《波的圖象》教案

PAGEPAGE1《波的圖象》教案（一）一、教學(xué)目標(biāo)1、知識目標(biāo)：①知道波的圖象，知道橫、縱坐標(biāo)各表示什么物理量，知道什么是簡諧波。②知道什么是波的圖象，能在簡諧波的圖象中讀出質(zhì)點(diǎn)振動的振幅。③根據(jù)某一時刻的波的圖象和波的傳播方向，能畫出下一時刻和前一時刻的波的圖象，并能指出圖象中各個質(zhì)點(diǎn)在該時刻的振動方向。④了解波的圖象的物理意義，能區(qū)別簡諧波與簡諧運(yùn)動兩者的圖象。2、能力目標(biāo)：能夠利用波的圖象解決實(shí)際問題。二、教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)波的圖象的物理意義。三、教學(xué)方法：實(shí)驗(yàn)演示和多媒體輔助教學(xué)四、教具：波動演示儀，計算機(jī)、投影儀、大屏幕、自制CAI課件五、教學(xué)過程：（一）引入新課通過上節(jié)課的學(xué)習(xí)，我們知道了什么是機(jī)械波，同時認(rèn)識了波的形成和傳播過程。我們還清楚，圖象是描述物理過程、物理現(xiàn)象和反映物理規(guī)律的一種簡單、直觀的方法，如物體的運(yùn)動圖象、簡諧運(yùn)動的圖象等。同樣，波的運(yùn)動情況及傳播過程也可以用圖象直觀的表示出來。這就是波的圖象?！景鍟康诙?jié)波的圖象（二）進(jìn)行新課【演示】由波動演示儀給出波動過程中振動質(zhì)點(diǎn)在一些時刻所在的位置，然后定格在某一時刻。用橫坐標(biāo)x表示在波的傳播方向上各個質(zhì)點(diǎn)的平衡位置，縱坐標(biāo)y表示某一時刻各個質(zhì)點(diǎn)偏離平衡位置的位移，并規(guī)定在縱坐標(biāo)中位移的方向向上時為正值，位移的方向向下時為負(fù)值。把各個質(zhì)點(diǎn)在某一時刻的位置連成一條曲線，就得到某一時刻的波的圖象?！景鍟恳?、什么是波的圖象振動質(zhì)點(diǎn)在某一時刻的位置連成的一條曲線，叫波的圖象。波的圖象也可以理解為：在x-y坐標(biāo)平面內(nèi)，連接某一時刻各個質(zhì)點(diǎn)位移矢量末端得到的一條曲線。在波的圖象中最高處叫波峰，最低處叫波谷。處在波峰和波谷的質(zhì)點(diǎn)位移的數(shù)值，就是振動質(zhì)點(diǎn)的振幅，也叫波動的振幅。在波的圖象中，波形曲線是正弦曲線（或余弦曲線），它所表示的波叫簡諧波。簡諧波是一種最簡單、最基本的波，其他的波可以看成是由若干簡諧波合成的。在中學(xué)物理中，我們不再研究簡諧波的合成情況。根據(jù)波的傳播情況，我們知道，先振動的質(zhì)點(diǎn)帶動相鄰的質(zhì)點(diǎn)依次振動，于是在質(zhì)點(diǎn)中就形成了機(jī)械波。因此我們不難理解，質(zhì)點(diǎn)振動方向和波的傳播方向應(yīng)有一定關(guān)系。這就是質(zhì)點(diǎn)振動方向和波的傳播方向之間的關(guān)系問題?！菊n件演示】①波的形成，②描繪波的圖象【板書】二、振動方向和波的傳播方向的關(guān)系【例題1】一列橫波在某一時刻的波形圖如圖10-1所示。若此時刻質(zhì)點(diǎn)a的振動方向向下，則波向什么方向傳播？分析：取和a相鄰的兩個點(diǎn)b、c。若a點(diǎn)此時刻向下振動，則b點(diǎn)應(yīng)是帶動a點(diǎn)振動的，c點(diǎn)應(yīng)是在a點(diǎn)帶動下振動的。所以b點(diǎn)先振動，其次是a、c兩點(diǎn)。因此，波是向左傳播的?！纠}2】如圖10-1所示，若波向右傳播，此時刻d點(diǎn)向什么方向運(yùn)動？分析：取和d點(diǎn)相鄰的一個點(diǎn)e，由于波向右傳播，所以d點(diǎn)應(yīng)該比e點(diǎn)先振動起來，e點(diǎn)是在d點(diǎn)帶動下振動起來的，所以d點(diǎn)此時刻應(yīng)該向下振動。根據(jù)波的傳播過程我們知道，波是以一定的速率v（波速）在介質(zhì)中傳播的，在單位時間內(nèi)某一波烽或波谷（密部或疏部）向前移動的距離等于波速，既然波是向前移動的，所以波的圖線形狀是在變化的。從另一個角度我們也可以看到，在波動過程中，質(zhì)點(diǎn)都在不停的振動，在不同的時刻，各個質(zhì)點(diǎn)的位置是不同的，因此，波的圖象形狀也是在變化的，我們要掌握波的圖象變化的情況。【板書】三、波的圖象變化情況確定波的圖象變化的情況有兩種方法：一是描點(diǎn)作圖法，二是圖象平移作圖法。（這一節(jié)課我們重點(diǎn)學(xué)習(xí)前一種方法）【板書】1、描點(diǎn)作圖法【例題3】某一簡諧波在t=0時刻的波形圖如圖10-2中的實(shí)線所示。若波向右傳播，畫出T/4后和T/4前兩個時刻的波的圖象。分析：根據(jù)t=o時刻波的圖象及傳播方向，可知此時刻A、B、C、D、E、F各質(zhì)點(diǎn)在該時刻的振動方向，由各個質(zhì)點(diǎn)的振動方向可確定出經(jīng)T/4后各個質(zhì)點(diǎn)所在的位置，將這些點(diǎn)所在位置用平滑曲線連接起來，便可得到經(jīng)T/4后時刻的波的圖象。如圖10-2中虛線所示。同樣道理，由各個質(zhì)點(diǎn)的振動方向可確定出經(jīng)T/4前各個質(zhì)點(diǎn)所在的位置，將這些點(diǎn)所在位置用平滑曲線連接起來，便可得到經(jīng)T/4前時刻的波的圖象。如圖10-3中虛線所示。若波向左傳播，同樣道理可以畫出從t=o時刻開始的T/4后和T/4前兩個時刻的波的圖象。下面請同學(xué)們在練習(xí)本上畫出波向左傳播，從t=0時刻開始的T/4后和T/4前兩個時刻的波的圖象。（可以請兩個學(xué)生到黑板上練習(xí)，及時發(fā)現(xiàn)問題，進(jìn)行針對性講評）【板書】2、圖象平移作圖法（這種作圖法我們下一節(jié)課再學(xué)習(xí)）從波的圖象中的波形曲線我們看到，波的圖象和振動圖象從圖線形狀看，可以完全相同，但兩種圖象有著本質(zhì)的區(qū)別?！景鍟克摹⒉ǖ膱D象與振動圖象的區(qū)別【課件演示】波的圖象與振動圖象的區(qū)別?！景鍟?、兩種圖象橫、縱坐標(biāo)的意義不同。波的圖象橫坐標(biāo)x表示在波的傳播方向上各個質(zhì)點(diǎn)的平衡位置，振動圖象橫坐標(biāo)t表示該質(zhì)點(diǎn)振動的時間?！景鍟?、兩種圖象描述的對象不同波的圖象描述的是某一時刻各個質(zhì)點(diǎn)偏離平衡位置的位移，振動圖象描述的是某一質(zhì)點(diǎn)在不同時刻偏離平衡位置的位移?！景鍟?、兩種圖象相鄰兩個正向（或負(fù)向）位移最大值之間的距離含義不同。波的圖象中相鄰兩個正向（或負(fù)向）位移最大值之間的距離表示波在一個周期內(nèi)傳播的距離，振動圖象中相鄰兩個正向（或負(fù)向）位移最大值之間的距離表示振動的周期。（三）鞏固練習(xí)1、一列橫波在某一時刻的波形如圖10-4所示，若質(zhì)點(diǎn)O此時向上運(yùn)動，則波的傳播方向；若波向左傳播，則此時振動方向向下的質(zhì)點(diǎn)有2、如圖10-5所示是一列橫波在t=o時刻的波形圖。若波向左傳播，用“描點(diǎn)法”作出3T/4前時刻的波形圖。（四）作業(yè)1、復(fù)習(xí)本節(jié)課文內(nèi)容。2、教材練習(xí)一第（1）—（3）題。教法建議：1、本節(jié)課的各個波形圖，可做成教學(xué)課件進(jìn)行演示，也可以制成幻燈片由投影儀進(jìn)行演示。2、講完教材第三節(jié)《波長、頻率和波速》后，可以增加一節(jié)《波的圖象應(yīng)用》教學(xué)內(nèi)容，以便學(xué)生對波的圖象有更深刻的認(rèn)識和理解。3、本課教學(xué)難度較大，在加強(qiáng)演示實(shí)驗(yàn)的同時，應(yīng)鼓勵學(xué)生多參與教學(xué)活動，以便對本節(jié)課內(nèi)容能加深理解。4、波的圖象與振動圖象的區(qū)別是本節(jié)課的難點(diǎn)，不要作為重點(diǎn)內(nèi)容講解，通過本節(jié)課教學(xué)，使學(xué)生能加以區(qū)別和簡單理解就可以了。關(guān)于兩種圖象之間的聯(lián)系及應(yīng)用可以在以后的教學(xué)中再進(jìn)行講解和練習(xí)。5、振動和波動的關(guān)系及波的圖象變化，是本節(jié)課的重點(diǎn)，也是難點(diǎn)。本節(jié)課不要講得太深，練習(xí)也不要過難，可以通過后面《波的圖象應(yīng)用》的教學(xué)，逐步加深學(xué)生的理解和不斷提高學(xué)生處理有關(guān)波的圖象實(shí)際問題的能力?！恫ǖ膱D象》教案（二）一、教學(xué)目標(biāo)：通過本節(jié)課的復(fù)習(xí)，進(jìn)一步熟悉波的圖象的物理意義，掌握利用圖象解決實(shí)際問題的方法，提高解決問題的能力。二、重點(diǎn)難點(diǎn)：理解波的圖象的意義，波動圖象的應(yīng)用。三、教學(xué)方法：復(fù)習(xí)提問，講練結(jié)合，學(xué)案導(dǎo)學(xué)，課件演示四、教具計算機(jī)、投影儀、大屏幕、演示波動圖象的課件五、教學(xué)過程（一）知識回顧1、簡諧波的圖象都是正弦或余弦曲線，表示某個時刻介質(zhì)中各個質(zhì)點(diǎn)相對平衡位置的位移。2、從簡諧波的圖象可以知道的物理量。（1）從圖象可以知道振幅。（曲線的最大值）（2）從圖象可以知道波長（曲線相鄰兩最大值之間的距離）。（3）從圖象可以知道該時刻各個質(zhì)點(diǎn)對平衡位置的位移。（4）借助圖象還可以說明各個質(zhì)點(diǎn)的速度、加速度在該時刻的變化情況和速度、加速度的方向。3、根據(jù)某一時刻的波的圖象和波的傳播方向，能畫出下一時刻和前一時刻的波的圖象，并能指出圖象中各個質(zhì)點(diǎn)在該時刻的振動方向。常用的方法有兩種：（1）描點(diǎn)作圖法；（2）圖象平移作圖法。（二）例題精講【例】某一簡諧波在t=0時刻的波形圖如圖10-2中的實(shí)線所示。若波向右傳播，畫出T/4后和T/4前兩個時刻的波的圖象。在上節(jié)課的學(xué)習(xí)中我們知道，確定波的圖象變化的情況有兩種方法：一是描點(diǎn)作圖法，二是圖象平移作圖法。我們已經(jīng)用描點(diǎn)作圖法畫出了上題中簡諧波在T/4后和T/4前兩個時刻的波的圖象。下面我們用第二種方法來作圖。如圖10-3是T/4前時刻的波的圖象，由圖10-3我們可以知道，在質(zhì)點(diǎn)振動的一個周期內(nèi)，波向前傳播一個波長的距離，即傳播的距離x=12m，因此在T/4內(nèi)，波向前傳播了Δx=3m。根據(jù)波的傳播過程和傳播實(shí)質(zhì)，若波向右傳播，把波的原有波形向左移動3m的距離，就得到了T/4前時刻的波的圖象，如圖10-3中虛線所示。若波向左傳播，同樣道理可以畫出從t=0時刻開始的T/4后和T/4前兩個時刻的波的圖象。下面請同學(xué)們用圖象平移作圖法在練習(xí)本上畫出波向左傳播，從t=0時刻開始的T/4后和T/4前兩個時刻的波的圖象。（可以請兩個學(xué)生到黑板上練習(xí)，及時發(fā)現(xiàn)問題，進(jìn)行針對性講評）(三)課堂練習(xí)1、如圖10-6所示，是一列簡諧橫波在某一時刻的波形圖，已知波向右傳播，則下列敘述正確的是：A．經(jīng)過一定時間，C點(diǎn)將運(yùn)動到E點(diǎn)處B．M點(diǎn)和P點(diǎn)的振動情況始終相同C．O點(diǎn)比M點(diǎn)先到達(dá)最低位置D．B、D兩點(diǎn)的振動步調(diào)相反2、如圖10-7所示，是一列簡諧橫波在某一時刻的波形圖，波向左傳播，則此時刻有：A．各質(zhì)點(diǎn)的位移都是5cmB．x=2m處的質(zhì)點(diǎn)速度沿y軸正方向C．x=4m處的質(zhì)點(diǎn)加速度方向?yàn)檎较駾．x=8m處的質(zhì)點(diǎn)速度為正的最大值3、如圖10-7所示，是一列簡諧橫波在某一時刻的波形圖，波向左傳播，作出T/4前、后兩個時刻的波形圖象。（四）能力訓(xùn)練４、如圖10-5所示是一列橫波在t=0時刻的波形圖。若波向左傳播，用“描點(diǎn)法”作出3T/4前時刻的波形圖。若波向右傳播，用“平移法”作出T/2后時刻的波形圖。５、一列簡諧波在某t時刻的波形如圖10-8所示，波沿x軸正方向傳播，且波速是2m/s，作出（t+3）s和（t-3）s兩個時刻的波形圖象。６、一列簡諧橫波由M點(diǎn)向N點(diǎn)傳播，某時刻觀察到M點(diǎn)處在波峰，N點(diǎn)處在平衡位置向上運(yùn)動，且M、N之間只有一個波谷，請在圖10-9中作出M、N兩點(diǎn)之間的波形曲線。參考答案：1．D2．CD3．略4．略5.略6.略《波的圖象》學(xué)案Ⅰ知識回顧（1）什么是波的圖象？它的橫、縱坐標(biāo)各表示什么？圖象的物理意義是什么？（2）波的圖象和振動圖象有什么區(qū)別？（3）利用波的圖象可以知道哪些物理信息？（4）根據(jù)某一時刻的波的圖象和波的傳播方向，怎樣畫出下一時刻和前一時刻的波的圖象？常用的方法有哪兩種？Ⅱ例題精講【例】某一簡諧波在t=0時刻的波形圖如圖10-2中的實(shí)線所示。若波向右傳播，畫出T/4后和T/4前兩個時刻的波的圖象。Ⅲ課堂練習(xí)1、如圖10-6所示，是一列簡諧橫波在某一時刻的波形圖，已知波向右傳播，則下列敘述正確的是：A．經(jīng)過一定時間，C點(diǎn)將運(yùn)動到E點(diǎn)處B．M點(diǎn)和P點(diǎn)的振動情況始終相同C．O點(diǎn)比M點(diǎn)先到達(dá)最低位置D．B、D兩點(diǎn)的振動步調(diào)相反2、如圖10-7所示，是一列簡諧橫波在某一時刻的波形圖，波向左傳播，則此時刻有：A．各質(zhì)點(diǎn)的位移都是5cmB．x=2m處的質(zhì)點(diǎn)速度沿y軸正方向C．x=4m處的質(zhì)點(diǎn)加速度方向?yàn)檎较駾．x=8m處的質(zhì)點(diǎn)速度為正的最大值3、如圖10-7所示，是一列簡諧橫波在某一時刻的波形圖，波向左傳播，作出T/4前、后兩個時刻的波形圖象。（Ⅳ）能力訓(xùn)練4、如圖10-5所示是一列橫波在t=o時刻的波形圖。若波向左傳播，用“描點(diǎn)法”作出3T/4前時刻的波形圖。若波向右傳播，用“平移法”作出T/2后時刻的波形圖。5、一列簡諧波在某t時刻的波形如圖10-8所示，波沿x軸正方向傳播，且波速是2m/s，作出（t+3）s和（t-3）s兩個時刻的波形圖象。6、一列簡諧橫波由M點(diǎn)向N點(diǎn)傳播，某時刻觀察到M點(diǎn)處在波峰，N點(diǎn)處在平衡位置向上運(yùn)動，且M、N之間只有一個波谷，請在圖10-9中作出M、N兩點(diǎn)之間的波形曲線。(Ⅴ)學(xué)習(xí)本節(jié)內(nèi)容應(yīng)注意的問題：①要理解波的圖象的物理意義。學(xué)會應(yīng)用波的圖象解決實(shí)際問題的方法。②要能夠區(qū)別波的圖象和振動圖象。說明：本套試題供基礎(chǔ)較好的學(xué)生使用，是一套要求較高的提高性測試題。《機(jī)械波》測試卷（共100分90分鐘）一、選擇題（每小題只有一個正確選項(xiàng)，每小題4分，共40分）圖11．如圖1所示，S點(diǎn)為振源，其頻率為100Hz，所產(chǎn)生的橫波向右傳播，波速為80m/s，P、Q是波傳播途中的兩點(diǎn)，已知SP=4.2m，SQ=5.4m．當(dāng)S通過平衡位置向上運(yùn)動時[]圖1A．P在波谷，Q在波峰B．P在波峰，Q在波谷C．P、Q都在波峰D．P通過平衡位置向上運(yùn)動，Q通過平衡位置向下運(yùn)動．2．如圖2所示，一列機(jī)械波沿x軸傳播，波速為16m/s，某時刻的圖象如圖，由圖象可知[]圖2A．這列波波長為16m圖2B．這列波傳播8m需2s時間C．x=4m處質(zhì)點(diǎn)的振幅為0D．x=6m處質(zhì)點(diǎn)將向y軸正向運(yùn)動3．a(chǎn)、b是一條水平繩上相距為L的兩點(diǎn)，一列簡諧橫波沿繩傳播，其波長等于2L/3，當(dāng)a點(diǎn)經(jīng)過平衡位置向上運(yùn)動時，b點(diǎn)[]A．經(jīng)過平衡位置，向上運(yùn)動B．處于平衡位置上方位移最大處C．經(jīng)過平衡位置，向下運(yùn)動D．處于平衡位置下方位移最大處4．一列沿x軸正方向傳播的波，波速為6m/s，振幅為2cm，在某一時刻距波源5cm的A點(diǎn)運(yùn)動到負(fù)最大位移時，距波源8cm的B點(diǎn)恰在平衡位置且向上運(yùn)動．可知該波的波長λ，頻率f分別為[]圖3A．λ=12cm，f=50Hz圖3B．λ=4cm，f=150HzC．λ=12cm，f=150HzD．λ=4cm，f=50Hz5．一列沿x方向傳播的橫波，其振幅為A，波長為λ，某一時刻波的圖象如圖3所示。在該時刻，某一質(zhì)點(diǎn)的坐標(biāo)為(λ，0)，經(jīng)過四分之一周期后，該質(zhì)點(diǎn)的坐標(biāo)為A．(5/4)λ，0

B．λ，－AC．λ，AD．(5/4)λ，A6．以下對波的說法中正確的是[]A．頻率相同的波疊加，一定可以發(fā)生穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象B．橫波可以在固體、液體和氣體中傳播C．縱波不能用波的圖象描述D．波長和障礙物尺寸相近時，衍射現(xiàn)象明顯圖47．圖4所示為一列簡諧波在t=7/4s時的波動圖象。已知波速為v=20m/s．在t=0時刻，x=10m的質(zhì)點(diǎn)的位置和速度可能是[]圖4A．y=4cm，速度方向向下B．y=0cm，速度方向向下C．y=0cm，速度方向向上D．y=-4cm，速度方向向上8．圖5中有一為上下振動的波源S，頻率為100Hz．所激起的波向左右傳播，波速為8.0m/s．其振動先后傳到A、B兩個質(zhì)點(diǎn)，當(dāng)S通過平衡位置向上振動時，A、B質(zhì)點(diǎn)的位置是[]圖5A．A在波谷，B在波峰圖5B．A、B都在波峰C．A在波峰，B在波谷D．A、B都在波谷．9．如圖6所示，已知一列橫波沿x軸傳播，實(shí)線和虛線分別是圖6方向與傳播距離是[]圖6A．沿x軸正方向，6mB．沿x軸負(fù)方向，6mC．沿x軸正方向，2mD．沿x軸負(fù)方向，2m10．圖7為一列橫波的某時刻的圖象a、b、c、d為介質(zhì)的幾個質(zhì)點(diǎn)，則圖7A.a、c兩質(zhì)點(diǎn)有相同的振幅圖7B.a質(zhì)點(diǎn)此時的加速度為正方向最大C.b質(zhì)點(diǎn)此時向正方向運(yùn)動D.b質(zhì)點(diǎn)此時速度為零，b、d的距離為波長圖8二、填空題（每小題6分，共24分）圖8圖911．圖8圖912．如圖9所示，一列簡諧橫波在x軸上傳播著，在t1=0和t2=0.05s的時刻，波的圖像分別如圖中的實(shí)線和虛線所示。這列波的波速可能是______。圖1013．如圖10所示，一列簡諧橫波沿x軸正方向傳播著，各質(zhì)點(diǎn)的振幅都是2cm。某時刻P、Q兩質(zhì)點(diǎn)的位移都是1cm，質(zhì)點(diǎn)P的速度方向沿y軸負(fù)方向