波的图像、波速、频率、波长

波的图像、波速、频率、波长 1 淦中高二物理教学一体化 【波的图像、波速、频率、波长】 本案 沈志强 班级 姓名 ?.课堂教案(45分钟) 【知识和技能】 1. 简谐横波的作法，物理意义 2. 理解波动图像与振动图像区别 3. 能利用描点法、波形移动法作图 4. 理解波速、频率、波长的概念，并能简单的运算 【过程和方法】 1.通过演示实验、多媒体模拟实验的演示培养学生观察、归纳的能力 2.通过两种图像的教学，领会对比法的运用 复习提问: 1:产生机械波的条件是什么, 2:机械波传播的实质是什么, 3:机械波分哪二种,各有什么特点, 展示水波图片 我们可以用照象机把水波的形状摄下来，就是按下快门瞬间各个质点离开 各自平衡位置时的情形。我们就把这些质点连成曲线，就是该时刻的波的 图象。 一、波动情况的图象表示法 1.用横坐标表示在波传播方向上各质点的平衡位置 2.用纵坐标表示某时刻各质点偏离平衡位置的位移 3.在XOY坐标平面上画出某时刻各质点偏离平衡位置的位移 4.将某时刻各质点偏离平衡位置的位移矢量的末端用光滑的曲线连接起来 Y位移位移 OX 平衡位置平衡位置 1 2 淦中高二物理教学一体化教案 波的图象是在波的传播方向上，介质中各振动质点在某一时刻的波形图(简称波形 (1)如果波的图象是正弦曲线，这样的波叫做正弦波，也叫简谐波 (2)介质中有正弦波传播时，介质的质点在做简谐振动 (3)简谐波是一种最基本、最简单的波. 二、简谐横波的图象的物理意义:反映各个质点某一时刻偏离平衡位置的位移 三、振动图象与波的图象的比较 振动图象波动图象 单一振动质点沿波传播方向的所有质点研究对象 研究内容一质点的位移随时间的变化规律某时刻所有质点的空间分布规律 x/my/m λ T 图线 t/sx/m 物理意义表示一个质点在各时刻的位移表示各质点在某时刻的位移图线变化随时间推移图象延伸，但已有随时间推移图象沿传播方向平移的图象形状不变 形象记忆比喻为无数质点某一时刻拍比喻为一个质点的“录象带”摄的“照片”确定质点时间推移法波形移动法运动方向 四、波的图象的应用 1.波的传播方向、质点的振动方向以及波形图;三者知其二，而求其一。 方法: 波形推移法，画出新的波形 波的传播方向波的传播方向Y O X 2 3 淦中高二物理教学一体化教案 例一、如图所示为一列向右传播的简谐波在某时刻的波形图，试求出波形图 上A、B、C、D四个质点的振动方向 波的传播方向波的传播方向Y C BO DX A 如果这列波是向左传播的，则这四个质点的振动方向又如何, 例二、如图所示为一列简谐波在某时刻的波形图，已知图形上某点的振动 方向如图所示。试求这列波的传播方向 波的传播方向波的传播方向Y O X 如果这个质点的振动方向向上，则波的传播方向又如何, 2.求波在任意时刻的波形图 (1)描点法 (2)波形移动法 位移 YvC ?G ?F B D ?IH ? EGCOAF ? B ?X 平衡位置A?E ?D HI ? 3 4 淦中高二物理教学一体化教案 例题三、如图所示为一列向右传播的简谐波在某时刻的波形图试画出再经过T/4、3T/4和5T/4时的波形图 波的传播方向波的传播方向Y O X 试画出该时刻前T/4、3T/4和5T/4时刻的波形图 五、频率、波长、波速 1.频率:波的频率就是振动源的频率，由振源决定 2.波长:在波动中对平衡位置的位移总是相等(包括大小和方向)的两相邻质点间的距离叫做波的波长( (1)“位移总是相等”的含义是“每时每刻都大小相等，方向相同”( (2)注意 “相邻”二字. 在横波中,两个相邻的波峰(或波谷)之间的距离等于波长. 在纵波中,两个相邻的密部(或疏部)之间的距离等于波长( 波长也等于一个周期内波向前传播的距离 同相点:相距为整数个波长(nλ)的两质点的振动完全相同,称同相点. 反相点:相距为半波长的奇数倍(2n+1)λ/2的两质点的振动完全相反, 称反相点. 4 5 淦中高二物理教学一体化教案 3.波速:波在介质中传播的速度 sV= t 注意:波速仅由传播的介质决定，与频率、波长均无关。 5. 波速、频率、波长之间的关系 V= = 练:关于简谐波说法中正确的是( ) A(两个振动情况完全相同的质点之间的距离是一个波长 B(任意两个波峰或波谷之间的距离叫波长 C(波动在一周期内向前传播的距离等于波长 D(在一个周期内质点所走过的路程等于一个波长 练:关于波速说法错误的有( ) A(波速由介质和波源共同决定 B(提高振源频率，波的传播速度将增大 C(同时在空气中传播两列声波，波长较大的声波传播较快 D(频率大的声波在空气中传播的波长越短 E (波速反映了介质中质点振动的快慢 F (波速反映了振动在介质中传播的快慢 ?.课后训练(35分钟) 1(传播一列简谐波的介质中各点具有相同的 ( ) A(步调 B(振动周期 C(动能 D(振幅 2.简谐横波某时刻的波形如图所示，P为介质中的一个质点(以下说法正确的是 ( ) A(若波沿x轴正方向传播，则质点P此时刻的速度沿x轴正方向 B(若波沿x轴正方向传播，则质点P此时刻的加速度沿y轴正方向 C(再过半个周期时，质点P的位移为负值 D(再过半个周期时，质点P的速度为负值 5 6 淦中高二物理教学一体化教案 3.如图所示为一列沿x轴负方向传播的简谐波在某一时刻的图象，下列说法中正确的是( ) A(该时刻a点和d点处的质点位移相同，加速度方向相反 B(该时刻b点和c点处的质点位移相同，速度方向也相同 C(质点b比质点c先回到平衡位置 D(质点a比质点d先回到平衡位置 4.如图所示为沿水平方向的介质中的部分质点，每相邻两质点间距离相等，其中O为波源.设波源的振动周期为T，自波源通过平衡位置竖直向下振动时开始计时，经过T/4质点1开始起振，则下列关于各质点的振动和介质中的波的说法中正确的是 ( ) A(介质中所有质点的起振方向都是竖直向下的，但图中质点9起振最晚 B(图中所画出的质点起振时间都是相同的，起振的位置和起振的方向是不同的 C(图中质点8的振动完全重复质点7的振动，只是质点8振动时，通过平衡位置或最大位移的时间总是比质点7通过相同位置时落后T/4 D(只要图中所有质点都已振动了，质点1与质点9的振动步调就完全一致，但如果质点1发生的是第100次振动，则质点9发生的就是第98次振动. 5.一列沿x轴方向传播的横波，振幅为A，波长为，某一时刻波的图象如, ，0)经过四分之一周期后，该质图所示，在该时刻某一质点的坐标为(, 点的坐标为 ( ) A((5/4，0) , B((，-A) , C((，A ) , D((5/4，A) , 6 7 淦中高二物理教学一体化教案 6. 关于波速，下列说法中正确的是( ) A(反映了振动在介质中传播的快慢 B(反映了介质中质点振动的快慢 C(反映了介质中质点迁移的快慢 D(波速由介质和波源共同决定 7. 关于波长下列说法正确的是( ) A(机械振动在一个周期内传播的距离就是一个波长 B(在波形图上位移相同的相邻两质点之间的距离等于一个波长 C(在波形图上速度最大且方向相同的相邻两质点间的距离等于一个波长 D(在波形图上振动情况总是相同的两点间的距离等于一个波长 8. 关于机械波的概念，下列说法中正确的是:( ) A(质点振动的方向总是同于波传播方向 B(简谐波沿长绳传播，绳上相距半个波长两个质点振动位移的大小相等 C(一振动质点每经过一个周期沿波的传播方向移动一个波长 D(相隔一个周期的两时刻，简谐波的图象相同 9. 一列简谐波在第一种介质中的波长为λ,在第二种介质中传播时波长为1 λ,且λ=4λ,那么波在这两种介质中的频率之比和波速之比分别为( ) 221 A.4:1,1:1 B.1:1,1:4 C.1:1,4:1 D.1:4,1:1 10.声波从空气中传到水中，频率 ，波速 ;波长 (填变大或变小或不变) 11.如图所示为一列沿x轴正向传播的简谐横波在某时刻的波形图(这列波的振幅为 m，波长为 m;若波速为2(4m,s，则波在传播过程中，质点P做简谐振动的频率为 ，P点在10s内通过的路程为 m( 7 8 淦中高二物理教学一体化教案 12(如图甲所示为一列简谐波在某一时刻的波的图象 求:(1)该波的振幅 (2)已知波向右传播，说明A、B、C、D质点的振动方向。 (3)在图乙上画出经过T/4后的波的图象。 13. 甲乙两船停在湖面上，相距24m,有一列水波在湖面上传播，每分钟上下振荡15次，甲船位于波峰时，乙船恰好位于波谷，它们中间只有一个波峰，此水波的波长为多大,波速为多大 8