的形状，我们可以观察到衍射现象的变化，包括衍射角度和衍射图案的形态。
实验结果与讨论：通过以上实验，我们得出了以下结论：1. 水波的传播速度与波长和频率有关，符合波动方程的理论预期。
2. 在双波源干涉实验中，当两个波源的频率相同且相位差为整数倍时，会出现增强干涉现象；当相位差为奇数倍时，会出现相消干涉现象。
3. 在衍射实验中，障碍物的形状和波源的频率对衍射现象的角度和形态有显著影响。
波浪绕射名词解释
波浪绕射名词解释
波浪绕射是指波浪在遇到建筑物、岛屿、海岬等障碍物时，一部分波浪被阻拦，另一部分波浪继续向前传播并绕过障碍物向被掩护的水域扩散的现象。
这个过程与光波的绕射原理类似。
在波浪绕射现象中，波浪传播方向发生变化，波高衰减。
在海岸工程中，如修建港口等，为防止波浪入侵影响船舶的安全行驶和作业，常常需要应用波浪绕射原理来设计防波堤，以确保掩护区内的波浪满足船舶航行、靠泊和装卸作业的稳定要求。
教学：水波的干涉与绕射
另考虑最初一波源的波谷与另一波源的波
峰迭加处之点 R，两者位移互相抵消，造 成垂直位移为 0。经 1 T ，两波各自往前
4
行进 1 λ的距离，此时两波的平衡点在 R
4
点会合，迭加后的垂直位移仍然为 0。因
此，任何时刻在 R 点上都产生破坏性干
涉，没有振动，称为节点。
两水波在位置 P 相会时的 示意图﹕
•腹线 A0 其纵剖面水波： 甲线（蓝色线）为两波波峰在位置 P 迭加时。 乙线（绿色线）为两波平衡点在位置 P 迭加时。 丙线（橙色线）为两波波谷在位置 P 迭加时。
若水面上一點
R
到兩個波源的波程差
D＝
1 2
λ，這時兩
個同相波源產生的水波傳到 R 點時，垂直位移量值相
等、振動方向相反，兩者互相抵消，產生破壞性干涉。
一端固定、一端自由的弦線所形成的駐波，其波長
λ λ與弦長Ｌ的關係為 N‧ 4 ＝L（N＝1，3，5，……）
要点整理─名词术语
•波、波动、介质、横波、纵波、波峰、波 谷、振幅、波长、周期、频率、反射、透 射波、行进波、折射、干涉、建设性干涉 、破坏性干涉、绕射、驻波、节点、腹点 、子波、波前、同调波、波程差
的距离相等，即波程差D＝0，则两波抵达P
处时，同为波峰、波谷或平衡点（或称同 相），而可形成建设性干涉。
•S1、S2 两个同相的同调点波源，产生波长皆为
λ 的水波，某一瞬间相会时的示意图。灰色实线
代表波峰的波前，灰色虚线代表波谷的波前。A 在线的质点发生建设性干涉，N 在线的质点发生 破坏性干涉。
水波的干涉
•在水波槽中，两个振动频率相同的点波源 S1与S2 同时向上或向下振动，可产生两组周期T相同、波 长λ相同的周期波，当此两组水波迭加时，称为 水波的干涉。
波浪绕射问题的无限相似单元数值模拟
第３ ９卷
第１ １期
人
津
大
学
： 报
Ｖｏ． ９ ＮＯ １ １３ ．１
２０ ０ ６年 １ 月 １
Ｊ ｕ ｎ ｌ ｆ ｉｎｉ ｎｖ ｒｉ ｏ ｒ ａ ｏ ａ ｊ Ｕ ｉｅｓ ｙ Ｔ ｎ ｔ
Ｎｏ ． ２ ０６ ｖ ０
波浪 绕 射 问题 的无 限相 似 单 元数 值 模 拟
（Ｓ ＩＥＭ）， ｏ ｐｅ ｉ ｉｉ ｌ ｎ ｅｈ ｄ（ ａｌｒ ｉ） ｏｏ ｔｉ ａｅｆｒｅｏ ｅｔ ａ ｃ ｌ ｄ ｒ ｆ ｒｉ ｃ ｕ ｌｄｗｔ ｆ ｔ ｅｅ ｔｍ ｔｏ Ｇ ｒ ｋｎ ，ｔ ｂａｎ ｗ ｖ ｃ ｎ ａｖｒｃ ｌ ｙｉ ｅ ｂ— ｈ ｎ ｅ ｍｅ ｅ ｏ ｉ ｎ ｏａ
关 键 词 ：波 浪 绕 射 ；无 限 相 似 单 元 法 ； 限 无 法 ； 值 模 拟 有 数
中 图分 类 号 ：Ｔ ９ Ｖ２ 文 献 标 志 码 ：Ａ 文 章 编 号 ：０９ — １７ ２０ ） １ １８ — ６ ４ ３ ２ ３ （０ ６ １ — ２３ ０
Ｎｕ ｅ ｉａ ｉ ｕｌｔｏ ｆＩ ｆｎ ｔ ｉ ｉａ ｅ ｅ ｔＭ ｅ ｈ ｄ ｍ ｒｃ ｌＳ ｍ ａ ｉｎ ｏ ｎ ｉｅ Ｓ ｍ ｌｒ Ｅｌｍ ｎ ｉ ｔｏ
ｓｉ ｎ ｓ ｔｉ ａ ｅ ｙ ｓ ｌ ｓｚ ．Ｔ ｅ ｎ ｍｅ ｉ ａ ｅ ｕ ｔ ｇ ｅ ｌ ｗｉ ｈ ｌ ｙ ｉ ａ ｏ ｕ ｉｎ ｎ ｈ ｒ ｓ ｔ ｅ ｓ ｍａ ｒ ｈ ｓａ ｖ ｒ ｍａ ｌ ｉｅ ｆ ｘ ｈ ｕ ｒｃ ｌｒ ｓ ｌ ａ ｒ ｅ ｗｅ ｌ ｔ ｔ ｅ ａ ｍｌ ｔ ｌ ｌ ｔ ｓ ａ ｄ ｔ ｅ ｐ ｅ — ｓ ｈ ｃ ｓ ｏ
２ Ｄ ｐ ｒ ｅ ｔ ｆ ｏ ｉ ｉ ｎ ｉ ｅ ｎ ． ａ ａ Ｕ ｉ ｒ ｔ ｏ Ｅ ｇ ｅｒ ｇ Ｔ ａｊ ０ ５ Ｃ ｉａ ． ｅ ａｔ ｎ ｏ Ｌ ｇ ｔ ｓＥ ｇｎ ｒ ｇ Ｎ ￣ ｌ ｎｖ ｓ ｙ ｆ ｎ ｉ ｅｉ ， ｉｎ ｎ３ ０ ０， ｈｎ ） ｍ ｓｃ ｅｉ ｅ ｉ ｎ ｎ ｉ ４
物理实验技术中的波浪现象实验指导
物理实验技术中的波浪现象实验指导波浪现象是自然界中广泛存在的一种物理现象，也是物理学中一个重要的研究领域。
在物理实验技术中，我们经常使用波浪现象来进行实验和研究。
本文将为您介绍一些常见的波浪现象实验指导。
一、水波实验在物理实验中，水波实验是常见且容易进行的一种波浪实验。
通过在水面上制造波浪，我们可以观察和研究波浪的特性和传播规律。
1. 实验器材准备进行水波实验时，我们需要准备以下器材：水槽、振荡器、振荡器控制器、水波测量仪等。
2. 实验步骤（1）将水槽放置在平稳的实验台上，并保证水面平整。
（2）将振荡器安装在水槽底部，并连接振荡器控制器。
（3）根据实验需求，设置振荡器的频率和振幅。
（4）观察水波的传播和现象，可以使用水波测量仪等工具进行测量和记录。
3. 实验注意事项在进行水波实验时，需要注意以下事项：（1）确保实验环境的稳定，避免外界干扰。
（2）水槽和器材的清洁，以保证实验的准确性和可靠性。
（3）根据实验要求调整振荡器的频率和振幅，避免过大或过小，以免造成实验结果的偏差。
二、光波实验光波实验是物理实验技术中另一个重要的波浪实验。
通过对光的干涉、衍射等现象的研究，我们可以了解光的波动特性和传播规律。
1. 干涉实验干涉实验是通过两束光的叠加来观察光波的干涉现象。
常见的干涉实验有双缝干涉、薄膜干涉等。
（1）双缝干涉实验准备：准备双缝实验装置，包括光源、双缝装置、光屏、测量工具等。
（2）双缝干涉实验步骤：①将光源放置在一定距离处，光源越亮度越好。
②在光源后面放置双缝装置，调整缝隙的大小和距离。
③将光屏放置在双缝后方，调整距离和观察角度。
④观察光屏上的干涉条纹并记录。
2. 衍射实验衍射实验是通过光波通过障碍物或过孔时产生的衍射现象来观察光的波动性。
（1）单缝衍射实验准备：准备单缝实验装置，包括光源、单缝装置、光屏、测量工具等。
（2）单缝衍射实验步骤：①将光源放置在一定距离处，光源越亮度越好。
②在光源后面放置单缝装置，调整缝隙的大小和距离。
矩形体浮箱在波浪中绕射的数值模拟
波浪运动中波的速度和波长实验设计与研究
研究意义
01、 影响海洋生态系统 02、 气候变化影响
03、 指导海洋工程 04、 海洋资源开发
研究目的
本研究旨在确定波的 速度和波长的影响因 素，籍此揭示波与海 洋环境的关联性。通 过实验设计和数据分 析，探讨波对海洋生 态系统和气候变化的 作用机制，为海洋环 境保护和可持续发展 提供科学支持。
研究方法
实验室模拟
在受控环境下对 波的速度和波长
进行模拟实验
数学模型
结合数学模型进 行数据分析和验
证
野外观测
在自然海洋环境 下观测波动情况
研究背景
波浪运动概 念
波是海洋中一种 传播能量的波动
现象
波长
波的连续波峰之 间的距离
波的速度
波在单位时间内 传播的距离
研究意义
生态系统影 响
波的特性影响海 洋生态平衡
波浪运动中波的速度和波长 实验设计与研究
汇报人：XX
2024年X月
第1章 研究背景与意义 第2章 文献综述 第3章 实验设计 第4章 实验结果与讨论 第5章 应用前景 第6章 总结与展望
目录
● 01
第一章 研究背景与意义
研究背景
波浪运动是海洋中一种常见的现象，波是海洋中 传播能量的方式，对海洋生态系统和气候变化有 着重要影响。本研究旨在探究波的速度和波长对 海洋环境的影响，从而为海洋工程和资源开发提 供科学依据。
02、
应用案例2
探讨波浪运动如何影响海洋工程设计和施 工
03、
应用案例3
分析波的速度和波长研究对海洋工程的启示和 指导作用
04、
波浪运动研究的重要性
波浪运动作为海洋中重要的自然现象，其研究对 认识海洋、保护海洋资源以及推动海洋工程发展 具有重要意义。通过深入研究波的速度和波长等 特性，可以更好地预测海浪形成的规律和变化， 为相关领域的研究提供重要依据。
称为水波之绕射范例4波的反射
範例 ７ 解答
答 (D) 解 低沉的聲音，波長較長繞射愈顯著，聲波可 繞過障礙物，引起其他船隻注意。
範例 ７ 類題
人能聽到牆外的聲音，而不能看到牆外之燈 光，是因為以下何種原因？ (A)光波是電磁波，碰到牆壁即被吸收，而聲
波不是電磁波，故不為牆壁吸收 (B)聲波之能量大於光波，故有部分透過牆壁 (C)光波之波長小於聲波之波長 (D)光波是橫波，聲波是縱波 (E)聲波能以空氣為介質，而人生活於大氣中
3. 折射前後水波頻率保持一定。當頻率不變， 波速變大時，波長變大；波速變小時，波 長變小。
波的折射（2/2）
4. 水波自深水區進入至淺水區後，水波波速 變慢，波長變短，偏向法線。
5. 水波由淺水區進入至深水區後，水波波速 變快，波長變長，偏離法線。
(A)水波由深水區進入淺水區的示意圖。(B)水波由淺水區進 入深水區的示意圖（→ 表示水波的行進方向）。
範例 ６ 類題
在水波槽實驗中，兩同相點波源相距三倍波長，如 圖所示為某瞬時之干涉狀態，實線為波峰波前，下 列敘述何者正確？ (A) a 點為波峰 (B) b 點為波谷 (C) c 點為峰與峰的相長干涉 (D) a、b 和 c 三點均為相消干涉
答 (C)
範例 ７ 波的繞射
大船進港時，汽笛聲宏亮以引起港內其它船 隻注意，避免撞擊意外發生。有關汽笛聲的 敘述下列何者正確？ (A)應使用高亢的汽笛聲，傳得較遠 (B)應使用低沉的汽笛聲，較易干涉 (C)應使用高亢的汽笛聲，較易反射 (D)應使用低沉的汽笛聲，較易繞射
在水波槽中，若將兩個點振動頻率相等的波圓，同時 上下振動，產生的兩組圓形波相遇時，造成互相干擾 的現象稱為干涉（interference） 1. 某些位置的峰峰干涉（亮帶）或谷谷干涉（暗帶）
波浪对单突堤的绕射试验
波浪对单突堤的绕射试验
1实验目的
波浪遇到障碍物后发生绕射现象。
这不仅是一种物理现象，也是一种重要的工程特性，本实验目的是观察波浪绕射，分析其机理和规律，寻找到控制区波高的方法。
试验内容
（1）观察规则波的平面传播
（2）观察波浪的绕射等现象
（3）分析绕射现象产生的机理和规律
（4）测量绕射区的波高和绕射系数
（5）若来波高为Hi,通过实验，寻找控制掩护区波高的方法，并将码头前沿的波高控制在允许范围内。
2仪器设备
（1）港池及相关设备
（2）直尺。
秒表
（3）波高以及数据采集系统
（4）突堤模型
3实验原理
：
波浪的绕射示意图
通过造波机产生一定的频率，然后波在水中进行传递，当遇到障碍物的时候就会发生绕射现象，其过程如上图所示。
而波浪绕射的影响是以绕射系数Kd表示，及防坡堤后面某点的绕射波高Hd=KdH。
H为防坡堤口门出的入射波高
再根据我国提出对规则波经过直墙堤单突堤的波浪绕射计算经验公式
Kd1=1/2{
4实验准备工作
试验设计方案如图所示
5实验步骤
1测量港池的静水深度
2确定波周期后，开机造波
3观察波浪的绕射实验
4改变造波周期，继续观察港池中发生的各种现象5测量绕射区内阁点的绕射波高和绕射系数
6数据的记录
Kd=H/Hi 其中H和Hi 是可以通过浪高仪测量的。
T 是可以自己进行自己调节的。
7注意事项
1注意边界的消能效果
2爱护仪器。
8实验分析与讨论
1分析波浪的绕射的规律与物理机理。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
波浪绕射实验指导书
一、实验目的和意义
波浪绕射现象是近岸水域一种常见的现象。
波浪在传播过程中，遇到建筑物或地形变化时，会发生绕射与折射，对波浪的传播、变形产生显著的影响。
在港口海岸工程中，由于泊稳条件的需要，布置相应的防波建筑物以消除波浪对传播工作的影响，因此，对建筑物前的波浪绕射现象进行观测和模拟，对于港口规划与布置具有十分重要的理论意义和现实意义。
本实验的目的在于加深学生对波浪运动尤其是波浪绕射的感性认识，观测波浪绕射产生的机理和规律，寻找控制掩护区波高的方法，并同时思考建筑物的存在对波浪传播的影响规律。
二. 实验概述
实验在长沙理工大学港航实验室的港池内进行。
所用的港池两端均有良好的消波设施，并配有液压伺服式造波机，其主控系统是大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室研究开发的Wavemake 系统，该系统运行状态良好，精确度高。
实验中的波高测量采用天科所产浪高仪，该仪器最小测量周期为1.5s ，仪器测量误差为0.4%。
数据采集采用天科所2008型数据采集系统。
实验布置如图1所示，直立式防波堤布置在港池的一侧，在造波机前布置浪高仪，测量入射波的波高。
在防波堤前、后分别布置浪高仪，测量波浪反射和绕射波高。
通过不同的实验组次、不同的测量位置，深入认识波浪的绕射规律，并推求波浪的绕射系数。
图1 实验布置示意图（供参考，学生需自行设计）
三. 实验内容与步骤
1、设计实验方案。
2. 放置防波堤模型，布置浪高仪测点。
绘出实验布置图，得出浪高仪和防波堤位置。
3、数据采集系统的连接与测试。
4. 运用水位测针测量实验水深d 。
5. 入射波为规则波。
选择造波参数（波高、波周期），参数分两组选取：周期T 相同，波高H 不同；波高H 相同，周期T 不同。
（取值范围：周期1.0～3.0S ， 波高：0.05～0.15m ）
表1 造波参数表(供参考，学生需自行设计) 周期T （s ）
波高H(cm) 波高H(cm) 周期T （s ） 2.0 0.05 0.1
1.0 0.08 1.5
0.12 2.0 0.15 2.5
6. 开始造波，从造波机造出的前四至五个波一般为不稳定波，将其忽略掉后再开始采集数据。
掌握造波机的使用方法和数据采集系统的使用方法。
7. 观察波浪绕射现象，并记录堤前、堤后的波况。
采集完毕后停止造波，保存数据。
8. 待水面平静后，选取新的造波参数（波高、波周期），重新开始实验，继续观察港池中发生的各种现象并测量绕射区内各点的绕射波高，实验至少进行8组。
港 池消浪设施消浪设施造波机防波堤
四. 实验数据分析
1．波高和波周期计算。
(1)根据实验数据，分别绘制出每组实验相应的波面曲线图（如图2所示），通过波面曲线图得出每组实验每个波高仪测得的波高和周期，计算波长和波速。
(2)分析比较入射波周期相同，波高不同，防波堤前后波面曲线变化特点和规律，得出波浪绕射变化规律。
(3)分析比较入射波波高不同，周期相同，防波堤前后波面曲线变化特点和规律，得出波浪绕射变化规律。
(4)分析防波堤前后波高、波周期、波长、波速的变化规律(表2)。
表2 波要素计算表（供参考，学生需自行设计）
组次 入射波
防波堤前
防波堤后
波高(cm) 周期(s) 波长(m) 波速(m/s) 波高(cm) 周期(s) 波长(m) 波速(m/s) 波高(cm) 周期(s) 波长(m) 波速(m/s) 1 (8)
图2 波面曲线图 图3 波浪的绕射系数
2.绕射系数计算
波浪在传播中遇到障碍物如防波堤、岛屿时，除可能在障碍物前产生波浪反射外，还将绕过障碍物继续传播，并在掩蔽区内发生波浪扩散，这种现象称为波浪绕射。
波浪绕射是波浪从能量高的区域向着能量低的区域进行重新分布的过程。
（图3）计算出8组实验的绕射系数，分析绕射系数的变化特点。
绕射系数：
123456
-6
-4-2024
68 1#浪高仪
2#浪高仪
t(s)
H (c m )
i
d d H H K。