1、1、波的形成和傳播一、學習目標:1、理解波的形成過程及質點的振動特點2、理解波的傳播過程的特點3、知道橫波和縱波的異同,機械波的一般特點二、學習難點:波的形成和傳播過程的特點三、主要內容: (一、繩波的形成和傳播特點(觀察波的形成演示后學生總結1.各個質點都在自己的平衡位置附近做運動2.所有質點的起振方向都3.各質點都重復振源的振動,只在時間上依次落后4.波的形狀向前速推移, 且波的前端波形保持不變(即可能波峰始終在前5.振源完成一次全振動,剛好形成一個完整的波形6.質點只在自己的平衡位置附近振動,并不“隨波逐流”問題1:為什么振源的振動會帶動其他質點的振動?問題2:你能用一句精煉的話總結波的

2、形成原因嗎?(二、波的分類:橫波: 振動方向與的傳播方向垂直,傳播過程中會形成波峰和波谷凸起的叫波峰,凹下的叫波谷 縱波: 質點的振動方向與波的傳播方向 ,傳播過程中會形成疏部和密部.常見縱波:聲波地震波既有橫波又有縱波。(三、機械波1.形成條件:振源、彈性介質2.波傳播的是能量和振動這種運動形式練習:課本26頁,3題2-3、 波的圖象,波長、頻率和波速一、學習目標:1.明確波的圖象的物理意義。知道振動圖象與波動圖形的區別2.掌握波的周期性的特點,知道描述波的物理量波長,周期(頻率和波速 3、會用波的公式:解題二、學習難點:波的圖象的物理意義,振動圖象與波動圖形的區別; 三、主要內容: 1、波

3、的圖象(又叫某一時刻波形圖橫坐標表示在波的傳播方向上各質點的 位置與參考點的距離。 縱坐標表示某一時刻各質點偏離平衡位置的 。 如果波的圖象是正弦曲線,這樣的波叫正弦波,也叫 。 介質中有簡諧波傳播時,介質的質點在做 運動2 3、比較振動圖象與波形圖象 畫出再過T/4的圖象 完成書上練習28頁1-4題4、波長: 符號 周期(頻率:波的周期=質點的振動周期。 波速公式: (波形的平移(波速公式此關系也適應于電磁波結論:振動在一個周期里在介質中傳播的距離等于一個波長。 波速由 決定,頻率(周期由 決定。 例1.一列沿x 正方向傳播的橫波,其振幅為A ,波長為,某一時刻波的圖象如圖所示。在該時刻,某

4、一質點的坐標為(,0,經過四分之一周期后,該質 點的坐標為 例2:如圖3所示為一列簡諧波在某一時刻的波的圖象 求:(1該波的振幅和波長。(2已知波向右傳播,說明A 、B 、C 、D 質點的振動方向。 (3畫出經過T/4后的波的圖象。 例3、如圖11-3-1所示,甲為某一列簡諧橫波在t =t 0時刻的圖像,乙是這列波上質點P 從這一時刻起的振動圖像,試討論: (1 波的傳播方向(2畫出經過2.3s 后波的圖像.xv t = v f T= 例4:一列波在t 1時刻的波形圖如圖中的實線所示,t 2時刻的波形圖如圖中的虛線所示,已知t=t 2-t 1=0.5s, 求 這列波可能的波速? 若波速為0.6

5、8m/s ,這列波向哪個方向傳播?課堂練習: 1、一列沿著x 軸正方向傳播的橫波,在t =O 時刻的波形如圖11-6-4甲所示.圖甲中某質點的振動圖象如圖11-6-4乙所示.質點N 的振幅是 m , 振動周期為 s ,圖乙表示質點 (從質點K 、L 、M 、N 中選填的振動圖象. 該波的波速為 m/s .2、如圖11-6-1為一列沿x 軸傳播的簡諧運動橫波在零時刻的圖像和在x =6m 處的質點從該時刻起的振動圖像,求:(1該波的傳播方向和速度大小(2x =6m 處的質點位移隨時間變化的關系式 3.一列橫波在x 軸上傳播,01=t 和st 05.02=時的波形分別如下圖中的實線和虛線所示。(1若

6、波向右傳播,且周期大于(12t t -,求波速。(2若波速為600/m s ,求波的傳播方向。 .0.0-3、2 波的傳播規律例1 、如圖所示,繩中有一列正弦橫波,沿x 軸傳播,b 是繩上兩點,它們在x 軸上的距離小于一個波長,當點振動到最高點時,b 點恰好經過平衡位置向上運動。試在圖上、b 之間畫出波形圖。 例2、一列簡諧波沿一直線向左運動,當直線上某質點a 向上運動到達最大位移時,a 點右方相距0.15m 的b 點剛好向下運動到最大位移處,則這列波的波長可能是( A .0.6mB .0.3mC .0.2mD .0.1m例3、一列簡諧橫波沿水平直線向右傳播,M 、N 是介質中相距為s 的兩質

7、點,M 在左,N 在右,t 時刻M 、N 兩質點正好振動經過平衡位置,且M 、N 之間只有一個波谷,經過t 時間N 質點恰好在波峰,求這列波的波速.例4.一列簡諧橫波沿直線由a 向b 傳播,相距10.5m 的a 、b 兩處的質點振動圖象如圖中a 、b 所示,則 A .該波的振幅可能是20cmB .該波的波長可能是8.4mC .該波的波速可能是10.5 m/s左 a b 右 D .該波由a 傳播到b 可能歷時7s例5.如圖11-3-17所示,一列向右傳播的簡諧橫波,波速大小為0.6m/s,P 質點的橫坐標為x =0.96m ,從圖示時刻開始計時,求: (1P 質點剛開始振動時振動方向如何? (2

8、P 質點開始振動以后,其振動周期為多少? (3經過多長時間,P 質點第二次達到波峰? 課外練習1、在均勻介質中選取平衡位置在同一直線 上的9個點,相鄰兩質點間的距離均為L ,如圖 11-6-3甲所示,一列橫波沿該直線向右傳播。t =0 時到達質點1,質點1開始向下運動,經過時間t第一次出現如圖11-6-3乙所示的波形,則該波( A .周期為t ,波長為8L B .周期為t 32,波長為8L C .周期為t 32,波速為tL 12D .周期為t ,波速為tL 82、由原點O 處的波源發生的一列簡諧波沿x 軸正向傳播,在t=0時刻的波形曲線如圖所示,已知這列波的質點P 連續出現兩次波峰的時間間隔為

9、0.4s ,則正確的說法是( A. 這列波的波長為5cmy /c m 2OP 234567810x /mQB. 這列波的傳播速度為10m/sC. 當t=0.7s 時,質點Q 第一次到達波峰D. 質點Q 到達波峰時,質點P 恰好到達波谷3、圖1所示為一列簡諧橫波在t =2秒時的波形圖,圖2是這列波中P 點的振動圖線,那么該波的傳播速度和傳播方向是 ( A .v =25cm/s ,向左傳播B .v =50cm/s ,向左傳播C .v =25cm/s ,向右傳播D .v =50cm/s ,向右傳播 4.同一音叉發出的聲波同時在水和空氣中傳播,某時刻的波形曲線見題15圖,以下說法正 確的是( A .聲

10、波在水中波長較大,b 是水中聲波的波形曲線。B .聲波在空氣中波長較大,b 是空氣中聲波的波形曲線C .水中質點振動頻率較高,a 是水中聲波的波形曲線D .空氣中質點振動頻率較高,a 是空氣中聲波的波形曲線5、一列簡諧橫波沿x 軸負方向傳播,波速v =4 m/s ,已知坐標原點(x =0處質點的振動圖象如圖a 所示,在下列4幅圖中能夠正確表示t =0.15 s 時波形的圖是 6、如圖所示,位于介質I 和II 分界面上的波源S ,產生兩列分別沿x 軸負方向與正方向傳播的機械波。若在兩種介質中波的頻率及傳播速度分別為f 1、f 2和v 1、v 2,則CABDA .f 1=2f 2,v 1=v 2

11、B .f 1=f 2,v 1=0.5v 2C .f 1=f 2,v 1=2v 2D .f 1=0.5f 2,v 1=v 27.如圖,一列簡諧橫波向右傳播,波速為v ,沿波的傳播方向上有相距為L 的P 、Q 兩質點。某時刻P 、Q 兩質點都處于平衡位置,且P 、Q 間僅有一個波峰。經過時間t ,Q 質點第一次運動到波谷,試求出波長的可能值。8.一列橫波上有相距4米的A 、B 兩點,波的傳播方向是由A 向B ,波長大于2米,如圖11-3-18表示A 、B 兩質點的振動圖像,求波速. 【解析】振動圖象告訴我們初始時刻A 在波峰B 在平衡位置,且由波的傳播方向可以推斷B 點的振動方向向下,由于A 、B

12、 相距4m 而波長大于2m ,所以,A 、B 之間要么不到一個波QPv長,要么不到兩個波長,故可以作出如圖11-3-19模擬波形.由第一個波形圖知道波長為1=4×4/3=16/3m波速為v1=1/T=40/3m由第二個波形圖知道72/4=4,所以2=16/7m波速為v2=2/T=40/7m這里存在多解情況,原因是題目給了我們一個產生多解的可能:波長大于2m4、波的反射和折射一、學習目標:1、知道波面與波線,了解惠更斯原理2、會用惠更斯原理解釋波的反射與折射現象二、學習難點:惠更斯原理的理解與應用三、主要內容:1、波面與波線 波面:由振動狀態相同的點構成的波線:與波面的線叫波線2、惠更

13、斯原理:介質中波面上任一點,都可以看作,此后,這些子波在前進方向的包絡面就是新的波面。用惠更斯原理解釋上面的兩種波面的形成過程。3、波的反射: 結論: 4、波的折射:結論:5、波的衍射學習目標:1、知道衍射現象2、知道產生明顯衍射的條件3、會用惠更斯原理解釋波的衍射現象學習難點:用惠更斯原理解釋波的衍射現象主要內容:1、觀察衍射現象衍射現象:2、產生明顯衍射現象的條件:3、分析衍射現象產生的原因:練習:課本38頁一切波都能發生反射、折射、干涉、衍射。特別是干涉、衍射,是波特有的性質。(1干涉 產生干涉的必要條件是:兩列波源的頻率必須相同。需要說明的是:以上是發生干涉的必要條件,而不是充分條件。

14、要發生干涉還要求兩列波的振動方向相同(要上下振動就都是上下振動,要左右振動就都是左右振動,還要求相差恒定。我們經常列舉的干涉都是相差為零的,也就是同向的。如果兩個波源是振動是反向的,那么在干涉區域內振動加強和減弱的位置就正好顛倒過來了。在穩定的干涉區域內,振動加強點始終加強;振動減弱點始終減弱。至于“波峰和波峰疊加得到振動加強點”,“波谷和波谷疊加也得到振動加強點”,“波峰和波谷疊加得到振動減弱點”這些都只是充分條件,不是必要條件。9.多普勒效應多普勒效應是所有波動過程共有的特征。(1定義:由于波源和觀察者之間的相對運動,使觀察者感到頻率發生變化的現象,叫做多普勒效應。(2現象:當波源和觀察者

15、有相對運動是,如果兩者相互靠近,觀察者接收到的頻率增大;如果兩者遠離,觀察者接收到的頻率減小。(3運用:根據聲波的多普勒效應可以測定車輛的速度;根據光波的多普勒效應可以判斷遙遠天體相對地球的運行速度。一切波都能發生反射、折射、干涉、衍射。特別是干涉、衍射,是波特有的性質。干涉。產生干涉的必要條件是:兩列波源的頻率必須相同。需要說明的是:以上是發生干涉的必要條件,而不是充分條件。要發生干涉還要求兩列波的振動方向相同(要上下振動就都是上下振動,要左右振動就都是左右振動,還要求相差恒定。我們經常列舉的干涉都是相差為零的,也就是同向的。如果兩個波源是振動是反向的,那么在干涉區域內振動加強和減弱的位置就

16、正好顛倒過來了。 干涉區域內某點是振動最強點還是振動最弱點的充要條件:最強:該點到兩個波源的路程之差是波長的整數倍,即=n 最弱:該點到兩個波源的路程之差是半波長的奇數倍,即(122+=n 根據以上分析,在穩定的干涉區域內,振動加強點始終加強;振動減弱點始終減弱。 至于“波峰和波峰疊加得到振動加強點”,“波谷和波谷疊加也得到振動加強點”,“波峰和波谷疊加得到振動減弱點”這些都只是充分條件,不是必要條件。 例1. 如圖所示,S 1、S 2是兩個相干波源,它們振動同步且振 幅相同。實線和虛線分別表示在某一時刻它們所發出的波的 波峰和波谷。關于圖中所標的a 、b 、c 、d 四點,下列說法中正確的有

17、A.該時刻a 質點振動最弱,b 、c 質點振動最強,d 質點振 動既不是最強也不是最弱B.該時刻a 質點振動最弱,b 、c 、d 質點振動都最強C.a 質點的振動始終是最弱的, b 、c 、d 質點的振動始終是最強的D.再過T /4后的時刻a 、b 、c 三個質點都將處于各自的平衡位置,因此振動最弱解:該時刻a 質點振動最弱,b 、c 質點振動最強,這不難理解。但是d 既不是波峰和波峰疊加,又不是波谷和波谷疊加,如何判定其振動強弱?這就要用到充要條件:“到兩波源的路程之差是波長的整數倍”時振動最強,從圖中可以看出,d 是S 1、S 2連線的中垂線上的一點,到S 1、S 2的距離相等,所以必然為

18、振動最強點。 描述振動強弱的物理量是振幅,而振幅不是位移。每個質點在振動過程中的位移是在不斷改變的,但振幅是保持不變的,所以振動最強的點無論處于波峰還是波谷,振動始終是最強的。本題答案應選B 、C衍射。發生明顯衍射的條件是:障礙物或孔的尺寸和波長可以相比或比波長小。 波的獨立傳播原理和疊加原理。獨立傳播原理:幾列波相遇時,能夠保持各自的運動狀態繼續傳播,不互相影響。 疊加原理:介質質點的位移、速度、加速度都等于幾列波單獨轉播時引起的位移、速度、加速度的矢量和。波的獨立傳播原理和疊加原理并不矛盾。前者是描述波的性質:同時在同一介質中傳播的幾列波都是獨立的。比如一個樂隊中各種樂器發出的聲波可以在空

19、氣中同時向外傳播,我們仍然能分清其中各種樂器發出的不同聲波。后者是描述介質質點的運動情況:每個介質質點的運動是各列波在該點引起的運動的矢量和。這好比老師給學生留作業:各個老師要留的作業與其他老師無關,是獨立的;但每個學生要做的作業卻是所有老師留的作業的總和。例2. 階段(一個周期內,試畫出每隔T /4后的波形圖。并分析相遇后時刻疊加區域內各質點的運動情況。解:根據波的獨立傳播原理和疊加原理可作出每隔T /4所示。相遇后T /2時刻疊加區域內abcde 不相同,其中a 、c 、e 三質點速度最大,方向如圖所示,而b 、d 速度為零。這說明在疊加區域內,a 、c 、e 三質點的振動是最強的,b 、

20、d 兩質點振動是最弱的。6、波的干涉學習目標:學習重點:學習難點:主要內容:7、多普勒效應學習目標:學習重點:學習難點:主要內容:1.一列簡諧橫波沿x軸正方向傳播,在t=0時刻的波形圖如圖11-3-11所示。已知這列波在P點依次出現兩個波峰的時間間隔是0.4s,則這列波的波速是m/s,質點P在1s內所通過的路程是 m。從圖示時刻開始,再經過s,質點Q第一次到達波峰. 【例3】一列繩波的波源在坐標原點O 處,經過一段時間振動從O 點向右傳播20cm 到Q 點,如圖11-3-8所示,P 點離開O 點的距離為30cm ,試判斷P 質點開始振動的方向.例2 、如圖甲所示,一根張緊的水平彈性長繩上的、b

21、 兩點,相距14.0m 。b 點在點右方,當一列簡諧波沿此繩向右傳播時,若點位移達到正向極大時,b 點位移恰好為零,且向下運動。經過1.00s 后,點位移為零,且向下運動,而b 點的位移恰好達到負向極大,則這列簡諧波的波速可能等于:A .4.67m /sB .6m /sC .10m /sD.14m /s一列簡諧橫波沿x 軸負方向傳播,圖1是t = 1s 時的波形圖,圖2是波中某振動質元位移隨時 間變化的振動圖線(兩圖用同同一時間起點,則 圖2可能是圖1中哪個質元的振動圖線?( A A .x = 0處的質元; B .x = 1m 處的質元;C .x = 2m 處的質元;D .x = 3m 處的質

22、元。 1.一列簡諧橫波沿x 軸傳播.t =0時的波形如 圖11-3-15所示,質點A 與質點B 相距lm ,A 點 速度沿y 軸正方向;t =0.02s 時,質點A 第一次到 達正向最大位移處.由此可知 ( A .此波的傳播速度為25m/sB .此波沿x 軸負方向傳播C .從t =0時起,經過0.04s ,質點A 沿波傳播方向遷移了1mD .在t =0.04s 時,質點B 處在平衡位置,速度沿y 軸負方向例2:如圖,一根張緊的水平繩上有相距14m 的a 、b 兩點,b 點在a 點的右方,當一列簡諧波沿此繩向右傳播時,若a 點處于波峰位置時,b 點恰處于平衡位置,且向下運動,經過1.00秒后,a

23、 位于平衡位置,且向下運動,而b 點恰處于波谷位置,求這列波可能的波速?(V=14(4n+1/ (4k+3 步訓練2.如圖10-26所示為一簡諧波在t 1=0時刻的波的圖象,波的傳播速度v=2m/s ,質點M 在平衡位置上,求從t 1=0到t 2=2.45s 這段時間內,質點M 通過的路程和位移各多大?2.如圖,一列橫波t 時刻的圖線用實線表示,又經st2.0=的圖線用虛線表示。已知波長為m 2,則以下敘述正確的是y /x /m5-500.10.30.4 A若波向右傳播，則最大周期是 2s B若波向左傳播，則最大周期是 2s C若波向左傳播，則最小波速是 9m / s D若波速是 19m / s ，則傳播方向向左 D若 N 為波源，則該時刻 P 質點動能最小 2008 上海高考題多選題 14.(5 分如圖 11-6-6 所示,在光滑絕緣水平面上,兩個帶等量正電的點 電荷 M、N,分別固定在 A、B 兩點,O 為 A、B 連線的中點,CD 為 AB 的垂直平分線.在 C、O 之間的 F 點由靜止釋放一個帶負電的小球 P(設不改變原來的電場分布,在以后的一段時間 內,P 在 CD 連線上做往復運動,若 A. 小球 P 帶電量緩慢減小,則它往復運動過程中 振幅不斷減小 B. 小球 P 帶電量緩慢減小, 則它往復運動過程中每次 經過 O 點時的速率不斷 減小 C.點電荷 M、N 的帶電量