（2021新人教版）高中物理选修性必修第一册第三章 机械波-课件 教案 学案.zip

波的形成波的形成 【学习目标学习目标】 1知道机械波的形成过程；知道机械波是机械振动在介质中的传播过程，而不是介质的 迁移。 2确认波是传播振动形式和传递能量的一种方式。 3知道什么是横波、波峰和波谷。 4知道什么是纵波、密部和疏部。 【学习重点学习重点】 机械波的形成原因；知道机械波是机械振动在介质中的传播过程，而不是介质的迁移。 【学习难点学习难点】 机械波的形成原因。 【学习过程学习过程】 一、温故知新 1什么是受迫振动？受迫振动的频率与什么因素有关？ 2在生活中，我们遇到（或听说）过哪些波？ 二、预习导学 1分析绳波：因为绳的各部分存在相互作用，在绳的一端发生振动时，会引起相邻部分 发生振动，并依次引起更远的部分发生振动；设想把绳分成许多小部分，每一小部分可以看 作 ，质点之间有 ，质点 1 在外力的作用下振动起来以后，带动质点 2 振动， 不过质点 2 开始振动的时刻比质点 1 要迟一些；这样依次带动下去，后一个质点总比前一个 迟一些开始振动，于是振动逐渐传播开去，从总体上看形成凸凹相同的波。 2机械振动在_传播形成机械波，它是传播_的一种方式。机械波的产 生条件是（1）_；（2）_。 3机械波分为横波和纵波：横波的特点是：质点的振动方向与波的传播方向 _，有_和_。纵波的特点是，质点的振动方向和波的传播方向 _，有_和_。 4波动与振动 （1）区别：振动是 质点的往复运动，而波动是介质中 质点的集体运动。 （2）联系： 都是周期性的运动：波动周期 质点的振动周期。 从构成介质的某一质点来看，所呈现的现象是 ，从构成介质的整体来看，所呈 现的现象是 。 振动是形成波动的必要条件，但有振动 存在波动。 波动是振动形式的传播过程。即，波不但能传递 还可以传播 【达标测试达标测试】 1下列有关机械振动和机械波的说法中正确的是（ ） A某物体做机械振动，它周围就一定产生机械波 B波源停止振动后，已形成的机械波仍能在介质中继续传播 C机械波传播的只是机械振动的形式和能量，参与波动的质点不随波迁移 D振动是变速的，波动在同种介质中是匀速的 2下列说法不正确的有（ ） A声波在空气中传播时是纵波，在水中传播时是横波 B波不但传递能量，还能传递信息 C质点振动的方向总是垂直于波传播的方向 D一切机械波的传播均需要介质 3关于机械波的论述，下列说法正确的是（ ） A在机械波的形成过程中，介质中的质点随波一起发生迁移。 B介质中的质点不随波一起发生迁移，只是在平衡位置附近沿波的传播方向往复振动。 C机械波传播的是机械振动这种运动形式。 D介质中各质点的振动周期是相同的。 4区分横波和纵波的依据是（ ） A质点沿水平方向还是竖直方向振动 B波沿水平方向还是竖直方向传播 C质点的振动方向和波的传播方向是相互垂直还是在一条直线上 D波传播距离的远近 5一列横波正沿水平方向由西向东传播，则下列说法中正确的是（ ） A波中的各质点都在由西向东运动 B波中的各质点一定沿水平方向振动 C波中的各质点一定沿竖直方向振动 D以上说法都错误 波的形成波的形成 【教学目标教学目标】 1. 知识与技能：知道机械波的形成及传播过程，知道横波与纵波的分类标准。 2. 过程与方法：知道机械振动在介质中的传播，形成机械波。知道波在传播振动形式 的同时也传递了能量和信息。 3. 情感态度与价值观：培养学生对现象的观察能力以及对科学的探究精神。 【教学重点教学重点】 1. 理解形成机械波的物理过程，知道区分横波与纵波的标准。 2. 机械波的形成过程及描述。 【教学过程教学过程】 （一）创设教学情境 生活中常见的波动现象有哪些？PPT 展示各种常见波形图。引导学生分析出波可以传递 能量并携带信息，由此总结出学习波的重要性。在情景的渲染下自主总结出波及机械波的概 念，并能分析出机械波形成的两个条件。 （二）利用一根软绳，演示一下绳波的形成和传播过程，提出问题。 （1）你是如何使绳子振动起来的？ （2）你看到的波是怎么体现出来的？ （3）抖动绳子的一端，后面的绳子为什么会运动起来？ （4）手停止振动后绳上其他质点立即停止运动吗？ （5）回忆上节课内容，说说若不计能量损失绳上各质点的运动有何异同? （三）根据上述内容，能不能在坐标纸上画出机械波的形成过程？（以绳波为例） 1. 材料：刻度尺，坐标纸，圆珠笔。 2. 教师引导学生振源为简谐运动，其他质点受迫振动，不考虑能量损失，各质点振动周 期、振幅相同，振动步调不同，相邻质点间相位差恒定。 3. 学生完成作图后，抽出几幅用幻灯片展示，教师总结并进行点评。 （四）播放学生课前表演的人浪视频，谈一谈你对机械波传播时具有哪些特征的体会和收获。 （五）波的分类：（1）横波（2）纵波 依据质点振动方向与波的传播方向间的关系为标准。 分别演示横波和纵波，交代清楚各自对应的波形以及波峰波谷，疏部密部。 （六）课堂练习 （七）课堂总结 波的形成 复习提问 问题一：什么是机械振动？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 问题二：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 问题三：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 在艺术体操的带操表演中，运 动员手持细棒抖动彩带的一端 ，彩带随之波浪翻卷。彩带上 的波浪向前传播时，彩带上的 每个点也在向前运动吗？ 思考引学 实验： 下面以绳波为例，研究波的形成和传播特点 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沿波的传播方向上后一 个质点比前一个质点落后 一段时间，质点依次被带 动 3振动的形式传播出去形 成波 一、波的形成和传播 观察与思考：各质点振动方向与波的传播方向 有什么关系？ 横波的特点： 纵波的特点： 波峰 波谷 疏部 密部 横波：质点的振动方向与波的传播方向垂直。 纵波：质点的振动方向与波的传播方向在 一条直线上。 二、横波和纵波 图3.1-2表现的是绳子中传播的 波。在这列波中质点上下振动 ，波向右传播，二者的方向相 互垂直。质点的振动方向与波 的传播方向相互垂直的波，叫 作横波（transverse wave）。 观察弹簧形成的波 在图3.1-4所示的波中，质 点左右振动，波向右传播 ，二者的方向在同一直线 上。质点的振动方向与波 的传播方向在同一直线上 的波，叫作纵波（ longitudinal wave）。 发声体振动时在空气中产生的声 波是纵波。例如振动的音叉，它 的叉股向一侧振动时，压缩邻近 的空气，使这部分空气变密，叉 股向另一侧振动时，又使这部分 空气变得稀疏。这种疏密相间的 状态向外传播就形成声波（图 3.1-5）。声波传入人耳，使鼓 膜振动，就引起声音的感觉。声 波不仅能在空气中传播，也能在 液体、固体中传播。 声波是纵波 1. 波源和介质： 介质波借以传播的物质 波源能够产生振动的物体或质点 2.机械波： 机械振动在介质中的传播，形成机械波。 3.产生机械波的条件: 同时存在振源和介质。 注意：有振动不一定存在波，有波一定存在 振动 三、机械波 （ 1 ）沿波的传播方向，介质中各质点由波源开始 由近及远的依次开始振动，靠近波源的质点超前于 远离波源的质点； （2）各质点只在各自的平衡位置附近做往复运动 ，而质点本身并不随波的传播而迁移。 各质点振动周期相同 各质点振幅相同（不考虑能量损失时） 各质点刚开始振动的方向相同。 （3）机械波通过向外传播机械振动的形式向外传递 能量和信息。 三、机械波 .机械波传播特征 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 四、波动与振动 形成形成 和和 传播传播 机械波机械波 分分 类类 介质中存在相互作用力的 各质点，前后依次带动， 把波源的振动形式由近及 远的传播开去 根据各质点的振 动方向和波的传 播方向的关系。 小结： 1一列横波沿绳子向右传播，某时刻绳子形成如图 所示的形状，对此时绳上A、B、C、D、E、F六个质点 （ ） A它们的振幅相同 B质点D和F的速度方向相同 C质点A和C的速度方向相同 D从此时算起，质点B比C先回到平衡位置 AD 课堂练习 .向右传播的波上三点A、B、C，请指 出该时刻振动的方向 A C B B A C 课堂练习 A .已知波形图上A、B两点某一时刻振 动方向，请指出波传播的方向 B 课堂练习 谢 谢 波的描述波的描述 【学习目标学习目标】 1能够通过描点的方法作出波的图像，理解波的图像的物理意义。 2从波的图象中会求机械波的相关物理量。 3明确振动图象与波动图形的区别。 4掌握波的时间周期性和空间周期性的特点。 5知道什么是波长、频率和波速，理解波长、频率和波速的关系，了解决定波长、 频率和波速的因素。 【学习重点学习重点】 1理解波的图像的物理意义，并从图像中分析相关问题。 2理解波长、频率和波速的关系。 【学习难点学习难点】 1明确振动图象与波动图形的区别。 2理解波长、周期（频率）和波速的物理意义及它们之间的关系。 3分析、解决波的多解问题。 【学习过程学习过程】 一、温故知新一、温故知新 问题 1：机械波形成条件是什么？ 问题 2：机械波特点是什么？ 问题 3：机械波的实质是什么？ 问题 4：波的种类有几种？ 二、新知学习二、新知学习 （一）波的图像 预习教材后，回答下列问题： 1在波的图象中，横纵坐标分别表示什么物理量？ （1）横坐标：_。 （2）纵坐标：_。 在 xOy 坐标平面上，画出各个质点的平衡位置 x 与各个质点偏离平衡位置的位移 y 的各个点(x，y)，并把这些点连成曲线，就得到某一时刻的波的图象，简称波形图。 （二）波长、频率和波速 1波长： 在横波中，两个_的距离等于波长。 在纵波中，两个_的距离也等于波长。 （1） “位移总相等”的含义是“每时每刻都相等” 。 （2）位移总相等的两个质点，其速度_。 （3）相距 整数倍的质点振动步调总是_；相距 /2 奇数倍的质点 振动步调总是_。 2频率（周期）： （1）波源以某一频率振动后，介质中的质点也依次以这个频率振动。这个频率就 是波的频率，与介质_。 （2）每经过一个周期的时间，波传播的距离等于_。 （3）每经历一个周期，原有的波形图不改变。 3波速： 波速：一个周期 T 内，振动在介质中传播的距离等于一个波长 ，所以波在介质 中的传播速度 v=_=_ （1）机械波在介质中的传播速度由_决定，同一列波在不同介质中传播 速度_。 （2）波速等于波长和频率的乘积。这个关系虽然是从机械波得到的，但是它对于 我们以后要学习的电磁波、光波也是适用的。 4波长、周期（或频率）和波速的关系 问题：在波动中，每经过一个周期 T，振动在介质中传播的距离等于一个波长 。 由此我们可以找到 、T（或 f）和 v 三者之间的关系。请同学们推导： 讨论与交流：波动图象与振动图象的联系和区别。 【练习巩固练习巩固】 1当波从一种介质进入另一种介质时，保持不变的物理量是（ ） A波长 B波速 C频率 D周期 2在波的传播过程中，下列说法正确的是（ ） A每个质点的振动频率都等于波源频率 B波速由介质决定 C波的频率与介质无关 D振动情况完全相同的质点间的距离等于一个波长 3图中实线为 t0 时刻的波形图，虚线为 t0.1s 时刻的波形图。据此能否判定 波的传播方向？ 4图中的实线是一列正弦波在某一时刻的波形图。经过 0.5s 后，其波形如图中 虚线所示。设该波的周期 T 大于 0.5s。 （1）如果波是向左传播的，波的速度是多大？波的周期是多大？ （2）如果波是向右传播的，波的速度是多大？波的周期是多大？ 5图为一列沿 x 轴正方向传播的简谐波在初始时刻的波形，试画出该简谐波经过 极短一段时间后的波形图，并确定初始时刻图中 A、B、C、D 四个质点的振动方向及 这段时间内质点速度大小的变化情况。 6简谐横波某时刻的波形如图所示， 为介质中的一个质点，波沿 轴的正方向 传播。 （1）此时刻与时刻，质点 的速度与加速度的方向各是怎样的？ 1 4 （2）经过一个周期，质点 通过的路程为多少？ （3）有同学说由此时刻起经过后，质点 P 通过的路程为，你认为这种说法对 1 4 0 吗？ 7下图是一列波的图像。 （1）如果波沿着 x 轴的正方向传播，K、L、M 三个质点，哪一个最先回到平衡 位置？ （2）如果波沿着 x 轴的负方向传播，K、L、M 三个质点，哪一个最先回到平衡 位置？ 8一列横波某时刻的波形如图甲所示，图乙表示介质中某质点此后一段时间内的 振动图像。 （1）若波沿 x 轴的正方向传播，图乙为 K、L、M、N 四点中哪点的振动图像？ （2）若波沿 x 轴的负方向传播，图乙为 K、L、M、N 四点中哪点的振动图像？ 波的描述波的描述 【教学目标教学目标】 一、知识与技能一、知识与技能 1能用图象描述横波。 2知道描述波的特征物理量：波速、波长、频率（周期） 。 3理解波速、波长、频率（周期）的关系。 二、过程与方法二、过程与方法 1通过类比机械振动图象可以用来描述简谐振动，类推出机械波的图象则可以用 来描述机械波的运动规律。 2通过回忆描述物体的运动物理量有时间、位移、速度等，而机械波也是物体运 动形式之一，类推出波的特征物理量：频率（周期） 、波长、波速。 三、情感态度与价值观三、情感态度与价值观 学生通过经历本节的学习过程，培养逻辑推理的抽象思维，懂得遇到问题时利用 已有的知识进行推理、类比，进行学习与提高。 【教学重点教学重点】 绘制波的图象，判断质点振动方向、振幅、传播方向、波长。 【教学难点教学难点】 波长、频率、波速三概念的关系及定义。 【教学准备教学准备】 1波动演示仪。 2演示波的图象用的教学课件。 【教学方法教学方法】 1讲授法。 2归纳总结法、事例分析法。 【教学过程教学过程】 一、复习提问、新课导入一、复习提问、新课导入 问题 1：机械波形成条件是什么？ 问题 2：机械波特点是什么？ 问题 3：机械波的实质是什么？ 问题 4：波的种类有几种？ 提出问题：前面我们所学过的机械振动的图像的物理意义是什么？ 教师归纳： 机械振动的图像的物理意义是描述某一时刻振子的运动情况。 提出问题：那么机械波是否也能利用图像来描述它的运动规律呢？我们又怎样正 确地画出图像来形象地描述机械波？ 二、新课教学二、新课教学 （一）波的图像 波传播过程中，介质中质点不随波一起传播若以波的传播方向上各个质点的平衡 位置作为横坐标 x，以某一时刻各质点偏离平衡位置的位移为纵坐标 y，描点便可得到 波的图象。 教师用动画演示波的图像： 波的图象的画法：将某时刻各质点偏离平衡位置的位移矢量的末端用光滑的曲线 连接起来。 问题：从波的图象可以求什么？ 教师归纳： 从图象可以直接读出振幅、波长。 可求任一质点在该时刻相对平衡位置的位移（包括大小和方向） 。 在波速方向已知（或已知波源方位）时可确定各质点在该时刻的振动方向（后 边的质点总是追随着前面的质点） 。 教师归纳： 确定质点的振动方向与波的传播方向常用的方法是：微平移法和同侧法（下图示） （二）波长、频率和波速 教师：在物理中，一些物理现象、过程、规律等，都需要用物理量进行描述。同 样，机械波及其传播过程，也需要一些物理量进行描述。我们来学习和研究描述波的 几个物理量，即波长、频率和波速。 问题 1：波长、频率和波速的定义是什么？ 问题 2：在波的图像上怎样确定？ 教师归纳注意的几个问题： 1波长： （1） “位移总相等”的含义是“每时每刻都相等” 。 （2）位移总相等的两个质点，其速度也总是相等的。 在横波中，两个相邻波峰或两个相邻波谷之间的距离等于波长。在纵波中，两个 相邻密部或两个相邻疏部之间的距离也等于波长。 （3）相距 整数倍的质点振动步调总是相同的；相距 /2 奇数倍的质点振动步调 总是相反的。 2频率（周期）： （1）同一种波在同一种介质中传播时周期（或频率）保持不变。 （2）每经过一个周期的时间波就沿传播方向传播一个波长的距离。 （3）每经历一个周期，原有的波形图不改变。 3波速： （1）波速的大小由介质的性质决定，同一列波在不同介质中传播速度不同。 （2）一列波在同一均匀介质中是匀速传播的，即 s=vt。 （3）要区分波速与质点振动速度的含义。 （4）声波在空气中传播速度最小，在液体中传播速度较大，在固体中传播速度最 大。 4波长、周期（或频率）和波速的关系 问题：在波动中，每经过一个周期 T，振动在介质中传播的距离等于一个波长 。 由此我们可以找到 、T（或 f）和 v 三者之间的关系。请同学们推导。 教师：v=/T；v=f 讨论与交流：波动图象与振动图象的联系和区别 教师总结归纳： 【课堂小结课堂小结】 一、波的图象 表示在波的传播方向上，媒质中大量质点在同一时刻相对平衡位置的位移的曲线。 1对于简谐波来说，波的图象是按正弦曲线变化的。 2波的图象表示某一时刻，各质点离开平衡位置的位移，而不是振动质点排列而 形成的图案（由于横波质点的排列与波形相似，故误认为波的图象是质点的排列） 。 3从图象可以直接读出振幅、波长。 4可求任一质点在该时刻相对平衡位置的位移（包括大小和方向） 。 5在波速方向已知（或已知波源方位）时可确定各质点在该时刻的振动方向（后 边的质点总是追随着前面的质点） 。 二、波长、频率和波速 1波长 在波的传播方向上，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 之间的距离叫做波长，波长反映了波的空间周期性。对于横波，相邻两波峰或相邻两 波谷之间的距离等于波长；对于纵波，相邻的两个密部或相邻的两个疏部之间距离等 于波长。 2频率 f 机械波的频率表明机械波在单位时间的频繁程度。机械波的频率等于振源的频率。 3波速 v 波的传播速度，即振动形式的传播速度，也是能量的传播速度。 波速：v=/T=S/t。 4波长、周期（或频率）和波速的关系：v=/T；v=f。 5波动图象与振动图象的比较。 【练习巩固练习巩固】 1当波从一种介质进入另一种介质时，保持不变的物理量是（ ） A波长 B波速 C频率 D周期 2在波的传播过程中，下列说法正确的是（ ） A每个质点的振动频率都等于波源频率 B波速由介质决定 C波的频率与介质无关 D振动情况完全相同的质点间的距离等于一个波长 3图中实线为 t0 时刻的波形图，虚线为 t0.1s 时刻的波形图。据此能否判定波的传播方向？ 4图中的实线是一列正弦波在某一时刻的波形图。 经过 0.5s 后，其波形如图中虚线所示。设该波的周期 T 大于 0.5s。 （1）如果波是向左传播的，波的速度是多大？波的周期是多大？ （2）如果波是向右传播的，波的速度是多大？波的周期是多大？ 5图为一列沿 x 轴正方向传播的简谐波在初始时刻的波形，试画出该简谐波经过 极短一段时间后的波形图，并确定初始时刻图中 A、B、C、D 四个质点的振动方向及 这段时间内质点速度大小的变化情况。 6简谐横波某时刻的波形如图所示， 为介质中的一个质点，波沿 轴的正方向 传播。 （1）此时刻与时刻，质点 的速度与加速度的方向各是怎样的？ 1 4 （2）经过一个周期，质点 通过的路程为多少？ （3）有同学说由此时刻起经过后，质点 P 通过的路程为，你认为这种说法对 1 4 0 吗？ 7下图是一列波的图像。 （1）如果波沿着 x 轴的正方向传播，K、L、M 三个质点，哪一个最先回到平衡 位置？ （2）如果波沿着 x 轴的负方向传播，K、L、M 三个质点，哪一个最先回到平衡 位置？ 8一列横波某时刻的波形如图甲所示，图乙表示介质中某质点此后一段时间内的 振动图像。 （1）若波沿 x 轴的正方向传播，图乙为 K、L、M、N 四点中哪点的振动图像？ （2）若波沿 x 轴的负方向传播，图乙为 K、L、M、N 四点中哪点的振动图像？ 波的描述 温故知新温故知新 二、横波三、纵波 一、机械波的形成 由于介质之间存在着相互作用力，作为波源的质点就带动周围质点振动，波源周围的质点 获得能量后，再带动邻近质点振动。 温故知新温故知新 二、横波三、纵波 一、机械波的形成 由于介质之间存在着相互作用力，作为波源的质点就带动周围质点振动，波源周围的质点 获得能量后，再带动邻近质点振动。 温故知新温故知新 我们可以用照象机把波的形状摄下来，就是按下快门瞬间各个质点离开各自平衡位置时的情形。我 们就把这些质点连成曲线，就是该时刻的波的图象。 一、波的图像 1.用横坐标表示在各质点的平衡位置到原点的距离 2.用纵坐标表示某时刻各质点对平衡位置的位移 位移 平衡位置 正方向 负方向 新知讲解新知讲解 一、波的图像 波的图象的画法：将某时刻各质点偏离平衡位置的位移矢量的末端用光滑的曲线连接起来。 y 新知讲解新知讲解 一、波的图像 y 横坐标：在波的传播方向上各个质点的平衡位置 纵坐标：某一时刻各个质点偏离平衡位置的位移 图象的特点：正弦曲线 简谐波：机械波的振源叫波源。当波源做简谐振 动时，介质中其它质点也随振源作简谐振动，所 形成的波的图象是正弦曲线。这是一种最基本、 最简单的波，称为简谐波。 新知讲解新知讲解 二、波长、频率和波速 1.振幅A：图像的峰值。 x/m y/cm 5 -5 0 246 新知讲解新知讲解 二、波长、频率和波速 4.波速：机械波在介质中传播的速度。 x/m y/cm 5 -5 0 246 （1）波的频率与介质无关，只决定于波源的频率。 （2）波速由介质决定，同性质、不同频率的机械波在同种介质中的波速相同。 新知讲解新知讲解 二、波长、频率和波速 振动图象波动图象 图象 物理意义 横坐标 纵坐标 图象变化 运动特点 表示一个质点在各个时刻对平衡位置的位移表示某一时刻各个质点对平衡位置的位移 表示时间表示各个质点的平衡位置 振动质点对平衡位置的位移 随时间延伸，原有部分不变 质点作简谐运动 整个波形眼波的传播方向随时间平移 同一介质中，波形作匀速直线运动， 各质点作简谐运动 各个质点对平衡位置的位移 x 新知讲解新知讲解 二、波长、频率和波速 波的图象与振动图象的异同 （1）横轴坐标的意义不同： 波的图象中横轴表示各个质点的平衡位置到原点的距离； 振动图象中横轴表示该质点振动的时间。 1.相同点 两者都是按正弦或余弦规律变化的曲线，振动图像和波的图像中的纵坐标均表示质点 离开平衡位置的位移，纵坐标的最大值均表示质点的振幅。 （2）物理意义不同：波动图像表示某一时刻各个质点离开平衡位置的位移；振动图象 描述的是某一质点在不同时刻离开平衡位置的位移。 （3）最大值间距的含义不同：波的图像中相邻的最大值之间的间隔等于波长；振动图 像中相邻的最大值之间的间隔等于周期。 2.不同点 典例探究典例探究 【例题1】图中实线为t0时刻的波形图，虚线为t0.1s时刻的波形图。据此能 否判定波的传播方向？ 典例探究典例探究 【例题2】图中的实线是一列正弦波在某一时刻的波形图。经过0.5s后，其波形如 图中虚线所示。设该波的周期T大于0.5s。 （1）如果波是向左传播的，波的速度是多大？波的周期是多大？ （2）如果波是向右传播的，波的速度是多大？波的周期是多大？ 课堂练习课堂练习 1图为一列沿x轴正方向传播的简谐波在初始时刻的波形，试画出该简谐波经 过极短一段时间后的波形图，并确定初始时刻图中A、B、C、D四个质点的振动 方向及这段时间内质点速度大小的变化情况。 课堂练习课堂练习 课堂练习课堂练习 3下图是一列波的图像。 （1）如果波沿着x轴的正方向传播，K、L、M三个质点，哪一个最先回到平衡 位置？ （2）如果波沿着x轴的负方向传播，K、L、M三个质点，哪一个最先回到平衡 位置？ 课堂练习课堂练习 4一列横波某时刻的波形如图甲所示，图乙表示介质中某质点此后一段时间 内的振动图像。 （1）若波沿x轴的正方向传播，图乙为K、L、M、N四点中哪点的振动图像？ （2）若波沿x轴的负方向传播，图乙为K、L、M、N四点中哪点的振动图像？ 课堂练习课堂练习 5在空气中波长为1m的声波，由空气传入水中，声波在水中的频率和波长各 是多少？（此时温度为0） 课堂练习课堂练习 6湖面上停着A、B两条小船，它们相距20m。一列水波正在湖面上沿AB连线 的方向传播，每条小船每分钟上下浮动20次。当A船位于波峰时，B船在波谷 ，两船之间还有一个波峰。求水波的波速。 谢 谢谢 谢 波的反射、折射和衍射波的反射、折射和衍射 【学习目标学习目标】 1知道什么是波的反射现象，什么是波的折射现象，什么是波的衍射现象。 2掌握波的反射规律和折射规律。 3掌握波发生明显衍射的条件。 4知道衍射现象是波特有的现象。 【学习重点学习重点】 1波的反射规律和折射规律。 2波发生明显衍射的条件。 【学习难点学习难点】 波发生明显衍射的条件。 【学习过程学习过程】 一、波的反射一、波的反射 1波的反射： _。 波的反射现象实例： （1）_。 （2）_。 （3）_。 （4）_。 概念： （1）波面：_。 （2）波线：_。 2反射规律： _。 _。 _。 _。 3用惠更斯原理解释波的反射 二、波的折射二、波的折射 1波的折射： _。 2折射定律： _。 _。 _。 _。 3用惠更斯原理解释波的折射 三、波的衍射三、波的衍射 1波的衍射： _。 在前面观察的基础上，进行下面的观察： 在不改变波源的条件下，将障碍物的孔由较大逐渐变小。 可以看到波的衍射现象越来越_。 障碍物越小，衍射现象越_。 当障碍物的大小与波长相差不多时，波的衍射现象较_。 2发生明显衍射的条件是： _。 波的衍射现象是波所特有的现象。 （只有明显与不明显） 3波的衍射实例： _。 _。 _。 【针对训练针对训练】 1教室中未放入桌凳前说话常有嗡嗡的尾声，摆了桌凳坐满了学生后这种现象减 轻到似乎听不到了，这是因为_。 2剧院内墙上敷上一层带孔的纸板，或者粘上许多小泥团，这是为了_。 3如果旅游者走过一个山谷，他拍手以后经过 0.5s 听到右边山坡反射回来的声 音，经过 1.5s 听到左边山坡反射回来的声音，则这个山谷的宽度大约是_m。 4声波在空气中的传播速度为 340m/s，一木匠在屋顶上每秒敲打 2 下，一观察 者恰巧在看到木匠把锤举到最高时，听见敲打的声音，如果木匠上举和下击锤的时间 相等，则观察者和木匠之间的最短距离是_m，如果观察者是在远处借助仪器看 到木匠的动作和听到敲钉的声音，若用 n 表示听到响声后看到木匠把锤举到最高处的 次数，则它们之间可能距离的一般表达式为_m。 5如图所示是一列机械波从一种介质进入另一种介质中发生的现象，已知波在介 质中的波速为 v1，波在介质中的波速为 v2，则 v1:v2为（ ） A1: B:1 C: D: 223223 6下列关于波的衍射的说法正确的是（ ） A衍射是一切波特有的现象 B对同一列波，缝、孔或障碍物越小衍射现象越明显 C只有横波才能发生衍射现象，纵波不能发生衍射现象 D声波容易发生衍射现象是由于声波波长较大 7下图所示，在水波槽里放两块挡板，当中留一窄缝，已知窄缝的宽度为 0.5cm，所用水波的波长为 5cm，则下列衍射图样中正确的是（ ） 8以下说法中正确的是（ ） A波的衍射现象必须具备一定的条件，否则不可能发生衍射现象 B要观察到水波明显的衍射现象，必须使狭缝的宽度远大于水波波长 C波长越长的波，越容易发生衍射 D “闻其声不见其人” ，是声波的衍射现象 9关于波，下列说法中错误的是（ ） A一切波都能发生反射和衍射 B插在水中的细棒对水波的传播没有影响 C在墙外听到墙内有人讲话，这是波的反射现象 D当障碍物的尺寸比波长大很多时，能发生明显的波的衍射现象 10波长为 60m 和 17m 的两列声波在空气中传播时，下列叙述正确的是（ ） A波长 60m 的声波比波长 17m 的声波传播速度慢 B波长 60m 的声波比 17m 的声波的频率小 C波长 60m 的声波比 17m 的声波易发生衍射 D波长 60m 的声波不能被反射 波的反射、折射和衍射波的反射、折射和衍射 【教学目标教学目标】 1知道什么是波的反射现象，什么是波的折射现象，什么是波的衍射现象。 2掌握波的反射规律和折射规律。 3掌握波发生明显衍射的条件。 4知道衍射现象是波特有的现象。 【教学重点教学重点】 1波的反射规律和折射规律。 2波发生明显衍射的条件。 【教学难点教学难点】 波发生明显衍射的条件。 【教学过程教学过程】 一、复习提问、新课导入一、复习提问、新课导入 教师：前几节课我们学习了机械波的形成过程以及机械波的描述方法，今后几节 课我们将要学习波的一些特有现象：波的反射和折射，波的衍射，波的干涉。这些现 象是波动形式的共同特征，也是学好以后知识的基础。 教师出示幻灯片展示蝙蝠的“眼睛”和雷达的相关资料，引出波的反射。 二、新课教学二、新课教学 （一）波的反射 1波的反射：波遇到障碍物会返回来继续传播，这种现象叫做波的反射。 观看回音壁的相关视频。 思考讨论并回答：同学们在日常生活中看到或听到的哪些现象是属于波的反射现 象？ （1）回声是声波的反射现象。原因是对着山崖或高墙说话，声波传到山崖或高墙 时，会被反射回来继续传播。 （2）夏日的雷声轰鸣不绝。原因是声波在云层界面多次反射。 （3）在空房间里讲话感觉声音响。原因是：声波在普通房间里遇到墙壁，地面， 天花板发生反射时，由于距离近，原声与回声几乎同时到达人耳。人耳只能分开相差 0.1s 以上的声音。所以，人在房间里讲话感觉声音比在野外大，而普通房间里的慢帐、 地毯、衣物等会吸收声波，会影响室内的声响效果。 （4）水波传到岸边也会发生反射现象。 下面我们通过水波的反射来研究波的反射特点。 【演示】在水波槽的装置中，把一根金属丝固定在振动片上，当金属片振动时， 金属丝周期性的触动水面，形成波源，在水面上从波源发出一列圆形波。 将实验现象用投影仪投影在屏幕上。 实验现象： （1）水面上形成一列圆形波。 （2）画面上的圆形是朝各个方向传播的波峰波谷。 教师阐述一下概念： （1）波面：朝各个方向传播的波峰或波谷是在同一时刻构成的，叫做波面。 （2）波线：与各个波面垂直的线用来表示波的传播方向，叫做波线。 【演示】观察反射现象：在水波槽中放一块长木板，会看到从波源发出的圆形波， 遇到长木板后，有一列圆形波从长木板反射回来。 波的反射是波遇到障碍物会返回来继续传播的现象。 入射角：入射波的波线与平面法线的夹角，用字母 i 表示。 反射角：反射波的波线与平面法线的夹角，用字母 i表示。 由实验得出： 2反射规律 入射线、法线、反射线在同一平面内。 入射线与反射线分居法线两侧。 反射角等于入射角。 反射波的波长、频率、波速都跟入射波相同。 3用惠更斯原理解释波的反射 教师用动画演示 （二）波的折射 【演示】在水槽的一部分底面上放一块厚玻璃板，使槽分为深水区和浅水区两个 区域， （水波在这两个区域中传播速度不同，因而可以把这两个区域看作是不同的介质） ，让水波从深水区射到两个区域的分界面上，并用投影仪将演示现象投影到屏幕上。 同学们可以看到波由深水区进入浅水区继续传播，但是改变了传播方向。 1波的折射：波从一种介质射入另一种介质时，传播方向发生改变的现象叫做波 的折射。 折射角：折射波的波线与界面法线的夹角，用字母 r 表示。 2折射定律： 入射线、法线、折射线在同一平面内。 入射线与折射线分居法线两侧。 入射角的正弦跟折射角的正弦之比等于波在第一种介质中的速度跟波在第二种 介质中的速度之比：。 = 1 2 折射波的波速、波长均发生改变。 3用惠更斯原理解释波的折射 教师用动画演示 （三）波的衍射 我们向平静的湖面上投入一个小石子，可以看到石子激起的水波形成圆形的波纹， 并向周围传播。当波纹遇到障碍物后会怎样？请学生思考、想象、猜测。 首先观察水槽中水波的传播：圆形的水波向外扩散，越来越大。然后，在水槽中 放入一个不大的障碍物，观察水波绕过障碍物传播的情况。由此给出波的衍射定义。 让学生仔细观察演示现象。因为演示实验的不稳定，所以再用计算机多媒体演示 衍射现象。 请学生思考讨论后给出定义，教师请学生回答并板书。 1波的衍射：波可以绕过障碍物继续传播，这种现象叫作波的衍射。 引导学生观察：在水槽中放入一个有孔的障碍物，水波通过孔后也会发生同样的 现象衍射现象。再请学生看教材中的插图，解释“绕过障碍物”的含义。 发生明显波的衍射的条件： 在前面观察的基础上，引导学生进行下面的观察： 在不改变波源的条件下，将障碍物的孔由较大逐渐变小。可以看到波的衍射现 象越来越明显。 引导学生思考障碍物的大小变化也会引起上述现象吗？ 由此得出结论：障碍物越小，衍射现象越明显。 在不改变障碍物大小的条件下，使水波的波长逐渐变大或逐渐变小。请学生回 答是否也出现上述现象。 引导学生得出结论：当障碍物的大小与波长相差不多时，波的衍射现象较明显。 2发生明显衍射的条件是： 缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长相差不多，或者比波长更小。 最后告诉学生：波的衍射现象是波所特有的现象。 （只有明显与不明显） 3应用 请学生思考和讨论在我们生活中是否遇到过波的衍射现象，举例说明： 例 1：俗话说：“隔墙有耳”：是声波的衍射现象，既声音绕过障碍物到了耳朵。 例 2：水波的衍射现象。 例 3：在房间中可以接受到收音机和电视信号，是电磁波的衍射现象。 探究活动：让学生自己动手回家做衍射实验和观察声音的衍射现象。 【针对训练针对训练】 1教室中未放入桌凳前说话常有嗡嗡的尾声，摆了桌凳坐满了学生后这种现象减 轻到似乎听不到了，这是因为_。 2剧院内墙上敷上一层带孔的纸板，或者粘上许多小泥团，这是为了_。 3如果旅游者走过一个山谷，他拍手以后经过 0.5s 听到右边山坡反射回来的声 音，经过 1.5s 听到左边山坡反射回来的声音，则这个山谷的宽度大约是_m。 4声波在空气中的传播速度为 340m/s，一木匠在屋顶上每秒敲打 2 下，一观察 者恰巧在看到木匠把锤举到最高时，听见敲打的声音，如果木匠上举和下击锤的时间 相等，则观察者和木匠之间的最短距离是_m，如果观察者是在远处借助仪器看 到木匠的动作和听到敲钉的声音，若用 n 表示听到响声后看到木匠把锤举到最高处的 次数，则它们之间可能距离的一般表达式为_m。 5如图所示是一列机械波从一种介质进入另一种介质中发生的现象，已知波在介 质中的波速为 v1，波在介质中的波速为 v2，则 v1:v2为（ ） A1: B:1 C: D: 223223 6下列关于波的衍射的说法正确的是（ ） A衍射是一切波特有的现象 B对同一列波，缝、孔或障碍物越小衍射现象越明显 C只有横波才能发生衍射现象，纵波不能发生衍射现象 D声波容易发生衍射现象是由于声波波长较大 7下图所示，在水波槽里放两块挡板，当中留一窄缝，已知窄缝的宽度为 0.5cm，所用水波的波长为 5cm，则下列衍射图样中正确的是（ ） 8以下说法中正确的是（ ） A波的衍射现象必须具备一定的条件，否则不可能发生衍射现象 B要观察到水波明显的衍射现象，必须使狭缝的宽度远大于水波波长 C波长越长的波，越容易发生衍射 D “闻其声不见其人” ，是声波的衍射现象 9关于波，下列说法中错误的是（ ） A一切波都能发生反射和衍射 B插在水中的细棒对水波的传播没有影响 C在墙外听到墙内有人讲话，这是波的反射现象 D当障碍物的尺寸比波长大很多时，能发生明显的波的衍射现象 10波长为 60m 和 17m 的两列声波在空气中传播时，下列叙述正确的是（ ） A波长 60m 的声波比波长 17m