《機械波》實用教案

1、機械波第1頁機械振動和機械波機械波傳遞波源的振動形式、能量和信息，不傳播質(zhì)點; 每個質(zhì)點在各自的平衡位置附近振動波形向傳播方向“平移”起振時間相差T的整數(shù)倍的質(zhì)點，運動狀態(tài)總相同。 波的分類波的形成和傳播波的形成-波的形成過程：波的形成條件：波的傳播各質(zhì)點振動的分解傳播過程（圖演示）波源的振動帶動周圍質(zhì)點做受迫振動。波源+介質(zhì)相位即“弧度”離開波源越遠(yuǎn)，起振越慢開始,T、f、A與波源相同，起振時狀態(tài)相同；相位落后越多（下表）；機械波第2頁橫波：質(zhì)點的振動方向與波的傳播方向垂直特征：波形具有波峰和波谷相間 實例：繩波，水波縱波：質(zhì)點的振動方向雨波的傳播方向相同特征：波形具有密部和疏部相間實例：聲

2、波，彈簧波動練習(xí)1下列關(guān)于振動和波的關(guān)系，正確的是（A、有機械波必有機械振動C、離波源越遠(yuǎn)的質(zhì)點振動周期越長2下列關(guān)于機械波的說法正確的是（B、有機械振動必有波D、波源停止振動時，介質(zhì)中的波動立即停止A、相鄰的質(zhì)點要互相做功B、縱波的質(zhì)點可以隨波遷移C、振源開始時怎樣振動，其它質(zhì)點開始時就怎樣振動D、波中各質(zhì)點的振動頻率是相同的3如圖所示，是一列沿繩子向右傳播的橫波，除去第1點，在途中速 度最大的點是第（）點，加速度最大的點是第（）點。4一列橫波某時刻的波形如圖所示，經(jīng)過0.25s途中P點第一次到達(dá)4.5. 6波峰，此后在經(jīng)過0.75s,P點的位移和速度可能是（）A、 位移是2cm，速度為零B

3、、位移是零，速度方向沿+y方向C、位移是-2cm，速度為零D、位移是零，速度方向沿-y方向5如圖為波沿一條固定的繩子向右剛傳播到 別A點剛開始振動時的振動方向是（）A、向左B、向右C、向上答案：A;ACD;3,5;BD;D;.3B點時的情形，由圖可判D、向下機械波第3頁波的圖像圖象的建立畫出波在某時刻的波形 將波形置于x y坐標(biāo)系中意義：描述某時刻 介質(zhì)中各個質(zhì)點的分布情況縱波和橫波圖象縱波的圖象密部和疏部 波長 ：相鄰兩個運動狀態(tài)總相同的點間的距離橫波的圖象波峰和波谷波長 ：相鄰兩個運動狀態(tài)總相同的點間的距離圖象中的物理量讀取：振幅A、波長 波速V:單位時間內(nèi)機械波向前傳播的位移。意義：描述

4、波傳播的快慢周期和頻率：由振源決定；波速：由介質(zhì)決定；波長：由周期（頻率）和波速共同決定 常用推論：由x v t得：波源振動t kT,波向前傳播X v（kT） k vT k相隔n的質(zhì)點，運動狀態(tài)總相同練習(xí)1關(guān)于波的周期，下列說法正確的是（A、質(zhì)點的振動周期就是波源的周期C、波的周期與形成波的介質(zhì)密度有關(guān)ABD）B、波的周期是由博源驅(qū)動力的頻率決定的D、經(jīng)歷整數(shù)個周期波形圖重復(fù)出現(xiàn)2、關(guān)于波速，下列說法正確的是（ABD）A、波速表示振動在介質(zhì)中傳播的快慢C、波速表示介質(zhì)質(zhì)點振動的快慢3、（畫圖）教材P28.4.如圖橫波正沿x軸正方向傳播，波速為0.5m/s，試畫出經(jīng)過1s后和4s后的波形曲線。4

5、、（計算）一艘漁船停泊在岸邊，如果海浪的兩個相鄰的波峰距離是 搖晃的周期。（0.4s）周期、頻率和波速:vT（例如：相鄰的兩個疏部或密部）（例如：相鄰兩個波峰或波谷）B、波速跟波元振動的快慢無關(guān)D、波速表示波形圖向前平移的快慢6m,海浪的速度是15m/s，求漁船機械波第4頁波速方向與振動方向的判別平移法：已知波速方向：向波速方向微平移，得到下一時刻的波形圖；已知某質(zhì)點振動方向：畫出該質(zhì)點下一時刻位置，將波形圖補齊；同側(cè)法：波速的矢量箭頭與質(zhì)點瞬時速度的矢量箭頭居于波形圖的同一側(cè)。例題1一列橫波某時刻的波形圖如圖，質(zhì)點A的平衡位置與坐標(biāo)原點0相距0.5m，此時質(zhì)點A沿y軸正方向運動，經(jīng)過0.02

6、s第一次到達(dá)最大位移。由此可見（D）A、這列波波長為2mB、這列波頻率為50HzC、這列波的波速為25m/sD、這列波沿x軸正方向傳播2、一列波在介質(zhì)中向某一方向傳播，如圖所示時刻該振動還只發(fā)生在Q點速度方向向下，則（C）A、 波源是M，由波源起振開始計時，P點已經(jīng)振動時間T3B、 波源是N，由波源起振開始計時，P點已經(jīng)振動時間一T41C、 波源是N，由波源起振開始計時，P點已經(jīng)振動時間T41D、 波源是M，由波源起振開始計時，P點已經(jīng)振動時間-T4波的圖象和振動圖象練習(xí)水波波長為0.2m。以浮標(biāo)為原點建立平面直角坐標(biāo)系，則（1）畫出t=2s時刻水波傳播范圍內(nèi)某一切面的波形圖，并說明浮標(biāo)起振時

7、的運動方向;（2）畫出t 1 4s時間內(nèi)，x 0.1m位置，質(zhì)點的x t圖象。波的圖象x y:某時刻各個質(zhì)點的位移;傳播時圖象平移；振動圖象x t:某質(zhì)點各個時刻的位移;傳播時圖象延伸；M、N之間，已知此波的周期為T，1、平靜的水面某一時刻，一個浮標(biāo)開始做豎直方向上的簡諧運動,運動規(guī)律為x 2sin（ t ），后一段時間內(nèi)的振動圖象，則（B）b圖為a點的振動圖象b圖為b點的振動圖象b圖為c點的振動圖象b圖為d點的振動圖象(a)機械波第5頁2、全解P87.例4: 一列簡諧波在t=0時刻的波形圖如左圖，右圖表示該波傳播的介質(zhì)中某質(zhì)點此A、若波沿x軸正方向傳播,B、若波沿x軸正方向傳播,C、若波沿x

8、軸正方向傳播,D、若波沿x軸正方向傳播,機械波第6頁一列簡諧橫波沿+x方向傳播，圖8展示了它在t = 0時刻已經(jīng)傳播到的區(qū)域（即在x2.5 m的區(qū) 域，波尚未傳播到）。現(xiàn)已知在t = 0到t = 1.1s時間內(nèi)，質(zhì)點P第三次出現(xiàn)在波峰位置。試求:（1）質(zhì)點P的振動周期；（0.4s）波動的周期性可能導(dǎo)致多解的因素有：波傳播方向未定；某時刻某質(zhì)點運動方向未定；周期（頻率）未定；波長未定;例1（1987年全國高考題）如圖所示，繩中有一列正弦橫波，沿x軸傳播，3，b是繩上兩點，它們在x軸上的距離小于一個波長，當(dāng)點振動到最高點時，b點恰好經(jīng)過平衡位置向上運動。試在圖上、b之間畫出波形圖。分析：本題沒有注

9、明波的傳播方向，所以需要對波向+x軸，一x軸方向傳播討論。由于 匸、b間距離小于 一個波長。因此 、b間不足一個波長，其圖像如圖乙所示， （1）為波向+x軸傳播時的波形；（2）是波沿 x軸傳播時的波形。例2（1996年全國卷）如圖甲所示，一根張緊的水平彈性長繩上的二、b兩點，相距14.0m。b點在二點右方，當(dāng)一列簡諧波沿此繩向右傳播時，若點位移達(dá)到正向極大時，b點位移恰好為零，且向下運動。經(jīng)過1.00s后，點位移為零，且向下運動，而b點的位移恰好達(dá)到負(fù)向極大，則這列簡諧波的波速可能等 于（AC）A. 4.67m/ sB. 6mj/ sC. 10m/sD.14m/s左右a甲b分析： 波長、周期均

10、未確定。143n1(n14110,1,2L )；11T比丁仇0,1,2L )4（2）質(zhì)點Q第一次出現(xiàn)波峰的時刻。機械波第7頁3波形周期導(dǎo)致的多解問題簡諧機械波是周期性的，每經(jīng)過一個周期波形與原波形重復(fù)，從而導(dǎo)致了問題的多解性。例3（1996年上海卷）一列橫波在某時刻的波形圖如圖中實線所示，經(jīng)0.02s后波形如圖中虛線所示，則該波的波速和頻率f可能是（）A. L.=5mj/ sB.佇=45m/ s C.f=50HzD. f=37.5Hz例5如圖，實線表示一橫波在某時刻的波形圖線，虛線是經(jīng)過0.2s時的波形圖線。（1） 若波向右傳播，求其最大周期；（0.8s）（2） 若波向左傳播，求其在這段時間內(nèi)

11、前進的距離；（4n+3）m（n=0,1,2）（3） 若波傳播的速度為35/s，試判定波傳播的方向。（向左）分析：此題波的傳播方向不確定，需分向+x軸和向一x軸傳播兩種情況討論。另外由于波形的周期性導(dǎo)致了傳播波形的不確定性。若波向+X軸傳播，傳播的距離（n=0、1、2），若向一x軸傳4“3宀播，傳播距離（n=0、1、2），通4例4（1999年上海卷）一列簡諧橫波向右傳播，波速為F，沿波傳播方向上有相距為的P、C兩質(zhì)點，如圖所示，某時刻P、Q兩點都處于平衡位置，且P、Q間僅 有一個波峰，經(jīng)過時間t,Q質(zhì)點第一次運動到波谷， 則t的可能值有（D）機械波第8頁三、波的反射和折射1波面和波線（1）波面：

12、震動狀態(tài)都相同（同時產(chǎn)生）（2）波線：垂直于波面，與波傳播方向同向；2、惠更斯原理1、內(nèi)容：介質(zhì)中任意波面上的各點，都可以看做發(fā)射子波的波源，氣候任意時刻，這些子波在波前 進的方向的波絡(luò)面就是新的波面。2、等時性：波從同一個波面?zhèn)鞑サ搅硗獾耐粋€波面，波面上各點所需時間都相同。3、波的反射：共面、兩側(cè)、入射角=反射角（利用惠更斯原理解釋）4、波的反射：sin1v1-:利用惠更斯原理解釋sin2v2折射率：n-2【練習(xí)】-下列說法正確的是（BC）1、波發(fā)生反射時波的頻率不變，波速變小，波長變短；2、波發(fā)生反射時頻率、補償、波速均不變3、波發(fā)生折射時波的頻率不變，但是波長、波速發(fā)生變化4、波發(fā)生折

13、射時波的頻率、波長、波速均發(fā)生變化2、如圖，一列機械波從一種介質(zhì)進入另一種介質(zhì)中發(fā)生的現(xiàn)象，已知波在介質(zhì)I中的波速為y，在介質(zhì)某種介質(zhì)的折機械波第9頁四、波的衍射和干涉1波的衍射(1)定義：波繞過障礙物繼續(xù)傳播，叫做波的衍射;(2)解釋：惠更斯原理;(3)明顯衍射的條件：障礙物或孔的尺寸比波長小，或者跟波長差不多?！纠}】在觀察水面波衍射的試驗中，AC和BD是兩塊擋板，AB是一個孔,(ABC)1此時能明顯觀察到波的衍射現(xiàn)象；2、擋板前后波紋間距相等；3、如果將孔AB擴大，有可能觀察不到明顯的衍射現(xiàn)象4、如果孔的大小不變，使波源頻率增大，能更明顯地觀察到衍射現(xiàn)象2、波傳播的獨立性內(nèi)容：兩列波相遇

14、后，每列波仍像相遇前一樣，保持各自原來的波形，繼續(xù)向前傳播。推論：波的疊加原理：在兩列波重疊的區(qū)域里，任何一個質(zhì)點同時參與兩個振動，其振動位移等于這兩列波分別引起的位移的矢量和。(A A| A)波峰與波峰相遇：加強；波谷與波谷相遇：加強； 波峰與波谷相遇：減弱【例題】下列關(guān)于兩列波相遇時疊加的說法正確的是(BCD)1相遇后，振幅小的一列波將減弱，振幅大的一列波將加強2、相遇后，兩列波的振動情況與相遇前完全一樣3、在相遇區(qū)域，任意點的總位移等于兩列波分別引起的位移的矢量和4、幾個人在統(tǒng)一房間說話，相互間聽得清楚，說明聲波在相遇時互不干擾3、波的干涉(1)現(xiàn)象：頻率相同的兩列波，使某些區(qū)域的振動加

15、強、某些區(qū)域的震動減弱，而且加強區(qū)與減弱區(qū)相 遇隔開，稱“干涉”，形成的圖樣稱“干涉圖樣”(2)特點：干涉圖樣穩(wěn)定；加強區(qū)和減弱區(qū)穩(wěn)定。4、波的干涉的解釋11(2)減弱區(qū)：s |did2| n (2n 1)(n 0,1,2L ) 22當(dāng)兩個波源振幅相同時：減弱區(qū)質(zhì)點保持靜止?fàn)顟B(tài)。振動極強區(qū)和振動極弱區(qū)分布在一條以波源為焦點的雙曲線上【例題】y軸上PQ兩點是振動完全相同的振源，及其的機械波波長1m兩點縱坐標(biāo)分別為6m 1m,那么x軸上會出現(xiàn)幾個振動加強點？解答：MP MQ n (n 0,1,2, L )又：MP MQ PQ解得：n 5，故n=0,1,2,3,4，對稱位置上n=-1,-2,-3,-41共9個加強點。O是波源，則下列說法中正確的是0CA BD(1)加強區(qū):s |d,d2| n (n 0,1,2L )機械波第10頁【例題】在廣場上的中心0和半徑為45m的半圓周上的A點，各放置一個完全相同的聲源S1, S2,兩聲源同事發(fā)出同頻率、 同相位和同振幅的聲波，一直頻率為f 34Hz，波