《机械波》实用教案

1、机械振动和机械波波的形成和传播分解传播过程波的形成过程：图演示波源的振动带动周围质点做受迫振动。 波的形成条件：波源+介质波的传播各质点振动的T、f、A与波源相同，起振时状态相同；离幵波源越远,起振越慢幵始,相位落后越多下表；相位即“弧度时刻RPiP2P3P400T/8n /40T/4n /2n /403T/83n /4n /2n 140T/2n3n /4n /2n /40机械波传递波源的振动形式、能量和信息，不传播质点;每个质点在各自的平衡位置附近振动 波形向传播方向“平移起振时间相差T的整数倍的质点，运动状态总相同 波的分类横波：质点的振动方向与波的传播方向垂直特征：波形具有波峰和波谷相间

2、实例：绳波，水波纵波：质点的振动方向雨波的传播方向相同特征：波形具有密部和疏部相间实例：声波，弹簧波动练习1. 以下关于振动和波的关系，正确的选项是A、有机械波必有机械振动B、有机械振动必有波C离波源越远的质点振动周期越长2.以下关于机械波的说法正确的选项是D波源停止振动时，介质中的波动立即停止A、相邻的质点要互相做功B、纵波的质点可以随波迁移C、振源幵始时怎样振动，其它质点幵始时就怎样振动D、波中各质点的振动频率是相同的3. 如下图，是一列沿绳子向右传播的横波，除去第点在途中速度最大的点是第点，加速度最大的点是第4. 一列横波某时刻的波形如下图，经过0.25s途中P点第一次到达波峰，此后在经

3、过0.75s，P点的位移和速度可能是A、位移是2cm速度为零B、位移是零，速度方向沿+y方向C位移是-2cm，速度为零D位移是零，速度方向沿-y方向5. 如图为波沿一条固定的绳子向右刚传播到 由图可判别A点刚幵始振动时的振动方向是A、向左B向右C、向上答案：A； ACD 3，5； BD; D;波的图像图象的建立画出波在某时刻的波形将波形置于x-y坐标系中意义：描述某时刻 介质中各个质点的分布情况纵波和横波图象纵波的图象密部和疏部波长:相邻两个运动状态总相同的点间的距离.。例如：相邻的两个疏部或密 部横波的图象波峰和波谷波长:相邻两个运动状态总相同的点间的距离.。例如：相邻两个波峰或波谷 图象中

4、的物理量读取：振幅A、波长波速v :单位时间内机械波向前传播的位移。y =At T意义：描述波传播的快慢v周期、频率和波速：vf二-vT =Tf周期和频率：由振源决定；波速：由介质决定；波长：由周期频率和波速共同决定常用推论：由xv t得：波源振动：kT，波向前传播=vkT =k vT =k相隔n 的质点，运动状态总相同练习1、关于波的周期，以下说法正确的选项是ABD)A、质点的振动周期就是波源的周期B、波的周期是由博源驱动力的频率决定的h yC波的周期与形成波的介质密度有关D经历整数个周期0/Xr波形图重复出现A/ *2、关于波速，以下说法正确的选项是 ABD)A、波速表示振动在介质中传播的

5、快慢B、波速跟波元振动的快慢无关C波速表示介质质点振动的快慢D、波速表示波形图向前平移的快慢3、画图教材P28.4.如图横波正沿x轴正方向传播，波速为 0.5m/s，试画出经过1s后 和4s后的波形曲线。4、计算一艘渔船停泊在岸边，如果海浪的两个相邻的波峰距离是6m,海浪的速度是15m/s，求渔船摇晃的周期。0.4s波速方向与振动方向的判别平移法：波速方向：向波速方向微平移，得到下一时刻的波形图;某质点振动方向：画出该质点下一时刻位置，将波形 图补齐；同侧法：波速的矢量箭头与质点瞬时速度的矢量箭头居于波 形图的同一侧。例题1、一列横波某时刻的波形图如图，质点A的平衡位置与坐标原点O相距0.5m

6、，此时质点A沿y轴正方向运动，经过 0.02s第一次到达最大位移。由此可见 D A、这列波波长为2mB、这列波频率为50HzC、这列波的波速为 25m/sD、这列波沿x轴正方向传播M N之间，此2、一列波在介质中向某一方向传播，如下图时刻该振动还只发生在波的周期为T，Q点速度方向向下，贝y C A、波源是M由波源起振幵始计时,P点已经振动时间TB、波源是N,由波源起振幵始计时,C、波源是N,由波源起振幵始计时,D、波源是M由波源起振幵始计时, 波的图象和振动图象3P点已经振动时间-T4P点已经振动时间1T41P点已经振动时间-T4波的图象x-y:某时刻各个质点的位移; 传播时图象平移；振动图象

7、x-t :某质点各个时刻的位移; 传播时图象延伸；练习1、平静的水面上，某一时刻，一个浮标幵始做竖直方向上的简谐运动，运动规律为X =2sin二t 二，水波波长为0.2m。以浮标为原点建立平面直角坐标系，那么1画出t=2s时刻水波传播范围内某一切面的波形图，并说明浮标起振时的运动方向；2画出t =1 4s时间内，x =0.1m位置，质点的x-t图象。2、?全解?P87.例4: 一列简谐波在t=0 时刻的波形图如左图，右图表示该波传播的 介质中某质点此后一段时间内的振动图象， 那么B A、假设波沿x轴正方向传播，b图为a点的振动图象b图为b点的振动图象b图为c点的振动图象b图为d点的振动图象B、

8、假设波沿x轴正方向传播,C、假设波沿x轴正方向传播,D、假设波沿x轴正方向传播,一列简谐横波沿+x方向传播，图8展示了它在t = 0时刻已经传播到的区域即在x 2.5 m的区域，波尚未传播到。现在t = 0到t = 1.1s时间内，质点P第三次出现在波峰位置。试求:1质点P的振动周期；0.4s2质点Q第一次出现波峰的时刻。0.8s波动的周期性可能导致多解的因素有：波传播方向未定；某时刻某质点 运动方向未定；周期频率未定；波长未定;例1 1987年全国高考题如下图，绳中有一列正弦横波，沿x轴传播，二，b是绳上两点，它们在x轴上的距离小于一个波长，当 二点振动到最高点时，b点恰好经过平衡位置向 上

9、运动。试在图上“、b之间画出波形图。分析：此题没有注明波的传播方向，所以需要对波向+ x轴，一x轴方向传播讨论。由于 二、 b间距离小于一个波长。因此 二、b间缺乏一个波长，其图像如图乙所示， 1为波向+ x轴 传播时的波形；2是波沿一x轴传播时的波形。例2 1996年全国卷如图甲所示，一根张紧的水平弹性长绳上的 二、b两点，相距14. 0m b点在二点右方，当一列简谐波沿此绳向右传播时，假设 二点位移到达正向极大时，b点位移 恰好为零，且向下运动。经过1. 00s后，二点位移为零，且向下运动，而 b点的位移恰好达A. 4. 67m/sB. 6mj/sC. 10m/sD. 14m/s3 i分析

10、：波长、周期均未确定。14n1n 1=0,1,2川；-T n2Tn? =0,1,2川4 43波形周期导致的多解问题简谐机械波是周期性的，每经过一个周期波形与原波形重复，从而导致了问题的多解性。例3 1996年上海卷一列横波在某时刻的波形图如图中实线所示，经0. 02s后波形如图中虚线所示，那么该波的波速.；和频率f可能是A.= 5n/ sB . _一 = 45m/ s C. f = 50Hz D. f = 37. 5Hz分析：此题波的传播方向不确定，需分向+x轴和向一x轴传播两种情况讨论。另外由于波形的周期性导致了传播波形的不确定性。假设波向+ x轴传播，传播的距离n = 0、431、2，假设

11、向x轴传播，传播距离n = 0、1、2，通过求解可知A、B、4D答案是正确的。例4 1999年上海卷一列简谐横波向右传播，波速为 ，沿波传播方向上有相距为的P、Q两质点，如下图，某时刻P、Q两点都处于平衡位置，且P、Q间仅有一个波峰，经过时间t，Q质点第一次运动到波谷，那么t的可能值有D A. 1个B. 2个C. 3个D. 4个例5如图，实线表示一横波在某时刻的波形图线，虚线是经过0.2s时的波形图线。1 假设波向右传播，求其最大周期；0.8s 2 假设波向左传播，求其在这段时间内前进的距离；4n+3mn=0,1,2 3假设波传播的速度为35/s，试判定波传播的方向。向左折射率：ni2 ：1、

12、以下说法正确的选项是BC1三、波的反射和折射1、波面和波线波发生反射时波的频率不变，波速变小，波长变短； 波发生反射时频率、补偿、波速均不变 波发生折射时波的频率不变，但是波长、波速发生变化 波发生折射时波的频率、波长、波速均发生变化2、如图，一列机械波从一种介质进入另一种介质中发生的现象，波在介质I中的波速为V，在介质II中的波速为V，那么V1：V2 = V3/2 ；介质1相对于某种介质的折射率为 n，那么介质II相对于同种介质的折射率为:波面：震动状态都相同同时产生2波线：垂直于波面，与波传播方向同向；2、惠更斯原理1、内容：介质中任意波面上的各点，都可以看做发射子波的波源，气候任意时刻，

13、这 些子波在波前进的方向的波络面就是新的波面。2、等时性：波从同一个波面传播到另外的同一个波面，波面上各点所需时间都相同。3、波的反射：共面、两侧、入射角 二反射角利用惠更斯原理解释4、波的反射：葺二也：利用惠更斯原理解释sin -2 V2【练习】四、波的衍射和干预1、波的衍射1定义：波绕过障碍物继续传播，叫做波的衍射；2解释：惠更斯原理；3 明显衍射的条件：障碍物或孔的尺寸比波长小，或者跟波。长差不多。CA BD【例题】在观察水面波衍射的试验中，AC和BD是两块挡板，AB是一个孔，0是波源，那么以下说法中正确的选项是ABC 1、此时能明显观察到波的衍射现象；2、挡板前后波纹间距相等；3、如果

14、将孔AB扩大，有可能观察不到明显的衍射现象4、如果孔的大小不变，使波源频率增大，能更明显地观察到衍射现象2、波传播的独立性内容：两列波相遇后，每列波仍像相遇前一样，保持各自原来的波形，继续向前传播。推论：波的叠加原理：在两列波重叠的区域里，任何一个质点同时参与两个振动，其振动 位移等于这两列波分别引起的位移的矢量和。A二A 代波峰与波峰相遇：加强；波谷与波谷相遇：加强；波峰与波谷相遇：减弱【例题】以下关于两列波相遇时叠加的说法正确的选项是BCD 1、相遇后，振幅小的一列波将减弱，振幅大的一列波将加强2、相遇后，两列波的振动情况与相遇前完全一样3、在相遇区域，任意点的总位移等于两列波分别引起的位

15、移的矢量和4、几个人在统一房间说话，相互间听得清楚，说明声波在相遇时互不干扰3、波的干预(1) 现象：频率相同的两列波，使某些区域的振动加强、某些区域的震动减弱，而且加强 区与减弱区相遇隔幵，称“干预，形成的图样称“干预图样。(2) 特点：干预图样稳定；加强区和减弱区稳定。4、波的干预的解释(1) 加强区：s=|did2 匸n，(n -0,1,2H)1 1(2) 减弱区： Us=|d1d2| n (2n 1)( n=0,1,2 山)当两个波源振幅相同时：减弱区质点保持静止状态振动极强区和振动极弱区分布在一条以波源为焦点的双曲线上【例题】y轴上PQ两点是振动完全相同的振源，及其的机械波波长1m两点纵坐标分别为6m, 1m,那么x轴上会出现几个振动加强点？解答：MP -MQ w(n =0,1,2川 |)又：MPMQ：PQ解得：n 5，故 n=0,1,2,3,4 ，对称位置上 n=-1,-2,-3,-41共9个加强点。【例题】在广场上的中心 O和半径为45m的半圆周上的A点，各放置一个完全相同的声源芒2，两声源同事发出同频率、同相位和同振幅的声波，一直频率为f =34Hz，波速v=340m/s，某人从圆