机械波教案.docx

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机械波教案

漳州立人学校分层导学案（高中部）

课题：

波的形成和描述设计者：

谢福华课时3（第周月日）

1、知识与技能

（1）理解机械波的产生条件和形成过程；

（2）知道机械波的分类；

（3）理解波的图象的物理意义和特点，会简单的应用；

（4）能用周期、频率和波长的描述波，并理解它们之间的关系。

2、过程与方法能应用数学工具描述和分析处理物理问题。

3、情感态度与价值观

让学生了解机械波在实际生活中的存在和运用，体现物理知识在实际生活中的运用。

1、重点机械波的形成，机械波的特点

2、难点波的图象，波速，描述波的三个物理量之间的关系．

、探究法，问答法

补充与完善

（1）什么是机械波，机械波形成的条件？

（2）机械波的分类有哪两种？

（3）机械波传播的特点？

（4）波动图像的物理意义是什么，它和振动图像的区别是什么？

1.机械波的形成及传播

（1）形成：

在介质中传播，形成机械波。

（2）要有，即能够引起其他质点振动的质点。

2.传播特点

（1）介质中有机械波传播时，介质本身并不随波一起传播，因此说它传播的只是这种运动形式。

（2）介质中本来静止的质点，随着波的传来而发生振动，可见波是传播

的一种方式。

（3）波可以。

（4）介质中质点开始振动的方向均与开始振动的方向相同。

3.波的分类

机械波可分为和两类。

4.波的图像

波的图像描述是某一时刻各个质点的位移。

如果介质中各个质点做简谐运动，它所形成的波就叫，他的波形曲线是曲线。

5.波的特征

（1）波的周期：

（2）波长：

（3）波速：

1、波的形成与传播

定义

机械振动在介质中的_______叫机械波，简称波

产生条件

1.产生振动的______

2.传播振动的_______

产生原因

介质中各质点间存在相互作用，前一质点_______后一质点振动，依次向远处质点带动传播

2、波的分类

定义

标识性物理量

横波

质点的振动方向与波的传播方向______的波.

（1）波峰：

凸起的________

（2）波谷：

凹下的________

纵波

质点的振动方向与波的传播方向在__________上的波

（1）密部：

质点分布_____的地方

（2）疏部：

质点分布______的地方

3、波的描述

1．波的图象描述：

波的图象描述的是______时刻______质点的位移．如果介质中各个质点做简谐运动，它所形成的波就叫________，它的波形曲线是________________曲线．

2．波的特征

（1）波长：

在波动中，沿着波的传播方向，两个______的、相对平衡位置的位移和_________总是相同的质点间的距离，叫波长，用____表示

（2）波的周期：

波在介质中传播时，各质点的振动周期相同，都等于______

的振动周期，用____表示．介质中的质点每秒完成________的次数叫做波的

频率，用____表示．两者的关系：

T＝

.

（3）波速：

反映波传播快慢的物理量，波在介质中的传播是匀速传播，若用λ

表示在T时间内波传播的距离，则波速公式为v＝

或________.

3．波速v、周期T（或频率f）及波长λ的决定因素

波速v由_______决定，周期T（或频率f）由______决定，则波长由_____和______共同决定．

4、判断质点振动方向与波传播方向的方法

1．若已知波的传播方向，可确定各质点在该时刻的振动方向，常用方法有：

（1）上下坡法

不妨将波形图视为连绵起伏的山峰和山谷，由波谷到波峰的部分称上坡路，由波峰看到波谷的部分为下坡路．

沿波的传播方向看，“上坡”的点向下运动，“下坡”的点向上运动，简称“上坡下，下坡上”．如图2－1－2所示，这是为便于应用而提供的简便方法．

1.一列简谐横波，沿x轴正向传播，位于原点的质点的振动图象如图2－1－1甲所示，图乙为该波在某一时刻的波形图，A点位于x＝0.5m处

（1）该振动的振幅是________cm；

（2）振动的周期是________s；

（3）该波的传播速度是________m/s；

（4）在t等于

周期时，位于原点的质点离开平衡位置的位移是________cm；

（5）经过

周期后，A点离开平衡位置的位移是______cm.

2．图2－1－6中所示为简谐横波在某一时刻的波形图，已知此时质点A正向上运动，如图中箭头所示．由此可断定此横波（　　）

A．向右传播，且此时质点B正向上运动

B．向右传播，且此时质点C正向下运动

C．向左传播，且此时质点D正向上运动

D．向左传播，且此时质点E正向下运动

3．一列向左传播的简谐波在某时刻的波形图如图2－1－9所示，已知波速为0.5m/s，画出此时刻后7s和前7s的波形图．

漳州立人学校分层导学案（高中部）

课题：

波的反射和折射设计者：

谢福华课时2（第周月日）

1、知识与技能

（1）．知道波面和波线．

（2）．了解惠更斯原理，知道用惠更斯原理描述波的方法．

　（3）．掌握波的反射定律和波的折射定律．

2、过程与方法

（1）掌握描述物理规律的基本方法——文字法、公式法、图像法．

（2）培养学生运用数学知识解决处理物理问题的能力．

3、情感态度与价值观

充分体会将物理理论应用于实践生产的社会价值。

1、重点与难点．

波的反射和折射定律

、探究法，问答法

补充与完善

（1）惠更斯原理的内容？

（2）波的反射定律内容？

（3）波由一种介质进入另一种介质时，传播方向会发生偏折？

频率会改变吗？

入射角和折射角及波速之间满足什么关系？

1.波面和波线

（1）波面:

从波源发出的波，经过同一到达的各点所组成的面。

（2）波线：

用来表示波的传播方向的线，波线与各个波面总是的。

2.波的分类

（1）球面波：

波面是的波。

如空气中的声波。

（2）平面波：

波面是的波。

如水波。

3.惠更斯原理

（1）内容：

介质中波阵面上的每一个点，都可以看成一个，这些新波源发出子波，经过一定时间后，这些子波的就构成下一时刻的波面

（2）应用：

如果知道某时刻一列波的某一个波面的位置，还知道波速，利用惠更斯原理可以得到下一时刻这个的位置，从而可确定波的前进方向。

4.波的反射，反射规律和反射定律

（1）波遇到障碍物时会返回来继续传播的现象。

（2）反射波的波长，频率和波速都与入射波。

（3）反射波线、入射波线和在同一平面内，反射波线和入射波线分别位于两侧，反射角等于入射角。

5.波的折射，折射规律和折射定律

（1）波在传播过程中，由一种介质进入另一种介质时，发生偏折的现像

（2）折射波的频率与入射波的频率。

波速和波长都发生了变化。

（3）内容：

入射角的正弦跟折射角的正弦只比，等于波在第一种介质中的

与波在第二种介质中的只比，公式为：

。

（一）对惠更斯原理的理解和应用：

1．球面波和平面波的比较

球面波

平面波

区别

波面形状

球面

平面

形成

点波源在均匀介质中向各个方向发出的波

面波源在均匀介质中向波源面两侧发出的波

波面与波源关系

波面以点波源为球心

波面与波源平行

联系

球面波传至距波源很远处时，在空间的某一小区域内的球形波面可看成平面波

2.利用惠更斯原理解释波的传播

如图2－2－1甲所示，以O为球心的球面波在t时刻的波面为γ，按照惠更斯原理，γ面上每个点都是子波的波源．设各个方向的波速都是v，在Δt时间之后各子波的波面如图中虚线所示，虚线圆的半径是vΔt，γ′是这些子波波面的包络面，它就是原来球面波的波面在时间Δt后的新位置．可以看出，新的波面仍是一个球面，它与原来球面的半径之差为vΔt，表示波向前传播了vΔt的距离

图2－2－1

与此类似，可以用惠更斯原理说明平面波的传播，如图乙所示。

（二）、波的反射现象的应用

1．回声测距

（1）当声源不动时，声波遇到了障碍物会返回来继续传播，反射波与入射波在

同一介质中传播速度相同，因此，入射波和反射波在传播距离一样的情况下，

用的时间相等，设经时间t听到回声，则声源距障碍物的距离为s＝v声

.

（2）当声源以速度v向静止的障碍物运动或障碍物以速度v向静止的声源运动

时，声源发声时障碍物到声源的距离为s＝（v声＋v）·

.

（3）当声源以速度v远离静止的障碍物或障碍物以速度v远离声源时，声源发

声时障碍物到声源的距离s＝（v声－v）·

.

2．超声波定位

蝙蝠能发出超声波，超声波遇到障碍物或捕食目标时会被反射回来，蝙蝠就

根据接收到反射回来的超声波来确定障碍物或食物位置，从而确定飞行方

向．另外海豚、雷达都是利用波的反射来定位和测速的．

（三）、对折射定律的理解

1.表达式：

＝

2．理解：

（1）折射的原因：

波在两种介质中的传播速度不同造成的．

图2－2－2

（2）由于波在一种介质中的波速是一定的，所以

是一个只与两种介质的性质

有关，与入射角、折射角无关的常数，叫做第二种介质相对第一种介质的折

射率，所以n21＝

.

（3）当v1>v2时，i>r，折射光线靠近水法线；当v1

法线；当垂直于界面入射（i＝0°）时，r＝0°，传播方向不变．

3．几点说明

（1）频率f由波源决定，故无论是反射波的频率还是折射波的频率都与入射

波的频率，即波源的振动频率相同．

（2）波速v由介质决定，因反射波与入射波在同一介质中传播，故波速不变；

折射波与入射波在不同介质中传播，波速变化．

（4）据v＝λf知，波长λ与v及f有关，即与介质和波源有关，反射波与入

射波在同一介质中、波速相同，频率相同，故波长相同．折射波与入射波在

不同介质中传播，v不同，f相同，故λ不同

1．对惠更斯原理的解释，下列说法中错误的是（　　）

A．同一波面上的各质点振动情况完全相同

B．同一振源的不同波面上的质点的振动情况一定相同

C．球面波的波面是以波源为中心的一个个球面

D．无论怎样的波，波线始终和波面垂直

2．某人想听到自己发出的声音的回声，若已知声音在空气中的传播速度为340m/s，那么他至少要离障碍物多远？

（原声与回声区分的最短时间为0.1s）

3．如图2－2－3所示是声波从介质Ⅰ进入介质Ⅱ的折射情况，由图判断下面的说法正确的是（　　）

图2－2－3

A．若i>r，则声波在介质Ⅰ中的传播速度小于声波在介质Ⅱ中的传播速度

B．若i>r，则Ⅰ可能是空气，Ⅱ可能是水

C．若i>r，则Ⅰ可能是钢铁，Ⅱ可能是空气

D．在介质Ⅰ中的传播速度v1与在介质Ⅱ中的传播速度v2满足

＝

4.有一辆汽车以15m/s的速度匀速行驶，在其正前方有一陡峭山崖，汽车鸣笛2s后司机听到回声，此时汽车距山崖的距离有多远？

（v声＝340m/s）