《機(jī)械波》實(shí)用教案

1、機(jī)械振動和機(jī)械波波的形成和傳播分解傳播過程波的形成過程：圖演示波源的振動帶動周圍質(zhì)點(diǎn)做受迫振動。 波的形成條件：波源+介質(zhì)波的傳播各質(zhì)點(diǎn)振動的T、f、A與波源相同，起振時狀態(tài)相同；離幵波源越遠(yuǎn),起振越慢幵始,相位落后越多下表；相位即“弧度時刻RPiP2P3P400T/8n /40T/4n /2n /403T/83n /4n /2n 140T/2n3n /4n /2n /40機(jī)械波傳遞波源的振動形式、能量和信息，不傳播質(zhì)點(diǎn);每個質(zhì)點(diǎn)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(diǎn)，運(yùn)動狀態(tài)總相同 波的分類橫波：質(zhì)點(diǎn)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

2、實(shí)例：繩波，水波縱波：質(zhì)點(diǎn)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(shí)例：聲波，彈簧波動練習(xí)1. 以下關(guān)于振動和波的關(guān)系，正確的選項(xiàng)是A、有機(jī)械波必有機(jī)械振動B、有機(jī)械振動必有波C離波源越遠(yuǎn)的質(zhì)點(diǎn)振動周期越長2.以下關(guān)于機(jī)械波的說法正確的選項(xiàng)是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(diǎn)要互相做功B、縱波的質(zhì)點(diǎn)可以隨波遷移C、振源幵始時怎樣振動，其它質(zhì)點(diǎn)幵始時就怎樣振動D、波中各質(zhì)點(diǎn)的振動頻率是相同的3. 如下圖，是一列沿繩子向右傳播的橫波，除去第點(diǎn)在途中速度最大的點(diǎn)是第點(diǎn)，加速度最大的點(diǎn)是第4. 一列橫波某時刻的波形如下圖，經(jīng)過0.25s途中P點(diǎn)第一次到達(dá)波峰，此后在經(jīng)

3、過0.75s，P點(diǎn)的位移和速度可能是A、位移是2cm速度為零B、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 由圖可判別A點(diǎn)剛幵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;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(diǎn)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(yùn)動狀態(tài)總相同的點(diǎn)間的距離.。例如：相鄰的兩個疏部或密 部橫波的圖象波峰和波谷波長:相鄰兩個運(yùn)動狀態(tài)總相同的點(diǎn)間的距離.。例如：相鄰兩個波峰或波谷 圖象中

4、的物理量讀?。赫穹鵄、波長波速v :單位時間內(nèi)機(jī)械波向前傳播的位移。y =At T意義：描述波傳播的快慢v周期、頻率和波速：vf二-vT =Tf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xv t得：波源振動：kT，波向前傳播=vkT =k vT =k相隔n 的質(zhì)點(diǎn)，運(yùn)動狀態(tài)總相同練習(xí)1、關(guān)于波的周期，以下說法正確的選項(xiàng)是ABD)A、質(zhì)點(diǎn)的振動周期就是波源的周期B、波的周期是由博源驅(qū)動力的頻率決定的h yC波的周期與形成波的介質(zhì)密度有關(guān)D經(jīng)歷整數(shù)個周期0/Xr波形圖重復(fù)出現(xiàn)A/ *2、關(guān)于波速，以下說法正確的選項(xiàng)是 ABD)A、波速表示振動在介質(zhì)中傳播的

5、快慢B、波速跟波元振動的快慢無關(guān)C波速表示介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)振動的快慢D、波速表示波形圖向前平移的快慢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、計(jì)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6m,海浪的速度是15m/s，求漁船搖晃的周期。0.4s波速方向與振動方向的判別平移法：波速方向：向波速方向微平移，得到下一時刻的波形圖;某質(zhì)點(diǎn)振動方向：畫出該質(zhì)點(diǎn)下一時刻位置，將波形 圖補(bǔ)齊；同側(cè)法：波速的矢量箭頭與質(zhì)點(diǎn)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(diǎn)A的平衡位置與坐標(biāo)原點(diǎn)O相距0.5m

6、，此時質(zhì)點(diǎn)A沿y軸正方向運(yùn)動，經(jīng)過 0.02s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M N之間，此2、一列波在介質(zhì)中向某一方向傳播，如下圖時刻該振動還只發(fā)生在波的周期為T，Q點(diǎn)速度方向向下，貝y C A、波源是M由波源起振幵始計(jì)時,P點(diǎn)已經(jīng)振動時間TB、波源是N,由波源起振幵始計(jì)時,C、波源是N,由波源起振幵始計(jì)時,D、波源是M由波源起振幵始計(jì)時, 波的圖象和振動圖象3P點(diǎn)已經(jīng)振動時間-T4P點(diǎn)已經(jīng)振動時間1T41P點(diǎn)已經(jīng)振動時間-T4波的圖象x-y:某時刻各個質(zhì)點(diǎn)的位移; 傳播時圖象平移；振動圖象

7、x-t :某質(zhì)點(diǎn)各個時刻的位移; 傳播時圖象延伸；練習(xí)1、平靜的水面上，某一時刻，一個浮標(biāo)幵始做豎直方向上的簡諧運(yùn)動，運(yùn)動規(guī)律為X =2sin二t 二，水波波長為0.2m。以浮標(biāo)為原點(diǎn)建立平面直角坐標(biāo)系，那么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)起振時的運(yùn)動方向；2畫出t =1 4s時間內(nèi)，x =0.1m位置，質(zhì)點(diǎn)的x-t圖象。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(diǎn)此后一段時間內(nèi)的振動圖象， 那么B A、假設(shè)波沿x軸正方向傳播，b圖為a點(diǎn)的振動圖象b圖為b點(diǎn)的振動圖象b圖為c點(diǎn)的振動圖象b圖為d點(diǎn)的振動圖象B、

8、假設(shè)波沿x軸正方向傳播,C、假設(shè)波沿x軸正方向傳播,D、假設(shè)波沿x軸正方向傳播,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x 2.5 m的區(qū)域，波尚未傳播到。現(xiàn)在t = 0到t = 1.1s時間內(nèi)，質(zhì)點(diǎn)P第三次出現(xiàn)在波峰位置。試求:1質(zhì)點(diǎn)P的振動周期；0.4s2質(zhì)點(diǎn)Q第一次出現(xiàn)波峰的時刻。0.8s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(diǎn) 運(yùn)動方向未定；周期頻率未定；波長未定;例1 1987年全國高考題如下圖，繩中有一列正弦橫波，沿x軸傳播，二，b是繩上兩點(diǎn)，它們在x軸上的距離小于一個波長，當(dāng) 二點(diǎn)振動到最高點(diǎn)時，b點(diǎn)恰好經(jīng)過平衡位置向 上

9、運(yùn)動。試在圖上“、b之間畫出波形圖。分析：此題沒有注明波的傳播方向，所以需要對波向+ x軸，一x軸方向傳播討論。由于 二、 b間距離小于一個波長。因此 二、b間缺乏一個波長，其圖像如圖乙所示， 1為波向+ x軸 傳播時的波形；2是波沿一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(diǎn)，相距14. 0m b點(diǎn)在二點(diǎn)右方，當(dāng)一列簡諧波沿此繩向右傳播時，假設(shè) 二點(diǎn)位移到達(dá)正向極大時，b點(diǎn)位移 恰好為零，且向下運(yùn)動。經(jīng)過1. 00s后，二點(diǎn)位移為零，且向下運(yùn)動，而 b點(diǎn)的位移恰好達(dá)A. 4. 67m/sB. 6mj/sC. 10m/sD. 14m/s3 i分析

10、：波長、周期均未確定。14n1n 1=0,1,2川；-T n2Tn? =0,1,2川4 43波形周期導(dǎo)致的多解問題簡諧機(jī)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(shí)線所示，經(jīng)0. 02s后波形如圖中虛線所示，那么該波的波速.；和頻率f可能是A.= 5n/ sB . _一 = 45m/ s C. f = 50Hz D. f = 37. 5Hz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。假設(shè)波向+ x軸傳播，傳播的距離n = 0、431、2，假設(shè)

11、向x軸傳播，傳播距離n = 0、1、2，通過求解可知A、B、4D答案是正確的。例4 1999年上海卷一列簡諧橫波向右傳播，波速為 ，沿波傳播方向上有相距為的P、Q兩質(zhì)點(diǎn)，如下圖，某時刻P、Q兩點(diǎn)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(diǎn)第一次運(yùn)動到波谷，那么t的可能值有D A. 1個B. 2個C. 3個D. 4個例5如圖，實(shí)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 假設(shè)波向右傳播，求其最大周期；0.8s 2 假設(shè)波向左傳播，求其在這段時間內(nèi)前進(jìn)的距離；4n+3mn=0,1,2 3假設(shè)波傳播的速度為35/s，試判定波傳播的方向。向左折射率：ni2 ：1、

12、以下說法正確的選項(xiàng)是BC1三、波的反射和折射1、波面和波線波發(fā)生反射時波的頻率不變，波速變小，波長變短； 波發(fā)生反射時頻率、補(bǔ)償、波速均不變 波發(fā)生折射時波的頻率不變，但是波長、波速發(fā)生變化 波發(fā)生折射時波的頻率、波長、波速均發(fā)生變化2、如圖，一列機(jī)械波從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)中發(fā)生的現(xiàn)象，波在介質(zhì)I中的波速為V，在介質(zhì)II中的波速為V，那么V1：V2 = V3/2 ；介質(zhì)1相對于某種介質(zhì)的折射率為 n，那么介質(zhì)II相對于同種介質(zhì)的折射率為:波面：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(diǎn)，都可以看做發(fā)射子波的波源，氣候任意時刻，

13、這 些子波在波前進(jìn)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(diǎn)所需時間都相同。3、波的反射：共面、兩側(cè)、入射角 二反射角利用惠更斯原理解釋4、波的反射：葺二也：利用惠更斯原理解釋sin -2 V2【練習(xí)】四、波的衍射和干預(yù)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。CA BD【例題】在觀察水面波衍射的試驗(yàn)中，AC和BD是兩塊擋板，AB是一個孔，0是波源，那么以下說法中正確的選項(xiàng)是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

14、將孔AB擴(kuò)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(dú)立性內(nèi)容：兩列波相遇后，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(diǎn)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二A 代波峰與波峰相遇：加強(qiáng)；波谷與波谷相遇：加強(qiáng)；波峰與波谷相遇：減弱【例題】以下關(guān)于兩列波相遇時疊加的說法正確的選項(xiàng)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(qiáng)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(diǎn)的總位移等于兩列波分別引起的位

15、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、波的干預(yù)(1) 現(xiàn)象：頻率相同的兩列波，使某些區(qū)域的振動加強(qiáng)、某些區(qū)域的震動減弱，而且加強(qiáng) 區(qū)與減弱區(qū)相遇隔幵，稱“干預(yù)，形成的圖樣稱“干預(yù)圖樣。(2) 特點(diǎn)：干預(yù)圖樣穩(wěn)定；加強(qiáng)區(qū)和減弱區(qū)穩(wěn)定。4、波的干預(yù)的解釋(1) 加強(qiáng)區(qū)：s=|did2 匸n，(n -0,1,2H)1 1(2) 減弱區(qū)： Us=|d1d2| n (2n 1)( n=0,1,2 山)當(dāng)兩個波源振幅相同時：減弱區(qū)質(zhì)點(diǎn)保持靜止?fàn)顟B(tài)振動極強(qiáng)區(qū)和振動極弱區(qū)分布在一條以波源為焦點(diǎn)的雙曲線上【例題】y軸上PQ兩點(diǎn)是振動完全相同的振源，及其的機(jī)械波波長1m兩點(diǎn)縱坐標(biāo)分別為6m, 1m,那么x軸上會出現(xiàn)幾個振動加強(qiáng)點(diǎn)？解答：MP -MQ w(n =0,1,2川 |)又：MPMQ：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(qiáng)點(diǎn)?！纠}】在廣場上的中心 O和半徑為45m的半圓周上的A點(diǎn)，各放置一個完全相同的聲源芒2，兩聲源同事發(fā)出同頻率、同相位和同振幅的聲波，一直頻率為f =34Hz，波速v=340m/s，某人從圓