人教版選修34 波的形成和傳播 第1課時 教案.doc

12.1波的形成和傳播教學目標: (1)明確機械波的產(chǎn)生條件； (2)掌握機械波的形成過程及波動傳播過程的特征； (3)了解機械波的種類極其傳播特征； (4)掌握描述機械波的物理量(包括波長、頻率、波速)。教學重、難點重點：橫波的形成和傳播難點：質點的振動和波的傳播之間的關系教學過程:導入新課:2011年3月11日日本東北宮城縣北部地區(qū)發(fā)生里氏9.0級特大地震,所影響的范圍幾乎是日本本州島的四分之一,甚至離震中1000多公里的神戶都有震感, 周邊國家部分高層建筑也感受到異常。此次地震對日本是一個災難性的影響。我們在日常生活中會遇到各種各樣的波動,有破壞力極大的地震波、海洋中的波浪、湖泊中的水波、空氣中的聲波以及彌漫在我們周圍的無線電波和光波等。我們不禁會問:波究竟是什么?我們該怎樣了解波呢?1.波的形成和傳播(1)波波動就是振動的傳播,簡稱波。(2)波的形成在一根軟繩上,用手握住一端拉平后上下抖動,繩上形成一列波。這是因為繩上相鄰的質點之間存在相互作用,前面先振動的質點帶動后面的質點。2.橫波與縱波(1)橫波質點的振動方向與波的傳播方向相互垂直(填“平行”或“垂直”)的波叫作橫波。在橫波中,凸起的最高處叫波峰,凹下的最低處叫波谷。(2)縱波振動方向與波的傳播方向在同一直線上的波,叫作縱波。在縱波中,質點分布最密的位置叫密部,質點分布最稀疏的位置叫疏部。(3)實例:繩波是橫波,聲波是縱波。3.機械波(1)介質繩、彈簧、水、空氣等都是波借以傳播的物質,叫作介質。(2)機械波機械振動在介質中傳播,叫作機械波。(3)波的傳播特點:波在介質中傳播時,各質點只在自己的平衡位置附近振動,介質本身并不隨波遷移。波只是傳播“振動”這種運動形式和能量。波不但傳遞能量,而且還可以傳遞信息。學習交流1.先有振動還是先有波?解答:先有振動。2.聲波能在液體中傳播嗎?解答:聲波在氣體、液體、固體中都能傳播。3.機械波能傳遞信息嗎?解答:能。重點、難點探究主題1:波的形成與傳播情景:你看過藝術體操的“帶操”表演嗎?觀看課本“彩帶飛舞”的圖片,在圖片中,運動員手持細棒抖動彩帶的一端,彩帶隨波翻卷,這是振動在彩帶上傳播的結果。問題:(1)是不是運動員一抖動細棒,整個波就形成了?(2)彩帶上的波形是怎樣形成的?解答:(1)不是,波是振動的傳播,它的形成有一個過程。(2)細棒振動帶動與它相鄰的質點發(fā)生振動,并依次帶動離細棒更遠的質點振動,細棒的振動逐漸傳播出去,形成了波。知識鏈接:波源的振動引起了相鄰質點的振動,先振動的質點帶動了后面的質點,后面的質點重復前面質點的振動形式。主題2:橫波和縱波情景:做一做課本的“演示”實驗,觀察沿繩傳播的橫波,如圖甲所示;再做一做軟彈簧上的縱波實驗,觀察縱波在彈簧上的傳播,如圖乙所示。問題:(1)從整體感觀上說,你看到的情景分別是怎樣的?(2)如果你的關注點只放在介質的一個點上,你觀察到的情況分別又是怎樣的?解答:(1)圖甲中波峰和波谷都在水平向右勻速移動;圖乙中密部和疏部都在水平向右勻速移動。(2)圖甲中,如果我們盯著繩子上某一個點(可以做個標記)看,它就是在上下往復運動,并沒有移動它的平衡位置。圖乙中,如果我們盯著彈簧上某一個圈或點(可以做個標記)看,它就是在左右往復運動,也沒有移動它的平衡位置。知識鏈接:橫波和縱波是機械波的兩種基本類型,可以同時存在于同一介質中,如地震波中既有橫波,又有縱波。主題3:機械波情景:生活中有大量的波動現(xiàn)象發(fā)生,如敲打鼓發(fā)出的聲音是在空氣中傳播的,水波是在水面上傳播的,繩子上和彈簧上的波是在繩子和彈簧上傳播的。問題:(1)閱讀課本“機械波”部分內容,思考機械波產(chǎn)生的條件是什么?(2)結合主題2和課本“做一做”,總結機械波的特點。(3)思考并討論,課本“做一做”中波浪成功的關鍵是什么?解答:(1)機械波的產(chǎn)生要同時滿足兩個條件。要有機械振動;要有傳播振動的介質。(2)波只是傳播振動這種運動形式和能量,而介質中的質點并不隨波遷移。波在傳遞運動形式的同時,也在傳遞能量和信息。(3)一是各同學蹲、起的快慢程度一樣,二是每位同學滯后相鄰前一位同學開始蹲、起的時間間隔一樣。知識鏈接:機械波在傳播時,介質中各質點的振動都是受迫振動,每個質點的振動頻率都與波源的振動頻率相同。課堂練習：1.(考查橫波和縱波)關于橫波和縱波,下列說法正確的是()。a.質點的振動方向和波的傳播方向垂直的波叫橫波b.質點振動方向跟波的傳播方向在同一直線上的波叫縱波c.橫波有波峰和波谷,縱波有密部和疏部d.地震波是橫波,聲波是縱波【解析】根據(jù)橫波和縱波的定義知,a、b、c三項正確;聲波是一種縱波,但地震波中既有橫波,又有縱波,d選項錯誤?！敬鸢浮縜bc【點評】地震波中既有橫波的成分,也有縱波的成分。2.(考查對機械波的理解)下列關于機械波的概念的說法中,正確的是()。a.質點振動的方向總是垂直于波傳播的方向b.橫波和縱波可同時存在于介質中c.機械波傳播的不僅僅是運動形式,還能傳播能量,傳遞振動信息d.橫波中質點不隨波遷移,縱波中質點隨波遷移【解析】機械波包括橫波和縱波,橫波中質點振動方向與波的傳播方向垂直,縱波中質點振動方向和波的傳播方向在同一直線上,a錯;振動質點只是在平衡位置附近振動,都不隨波遷移,d錯;橫波和縱波可以同時在介質中傳播,它們傳播運動形式的同時還傳播能量和信息,b、c正確?！敬鸢浮縝c【點評】機械波傳播的是振動形式、能量、信息,質點并不隨波遷移。3.(考查機械波的特點)在波的傳播中,下列說法正確的是()。a.相鄰質點間必有相互作用力b.各質點都在各自的平衡位置附近做受迫振動,但振動頻率不等于振源頻率c.前一質點的振動帶動相鄰的后一質點振動,后一質點必定落后于前一質點d.各質點隨波的傳播而遷移【解析】在波的傳播過程中,質點之間依靠相互作用依次振動,故a正確;介質中的各個質點都在振源的帶動下做受迫振動,所以頻率都是一樣的,b錯;由于是前一質點的振動帶動了相鄰的后一質點振動,所以后一質點必定落后于前一質點,c正確;各質點都在各自的平衡位置附近振動,并不隨波遷移,d錯?！敬鸢浮縜c【點評】機械波傳播時,介質中各質點做受迫振動,模仿波源的振動,但相位依次落后。4.(考查振動和波的關系)關于振動和波的關系,下列說法正確的是()。a.有機械波必有振動b.有機械振動必有波c.離波源遠的質點振動周期長d.波源停振時,介質中的波動立即停止【解析】一個質點的振動會帶動鄰近質點的振動,使振動這種運動形式向外傳播出去而形成機械波,但在缺少介質的情況下,波動現(xiàn)象就無法發(fā)生,故a選項對,b選項錯。波動形成以后,各質點的振動都先后重復波源的振動,故各質點的振動周期是一樣的,c錯。大量質點的振動所形成的波動不會因波源的停振而立即消失,因為能量不會無緣無故地消失,故d選項錯?！敬鸢浮縜【點評】有機械振動是有機械波的前提條件。5.關于機械波的形成和傳播,下列說法中正確的是()。a.物體做機械振動,一定產(chǎn)生機械波b.后振動的質點總是跟著先振動的質點重復振動,只是時間落后一步c.參與振動的所有質點有相同的頻率d.機械波傳播過程中各質點隨波遷移,波的傳播也是振動能量的傳遞【分析】考查機械波的形成與傳播以及機械波的特點。要明確機械波的傳播必須有振源和介質,而且波源周圍介質的振動是由波源質點帶動而產(chǎn)生的受迫振動?！窘馕觥繖C械波的形成必須具備兩個條件:振源和介質。只有物體做機械振動,而其周圍沒有傳播這種振動的介質,遠處的質點不可能振動起來形成機械波,故a選項錯誤;任何一個振動的質點都是由波源帶動的,并將振動傳播開來,所以后一質點總是落后前一質點,故選項b、c正確;形成機械波的各個質點,只在平衡位置附近往復運動,并沒有隨波遷移,離振源遠的質點振動的能量是通過各質點的傳遞從振源獲得的,故選項d錯誤?！敬鸢浮縝c【點撥】本題考查機械波的產(chǎn)生及其傳播特點。機械波是由于機械振動在介質中的傳播形成的,在機械波傳播過程中各質點的振動周期都與波源的振動周期相同;離波源越遠,質點的振動越滯后,但各質點的起振方向與波源起振方向相同;波傳播的是振動形式,而各質點并不隨波遷移;波在傳播振動形式的同時,也在傳播能量和信息。6.關于振動和波的關系,下列說法正確的是()。a.振動是形成波的原因,波動是振動的傳播b.振動是單個質點呈現(xiàn)的現(xiàn)象,波動是許多質點聯(lián)合起來呈現(xiàn)的現(xiàn)象c.波的傳播速度就是質點振動的速度d.有波動一定有振動,有振動一定有波動【分析】考查振動與波的聯(lián)系。振動的研究對象是一個質點,波動的研究對象是很多連續(xù)的質點,質點的振動速度與波的傳播速度是兩個不同的概念?！窘馕觥坑捎诮橘|中的各部分存在相互作用,所以某一點的振動會引起相鄰部分質點發(fā)生振動,這樣振動就由近及遠傳播開去而形成波,所以a、b正確;波的傳播速度和質點振動的速度不是一回事,c不對;有波動一定有振動,但有振動不一定有波動,d不對?！敬鸢浮縜b【點撥】機械波是由機械振動引起的,并且形成機械波的各個質點也都在做機械振動。機械波傳播的是振動形式和能量;質點只在各自的平衡位置附近振動,并不隨波遷移;離波源近的質點帶動離波源遠的質點依次振動。作業(yè)：1.下列有關機械振動與機械波的說法中正確的是()。a.有機械振動就一定有機械波b.機械波中各質點振幅一定相同c.機械波中各質點均做受迫振動d.機械波中各質點振動周期相同【解析】有機械振動不一定有機械波,故a錯誤;機械波傳播過程中要消耗能量,所以振動幅度逐漸減小,各質點的振幅不一定相等,故b錯;機械波傳播過程中各質點都要受到它前面質點的作用,每個質點都在做受迫振動,各質點振動的周期相同,故c、d選項正確?！敬鸢浮縞d2.下列說法中正確的是()。a.機械波的傳播方向就是波中各質點的振動方向b.機械波的傳播方向就是振動能量傳遞的方向c.機械波傳播的是振動這種運動形式,質點并不隨波遷移d.波不但能傳遞能量也能傳遞信息【解析】機械波的傳播方向不同于質點的振動方向,它是振動能量傳遞的方向。機械波傳播的是振動這種運動形式,介質本身不隨波遷移,我們用語言交流,利用聲波傳遞信息,因此波不但能傳遞能量也能傳遞信息。所以本題的正確答案為b、c、d?！敬鸢浮縝cd3.科學探測表明,月球表面無大氣層,也沒有水,更沒有任何生命存在的痕跡。在月球上,兩名宇航員面對面講話也無法聽到,這是因為()。a.月球太冷,聲音傳播太慢b.月球上沒有空氣,聲音無法傳播c.宇航員不適應月球,聲音太輕d.月球上太嘈雜,聲音聽不清楚【解析】兩名宇航員面對面講話卻無法聽到,說明有振源卻傳播不出去,即缺乏聲波傳播的另一條件,沒有介質,故b選項正確?！敬鸢浮縝4.關于介質中質點的振動方向和波的傳播方向,下列說法正確的是()。a.在橫波中二者方向有時相同b.在橫波中二者方向一定不同c.在縱波中二者方向有時相同 d.在縱波中二者方向一定不同【解析】在橫波中質點振動方向和波的傳播方向相互垂直,所以二者方向一定不同,故a錯、b對;在縱波中二者方向在同一直線上,兩者方向有時相同,有時相反,故c對、d錯。【答案】bc5.下列關于機械波的說法中正確的是()。a.介質中各質點都在各自的平衡位置附近振動b.傳播波的過程中相鄰質點間必有相互作用力c.隨著波的傳播,介質中的各質點也將由近及遠地遷移出去d.將相鄰的兩個質點比較,離波源近的質點帶動離波源遠的質點振動【解析】介質中各質點都在各自的平衡位置附近振動,不會隨波遷移,a正確、c錯誤;由于介質中的各部分存在相互作用,所以某一點的振動會引起相鄰部分質點振動,這樣振動就由近及遠傳播開去而形成波,b、d都正確?！敬鸢浮縜bd6.振源a帶動細繩上各點上下做簡諧運動,t=0時刻繩上形成的波形如圖所示。規(guī)定繩上質點向上運動的方向為x軸的正方向,則p點的振動圖象是()。【解析】根據(jù)前一質點的位置確定后一質點的運動方向, t=0時刻p點前一質點在下方,確定p點的起振方向是從平衡位置向下振動,故只有選項b正確?！敬鸢浮縝7.一個小石子投向平靜的湖面中心,會激起一圈圈波紋向外傳播,如果此時水面上有一片樹葉,下列對樹葉運動情況的敘述正確的是()。a.樹葉慢慢向湖心運動b.樹葉慢慢向湖岸漂去c.在原處上下振動d.沿著波紋做圓周運動【解析】由于波在傳播過程中,只傳遞振動能量和波源所發(fā)出的信息,而各質點不隨波遷移,只在各自的平衡位置附近做振動,故選c。【答案】c8.圖示是某繩上波形成過程的示意圖。質點1在外力作用下沿豎直方向做簡諧振動,帶動2、3、4各個質點依次上下振動,將振動由繩的左端傳到右端。已知t=0時,質點1開始向上運動,t=時,質點1到達最上方,質點5開始向上運動。問:(1)t=時,質點8、12、16的運動狀態(tài)(是否運動,運動方向)如何?(2)t=t時,質點8、12、16的運動狀態(tài)如何?(3)t=t時,質點8、12、16的運動狀態(tài)如何?【解析】由于質點間的相互作用,前面的質點總是帶動后面的質點振動,所以后面的質點總是滯后于前面的質點。(1)t=時,質點8正在向上振動,未達到最高點,質點12、16未動。(2)t=t時,質點8正在向下振動,質點12向上振動,質點16未振動。(3)t=t時,質點8、12正在向下振動,質點16向上振動?！敬鸢浮恳娊馕?.一列波由波源處向周圍擴展開去,下列說法正確的是()。a.介質中各質點由近及遠地傳播開去b.介質中質點的振動形式由近及遠地傳播開去c.介質中質點振動的能量由近及遠地傳播開去d.介質中質點只是振動而沒有遷移【解析】波動過程是振動形式和振動能量的傳遞過程,介質中質點并不隨波遷移。【答案】bcd10.把鬧鐘放在密閉的玻璃鐘罩內,在罩外仍然可以聽到鬧鐘的鈴聲。但如果將玻璃罩內的空氣用抽氣機抽出去,就聽不到鬧鐘的鈴聲,這說明()。a.聲波能在空氣中傳播b.抽去罩內的空氣后,鬧鐘不再運轉了c.聲波能在固體中傳播d.聲波不能在真空中傳播【解析】聲波只能在介質中傳播,同時聲波可以在固、液、氣三種形態(tài)的物質中傳播,所以a、c、d正確?！敬鸢浮縜cd11.圖示為波沿著一條右端固定的繩子傳播到b點的波形示意圖,由圖可判斷出a開始振動的方向是()。a.向左b.向右c.向上d.向下【解析】波的傳播過程中各質點的振動是在振源的帶動下依次進行的,所以每個質點開始的振動方向一定和振源的起振方向相同,從圖中可知b點將開始向上振動,所以振源的起振方向向上,故選c?！敬鸢浮縞12.圖示是沿水平方向的介質中的部分質點,每相鄰質點間的距離相等,其中o為波源,設波源的振動周期為t,自波源通過平衡位置豎直向下振動開始計時,經(jīng)過,質點1開始振動,則下列關于各質點的振動和介質中的波的說法正確的是()。a.介質中所有的質點的起振方向都豎直向下,且圖中質點9起振最晚b.圖中所畫出的質點起振時間都是相同的,起振的位置和起振的方向是不同的c.圖中質點8的振動完全重復質點7的振動,只是質點8起振、通過平衡位置或最大位移處的時間總是比質點7落后d.只要圖中所有的質點都已振動了,質點1與質點9的振動步調就完全一致,但如果質點1發(fā)生的是第100次振動,則質點9發(fā)生的是第98次振動【解析】從圖中可知,質點9是圖中距波源最遠的點,盡管與振源起振方向相同,但起振時刻最晚,故a正確、b錯誤;質點7與質點8相比較,質點7是質點8的前質點,7、8質點間的振動步調相差,故c正確;質點9與質點1相距2個波長,質點9比質點1晚2t開始振動,一旦質點9起振后,1、9振動步調就完全一致,故d正確。【答案】acd13.一列橫波沿繩子向右傳播,某時刻繩子形成如圖所示的凹凸形狀。對此時繩上a、