鲁科版高三物理选修3《波的形成和描述》评课稿
高中物理第2章机械波第1讲波的形成和描述学案鲁科版选修3_40128368.docx

第1讲波的形成和描述[目标定位] 1.理解机械波的形成过程和产生条件,知道波的分类及横波和纵波的概念,明确机械波传播的特点.2.知道波的图象,能从中获取波长、振幅、质点运动方向或波的传播方向等信息.3.能区别振动图象和波动图象.4.知道波长、周期、频率和波速的概念,会用v=λf进行有关计算.5.掌握波在传播过程中的周期性和双向性特点.一、波的形成与传播1.介质:绳子、水、空气、地壳等传播波的物质.2.机械波:机械振动在介质中的传播称为机械波,简称波.3.波的形成:前一质点的振动总是要带动后一个质点振动,依次带动下去,振动也就由发生区域向远处传播,从而形成了波.4.机械波是机械振动这种运动形式的传播,介质本身不会沿着波的传播方向迁移.5.波也是传递能量的一种方式.二、波的分类1.根据质点的振动方向和波的传播方向之间的关系,可以把机械波分为横波和纵波两类.2.横波(1)定义:质点的振动方向与波的传播方向垂直的波.(2)描述波峰:凸起的最高处.波谷:凹下的最低处.3.纵波(1)定义:质点的振动方向与波的传播方向在同一直线上的波.(2)描述①密部:质点分布最密的地方.②疏部:质点分布最疏的地方.三、波的描述1.波的图象描述(1)波的图象:用横坐标x表示波传播方向上各个质点的平衡位置,用纵坐标y表示各个质点离开平衡位置的位移,规定位移方向向上为正值.在坐标平面内,以某一时刻各个质点的x、y值描出各对应点,再把这些点用光滑的曲线连接起来,就得到该时刻波的图象,也称波形曲线或波形.(2)简谐波①定义:如果介质中各个质点做简谐运动,它所形成的波就是一种最基本、最简单的波,叫做简谐波.②波形:正弦(或余弦)曲线. 2.波的特征(1)周期:质点完成一次全振动经历的时间,用T 表示.波在介质中传播时,各质点的振动周期相同,都等于波源的振动周期.(2)频率:介质中的质点每秒完成全振动的次数,用f 表示. (3)周期和频率的关系:T =1f.(4)波长:沿着波的传播方向,两个相邻的、相对平衡位置的位移和振动方向总是相同的质点间的距离. (5)波速①波速、波长、周期的关系:经过一个周期,振动在介质中传播的距离等于一个波长,因此三者之间关系为:v =λT或v =λf .②决定因素:机械波在介质中的传播速率是由介质本身的性质决定的. 想一想 波速就是振动速度吗?答案 不是.波速是振动形式向外传播的速度,始终沿传播方向,在同一介质中波速不变;振动速度是指质点在平衡位置附近振动的速度,大小和方向都随时间做周期性变化.一、波的形成和传播 1.波的形成传播波的物质,如水、绳、空气等,可以分成许多小部分,每一小部分都可以看作质点.当其中一个质点振动时,由于质点间的相互作用,就带动相邻的质点振动起来,该质点又带动后面的质点振动起来,这样振动的状态就传播出去,形成了机械波.2.机械波的产生条件⎩⎪⎨⎪⎧波源介质3.机械波的传播(1)波动的周期等于质点振动的周期,且各质点的振动周期都与波源的振动周期相同. (2)离波源越远,质点的振动越滞后,但各质点的起振方向与波源起振方向相同. (3)机械振动在介质中的传播形成机械波,所以有机械波,一定有机械振动;但有机械振动,不一定有机械波.(4)波传播的只是振动形式,介质中的每个质点只在自己平衡位置附近振动,并不随波迁移.例1 下列关于机械波的说法中,正确的是( ) A .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的振动,后一质点的振动必定落后于前一质点D .各质点随波的传播而迁移E .离波源越远,质点的振动频率越小解析 振源依靠介质中各相邻质点间的相互作用力使周围的质点依次振动起来,且后一质点的振动必定落后于前一质点,选项B 、C 正确;质点只在它们各自的平衡位置附近做受迫振动,它们振动的频率均与波源的频率相同,选项A 正确,E 错误;波在传播过程各质点不随波迁移,选项D 错误. 答案 ABC二、波长、频率、周期、波速1.周期和频率:只取决于波源,波的周期和频率就是指波源的周期和频率,与v 、λ无任何关系.2.速度v :决定于介质的性质,同一种均匀介质,波在其中传播的速度恒定.3.波长λ:对于同一列波,其波长、波速、周期的关系不会变化,始终是v =λT=λf ,既然v 、T 都由相关因素决定,所以这些因素共同决定了波长λ,即波长λ由波源和介质共同决定.例2 关于机械波的频率、波速、波长,下列说法正确的是( ) A .两个相邻的均处于平衡位置的质点间的距离为一个波长 B .波的频率等于波源的振动频率 C .波速等于波源的振动速度D .波由一种介质进入另一种介质,波速和波长都要改变解析 由波长的定义可知,两个相邻的均处于平衡位置的质点间的距离为半个波长,选项A 错误;由波的频率定义可知选项B 正确;波速是波的传播速度,与波源的振动速度不同,选项C 错误;波在同一种均匀介质中匀速传播,进入不同介质时,频率不变,但波速改变,由v =λf 可知波长改变,选项D 正确.答案 BD借题发挥 波长的定义中要强调“总是相同”的理解;波的频率等于波源的振动频率;波速由介质决定;波长由波源和介质共同决定. 三、波的图象的理解和应用 由波的图象可获取的信息1.直接读出波长,若已知波速,可计算出周期、频率,或已知周期、频率可计算出波速.2.直接读出该时刻各质点的位移,间接判断回复力、加速度等的情况.3.介质中各质点的振幅4.已知波的传播方向,可判断质点的振动方向.常用方法有:(1)带动法:原理:先振动的质点带动邻近的后振动质点.方法:在质点P靠近波源一方附近的图象上另找一点P′,若P′在P上方,则P向上运动,若P′在P下方,则P向下运动.如图1所示.图1(2)上、下坡法:如图2所示,沿波的传播方向看,“上坡”的质点向下振动,如D、E、F;“下坡”的质点向上振动,如A、B、C,简称“上坡下振,下坡上振”.图2(3)同侧法:质点的振动方向与波的传播方向在波的图象的同一侧,如图3所示.图35.已知质点的振动方向,可判断波的传播方向.仍是上述几种方法,只需将判定的程序倒过来,“反其道而行之”.例3一列沿x轴正方向传播的简谐机械横波,波速为2m/s.某时刻波形如图4所示,下列说法正确的是( )图4A.这列波的振幅为4cmB.这列波的周期为3sC .此时x =1m 处的质点的加速度为0D .此时x =2m 处的质点运动方向沿y 轴正方向解析 由yx 图象得振幅A =2cm ,A 错误;波长λ=4m ,由v =λT ,得周期T =λv=2s ,B错误;x =1m 处的质点位于波峰时的加速度为最大值,C 错误;由“上下坡”法可得x =2m 处质点运动方向沿y 轴正方向,D 对. 答案 D针对训练1 图5为一列简谐横波在介质中传播的波形图.在传播过程中,某一质点在10s 内运动的路程是16m ,则此波的波速是( )图5A .1.6m/sB .2.0 m/sC .40m/sD .20 m/s解析 由题图知此列简谐横波的波长为λ=20m ,介质中质点的振幅为A =0.2m ,则一个周期内质点通过的路程是4A =0.8m ,由某一质点在10s 内运动的路程是16m 知,此质点在10s内经过的周期数为n =s 4A =160.8=20,所以周期为T =t n =1020s =0.5s ,由v =λT得:此波的波速是v =200.5m/s =40 m/s ,故选C.答案 C四、振动图象与波动图象的比较横坐标 时间介质中各质点的平衡位置例4 根据图6甲、乙所示,分别判断下列说法正确的是( )图6A .甲是振动图象,乙是波动图象B .甲是波动图象,乙是振动图象C .甲中A 质点向下振,乙中B 时刻质点向下振D .甲中A 质点向上振,乙中B 时刻质点向下振解析 波动图象的横坐标为波的传播方向上各质点的平衡位置,振动图象的横坐标为时间,故A 错,B 对;甲中A 质点被其左侧的质点带动向上振,乙中B 时刻后位移由零变为负值,故向下振,所以C 错,D 对. 答案 BD借题发挥 振动图象与波的图象的区别:(1)波的图象和振动图象是不同的,波的图象描述的是介质中的“各质点”在“某一时刻”离开平衡位置的位移;而振动图象描述的是“一个质点”在“各个时刻”离开平衡位置的位移.(2)坐标轴所表示的物理量:波动图象中的横轴x 表示介质中各个振动质点的平衡位置,纵轴y 表示各个振动质点在某时刻的位移;振动图象的横轴t 表示一个振动质点振动的时间,纵轴y 表示这个质点振动时各个不同时刻的位移.针对训练2 图7a 为一列简谐横波在t =2s 时的波形图,图b 为介质中平衡位置在x =1.5m 处的质点的振动图象,P 是平衡位置为x =2m 的质点.下列说法正确的是( )图7A .波速为0.5m/sB .波的传播方向向右C .0~2s 时间内,P 运动的路程为8cmD .0~2s 时间内,P 向y 轴正方向运动E .当t =7s 时,P 恰好回到平衡位置解析 由题图a 可知,波长λ=2m ,由题图b 可知周期T =4s ,则波速v =λT=0.5m/s ,A正确.t =2s 时,x =1.5m 处的质点振动方向向下,则波向左传播,B 错.0~2s 时间内P 质点运动的路程x P =t T×4A =8cm ,C 项正确.0~2s 内P 质点向y 轴负方向运动,D 项错.t =0时P 质点位于正向最大位移处,故P 质点达到平衡位置的时刻为t =(2n +1)T4,则n =3时,t =7s ,P 恰好回到平衡位置,E 项正确.答案ACE波的形成和传播1.如图8所示,沿水平方向的介质中的部分质点,相邻质点间的距离相等,其中O 为波源,设波源的振动周期为T ,自波源通过平衡位置竖直向下振动开始计时,经过T4,质点1开始振动,则下列关于各质点的振动和介质中的波的说法正确的是( )图8A .介质中所有的质点的起振方向都竖直向下,图中质点9起振最晚B .图中所画出的质点起振时间都是相同的,起振的位置和起振的方向是不同的C .图中质点8的振动完全重复质点7的振动,只是质点8起振时,通过平衡位置或最大位移处的时间总是比质点7通过相同位置时落后T4D .只要图中所有的质点都已振动了,质点1与质点9的振动步调就完全一致,但如果质点1发生的是第100次振动,则质点9发生的是第98次振动解析 从题图可知,质点9是图中距波源最远的点,尽管与振源起振方向相同,但起振时刻最晚,故选项A 正确、选项B 错误;质点7与质点8相比较,质点7是质点8的前质点,7、8质点间的振动步调相差T4,故选项C 正确;质点9与质点1相距2个波长,质点9比质点1晚2T 开始起振,一旦质点9起振后,质点1、9振动步调就完全一致,故选项D 正确. 答案 ACD波的描述2.一竖直悬挂的弹簧振子,下端装有一记录笔,在竖直面内放置有一记录纸.当振子上下振动时,以速率v 水平向左匀速拉动记录纸,记录笔在纸上留下如图9所示的图象.y 1、y 2、x 0、2x 0为纸上印迹的位置坐标.由此图求振动的周期和振幅.图9解析 由题图可知波长λ=2x 0,振幅A =y 1-y 22,由v =λT ,得周期T =λv =2x 0v答案2x 0v y 1-y 223.如图10所示是一列简谐波在t =0时刻的波形图,介质中质点P 沿y 轴方向做简谐运动的表达式为y =10sin5πt (cm).关于这列简谐波,下列说法中正确的是( )图10A .周期为5sB .振幅为20cmC .传播速度为25cm/sD .沿x 轴正方向传播解析 由题图可知振幅A =10cm ,波长λ=4m ,由y =10sin5πt (cm)可得周期T =2π5πs =0.4s ,则波速v =λT=10m/s ,故A 、B 、C 都错;因是正弦函数,所以t =0时刻P 点沿y 轴正方向运动,根据“上下坡”法可知波沿x 轴正方向传播,故D 对. 答案 D波的图象与振动图象的比较4.图11(a)为一列简谐横波在t =0.1s 时刻的波形图,P 是平衡位置在x =1m 处的质点,Q 是平衡位置在x =4.0m 处的质点;图(b)为质点Q 的振动图象.下列说法正确的是________.图11A .在t =0.1s 时,质点Q 向y 轴正方向运动B .在t =0.25s 时,质点P 的加速度方向与y 轴正方向相同C .从t =0.1s 到t =0.25s ,该波沿x 轴负方向传播了6mD .从t =0.1s 到t =0.25s ,质点P 通过的路程为30cmE .质点Q 简谐运动的表达式为y =0.10sin10πt (cm)(国际单位制)解析 由题图(a)得λ=8m ,由题图(b)得T =0.2s ,所以v =λT=40m/s.由题图(b)知,在t=0.1s 时,质点Q 通过平衡位置向y 轴负方向运动,A 错误.结合题图(a),由“同侧法”判得波沿x 轴负方向传播,画出t =0.25s 时的波形图,标出P 、Q 点,如图,此时P 点在x 轴下方,其加速度沿y 轴正方向,B 正确.Δt =0.25s -0.1s =0.15s ,Δx =v ·Δt =6m ,C 正确.P 点起始位置不在平衡位置或最大位移处,故D 错误.由题图知A =0.10m ,ω=2πT=10πrad/s ,所以Q 点做简谐运动的表达式为y =0.10sin10πt (cm)(国际单位制),E 正确.答案 BCE(时间:60分钟)题组一 横波和纵波1.关于横波和纵波,下列说法中正确的是( ) A .质点的振动方向与波的传播方向垂直的波叫横波 B .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 C .横波有波峰和波谷,纵波有密部和疏部 D .地震波是横波,声波是纵波解析 根据横波和纵波的定义可知A 、B 、C 正确;声波是一种纵波,但地震波中既有横波,又有纵波,D 错误. 答案 ABC2.区分横波和纵波的依据是( ) A .是否沿水平方向传播B .质点振动的方向和波传播的远近C .质点振动的方向和波传播的方向是相互垂直还是相互平行D .质点振动的快慢解析 横波与纵波的区别是根据波的传播方向与质点的振动方向之间的关系,如果两者在同一方向就是纵波,如果两者的方向相互垂直,该波就是横波.答案 C题组二机械波的形成和传播3.机械波传播的是( )A.介质中的质点B.质点的运动形式C.能量D.信息答案BCD4.关于机械波的说法正确的是( )A.相邻的质点要相互做功B.纵波的质点可以随波迁移,而横波的质点不能C.振源开始时怎样振动,其他质点开始时就怎样振动D.波中各质点振动频率是相同的解析机械波是由于介质中前面的质点带动后面的质点,使振源的振动形式与振源的能量向远处传播而形成的,前后质点间存在相互作用力,因而相互做功,故A正确;波传播过程中,各质点只能在各自的平衡位置附近振动,质点不随波迁移,B错;每个质点都是由振源依次带动下面的质点,每个质点都做受迫振动,每个质点的频率都与振源频率相同,并且都“仿照”振源振动,故C、D正确.答案ACD5.在敲响古刹里的大钟时,有的同学发现,停止对大钟的撞击后,大钟仍“余音未绝”,分析其原因是( )A.大钟的回声B.大钟在继续振动,空气中继续形成声波C.人的听觉发生“暂留”的缘故D.大钟虽停止振动,但空气仍在振动解析停止对大钟的撞击后,大钟的振动不会立即停止,振动的能量不会凭空消失,大钟做阻尼振动一段时间,因此还会在空气中形成声波,这就是“余音未绝”的原因,所以选项B 正确.答案 B6.以下对机械波的认识正确的是( )A.形成机械波一定要有振源和介质B.振源做简谐运动形成的波中,各质点的运动情况完全相同C.横波向右传播时,处于波峰的质点也向右迁移D.机械波向右传播时,右方的质点比左方的质点早一些振动解析振源和介质是形成机械波的两个必不可少的条件,故A正确.简谐运动在介质中传播时,介质中各质点都做简谐运动,沿波的传播方向上,后面的质点比前面的质点总要晚一些开始振动,但质点本身并不随波的传播而发生迁移,而且各质点的振动步调不一致,故B 、C 、D 错. 答案 A题组三 波的描述7.一振动周期为T 、振幅为A ,位于x =0点的波源从平衡位置沿y 轴正向开始做简谐振动.该波源产生的一列简谐横波沿x 轴正向传播,波速为v ,传播过程中无能量损失.一段时间后,该振动传播至某质点P ,关于质点P 振动的说法正确的是( ) A .振幅一定为A B .周期一定为T C .速度的最大值一定为vD .开始振动的方向沿y 轴向上或向下取决于它离波源的距离解析 机械波是将波源的振动形式和能量向外传递的过程,对简谐波而言,介质中各振动质点的振幅和周期都与波源的相同,A 、B 正确;质点P 的振动速度不是波的传播速度v ,C 错误;质点P 开始振动的方向与波源开始振动的方向相同,与它们的距离无关,D 错误. 答案 AB8.介质中有一列简谐机械波传播,对于其中某个振动质点( ) A .它的振动速度等于波的传播速度 B .它的振动方向一定垂直于波的传播方向 C .它在一个周期内走过的路程等于一个波长 D .它的振动频率等于波源的振动频率解析 简谐机械波传播时,质点做简谐运动,振动速度时刻发生变化,波的传播速度v =λT,这两个速度是不一样的,A 项错误.横波质点振动的方向与波传播的方向垂直,纵波质点振动的方向和波传播的方向在同一条直线上,B 项错误.质点振动时,一个周期内走过的路程等于振幅的四倍,C 项错误.波在传播的过程中,所有质点振动的频率都等于波源的频率,D 项正确. 答案 D9.如图1是一列简谐横波在某时刻的波形图,已知图中b 位置的质点起振时间比a 位置的质点晚0.5s ,b 和c 之间的距离是5m ,则此列波的波长和频率应分别为( )图1A .5m,1HzB .10m,2HzC .5m,2HzD .10m,1Hz解析 从波动图象可以看出,波长λ=5m ,b 点比a 点的起振时间晚0.5s ,则波速v =x t =2.50.5m/s =5 m/s ,所以T =λv =1s ,f =1T=1Hz ,故A 对.答案 A10.一列简谐横波沿x 轴正方向传播,某时刻其波形如图2所示.下列说法正确的是( )图2A .波长为4cmB .波的周期为4sC .经14周期后质点P 运动到Q 点D .经14周期后质点P 的速度变为零解析 这是波形图,由题图可直接读出波长λ=4cm ,不能判断周期,A 对,B 错;P 质点在平衡位置振动,经过14周期到最大位移处,速度为零,C 错,D 对.答案 AD11.平衡位置处于坐标原点的波源S 在y 轴上振动,产生频率为50Hz 的简谐横波向x 轴正、负两个方向传播,波速均为100m/s.平衡位置在x 轴上的P 、Q 两个质点随波源振动着,P 、Q 的x 轴坐标分别为x P =3.5m 、x Q =-3m .当S 位移为负且向-y 方向运动时,P 、Q 两质点的( )A .位移方向相同、速度方向相反B .位移方向相同、速度方向相同C .位移方向相反、速度方向相反D .位移方向相反、速度方向相同解析 由题意可知该波分别向两个方向传播,周期T =1f=0.02s ,波长为λ=vT =2m ,则S P =134λ,S Q =112λ,由波形图及波的传播方向可确定S 位移为负且向-y 方向运动时,P 点位移为负、速度沿+y 方向,Q 点位移为正、速度沿+y 方向,故D 正确.答案 D12.一列波长大于3.6m 的简谐横波沿直线方向由a 向b 传播,a 、b 相距6m ,a 、b 两质点的振动图象如图3所示.由此可知( )图3A .3s 末a 、b 两质点的位移相同B .该波的波长为4mC .该波的波速为2m/sD .该波由a 传播到b 历时1.5s解析 由题图可知A 错误;t =0时刻,质点a 在平衡位置,振动方向为y 轴正方向,质点b 在波峰位置,由波动规律得出6m =(n +34)λ,且λ>3.6m ,解得n =0,λ=8m ,B 错误;波速v =λT =2m/s ,C 正确;该波由a 传播到b 历时34T 为3s ,D 错误.答案 C题组四 振动图象与波动图象的综合应用13.关于振动图象和波的图象,下列说法正确的是( ) A .波的图象反映的是很多质点在同一时刻的位移 B .通过波的图象可以找出任一质点在任一时刻的位移 C .它们的横坐标都表示时间 D .它们的纵坐标都表示质点的位移解析 波的图象反映的是沿波的传播方向上各个质点在某一时刻的位移,A 对,B 错;波的图象的横坐标表示的是振动质点的平衡位置,C 错;波的图象和振动图象的纵坐标都表示质点的位移,D 对. 答案 AD图414.在均匀介质中,一列沿x 轴正向传播的横波,其波源O 在第一个周期内的振动图象如图4所示,则该波在第一个周期末的波形图是( )解析由振动图象知波源开始振动的方向为负y方向,故第一个周期末开始振动的质点,其振动方向也是负y方向,所以A、C错误;由振动图象知,后半个周期振幅较大,根据波的传播特点知,B错误,D正确.答案 D15.一简谐机械横波沿x轴正方向传播,波长为λ,周期为T.t=0时刻的波形如图5甲所示,a、b是波上的两个质点.图乙是波上某一质点的振动图象.下列说法中正确的是( )图5A.t=0时质点a的速度比质点b的大B.t=0时质点a的加速度比质点b的小C.图乙可以表示质点a的振动D.图乙可以表示质点b的振动解析由题图甲可知,t=0时质点a的速度为零,加速度最大,质点b的速度最大且经过平衡位置向下振动,加速度为零,故A、B错;题图乙可以表示质点b的振动,故D对,C 错.答案 D16.如图6所示,甲为某一列波在t=1.0s时的图象,乙为参与该波动P质点的振动图象,求:图6(1)波速;(2)从t=1.0s开始,至少经过多长时间P质点出现波峰;(3)在甲图中画出再经3.25s 时的波形图; (4)再经过3.25s 时P 质点的路程s 和位移.解析 (1)由题图甲可知λ=4m ,由题图乙可知T =1.0s ,则波速v =λT=4.0m/s(2)由题图乙可知P 质点在1.0s 时向-y 方向振动,所以题图甲中波向左传播,要使P 质点出现波峰所用的时间至少为t =34T =0.75s(3)传播时间:Δt =⎝ ⎛⎭⎪⎫3+14T ,由于波形的周期性所以只需画出再经T4时的波形即可,如图所示.(4)因Δt =(3+14)T质点P 的路程s =(3×4+1)A =(3×4+1)×0.2m=2.6m由于波动的重复性,经历时间为周期的整数倍时,位移不变,所以只需求出从图示时刻P 质点经T4时的位移即可,所以经过3.25s 质点P 的位移为-0.2m.答案 (1)4.0m/s (2)0.75s (3)见解析图 (4)2.6m -0.2m。
高中物理鲁科版选修3-4第2章机械波第1节波的形成和描述教学课件

波动和振动的区别和联系
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.
实验探究 思考问题
1. 介质中各质点依次开始振动,距离波源愈_近__ ,愈先开 始振动.后面的质点总比前面的质点开始振动的时刻_滞_后_。 2.介质中各质点只在各自平__衡__位_置___附近做机械振动 。质 点是否沿波的传播方向迁移?__否___ 3.各个质点的振幅,振动周期,起振方向都__相__同___。 4.各个质点都在重复__振__源__质点的振动。 5.介质中各个质点发生振动并不随波迁移。因此,波传播 的是__机__械_振__动__,而不是介质本身。 6. 波传来后质点开始振动,说明他们获得了能量。这个 能量是从波源通过前面的质点传来的。因此:波是传递 __能__量___的一种方式。
• 4. 沿绳传播的一列机械波,当波源突然停止 振动时( C )
• A.绳上各质点同时停止振动,横波立即消失
• B.绳上各质点同时停止振动,纵波立即消失
• C.离波源较近的各质点先停止振动,较远的 各质点稍后停止振动
• D.离波源较远的各质点先停止振动,较近的 各质点稍后停止振动
思考:
• 5.日常生活中,若发现球掉入池塘里,能 否通过往池塘丢入石块,借助石块激起的 水波把球冲到岸边呢?说明理由.
二、机械波的分类
思考:各质点振动方向与波的传播方向有什么 关系?
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
新课标鲁科版3-4选修三2.1《波的形成和描述》WORD教案2

机械振动一、教学任务分析机械振动是继匀速圆周运动后学习的另一种研究较为复杂的周期性运动。
学习机械振动既是对周期性运动共性认识的完善,也为以后学习机械振动、交流电、电磁波等知识奠定基础。
学习机械振动需要以匀速直线运动、牛顿运动定律等知识为基础。
从观察生活与实验中机械振动现象入手,使学生归纳知道机械振动的一般特征。
通过引导学生分析“弹簧振子” 运动过程中的受力情况及运动情况,使学生知道机械振动的受力条件,认识简谐运动中各物理量的变化规律。
在引入“弹簧振子”的过程中,使学生体验“理想模型”方法,在分析弹簧振子运动情况的过程中感受“归纳推理” ,在研究弹簧振子位移时间图像和音叉振动及迭加的过程中感受“实验探究”的方法,培养学生的观察分析、比较判断、推理归纳等能力。
二、教学目标1.知识与技能(1)知道机械振动。
(2)理解简谐运动回复力的特征。
(3)理解简谐运动回复力、加速度、速度随偏离平衡位置位移变化的定性规律。
(4)初步学会由现象的观察、概括、比较、分析与归纳,得出相应的物理规律。
2.过程与方法(1)通过研究弹簧振子振动、音叉振动及迭加,感受“从简单入手、逐步深入”的科学研究方法。
(2)通过弹簧振子的建模过程,认识“理想模型”的研究方法。
3.情感、态度价值观(1)通过观察生活事例,了解实际应用,体验乐于科学探究的情感。
(2)通过探究简谐运动的规律,感悟实是求实的科学态度和严谨认真的科学作风。
三、教学重点与难点重点:简谐运动的受力特点及其运动规律。
难点:一次全振动中回复力、加速度、速度的变化及相互关系。
四、教学资源1.物理实验(1)演示实验:①研究简谐运动规律:竖直弹簧振子、运动传感器、力传感器、数据采集器、计算机。
②振动的对比和迭加:频率不同的音叉、两块玻璃板、计算机和声音分析软件。
(2)学生小实验:锯条、单摆、橡皮筋、乒乓球。
气垫导轨上的弹簧振子。
2•信息化平台:(1 )多人一机的网络教室,文件管理展示平台(172.16210/中文/学科教学/@elearning 学习平台)。
高中物理鲁科版(2019)选择性必修一课件3.1波的形成和描述(共61张PPT)

在P的上方还是下方
示例图
方法
原理
波向前传播,波形也向前平移;
微平 作出经微小时间Δt后的波形,就
移法 知道了各质点经过Δt时间到达的
位置,运动方向也就知道了
同侧法
质点的振动方向与波的传播方向
在波的图像的同一侧
示例图
例3(多选)如图所示为一列简谐横波在某一时刻的பைடு நூலகம்形图,已知质
中,介质中各质点的振幅相同,所以质点d的振幅是2 cm,故C正
T
确;再过 的时间,质点a将运动到负向最大位移处,路程是4 cm,
2
故D正确.
答案:ACD
5.(多选)关于波的周期下列说法中正确的是(
A.质点的振动周期就是波的周期
B.波的周期是由波源驱动力的周期决定的
C.波的周期与形成波的介质的密度有关
是波长定义的两个必要条件,缺一不可;在波的图像中,无论从
什么位置开始,一个完整的正(余)弦曲线对应的水平距离为一个
波长.
2.关于波长与周期:质点完成一次全振动,波向前传播一个波长,
1
即波在一个周期内向前传播一个波长.可推知,质点振动 周期,
4
1
1
波向前传播 波长;反之,相隔 波长的两质点的振动的时间间隔
解析:(1)图甲是绳波,根据横波的特点可知,其中质点的振动方
向与波的传播方向相互垂直;
(2)图乙是声波,声波是纵波,根据纵波的特点可知,其中质点的
振动方向与波的传播方向在同一条直线上.
答案:(1)相互垂直
(2)在同一条直线上
技能点拨:解答波动问题的两个关键
(1)波在传播过程中,质点只在其平衡位置附近做简谐运动,并不
波的形成和描述教案

鲁科版选修3-4第二章第一节:波的形成和传播教案学校:龙岩一中教师:林玉玲【教学目标】(一)知识与技能1、掌握机械波的形成过程及波传播过程的特点;2、了解机械波的分类;3、明确机械波的产生条件及其传播特征;(二)过程与方法分析沿绳传播的波,理解横波的形成是关键,要充分利用图解和模拟装置认识波的形成是振动在介质中的传播,波传播的是振动形式,传递能量和信息。
(三)情感、态度与价值观体会个别和整体的关系,感受形象思维在物理学习中的重要作用。
【教学重点】波的形成过程的分析。
【教学难点】准确理解质点振动和波传播的关系。
【教学方法】演示法,启发式,讨论式教学用具1、演示绳波的形成的长绳;并用课件展示。
2、横波、纵波演示仪;并用课件展示。
3、用幻灯展示机械波。
教学过程●新课教学【演示1】看2008北京奥运会开幕式文字表演视频.使学生对波有一个初步的认识.【演示2】老师通过投影仪演示水波的形成【演示2】视频——红旗飘飘、长绸舞、绳波一、机械波的产生条件演示——水波:教师用幻灯机做实验:使平静的水面振动,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。
请学生总结:(教师可引导)(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。
二、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。
三、机械波的形成过程(用课件把绳波的运动展示)(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(如图所示)(2)机械波的形成过程:由于相邻质点间力的作用,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。
物理:鲁科版 选修3-4 2..1 波的形成和描述 (教案)

第一节波的形成和描述三维教学目标1、知识与技能<1)知道直线上机械波的形成过程;<2)知道什么是横波,波峰和波谷;<3)知道什么是纵波,密部和疏部;<4)知道“机械振动在介质中传播,形成机械波”,知道波在传播运动形式的同时也传递了能量。
<5)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;<6)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;<7)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;O4xrVTwH36<8)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、过程与方法:通过实验演示、观察、分析,培养学生进行科学探索的能力。
从而,培养学生的空间想象能力和思维能力。
O4xrVTwH363、情感他、态度与价值观:教学重点:机械波的形成过程及传播规律及波的图象认识及画波形图。
教学难点:机械波的形成过程及传播规律及波的图象的物理意义教学方法:实验探索和计算机辅助教学。
教学教具:丝带、波动演示箱、水平悬挂的长弹簧、音叉、波动演示仪<-)引入新课演示:抖动丝带的一端,产生一列凹凸相间的波在丝带上传播,在这个简单的例子中,我们接触到一种广泛存在的运动形式——波动,请同学们再举出几个有关波的例子。
<水波、声波、无线电波、光波。
) O4xrVTwH36水波、声波、地震波都是机械波,无线电波、光波都是电磁波。
这一章我们学习机械波的知识,以后还会学习电磁波的知识。
O4xrVTwH36<二)进行新课现在学习第一节,波的形成和传播。
1、波的形成和传播演示:拨动水平悬挂的柔软长弹簧一端,产生一列疏密相间的波沿弹簧传播;演示:敲击音叉,听到声音,这是声波在空气中传播<指明,虽然眼睛看不到波形,但它客观存在,也是疏密相间的波形)O4xrVTwH36<1)波产生的条件:波源;介质。
鲁科版高中物理选修(3-4)第1节《波的形成和描述》ppt课件

三、波的图像
1、用横坐标表示在波传播方向上各质点的平衡位置 2、用纵坐标表示某一时刻各质点偏离平衡位置的位移
正 方 向 负 方 向
y/m 位移
x/m
平衡位置
3、简谐波的图像是一条正弦或余弦曲线。
y
位移
O
x
平衡位置
4、物理意义:各质点在同一时刻偏离 平衡位置的位移。
振动图象的画法
用什么物理量描述波的特性?
4、波长、频率和波速之间的关系
分析:每经过一个周期,振动在介质中就向前传播一 个波长。
s v f t T
说明:频率、波速、波长的决定因素 周期和频率只取决于波源; 波速取决于介质的物理性质; 波长则取决于波源和介质。
五、从波的图象上可获取的物理信息
1、波长和振幅。
注意:有振动不一定存在波,有波一定存在振动!
机械振动在介质中是怎样传播的?
机械振动在介质中是怎样传播的?
绳子可以分成一个个小段,一个个小段可以看做一个 个相连的质点,这些质点之间存在着相互作用。 手握绳端上下振动时,绳端带动相邻的质点,使它也 上下振动。这个质点又带动更远一些的质点……
绳端这种上下振动的状态就沿绳子传了出去,从整 体上看就是一些凹凸相间的波形。
地震波既有横波又有纵 波
水波是横波还是纵波?
水波不是横波也不是纵波 (各质点沿椭圆运动)
形成 和 传播
机械波
分
类
小结
本来是静止的质点,随着波的传来开始振动,有关这 一现象,有: A、该现象表明质点获得了能量 B、质点振动的能量是从波源传来的 C、该质点从前面的质点获取能量,同时也将振动的能量向 后传递 D、波是传递能量的一种方式 E、如果振源停止振动,在介质中新的波形也停止产生,但 已经之前已经产生的波形仍向前推进。 F、介质质点做的是受迫振动
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鲁科版高三物理选修3《波的形成和描述》评课稿
一、课程背景和目标
1.1 课程背景
本课程是高三物理选修3中的一节课,主题为《波的形成
和描述》。
在高中物理课程中,波动是一个重要且基础的概念,通过学习波的形成和描述,可以帮助学生更好地理解光学、声学等领域的知识。
1.2 课程目标
本节课的主要目标是:
•了解波的概念及其分类;
•掌握波的成因和描述方法;
•理解波的传播特性和定律;
•培养学生的观察、实验和思考能力。
二、教学内容和方法
2.1 教学内容
本节课主要包含以下内容:
1.波的概念和分类:
–机械波和电磁波的区别与联系;
–纵波和横波的特点。
2.波的形成和描述:
–机械波的形成原因;
–电磁波的形成原因;
–波的描述方法:波的振动方向、波的传播方向、波长、频率和周期等。
3.波的传播特性和定律:
–波的传播速度与介质的关系;
–光的折射和反射定律;
–声音的传播速度与介质的关系。
2.2 教学方法
为了达到上述教学目标,本节课将采用以下教学方法:
1.授课结合课件和多媒体:
–使用课件展示波的形成和描述的基本概念和图示;
–播放相关视频和动画帮助学生理解波的传播特性。
2.实验观察与讨论:
–设计实验,让学生观察和探究波的形成和描述;
–引导学生通过实验讨论,加深对波的传播特性的理解。
3.小组讨论和展示:
–将学生分成小组,让他们合作研究和讨论波的形成和描述;
–每个小组汇报他们的研究成果,分享思考和发现。
4.解决问题和讲解示例:
–在课堂上解答学生提出的问题;
–给出具体的实例,说明波的形成和描述的相关概念和定律。
三、教学过程和活动安排
3.1 教学过程
本节课的教学过程安排如下:
1.导入与扩展(5分钟):
–提出问题:你知道什么是波吗?能举出一些波的例子吗?
–引导学生回忆已学过的相关知识,扩展对波的理解。
2.概念讲解与实例(15分钟):
–使用课件介绍波的概念和分类;
–展示机械波和电磁波的特点,并给出具体的实例。
3.实验观察(20分钟):
–设计实验,让学生观察和描述波的形成过程;
–引导学生记录实验结果和所发现的规律。
4.小组讨论与展示(15分钟):
–将学生分成小组,让他们合作研究和讨论波的描述方法;
–每个小组选择一个代表进行展示,并分享他们的思考和发现。
5.解决问题和讲解示例(15分钟):
–回答学生提出的问题,解释波的一些基本概念和定律;
–使用具体的实例说明波的传播特性和定律。
6.总结与思考(10分钟):
–对本节课所学的内容进行总结;
–引导学生思考如何将波的形成和描述与实际应用联系起来。
3.2 活动安排
本节课的活动安排如下:
1.导入与扩展活动:
–提出问题,让学生分享自己对波的理解;
–鼓励学生举出更多的波的例子,扩展对波的认知。
2.观察实验活动:
–学生分组进行实验观察,记录实验结果和相应的数据;
–引导学生在观察的过程中思考波的形成过程和描述方法。
3.小组讨论和展示活动:
–让学生在小组中共同研究和讨论波的形成和描述方法;
–每个小组选择一个代表进行展示,并与其他小组分享他们的思考和发现。
4.问题解答和示例讲解活动:
–学生提出问题,教师解答并讲解相应的实例;
–引导学生在讨论和示例的基础上加深对波的传播特性和定律的理解。
5.总结和思考活动:
–教师对本节课所学内容进行总结;
–学生思考如何将波的形成和描述与实际应用相结合。
四、教学评价与反思
4.1 教学评价
为了评价本节课的教学效果,可以从以下几个方面进行评价:
1.学生的参与度和反馈:
–观察学生在课堂上的积极参与程度;
–征求学生对课程内容和教学方法的反馈。
2.学生对波的理解程度:
–检查学生对波的概念、分类和描述方法的理解程度;
–检查学生对波的传播特性和定律的理解程度。
3.学生在实验中的表现和观察能力:
–观察学生在实验中的仪器使用和观察数据的能力;
–评价学生对实验结果和规律的分析和总结能力。
4.2 教学反思
本节课的教学过程中,可能会面临以下一些挑战:
1.学生理解和掌握程度不一:
–由于学生对波的理解程度存在差异,可能需要在教学中进行个别辅导;
–在实验和讨论环节,要注意引导学生提出问题和思考,促进自主学习。
2.实验准备与安全问题:
–实验设计和安全措施要充分考虑,确保实验的有效实施;
–教师要提前准备好所需的实验器材和物品,并做好相关的安全指导。
3.课堂时间安排与掌握:
–教学过程中要合理安排时间,保证各个环节的完成;
–对于时间不足的情况,可以通过课后作业或课堂延伸进行补充。
通过对本节课的评价和反思,可以进一步改进和完善教学
方法,提高学生的学习效果和成就感。