江蘇省常州市西夏墅中學高中物理選修3-4第十二章機械波-ppt課件

1、 第十二章第十二章 機械波機械波教材分析和教學建議教材分析和教學建議zxxk新課標要求1通過觀察，認識波是振動傳播的形式和能通過觀察，認識波是振動傳播的形式和能量傳播的形式。能區(qū)別橫波和縱波。能用圖象量傳播的形式。能區(qū)別橫波和縱波。能用圖象描述橫波。理解波速、波長和頻率周期的描述橫波。理解波速、波長和頻率周期的關(guān)系。關(guān)系。2了解惠更斯原理，能用其分析波的反射和了解惠更斯原理，能用其分析波的反射和折射。折射。3通過實驗，認識波的干涉現(xiàn)象、衍射現(xiàn)象。通過實驗，認識波的干涉現(xiàn)象、衍射現(xiàn)象。4通過實驗感受多普勒效應。解釋多普勒效通過實驗感受多普勒效應。解釋多普勒效應產(chǎn)生的原因。列舉多普勒效應的應用實例

2、。應產(chǎn)生的原因。列舉多普勒效應的應用實例。 新、舊教材對比三種人教版）人教版人教版 讀本讀本8.機械振動在媒質(zhì)中的機械振動在媒質(zhì)中的傳播傳播機械波機械波9.波長、頻率和波速之波長、頻率和波速之間的關(guān)系間的關(guān)系10.波的圖像波的圖像11.波的干涉波的干涉12.波的衍射波的衍射l人教版人教版 試驗修訂本試驗修訂本l1.波的形成和傳播波的形成和傳播l2.波的圖像波的圖像l3.波長、頻率和波速波長、頻率和波速l4.波的反射和折射波的反射和折射l閱讀材料閱讀材料 混響混響l5.波的衍射波的衍射l6.波的干涉波的干涉l7.駐波駐波l8.多普勒效應多普勒效應l9.次聲波和超聲波次聲波和超聲波l人教版人教版

3、選修選修 34l1.波的形成和傳播波的形成和傳播l2.波的圖像波的圖像l3.波長、頻率和波速波長、頻率和波速l4.波的反射和折射波的反射和折射l5.波的衍射波的衍射l6.波的干涉波的干涉l7.多普勒效應多普勒效應全章概述全章概述 本章基本上繼承了老教材的知識結(jié)構(gòu)和體系，在章節(jié)本章基本上繼承了老教材的知識結(jié)構(gòu)和體系，在章節(jié)上對原有教材進行了增刪，雖然由九節(jié)改為七節(jié)，把上對原有教材進行了增刪，雖然由九節(jié)改為七節(jié)，把“駐波和駐波和“次聲波和超聲波刪除，但把次聲波和超聲波刪除，但把“波的反波的反射和折射改成必學，并增加了波面的知識和惠更斯射和折射改成必學，并增加了波面的知識和惠更斯原理，反而難度有一定

4、上升，教學中應注意重難點。原理，反而難度有一定上升，教學中應注意重難點。教材中采用更多的實驗和插圖便于教學和閱讀，課堂教材中采用更多的實驗和插圖便于教學和閱讀，課堂中應加強學生的自主學習。中應加強學生的自主學習。教材分析和教學建議教材分析和教學建議課時分配課時分配1.波的形成和傳播波的形成和傳播(1課時）課時）2.波的圖像波的圖像1課時）課時）3.波長、頻率和波速波長、頻率和波速1課時）課時）4.波的反射和折射波的反射和折射1課時）課時）5.波的衍射波的衍射1課時）課時）6.波的干涉波的干涉2課時）課時）7.多普勒效應多普勒效應1課時）課時）各章節(jié)教材分析和教學建議12.1波的形成和傳播波的形

5、成和傳播教學重點、難點教學重點、難點1、通過實例，知道機械波的形成過程。、通過實例，知道機械波的形成過程。2、知道什么是橫波，知道波峰和波谷；、知道什么是橫波，知道波峰和波谷；知道什么是縱波，知道疏部和密部。能知道什么是縱波，知道疏部和密部。能區(qū)別橫波和縱波。區(qū)別橫波和縱波。3、通過觀察，認識波是振動傳播的形式、通過觀察，認識波是振動傳播的形式和能量傳播的形式。和能量傳播的形式。 Z.x.x.k12.1波的形成和傳播教學建議教學建議1、整體知識結(jié)構(gòu)與過去基本相似、整體知識結(jié)構(gòu)與過去基本相似2、講解波動離不開振動，而有關(guān)振、講解波動離不開振動，而有關(guān)振動的知識是在以前講的，學生可能遺動的知識是在

6、以前講的，學生可能遺忘，可根據(jù)學生實際進行適當復習忘，可根據(jù)學生實際進行適當復習 3、波是一種重要而又普遍的運動形、波是一種重要而又普遍的運動形式，也是高中物理學習的一個難式，也是高中物理學習的一個難點課本對波的概念沒有由定義出發(fā)，點課本對波的概念沒有由定義出發(fā)，而是從單個繩波開始，講解波的產(chǎn)生而是從單個繩波開始，講解波的產(chǎn)生和傳播，通過比喻、模擬和多幅圖片，和傳播，通過比喻、模擬和多幅圖片，使學生比較形象地、步步深入地認識使學生比較形象地、步步深入地認識波的形成，明確波是傳遞能量的一種波的形成，明確波是傳遞能量的一種方式學生對波的認識和理解需要一方式學生對波的認識和理解需要一個過程，教學中不

7、可急于求成，注意個過程，教學中不可急于求成，注意不要過多在概念上討論，而要多舉學不要過多在概念上討論，而要多舉學生常見的或易于了解的實例、比喻或生常見的或易于了解的實例、比喻或模擬，幫助學生逐步體會和理解模擬，幫助學生逐步體會和理解多借助圖像、儀器、視頻輔助教學，多借助圖像、儀器、視頻輔助教學，可以更多讓學生得出結(jié)論可以更多讓學生得出結(jié)論12.1波的形成和傳播教學中注意教學中注意1 1、機械波是機械振動這種運動形式的傳播，介質(zhì)的質(zhì)點、機械波是機械振動這種運動形式的傳播，介質(zhì)的質(zhì)點本身不會沿著波的傳播方向離去，這點要向?qū)W生反復強本身不會沿著波的傳播方向離去，這點要向?qū)W生反復強調(diào)波動和振動有密切聯(lián)

8、系，振動是波動的基礎(chǔ)，但波調(diào)波動和振動有密切聯(lián)系，振動是波動的基礎(chǔ)，但波動與振動是不同的，不能混淆動與振動是不同的，不能混淆2 2、波是振動狀態(tài)的傳播，也是能量的傳播，同時，波是、波是振動狀態(tài)的傳播，也是能量的傳播，同時，波是信息的載體。波在傳播運動形式的同時，也傳遞能量和信息的載體。波在傳播運動形式的同時，也傳遞能量和信息這一重要結(jié)論，要使學生通過學習明確起來。信息這一重要結(jié)論，要使學生通過學習明確起來。3 3、振動狀態(tài)的傳播形成、振動狀態(tài)的傳播形成“波動。所以有時也把波動。所以有時也把“振動振動在在上傳播說成上傳播說成“波在波在上傳播上傳播”。4 4、機械波傳播的機理：介質(zhì)質(zhì)元的相互作用、

9、機械波傳播的機理：介質(zhì)質(zhì)元的相互作用5 5、縱波和橫波相比，以橫波為主，書中多數(shù)例子都是橫、縱波和橫波相比，以橫波為主，書中多數(shù)例子都是橫波波 11.2 波的圖像教學重點、難點教學重點、難點1、知道波的圖象的物理意義。、知道波的圖象的物理意義。2、能運用簡諧橫波正弦波的圖象描、能運用簡諧橫波正弦波的圖象描述橫波，解決簡單的實際問題。述橫波，解決簡單的實際問題。3、通過對波的圖象和振動圖象的比較，、通過對波的圖象和振動圖象的比較，知道波的圖象與質(zhì)點振動圖象的區(qū)別。知道波的圖象與質(zhì)點振動圖象的區(qū)別。 （不要求討論縱波的波形圖。）（不要求討論縱波的波形圖。） 教學建議教學建議1、教材內(nèi)容基本沒有改變

10、，刪除、教材內(nèi)容基本沒有改變，刪除了縱波的圖像了縱波的圖像2、教學中注意波動圖像和振動圖、教學中注意波動圖像和振動圖像的區(qū)別像的區(qū)別3、習題輔助學生記憶、習題輔助學生記憶11.2 波的圖像教學時注意教學時注意1 1、講清楚波動圖像的得來和物理意義、用處，、講清楚波動圖像的得來和物理意義、用處，并學會畫出圖像。并學會畫出圖像。2 2、可以列表對比波動圖像和振動圖像區(qū)別、可以列表對比波動圖像和振動圖像區(qū)別 包括對象整體與個體）、坐標、意義包括對象整體與個體）、坐標、意義時刻與一段時間）、用處時刻與一段時間）、用處3 3、讓學生學會畫出下一時刻波形圖課后練、讓學生學會畫出下一時刻波形圖課后練習）。習

11、）。11.3波長、頻率和波速教學重點、難點教學重點、難點 1.理解波長、頻率和波速的物理意義。理解波長、頻率和波速的物理意義。 2.理解波長、頻率和波速之間的關(guān)系，理解波長、頻率和波速之間的關(guān)系，并會應用這一關(guān)系式進行計算和分析問并會應用這一關(guān)系式進行計算和分析問題題 z.x.x.k11.3波長、頻率和波速教學建議教學建議1.1.新教材中波長定義用相位來定義，更科學、準確。新教材中波長定義用相位來定義，更科學、準確。可以結(jié)合老教材的定義加以說明。可以結(jié)合老教材的定義加以說明。2 2波長、頻率和波速的關(guān)系十分有用，要求學生掌波長、頻率和波速的關(guān)系十分有用，要求學生掌握除了記住公式外，可以讓學生弄

12、清這樣兩點：波握除了記住公式外，可以讓學生弄清這樣兩點：波源每做一次全振動，它就向外傳出一個波長的波；每源每做一次全振動，它就向外傳出一個波長的波；每經(jīng)過一個周期，波就向前傳播一個波長的距離經(jīng)過一個周期，波就向前傳播一個波長的距離3 3學生應該能從波的圖象上確定波長和振幅，并從波學生應該能從波的圖象上確定波長和振幅，并從波的傳播方向判斷質(zhì)點的運動方向但是不要求討論的傳播方向判斷質(zhì)點的運動方向但是不要求討論t tT T時的各種波形時的各種波形 4. 4. 在教學中注意讓學生清楚波的三要素是由什么決在教學中注意讓學生清楚波的三要素是由什么決定。定。5.5.在習題中可適當處理機械波中常見的多解性問題

13、，在習題中可適當處理機械波中常見的多解性問題，但不宜過深。但不宜過深。11.4波的反射和折射教學重點、難點教學重點、難點 1.通過實例，了解惠更斯原理，能用其通過實例，了解惠更斯原理，能用其分析波的反射和折射。分析波的反射和折射。 教學建議教學建議1、本節(jié)相對于老教材多了波陣、波面和惠更斯、本節(jié)相對于老教材多了波陣、波面和惠更斯原理大學教材），值得注意，教師要評講清楚，原理大學教材），值得注意，教師要評講清楚，但教材要求不高，學生理解原理即可，不用深摳。但教材要求不高，學生理解原理即可，不用深摳。2、惠更斯原理要求學生有較強的理解想象能力，、惠更斯原理要求學生有較強的理解想象能力，教師要借助畫

14、圖、多媒體教學，幫助學生加深印教師要借助畫圖、多媒體教學，幫助學生加深印象。象。波的傳播方向為波線。波的傳播方向為波線。振動相位相同的各點組成的曲面。振動相位相同的各點組成的曲面。某一時刻波動所達到最前方的各某一時刻波動所達到最前方的各點所連成的曲面。點所連成的曲面。平面波平面波球面波球面波 介質(zhì)中波動傳播到的各點都可以看作是發(fā)射子波介質(zhì)中波動傳播到的各點都可以看作是發(fā)射子波的波源，而在其后的任意時刻，這些子波的包絡就是的波源，而在其后的任意時刻，這些子波的包絡就是新的波前新的波前.二二 惠更斯原理惠更斯原理根據(jù)惠更斯原理，只要知道某一時刻的波陣面就可以用根據(jù)惠更斯原理，只要知道某一時刻的波陣

15、面就可以用幾何做圖法確定下一時刻的波陣面。因此這一原理又就幾何做圖法確定下一時刻的波陣面。因此這一原理又就惠更斯作圖法，它在很大程度上解決了波的傳播方向問惠更斯作圖法，它在很大程度上解決了波的傳播方向問題。題。球球 面面 波波平平 面面 波波O1R2RtuN界面界面RN界面界面IiirL1反射線、入射線和界面的法線在同一平面內(nèi)；反射線、入射線和界面的法線在同一平面內(nèi)；v反射定律反射定律當波傳播到兩種介質(zhì)的分界當波傳播到兩種介質(zhì)的分界面時，一部分反射形成反射面時，一部分反射形成反射波，另一部分進入介質(zhì)形成波，另一部分進入介質(zhì)形成折射波。折射波。2） ii 反射角等于入射角反射角等于入射角i i

16、i A1A2A3B2 B3B1NNAId時刻時刻 t用惠更斯原理解釋波的反射用惠更斯原理解釋波的反射在時刻在時刻t t，波陣面與圖面的交線，波陣面與圖面的交線AA3AA3到達圖示的位置，到達圖示的位置，A A點和界面相遇。此后點和界面相遇。此后AA3AA3上個點將依次到達界面。上個點將依次到達界面。設(shè)經(jīng)過相等的時間此波陣設(shè)經(jīng)過相等的時間此波陣面與圖面的交線依次與分面與圖面的交線依次與分界面在界面在B1B1、B2B2、B3B3相遇，相遇，而在而在 ，A3A3點到達點到達B3B3點。點。 ttB2B3B1NNAI32dd3dLiii時刻時刻 t+t做出此時刻界面做出此時刻界面上各點發(fā)出的子上各點發(fā)

17、出的子波的包跡。因為波的包跡。因為波在同一介質(zhì)中波在同一介質(zhì)中傳播，速度不變，傳播，速度不變，所以在所以在 時時刻，從刻，從A A、B1B1、B2B2、發(fā)出的子波、發(fā)出的子波的半徑分別是的半徑分別是d d，2d/32d/3，d/3d/3。其。其中中 tttvd這些子波的包跡面這些子波的包跡面也是與圖面垂直的也是與圖面垂直的平面。它與圖面的平面。它與圖面的交線為交線為B3DB3D，而且，而且，DB3=AA3DB3=AA3。做垂直。做垂直于此波陣面的直線，于此波陣面的直線，即得反射線。與入即得反射線。與入射波陣面射波陣面AA3AA3垂直垂直的線稱為入射線。的線稱為入射線。B2B3B1NNAI32d

18、d3dLiii時刻時刻 t+tA3D結(jié)論結(jié)論1反射線、入射線和界面的法線在同一平面內(nèi)；反射線、入射線和界面的法線在同一平面內(nèi)； ii 2由于三角形由于三角形AA3B3 與與ADB3相等，所以，相等，所以， 即：反射角等于入射角。即：反射角等于入射角。v折射定律折射定律1折射線、入射線和界折射線、入射線和界面的法線在同一平面內(nèi)；面的法線在同一平面內(nèi)；21vvrisinsin2） N界面界面RN界面界面IiirL時刻時刻 ti i i A1A2A3B2 B3B1NNAId時刻時刻 t+tB2B3B1NNAIrrBRr由惠更斯原理，由惠更斯原理，A A、A3A3為為同一波面上的兩點，同一波面上的兩點

19、， A A、A3A3點達到界面發(fā)射子波，點達到界面發(fā)射子波，經(jīng)經(jīng)t t后，后， A3 A3點發(fā)射的點發(fā)射的子波到達界面處子波到達界面處B3B3點，點，A A點的到達點的到達B B點。點。用惠更斯原理解釋波的折射用惠更斯原理解釋波的折射i i i A1A2A3B2 B3B1NNAId時刻時刻 t時刻時刻 t+tiABtvBAsin3133rABtvABsin32B2B3B1NNAIrrBRr2133vvABBArisinsin所以所以v1/v2為第二種介質(zhì)相對第一種介質(zhì)的折射率。21vvrisinsin2121n2133sinsinvvABBAri由于由于11.5波的衍射教學重點、難點教學重點、

20、難點1、通過實驗，認識波的衍射現(xiàn)象，知道、通過實驗，認識波的衍射現(xiàn)象，知道波發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件。波發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件。2、知道衍射是波特有的現(xiàn)象。、知道衍射是波特有的現(xiàn)象。 11.5波的衍射教學建議教學建議1、本節(jié)不難處理，教師講清衍射是波特有現(xiàn)象、明顯、本節(jié)不難處理，教師講清衍射是波特有現(xiàn)象、明顯衍射的條件，以及會用惠更斯原理解釋衍射。衍射的條件，以及會用惠更斯原理解釋衍射。2、做實驗和利用圖片對于學生認識衍射現(xiàn)象很有幫助，、做實驗和利用圖片對于學生認識衍射現(xiàn)象很有幫助，教學中要注意創(chuàng)造條件做好實驗，并充分利用課本提供教學中要注意創(chuàng)造條件做好實驗，并充分利用課本提供的圖片講解突出實驗

21、中觀察到的的圖片講解突出實驗中觀察到的“特殊現(xiàn)象，幫助特殊現(xiàn)象，幫助學生從觀察實驗和圖片中歸納出結(jié)論學生從觀察實驗和圖片中歸納出結(jié)論3、對于衍射現(xiàn)象，在高中階段不從理論上進行討論，、對于衍射現(xiàn)象，在高中階段不從理論上進行討論，因而，不要引導學生探究因而，不要引導學生探究“為什么波會發(fā)生衍射為什么波會發(fā)生衍射”，“為什么發(fā)生顯著衍射現(xiàn)象的條件是障礙物比波長小為什么發(fā)生顯著衍射現(xiàn)象的條件是障礙物比波長小等類問題等類問題 4、播放一些衍射的課件錄像，有助學生理解和提高興、播放一些衍射的課件錄像，有助學生理解和提高興趣，可以讓學生自己解釋看見、聽見的現(xiàn)象。趣，可以讓學生自己解釋看見、聽見的現(xiàn)象。11.

22、6波的干涉教學重點、難點教學重點、難點1、知道波的疊加原理。、知道波的疊加原理。2、通過實驗，認識波的干涉現(xiàn)象。知道、通過實驗，認識波的干涉現(xiàn)象。知道產(chǎn)生穩(wěn)定干涉現(xiàn)象的條件。產(chǎn)生穩(wěn)定干涉現(xiàn)象的條件。3、知道干涉是波特有的現(xiàn)象。、知道干涉是波特有的現(xiàn)象。 11.6波的干涉教學建議教學建議 1、波的干涉實質(zhì)上是波的一種特殊的疊加現(xiàn)象，所、波的干涉實質(zhì)上是波的一種特殊的疊加現(xiàn)象，所以理解波的疊加現(xiàn)象是認識波的干涉現(xiàn)象的基礎(chǔ)這以理解波的疊加現(xiàn)象是認識波的干涉現(xiàn)象的基礎(chǔ)這里關(guān)鍵是理解兩列波相遇而發(fā)生疊加時，對某一質(zhì)點里關(guān)鍵是理解兩列波相遇而發(fā)生疊加時，對某一質(zhì)點來說，它每一時刻振動的總位移，都等于該時刻

23、兩列來說，它每一時刻振動的總位移，都等于該時刻兩列波在該質(zhì)點引起的位移的矢量和波在該質(zhì)點引起的位移的矢量和 2、在學生理解波的疊加的基礎(chǔ)上，再進一步說明在、在學生理解波的疊加的基礎(chǔ)上，再進一步說明在特殊情況下，即當兩列波的頻率相同時，疊加的結(jié)果特殊情況下，即當兩列波的頻率相同時，疊加的結(jié)果就會出現(xiàn)穩(wěn)定的特殊圖樣即就會出現(xiàn)穩(wěn)定的特殊圖樣即“干涉圖樣干涉圖樣”）某某些點兩列波引起的振動始終加強，某些點兩列波引起些點兩列波引起的振動始終加強，某些點兩列波引起的振動始終減弱，并且加強點與減弱點相互間隔這的振動始終減弱，并且加強點與減弱點相互間隔這就是干涉現(xiàn)象就是干涉現(xiàn)象11.6波的干涉 3、對于干涉現(xiàn)

24、象的理解，需要一定的空間想象力，有的學生一下子不容易理解，應適當給予指點有條件的，還可借助多種教學手段如多張圖片，計算機模擬等），盡可能形象、直觀地幫助學生理解和想象4、與對衍射現(xiàn)象的要求相同，高中階段對干涉現(xiàn)象也不從理論上進行討論教學中要注意掌握教學要求，避免增加難度如課本中只是就產(chǎn)生干涉的特殊情況，即振源的振動步調(diào)相同同相位的情況敘述了波的干涉，而沒有強調(diào)“相干條件”，教學中也不宜補充 11.6波的干涉5、在波的干涉現(xiàn)象中，應注意對“總是振動加強和“總是振動減弱的理解振動加強是指該處質(zhì)點的振幅增大，或者說相干的兩列波在該處分別引起的位移總是同向，故總位移等于兩個分位移相加，從而振動加強振動減弱是指該處質(zhì)點的振幅減小，或者說相干的兩列波在該處分別引起的位移總是反向，故質(zhì)點的總位移等于兩個分位移之差，從而振動減弱；并且要注意振動加強的質(zhì)點和振動減弱的質(zhì)點都在按一定的振幅做簡諧運動，所以在某些時刻，振動加強的質(zhì)點也要通過平衡位置，此時它的位移為零，并不是說它的位移總是最大 11.7 多普勒效應 教學重點、難點1、通過實驗感受多普勒效應。2、解釋多普勒效應