第三章 机械波
_新教材高中物理第三章机械波3波的反射折射和衍射课件新人教版选择性必修第一册
测鱼群利用了声波的反射，故A错误，B、C、D正确．
2．(2021届新余一中检测)人在室内讲话的声音比在室外空旷处讲话
的声音要洪亮，是因为
()
A．室内空气不流动
B．室内声音多次反射
C．室内声音发生折射
D．室内物体会吸附声音
【答案】B
【解析】在室内听到的声音洪亮是因为声波在室内墙壁上经过多次
反射而得到加强，故B正确．
变式2 (多选)如图所示分别表示一列水波在传播过程中遇到了小孔 (A、B图)或障碍物(C、D图)，其中能发生明显衍射现象的有 ( )
【答案】BD 【解析】图B中小孔与波长相差不多，能发生明显衍射．图D中障碍 物与波长相差不多，能发生明显衍射．故B、D正确．
衍射现象的两点提醒件，波长越大越易发生明显衍射现象． 2．当孔的尺寸远小于波长时，尽管衍射十分明显，但衍射波的能 量很弱，也很难观察到波的衍射．
传播方向 频率f
改变θ反＝θ入 不变
改变θ折≠θ入 不变
波速v
不变
改变
波长λ
不变
改变
2．说明 (1)频率f由波源决定，故无论是反射波还是折射波都与入射波的频 率，即波源的振动频率相同． (2)波速v由介质决定，因反射波与入射波在同一介质中传播，故波 速不变；而折射波与入射波在不同介质中传播，所以波速变化． (3)据v＝λf知，波长λ与v及f有关，即与介质及波源有关．反射波与 入射波在同一介质中传播，频率相同，故波长相同．折射波与入射波在 不同介质中传播，f相同，v不同，故λ不同． 素养点评：本探究通过波的反射和波的折射的探究，培养“科学思 维”素养．
核心素养微专题
波的应用——B超 人们在说话或唱歌的时候，我们听到的声音称为声波，它的频率在 20～20 000 Hz，超过20 000 Hz以上的声波，人耳就不能听见，称为超声 波，简称超声．超声在诊断疾病时，有多种形式：①以振幅(amplitude) 形式诊断疾病的称“一维显示” , 因振幅第一个英文字母是A，故称A 超，又称一维超声；②以灰阶即亮度(brightness)模式形式来诊断疾病的 称“二维显示”，因亮度第一个英文字母是B，故称B超，又称二维超声 或灰阶超声．
_新教材高中物理第三章机械波本章小结课件新人教版选择性必修第一册
3．同侧法 在波的图像上的某一点，沿竖直方向画出一个箭头表示质点运动方 向，并在同一点沿水平方向画一个箭头表示波的传播方向，那么这两个 箭头总是在曲线的同侧，如图丙所示．若波向右传播，则P向下运动．
4．带动法 原理：先振动的质点带动邻近的后振动质点． 方法：在图像上靠近P点另找先振动的一点P′，若P′在P上方，则P向 上运动，若P′在P下方，则P向下运动，如图丁所示．
机
波的图像：描述某一时刻介质中各质点离开平衡位置的情况
械
波的干涉：频率相同的两列波叠加时，某些区域的
波
波 现的 象波 多的 普衍 勒振射 效幅： 应加波 ：大可 由、以 于某绕 波些过 源区障 和域碍 观的物 察振继 者幅续 之减传 间小播 有的 相现 对象 运动，
而使观察者接收到的频率发生变化的现象
第三章 机械波
本章小结
构建知识网络
形成：机械振动在介质中的传播
机 波的形成条件：波源振源、介质，二者缺一不可
械
特点：传播的是运动形式、能量、信息，质点不会波的传播方向垂直
波的分类纵波：质点的振动方向与波的传播方向在同一直线上
波 描的 述物理量波周波速期长vTλ 或频率f关系v＝λf或v＝Tλ
3．振动加强点和减弱点的判断方法 (1)振幅判断法：正确理解加强点和减弱点．不能认为加强点的位移 始终最大，减弱点的位移始终最小，而应该是振幅增大的点为加强点， 其实这些点也在振动，位移可为零；振幅减小的点为减弱点．
(2)条件判断法：振动频率相同、振动情况完全相同的两波源产生的 波叠加时，加强、减弱条件如下：设点到两波源的路程差为Δr，当Δr＝ 2k·2λ时为振动加强
公式v＝
λ T
＝λf可知，波长增大，则波可能发生明显衍射，故B正确；增
选择性必修一,第三章机械波反射、折射和衍射及干涉
反射、折射、衍射、干涉一、波的衍射[导学探究]如图2所示是一个可观察水波衍射的水波发生槽，振源的频率是可以调节的，槽中放置两块可移动的挡板形成宽度可调节的小孔，观察水波的传播，也可以在水槽中放置宽度不同的挡板，观察水波的传播．思考下列问题：(1)水波遇到小孔时，会观察到什么现象？依次减小小孔尺寸，观察到的现象有什么变化？(2)当水波遇到较大的障碍物时，会观察到什么现象？当障碍物较小时，会观察到什么现象？[知识深化]1．关于衍射的条件：应该说衍射是没有条件的，衍射是波特有的现象，一切波都可以发生衍射．衍射只有“明显”与“不明显”之分，障碍物或小孔的尺寸跟波长差不多，或比波长小是产生明显衍射的条件．2．波的衍射实质分析：波传到小孔(障碍物)时，小孔(障碍物)仿佛是一个新波源，由它发出的与原来同频率的波在小孔(障碍物)后传播，就偏离了直线方向．波的直线传播只是在衍射不明显时的近似情况．一、波的衍射1．定义：波可以绕过障碍物继续传播的现象．2．发生明显衍射现象的条件：只有缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长相差不多，或者比波长更小时，才能观察到明显的衍射现象．3．波的衍射的普遍性：一切波都能发生衍射，衍射是波特有的现象．二、波的叠加原理几列波相遇时能够保持各自的运动特征，继续传播，在它们重叠的区域里，介质的质点同时参与这几列波引起的振动，质点的位移等于这几列波单独传播时引起的位移的矢量和．三、波的干涉1．定义频率相同的两列波叠加时，某些区域的振幅加大、某些区域的振幅减小的现象．2．稳定干涉条件(1)两列波的频率必须相同．(2)两个波源的相位差必须保持不变．3．干涉的普遍性一切波都能够发生干涉，干涉是波所特有的现象．[即学即用]1．判断下列说法的正误．(1)只有当障碍物的尺寸与波长差不多或比波长小时，才会发生衍射现象．()(2)敲击音叉使其发声，然后转动音叉，听到声音忽强忽弱是声波的干涉现象．()(3)只有频率相同的两列波才可以叠加．()(4)在振动减弱的区域，各质点都处于波谷．()2．两个频率、振动方向、初始相位均相同的波源S1、S2，产生的波在同一介质中传播时，某时刻t形成如图1所示的干涉图样，图样中两波源S1、S2同时为波谷(实线表示波峰，虚线表示波谷)，在图中标有A、B、C三个点，则振动加强的点是________，振动减弱的点是________．例1(多选)如图3所示是观察水面波衍射的实验装置．AC和BD是两块挡板，AB是一个孔，O是波源．图中已画出波源所在区域波的传播情况，每两条相邻波纹(图中曲线)之间的距离表示一个波长，则关于波经过孔之后的传播情况，下列描述中正确的是()A．此时能观察到波明显的衍射现象B．挡板前后波纹间距离相等C．如果将孔AB扩大，有可能观察不到明显的衍射现象D．如果孔的大小不变，使波源频率增大，能观察到更明显的衍射现象二、波的叠加[导学探究](1)两个同学分别抓住绳子的两端，各自抖动一下，绳上产生两列凸起且相向传播的波，两列波相遇后是否还保持原来的运动状态继续传播？(2)当教室内乐队合奏时，我们听到的某种乐器的声音与这种乐器独奏时发出的声音是否相同？这种声音是否受到了其他乐器的影响？[知识深化]对波的叠加的理解1．波的独立传播特性：几列波相遇时各自的波长、频率等运动特征，不受其他波的影响．2．波的叠加原理：在几列波重叠的区域里，介质的质点同时参与这几列波引起的振动，质点的位移等于这几列波单独传播时引起的位移的矢量和．例2(多选)如图4所示，波源S1在绳的左端发出频率为f1、振幅为A1的半个波形a，同时另一个波源S2在绳的右端发出频率为f2、振幅为A2的半个波形b，且f1<f2，P为两个波源连线的中点．已知机械波在介质中传播的速度只由介质本身的性质决定．下列说法正确的是()A．两列波比较，a波将先到达P点B．两列波在P点叠加时，P点的位移最大可达A1＋A2C．b的波峰到达P点时，a的波峰还没有到达P点D．两列波相遇时，绳上位移可达A1＋A2的点只有一个，此点在P点的左侧三、波的干涉[导学探究]如图5所示，与振动发生器相连的两个小球，在振动发生器的带动下上下振动，形成两个振动频率和振动步调相同的波源，在水面上形成两列步调、频率相同的波，两列波在水面上相遇时，能观察到什么现象？如果改变其中一个小球振动的快慢，还会形成这种现象吗？[知识深化]对波的干涉的理解1．发生干涉的条件：(1)两列波的频率相同；(2)相位差恒定．2．产生稳定干涉图样的两列波的振幅越接近，干涉图样越明显．3．干涉图样及其特点(1)干涉图样：如图6所示．(2)特点①加强区和减弱区的位置固定不变．②加强区始终加强，减弱区始终减弱(加强区与减弱区不随时间变化)．③加强区与减弱区互相间隔．4．振动加强点和振动减弱点(1)振动加强点：振动的振幅等于两列波振幅之和，A＝A1＋A2.(2)振动减弱点：振动的振幅等于两列波振幅之差，A＝|A1－A2|.(3)振动加强点和振动减弱点的判断①条件判断法：振动频率相同、振动情况完全相同的两波叠加时，设点到两波源的路程差为Δx，当Δx＝|x2－x1|＝kλ(k＝0,1,2，…)时为振动加强点；当Δx＝|x2－x1|＝(2k＋1)λ2(k＝0,1,2，…)时为振动减弱点．若两波源振动步调相反，则上述结论相反．②现象判断法：若某点总是波峰与波峰或波谷与波谷相遇，该点为振动加强点，若总是波峰与波谷相遇，则为振动减弱点．例3如图7所示，S1、S2是两个步调完全相同的相干波源，其中实线表示波峰，虚线表示波谷．若两列波的振幅均保持5 cm不变，关于图中所标的a、b、c、d四点，下列说法中正确的是()A．d点始终保持静止不动B．图示时刻质点c的位移为零C．b点振动始终加强，c点振动始终减弱D．图示时刻，b、c两点的竖直高度差为10 cmE．a点振动介于加强点和减弱点之间振动加强点和振动减弱点的理解：不能认为振动加强点的位移始终最大，振动减弱点的位移始终最小，而应该是振幅增大的点为振动加强点，其实这些点也在振动，位移可以为零；振幅减小的点为振动减弱点.例4如图8(a)，在xOy平面内有两个沿z方向做简谐振动的点波源S1(0,4)和S2(0，－2)．两波源的振动图线分别如图(b)和图(c)所示．两列波的波速均为1.00 m/s.两列波从波源传播到点A(8，－2)的路程差为________m，两列波引起的点B(4,1)处质点的振动相互__________(填“加强”或“减弱”)，点C(0,0.5)处质点的振动相互________(填“加强”或“减弱”)．图8根据条件判断法来确定振动加强点和振动减弱点时，一定要注意两波源的振动情况是相同还是相反.课堂检测1．(波的衍射)一列波在传播过程中通过一个障碍物，发生了一定程度的衍射，一定能使衍射现象更明显的措施是()A．增大障碍物尺寸，同时增大波的频率B．增大障碍物尺寸，同时减小波的频率C．缩小障碍物尺寸，同时增大波的频率D．缩小障碍物尺寸，同时减小波的频率2．(波的叠加)(多选)两个不等幅的脉冲波在均匀介质中均以1.0 m/s的速率沿同一直线相向传播，t＝0时刻的波形如图9所示，图中小方格的边长为0.1 m．则不同时刻的波形正确的是()图93．(波的干涉)(多选)图10表示两个相干波源S1、S2产生的波在同一种均匀介质中相遇．图中实线表示波峰，虚线表示波谷，b、d、f共线，下列说法正确的是()A．a、c两点的振动加强，b、d两点的振动减弱B．e、f两点的振动介于加强点和减弱点之间C．经适当的时间后，加强点和减弱点的位置互换D．经半个周期后，原来位于波峰的点将位于波谷，原来位于波谷的点将位于波峰4．(波的干涉)在图11中，A、B是同一介质中两相干波源，其振幅均为A＝5 cm，频率均为f＝100 Hz，当A点为波峰时，B点恰好为波谷，波速v＝10 m/s，P A⊥AB，判断P点为振动加强点还是振动减弱点？图11变式训练考点一波的衍射1．(多选)以下说法中正确的是()A．波的衍射现象必须具备一定的条件，否则不可能发生衍射现象B．要观察到水波明显的衍射现象，必须使狭缝的宽度远大于水波波长C．波长越长的波，越容易发生明显的衍射D．只有波才有衍射现象2．(多选)如图1所示，一小型渔港的防波堤两端MN相距约60 m，在防波堤后A、B两处有两个小船进港躲避风浪．某次海啸引起的波浪沿垂直于防波堤的方向向防波堤传播，下列说法中正确的有()A．假设波浪的波长约为10 m，则A、B两处小船基本上不受波浪影响B．假设波浪的波长约为10 m，则A、B两处小船明显受到波浪影响C．假设波浪的波长约为50 m，则A、B两处小船基本上不受波浪影响D．假设波浪的波长约为50 m，则A、B两处小船明显受到波浪影响3．如图2，P为桥墩，A为靠近桥墩浮在水面的叶片，波源S连续振动，形成水波，此时叶片A静止不动．为使水波能带动叶片振动，可用的方法是()A．提高波源频率B．降低波源频率C．增加波源距桥墩的距离D．减小波源距桥墩的距离4．如图3所示为两列不同频率的水波通过相同的小孔形成的衍射图样，由图可知，两列波的波长和频率的大小关系是()A．λA>λB，f A>f B B．λA<λB，f A<f BC ．λA>λB，f A<f B D．λA<λB，f A>f B考点二波的叠加5．关于波的叠加和干涉，下列说法中正确的是()A．两列频率不相同的波相遇时，因为没有稳定的干涉图样，所以波没有叠加B．两列频率相同的波相遇时，振动加强的点只是波峰与波峰相遇的点C．两列频率相同的波相遇时，介质中振动加强的质点在某时刻的位移可能是零D．两列频率相同的波相遇时，振动加强的质点的位移总是比振动减弱的质点的位移大6．(多选)如图4所示，沿一条直线相向传播的两列波的振幅和波长均相等，当它们相遇时可能出现的波形是下图中的()图47．(多选)如图5所示，两列简谐横波分别沿x轴正方向和负方向传播，两波源分别位于x＝－2 cm和x＝12 cm处，两列波的波速均为v＝4 cm/s，两波源的振幅均为A＝2 cm.图示为t ＝0时刻两列波的图象，此刻平衡位置处于x＝2 cm和8 cm的P、Q两质点刚开始振动．质点M的平衡位置处于x＝5 cm处，关于各质点运动情况的判断正确的是()A．质点P、Q都首先沿y轴负向运动B．t＝0.75 s时刻，质点P、Q都运动到M点C．t＝1 s时刻，质点M的位移为＋4 cmD．t＝1 s时刻，质点M的位移为－4 cm考点三波的干涉8．(多选)两列振动方向相同、振幅分别为A1和A2的相干简谐横波相遇．下列说法正确的是()A．波峰与波谷相遇处质点的振幅为|A1－A2|B．波峰与波峰相遇处质点离开平衡位置的位移始终为A1＋A2C．波峰与波谷相遇处质点的位移总是小于波峰与波峰相遇处质点的位移D．波峰与波峰相遇处质点的振幅一定大于波峰与波谷相遇处质点的振幅9．两波源S1、S2在水槽中形成的波形如图6所示，其中实线表示波峰，虚线表示波谷，则()图6A．在两波相遇的区域中会发生干涉B．在两波相遇的区域中不会发生干涉C．P点的振动始终加强D．P点的振动始终减弱二、非选择题10．(波的干涉)在“观察水波的干涉”实验中得到如图7所示的干涉图样．S1、S2为波源，实线表示波峰，虚线为P位置与波源连线，且S1P＝S2P.图7(1)P点是振动________点(选填“加强”或“减弱”)．(2)若有一小纸片被轻放在P点浮于水面上，则此后纸片的运动情况是________．A．一定沿箭头A方向运动B．一定沿箭头B方向运动C．一定沿箭头C方向运动D．在P点处随水面上下运动11．(波的干涉)波源S1和S2振动方向相同，频率均为4 Hz，分别置于均匀介质中x轴上的O、A两点处，OA＝2 m，如图8所示．两波源产生的简谐横波沿x轴相向传播，波速为4 m/s.已知两波源振动的初始相位相同．求：图8(1)简谐横波的波长；(2)O、A间合振动振幅最小的点的位置．12．(综合应用)如图9所示，S是水面波的波源，xy是挡板，S1、S2是两个狭缝(SS1＝SS2)，狭缝的尺寸比波长小得多，试回答以下问题：图9(1)若闭上S1，只打开S2，会看到什么现象？(2)若S 1、S 2都打开，会发生什么现象？(3)若实线和虚线分别表示波峰和波谷，那么在A 、B 、C 、D 各点中，哪些点振动最强，哪些点振动最弱？三、波的反射和折射及应用[导学探究] 如图2所示，当波从介质Ⅰ传播到两介质的交界面时，返回介质Ⅰ的波和进入介质Ⅱ的波的频率变化吗？波长变化吗？[知识深化] 对波的反射和折射的理解(1)频率是由振源决定的，介质中各个质点的振动都是受迫振动，因此不论是反射还是折射，波的频率是不改变的．(2)波速是由介质决定的，波反射时是在同一介质中传播，因此波速不变，波折射时是在不同介质中传播，因此波速改变．(3)波长是由频率和波速共同决定的，即在波的反射中，由于波的频率和波速均不变，根据公式λ＝v f 可知波长不改变；在波的折射中，当进入新的介质中波速增大时，由λ＝vf 可知波长变大；反之变小．例3图3中1、2、3分别代表入射波、反射波、折射波的波线，则()A．2与1的波长、频率相等，波速不等B．2与1的波速、频率相等，波长不等C．3与1的波速、频率、波长均相等D．3与1的频率相等，波速、波长均不等例4某测量员利用回声测距，他站在两平行墙壁间某一位置鸣枪，经过1 s第一次听到回声，又经过0.5 s再次听到回声，已知声速为340 m/s，则两墙壁间的距离为多少？回声测距的三种情况1．当声源不动时，声波遇到了障碍物后会返回继续传播，反射波与入射波在同一介质中传播速度相同，因此，入射波和反射波在传播距离一样的情况下用的时间相等，设经时间t 听到回声，则声源距障碍物的距离为s ＝v 声·t 2. 2．当声源以速度v 向静止的障碍物运动或障碍物以速度v 向静止的声源运动时，声源发声时障碍物到声源的距离为s ＝(v 声＋v )·t 2. 3．当声源以速度v 远离静止的障碍物或障碍物以速度v 远离静止的声源时，声源发声时障碍物到声源的距离为s ＝(v 声－v )·t 2. 4．(波的反射和折射)一列声波在空气中的波长为0.2 m ．当该声波从空气中以某一角度传入介质Ⅱ中时，波长变为0.6 m ，如图5所示，若空气中的声速是340 m/s.求：图5(1)该声波在介质Ⅱ中传播时的频率；(2)该声波在介质Ⅱ中传播的速度；(3)若声波垂直进入介质Ⅱ，经0.4 s返回空气，则介质Ⅱ的深度为多少？考点三波的反射与折射9．关于波的反射与折射，下列说法正确的是()A．入射波的波长一定等于反射波的波长，其频率不变B．入射波的波长一定小于反射波的波长，其频率不变C．入射波的波长一定大于折射波的波长，其频率不变D．入射波的波长一定小于折射波的波长，其频率不变10．(多选)以下关于波的认识，正确的是()A．潜艇利用声呐探测周围物体的分布情况，用的是波的反射原理B．隐形飞机怪异的外形及表面涂特殊隐形物质，是为了减少波的反射，从而达到隐形的目的C．雷达的工作原理是利用波的干涉D．水波从深水区传到浅水区改变传播方向的现象，是波的折射现象12．(波的反射)利用超声波可以探测鱼群的位置．在一只装有超声波发射和接收装置的渔船上，向选定的方向发射出频率f＝5.8×104 Hz的超声波后，经过时间t＝0.64 s接收到从鱼群反射回来的反射波．已知该超声波在水中的波长λ＝2.5 cm，求鱼群到渔船的距离是多少．(鱼群和渔船静止不动)13．(波的折射)一声波在空气中的波长为25 cm，速度为340 m/s，当折射进入另一种介质时，波长变为80 cm，求：(1)声波在这种介质中的频率；(2)声波在这种介质中的传播速度大小．。
高中人教物理选择性必修一第三章 机械波章末复习(课件)新教材同步备课
3
三、波的多解问题
2
(3)波源质点的起振方向决定了它后面的质点的起振方向，各质点的起振方向与波
源的起振方向相同．
一、机械波的传播与图象
3．波的传播方向与质点振动方向的互判方法
一、机械波的传播与图象
1．一列沿x轴正方向传播的简谐机械横波，波速为4 m/s.某时刻波形如图所示，下 列说法正确的是( D ) A．这列波的振幅为4 cm B．这列波的周期为1 s C．此时x＝4 m处质点沿y轴负方向运动 D．此时x＝4 m处质点的加速度为0
三、波的多解问题
【解析】：根据振动图象可知，质点 Q 开始振动的方向沿 y 轴正方向，
周期 T＝6 s，而且由振动图象可知波由 P 传到 Q 所用的时间 t＝(nT
＋4) s，即由 P 传到 Q 所用的时间可能为 4 s，10 s,16 s，…，波速 v
＝PQ＝ 10 t 6n＋4
m/s，即可能的波速为 2.5 m/s,1 m/s,0.625 m/s，…，波
一般采用从特殊到一般的思维方法，即找出一个周期内满足条件的关系Δt或Δx，若 此关系为时间，即t＝nT＋Δt(n＝0,1,2，…)；若此关系为距离，则x＝nλ＋Δx(n＝0,1， 2，…)．
三、波的多解问题
6.一列沿x轴传播的简谐横波，其周期为T，某时刻的波形图象如图中的实线所示， 再经t＝0.2 s的波形图如图中的虚线所示．求： (1)若t小于T，则此列波的波速为多大？ (2)若t大于T，则此列波的波速为多大？
人教版高中物理选择性必修第1册 第三章机械波 第4节《波的干涉》
− = （ = ，，，， … ）
=
➢ 振动减弱点的位置
− = ( + ) （ = ，，，， … ）
波的干涉
请判断下列各点是加强点还是减弱点。
A
B
练习与应用
下图表示两列频率相同，振幅相同的横波相遇时某一时刻的情况，
实线表示波峰，虚线表示波谷。
②振动加强（减弱）的区域是指质点的振幅大（小），而不是指
振动的位移大（小），因为位移是在时刻变化的。
波的干涉
ↇ 加强点，减弱点位置判断
=
= .
假设在两列波的叠加区域有一个P点，它到两列
波源的距离分别为PS1、PS2，两列波的波长为。
➢ 振动加强点的位置
=
频率、周期、波速、波长均不发生任何变化。
几列波相遇时，能够保持各自的特征，继续传播，
在它们重叠的区域里，介质的质点同时参与这几列波
所引起的振动，质点的位移等于这几列波单独传播时
引起的位移的矢量和。
波的叠加
波的独立传播
抖动的绳子（绳波）
上课讨论（声波）
湖面上层层涟漪（水波）
红绿光束空间交叉（光波）
波的干涉
定义：频率相同、相位差恒定、振动方向相同的两列波叠加时，某些
区域的振动总是加强，某些区域的振动总是减弱，这种现象叫作波的干涉。
形成的这种稳定图样叫作干涉图样。
波的干涉
ↇ 波的干涉
思考
①为什么振动加强（减弱）区是稳定的，不随时间变化？
②振动加强区的质点位移是不是一直最大呢？
注意：
①振动加强的区域振动始终加强，振动减弱的区域振动始终减弱。
电磁波（干涉条纹）
声波（降噪耳机）
2025高考物理步步高同步练习选修1第三章 机械波 1 波的形成含答案
2025高考物理步步高同步练习选修1第三章机械波1波的形成[学习目标] 1.理解波的形成过程，会判断质点的振动方向(难点)。
2.知道横波和纵波的概念，能够区别横波和纵波。
3.知道机械波的产生条件和传播特点(重点)。
一、波的形成及特点如图所示，手拿绳的一端，上下振动一次，使绳上形成一个凸起状态，随后形成一个凹落状态，可以看到，这个凸起状态和凹落状态在绳上从一端向另一端移动。
如果在绳子上某处做一红色标记，观察这一红色标记的运动。
(1)红色标记有没有随波迁移？红色标记是怎样运动的？(2)当手停止抖动后，绳上的波会立即停止吗？答案(1)没有，红色标记只在竖直方向上下振动(2)不会，当手停止抖动后，波仍向右传播1．波：振动的传播称为波动，简称波。
2．波的形成(以绳波为例)(1)一条绳子可以分成一个个小段，这些小段可以看作一个个相连的质点，这些质点之间存在着弹性力的作用。
(2)当手握绳端上下振动时，绳端带动相邻的质点，使它也上下振动。
这个质点又带动更远一些的质点…绳子上的质点都跟着振动起来，只是后面的质点总比前面的质点迟一些开始振动，绳端这种上下振动的状态就沿绳子传了出去，整体上形成了凹凸相同的波形。
1．绳上各质点开始振动的方向(起振方向)与振源起振的方向有什么关系？ 答案 绳上各点的起振方向与振源起振方向相同。
2．振源振动停止后，波还能继续传播吗？ 答案 能够继续传播波动过程中各质点的运动特点波动过程中各质点的振动周期都与波源的振动周期相同，其运动特点为： (1)先振动的质点带动后振动的质点——“带动” (2)后振动的质点重复前面质点的振动——“重复”(3)后振动的质点的振动状态滞后于先振动的质点的振动状态—“滞后”例1 如图所示是某绳波形成过程的示意图。
质点1在外力作用下沿竖直方向做简谐运动，带动2、3、4…各个质点依次上下振动，把振动从绳的左端传到右端。
已知t ＝0时，质点1开始向上运动，t ＝T4时，1到达最上方，5开始向上运动。
新教材 人教版高中物理选择性必修第一册 第三章 机械波 知识点考点重点难点提炼汇总
第三章机械波1 波的形成 ..................................................................................................................... - 1 -2 波的描述 ..................................................................................................................... - 7 -3 波的反射、折射和衍射............................................................................................ - 15 -4 波的干涉 ................................................................................................................... - 15 -5 多普勒效应 ............................................................................................................... - 22 -1 波的形成一、波的形成和传播1．组成介质的质点之间有相互作用，一个质点的振动会引起相邻质点的振动．机械振动在介质中传播，形成机械波．2．介质中有机械波传播时，介质本身并不随波一起传播，因此它传播的只是振动这种运动形式．3．介质中本来静止的质点，随着波的传来而发生振动，可见波是传递能量的一种方式．4．我们能用语言进行交流，说明波可以传递信息．二、横波与纵波1．横波：质点的振动方向与波的传播方向相互垂直的波，叫作横波．在横波中，凸起的最高处叫作波峰，凹下的最低处叫作波谷．2．纵波：质点的振动方向与波的传播方向在同一直线上的波，叫作纵波．在纵波中，质点分布最密的位置叫作密部，质点分布最疏的位置叫作疏部．3．声波：发声体振动时在空气中产生的声波是纵波．声波不仅能在空气中传播，也能在液体、固体中传播．但不管在哪种介质中，声波都是纵波．考点一波的形成和传播1．波的概念振动的传播称为波动，简称波．2．波源引起波动的振动体叫波源．3．介质能够传播机械振动的物质叫介质，它可以是固、液、气三态中任意一种，可以把介质看成由许多质点构成，各质点跟相邻质点互相联系．4．波的形成在介质中，波源首先振动，带动邻近的质点依次振动，形成向远处传播的波动．【实例精讲】当手握绳端上下振动时，绳端带动相邻质点，使它也上下振动．这个质点又带动更远一些的质点……绳上的质点都很快振动起来，只是后面的质点总比前面的质点迟一些开始振动．如图所示．它有以下特点：(1)振动由振源逐步向远处传播；(2)各质点相继发生振动，后一质点将重复前一质点的振动；(3)各质点的起振方向均相同；(4)各质点只在平衡位置附近做机械振动，而不随波迁移．6．波的形成条件波源通过质点间的弹力作用带动周围质点振动，故波的传播必须有弹性介质存在，即有波源和介质．【例1】(多选)如图所示，沿水平方向的介质中的部分质点，每相邻质点间的距离相等，其中0为波源，设波源的振动周期为T.自波源通过平衡位置向下振动时开始计时，经过T4，质点1开始振动，则下列说法中正确的是()A．介质中所有的质点的起振方向都竖直向下，但图中质点9起振最晚B．图中所画的质点的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起振后，通过平衡位置或最大位移处的时间总是比质点7通过相同位置时落后T 4D．只要图中所有的质点都已振动了，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发生的是第98次振动【审题指导】1．波源起振后，假设介质之间没有相互作用，能形成波吗？2．波源起振后，后面的质点振动是由前面的质点带动引起的，因此各质点起振方向有什么特点？3．形成波后，沿波传播方向各质点振动的周期有什么关系？4．在同一介质中，波源振动的每个周期，波传播的距离有什么关系？【解析】从图中可知，质点9是图中距波源最远的点，尽管与振源起振方向相同，但起振时刻最晚，故A正确，B错误；质点7与质点8相比较，质点7是质点8的前一个质点，7、8两质点的振动步调相差T4，故C正确；波由质点1传播到质点9正好是2个周期的时间，质点9比质点1晚2T开始起振，一旦质点9起振后，质点1、9振动步调完全一致，故D正确．【答案】ACD考点二横波和纵波1．横波(1)概念：质点的振动方向跟波的传播方向相互垂直的波，叫作横波．(2)波形特点：凹凸相间．【说明】形成横波的各质点可在与波传播方向垂直的任意方向上振动．(3)波峰和波谷：在横波中，凸起的最高处叫作波峰，凹下的最低处叫作波谷．2．纵波(1)概念：质点的振动方向跟波的传播方向在同一直线上的波，叫作纵波．(2)波形特点：疏(疏部)密(密部)相间．(3)密部和疏部：在纵波中，质点分布最密的位置叫作密部，质点分布最疏的位置叫作疏部．3．横波和纵波的区别横波纵波概念在波动中，质点振动方向和波的传播方向互相垂直，这种波叫横波在波动中，质点的振动方向和波的传播方向在同一直线上，这种波叫纵波介质只能在固体介质中传播在固体、液体和气体介质中均能传播特征在波动中交替、间隔出现波峰和波谷在波动中交替、间隔出现密部和疏部声波是纵波，地震波既有横波又有纵波．水波比较复杂，水的内部只能传播纵波，由于表面张力作用，水的表面可以传播横波和纵波，因此水波既不是横波，也不是纵波，称为水纹波(如图所示)．地震波既有横波又有纵波，所以地震时房屋上下左右摆动．【例2】关于横波和纵波，下列说法正确的是()A．振源上、下振动形成的波是横波B．振源水平振动形成的波是纵波C．波沿水平方向传播，质点上下振动，这类波是横波D．质点沿水平方向振动，波沿水平方向传播，这类波是纵波【审题指导】判断横波与纵波的方法是根据波的传播方向与质点振动方向的关系．【解析】根据纵波与横波的概念，质点振动方向与波传播方向垂直者为横波，同一直线者为纵波，并不是上、下振动与水平振动的问题．所以A、B两项错误，C正确；对于D，水平传播、水平振动还不足以说明是同一直线，则D项错误．【答案】 C考点三机械波1．机械波机械振动在介质中传播，形成机械波．【说明】生活中常见的波大部分是机械波，如声波、水波等，无线电波、光属于电磁波．2．介质与机械波的传播介质中有机械波传播时，介质中的物质并不随波一起传播，传播的只是振动这种运动形式，同时传播波源的能量和包含的信息．3．机械波的特点(1)各质点都做受迫振动，其振动的频率(或周期)都与波源的频率(或周期)相同，各质点的起振方向都与波源相同，但不同步，离波源越远的质点振动越滞后．(2)机械波传播的是波源的运动形式和波源提供的能量，介质中各质点并不随波迁移，而是在自己的平衡位置附近振动．在横波中，波动方向与振动方向垂直．均匀介质中，波动是匀速运动，振动是变速运动．(3)介质中各质点靠弹力相互作用，前一质点带动后一质点振动，后一质点跟着前一质点振动，故可通过前一质点的位置而确定后一质点的运动方向．此外，若不计能量损失，在均匀介质中各质点振动的振幅应相同．(4)机械波在传播时也传递了信息．【例3】沿绳传播的一列机械波，当波源突然停止振动时()A．绳上各质点同时停止振动，横波立即消失B．绳上各质点同时停止振动，纵波立即消失C．离波源较近的各质点先停止振动，较远的各质点稍后停止振动D．离波源较远的各质点先停止振动，较近的各质点稍后停止振动【审题指导】1．由于波源的振动依次引起后面质点的振动，从而形成机械波，试想有机械波一定存在机械振动吗？2．机械波是由波源的振动引起的，那么有机械振动一定形成机械波吗？3．如果波源停止振动，机械波能马上消失吗？为什么？4．机械波的形成是由前面的质点依次带动后面的质点形成的，那么波源停止振动后，是离波源近的质点先停止振动还是远的质点先停止振动？为什么？【解析】波形成后，如果波源停止振动，波不会立即消失，A、B错；波源的能量不断向远处传播，故离波源较近的质点先停止振动，C正确，D错．【答案】 C【例4】如图所示是以质点P为振源的机械波沿着一条固定的轻绳传播到质点Q的波形图，则质点P刚开始振动时的方向为()A．向上B．向下C．向左D．向右【审题指导】1．由题中条件可知波向哪个方向传播？2．传到Q点时，Q点向哪个方向运动？【解析】由于是波源带动了后面的质点依次振动，且后面的质点总是重复前面质点的振动状态，所以介质中各质点开始振动时的方向都与波源开始振动时的方向相同．此时波刚传播至Q点，Q点此时的振动状态即与波源P开始振动时的状态相同．由波的传播特点可知Q点此时是向上运动的，所以波源P点刚开始振动时的方向也向上．正确选项为A.理解波的形成过程可以解决质点振动方向、传播特点等问题．【答案】 A振动和波动的区别与联系(续表)A．有机械振动就一定有机械波B．机械波中各质点振幅一定相同C．机械波中各质点均做受迫振动D．机械波中各质点振动周期相同【思路分析】根据振动与波动的关系以及质点振动的特点分析问题．【解析】有机械振动不一定有机械波，故选项A错误；机械波传播中要消耗能量，所以振动幅度逐渐减小，各质点的振幅不一定相等，选项B错误；机械波传播中各质点都要受到它前面质点的作用，每个质点都在做受迫振动，各质点振动的周期相同，故选项C、D正确．【答案】CD2 波的描述一、波的图像1．波的图像的作法(1)建立坐标系：用横坐标x表示在波的传播方向上各质点的平衡位置，纵坐标y表示某一时刻各质点偏离平衡位置的位移．(2)选取正方向：选取质点振动的某一个方向为y轴正方向，x轴一般向右为正．(3)描点：把某一时刻所有质点的位移画在坐标系里．(4)连线：用一条平滑的曲线把坐标系中的各点连接起来就是这一时刻的波形图．2．波的图像的特点(1)波的图像也称波形图，简称波形，如果波形是正弦曲线，这样的波叫作正弦波，也叫简谐波．(2)介质中有正弦波传播时，介质中的质点做简谐运动．3．波的图像与振动图像的比较(1)波的图像表示介质中的“各个质点”在“某一时刻”的位移．(2)振动图像表示介质中“某个质点”在“各个时刻”的位移．二、波长(λ)1．定义：在波的传播方向上，振动相位总是相同的两个相邻质点间的距离．2．特征：在横波中，两个相邻波峰或两个相邻波谷之间的距离等于波长．在纵波中，两个相邻密部或两个相邻疏部之间的距离等于波长．三、波的波速、周期和频率1．波速是指机械波在介质中的传播速度．2．波的周期等于波上各质点的振动周期．3．在波动中，各个质点的振动周期(或频率)是相同的，它们都等于波源的振动周期(或频率)．4．周期T和频率f互为倒数，即f＝1/T.5．在一个周期的时间内，振动在介质中传播的距离等于一个波长．6．公式：v＝λT，它还等于波长和频率的乘积，公式为v＝λf，这两个公式虽然是从机械波得到的，但也适用于我们以后将会学到的电磁波．7．波速的决定因素：机械波在介质中的传播速度由介质本身的性质决定，在不同的介质中，波速是不同的．另外，声速还与温度有关．考点一波的图像1．图像的建立(1)波传播时各质点都在各自平衡位置附近振动，而且振动有先有后，某一时刻，各质点处于一定的位置，如果用各质点离开平衡位置的位移来表达它们所在的位置，就可以得到关于某时刻各质点位置情况的一条图线．(2)用横坐标x表示波的传播方向上各介质的平衡位置，纵坐标y表示某一时刻各个质点偏离平衡位置的位移，在xOy平面上，画出多个质点的平衡位置x与多个质点偏离平衡位置的位移y的各点(x，y)，用平滑的曲线把各点连接起来就得到了波的图像，如图所示．2．简谐波(1)定义：波源做简谐运动时，介质的各个质点随波源做简谐运动，所形成的波叫作简谐波．(2)简谐波的图像：正弦或余弦曲线．(3)简谐波是一种最基本、最简单的波，其他的波可以看做是由若干简谐波合成的．3．波的图像的特点(1)波的图像并不是实际运动的波形图，但某时刻横波的图像形状与波在该时刻的实际波形很相似，波形中的波峰对应波的图像中的位移正向最大值，波谷对应图像中位移负向最大值．波形中的平衡位置也对应图像中的平衡位置．(2)波的图像的周期性在波的传播过程中，各质点都在各自的平衡位置附近振动，不同时刻，质点的位移不同，则不同时刻，波的图像不同．质点振动位移做周期性变化，则波的图像也做周期性变化，经过一个周期，波的图像复原一次．相隔时间为周期整数倍的两个时刻，波形相同．(3)波的传播方向的双向性如果只知道波沿x轴传播，那么波的传播方向有可能沿x轴正向，也有可能沿x轴负向．4．物理意义描述在波的传播方向上的介质中的各质点在某一时刻离开平衡位置的位移．5．对波的图像的理解(1)直接获得的信息①从图像上可直接读出振幅，如图所示，波的图线上，纵坐标的最大值的绝对值即为振幅A，A＝4 cm.②可确定任一质点在该时刻的位移，如图所示，图线上各点纵坐标表示各质点在该时刻的位移，例如图中M点的位移为2 cm.(2)间接获得的信息①因加速度方向和位移方向相反，可确定任一质点在该时刻的加速度方向．②若已知波的传播方向，可确定各质点在该时刻的振动方向，并判断位移、加速度、速度、动能的变化．如上图所示，如要确定图线上N点的振动方向，可以根据波的传播方向和波的形成过程，知道质点N开始振动的时刻比它左侧相邻质点M要滞后一些，所以质点M在此时刻的位移值是质点N在下一时刻的位移值，由此判断出质点N此时刻的速度方向应沿y轴正方向，即向上振动．如果这列波的传播方向改为自右向左，则质点M开始振动的时刻比它右侧相邻质点N要滞后一些，所以质点N此时刻的位移值将是质点M在晚些时刻的位移值，由此判断出质点M此时刻的速度方向应沿y轴负方向，即向下振动．总之，利用波的传播方向确定质点的运动方向的方法是要抓住波动的成因，即先振动的质点(即相邻两点中离波源比较近的质点)总是要带动后面的质点(即相邻两点中离波源比较远的质点)运动．6．振动图像和波的图像的比较振动图像和波的图像从形状上看都是正弦曲线，但图像的物理意义、坐标中描述的物理量、研究的内容等方面有着本质的不同，现用图表做如下比较.振动图像波的图像研究对象一个振动质点沿波传播方向上若干质点坐标横轴表示时间，纵轴表示质点的位移横轴表示波线上各质点平衡位置，纵轴表示各质点对各自平衡位置的位移振动图像波的图像研究一个质点的位移随时间的变化规某时刻所有质点的空间分布规律内容律图像图像意义表示一个质点在各个时刻的位移表示某时刻图线上各质点的位移图像变化随时间推移，原有图像形状不变，只是沿t轴延续(如图中虚线)随时间推移，图像整体沿波的传播方向平移，不同时刻波形不同(如图中虚线)运动情况质点做简谐运动，属非匀变速运动波在同一均匀介质中匀速传播，介质的质点做简谐运动图像信息(1)由纵坐标可知振幅，由横坐标可知周期；(2)由图像的切线斜率可知速度的大小及方向的变化情况；(3)由位移的变化情况可知加速度的大小及方向的变化情况(1)由纵坐标可知振幅，由横坐标可知波长(下节学)；(2)可根据波的传播方向确定各质点某时刻的运动方向；也可根据某质点的运动方向确定波的传播方向；(3)由位移情况可确定质点在某一时刻加速度的大小及方向情况向，下列说法正确的是()A．此时刻C点振幅为负值B．此时刻质点B、E的速度相同C．此时刻质点C、F的加速度、速度都为零D．此时刻D点正沿y轴负方向运动【审题指导】1．在简谐横波中，各质点做什么运动？2．从波的图像中可获取哪些信息？3．判断波传播方向与各质点的振动方向的关系有哪些方法？【解析】振幅在波形图上为纵坐标最大值的绝对值，A错；由同侧法可判断B沿＋y方向运动，E、D均沿－y方向运动，故B错，D正确；又C、F加速度均为最大值，故C错，只选D.【答案】 D考点二波长、频率和波速1．波长(1)定义：在波的传播方向上，振动相位总是相同的两个相邻质点间的距离叫作波长，用λ表示．(2)对波长的认识①在波的传播方向上相位相同(即状态相同)的质点有很多个，只有相邻的两质点间的距离才等于波长．②对于横波，两个相邻波峰或相邻波谷之间的距离等于波长，相邻的波峰和波谷所对应的平衡位置相距半个波长(如图所示)；对于纵波，两个相邻密部或相邻疏部之间的距离等于波长，相邻的密部和疏部相距半个波长．③因为相邻波长内对应点的状态相同，所以在波的传播方向上，质点的振动状态随位置变化而出现周期性变化，波长实质上反映了波的传播在空间上的周期性．④相距λ整数倍的两质点振动步调总是相同的；相距λ/2的奇数倍的两质点振动步调总是相反的．2．周期和频率(1)定义：在波动中，各个质点的振动周期或频率是相同的，它们都等于波源的振动周期或频率，这个周期或频率也叫作波的周期或频率．周期用T表示，频率用f表示．波源振动一个周期，其他被波源带动的质点也刚好完成一次全振动，且波在介质中往前传播一个波长．(2)波的空间周期性和时间周期性：每隔n个波长的距离，波形就重复出现；每隔n个周期的时间，波形恢复原来的形状，这就是波的空间周期性和时间周期性．3．波速(1)定义：波传播的速度称为波速．波速反映了振动在介质中传播的快慢程度，可以用公式v＝xt来计算，其中x为波传播的距离，t为传播这段距离所用的时间．(2)波速与质点的振动速度不同波速是振动形式传播的速度，始终沿着波的传播方向，在同一均匀介质中波速大小不变．质点的振动速度是质点在平衡位置附近振动的速度，大小和方向均随时间发生周期性变化．(3)波速的大小的决定因素波速由介质的性质决定，同一列波在不同介质中传播速度不同，但同一类机械波在同一均匀介质中传播速度相同．如声波，在空气中不管哪种频率的波传播速度相同．【例2】(多选)下图所示的是一列简谐波在某一时刻的波形图像，下列说法中正确的是()A．质点A、C、E、G、I在振动过程中位移总是相同B．质点B、F在振动过程中位移总是相等C．质点D、H的平衡位置间的距离是一个波长D．质点A、I在振动过程中位移总是相同，它们的平衡位置间的距离是一个波长【解析】从图像中可以看出质点A、C、E、G、I在该时刻的位移都是零，由于波的传播方向是向右的，容易判断出质点A、E、I的速度方向是向下的，而质点C、G的速度方向是向上的，因而这五个点的位移不总是相同，A项错误；质点B、F是同处在波峰的两个点，它们的振动步调完全相同，在振动过程中位移总是相等，B项正确；质点D、H是处在相邻的两个波谷的点，它们的平衡位置之间的距离等于一个波长，C项正确；虽然质点A、I在振动过程中位移总是相同，振动步调也完全相同，但由于它们不是相邻的振动步调完全相同的两个点，它们的平衡位置之间的距离不是一个波长(应为两个波长)，D项错误．【答案】BC考点三波长、频率和波速之间的关系1．波长、频率和波速之间的关系在一个周期的时间内，振动在介质中传播的距离等于一个波长，因而可以得到波长λ、频率f(或周期T)和波速v三者的关系为：v＝λT.根据T＝1f，则有v＝λf.【注意】①关系式v＝λT和v＝λf不仅对机械波适用，对后面要学习的电磁波及光波也适用．②波速的计算既可用v＝xt求，也可以根据v＝λT或v＝λf求，计算时注意波的周期性所造成的多解．2．波长、频率、波速之间的决定关系(1)周期和频率，只取决于波源，而与v、λ无直接关系．(2)速度v取决于介质的物理性质，它与T、λ无直接关系．只要介质不变，v 就不变；反之如果介质改变，v也一定改变．(3)波长λ取决于v和T(f)，或者说取决于波源和介质．只要v和T(f)其中一个发生变化，由于v＝λT(v＝λf)，波长λ也一定发生变化．【注意】公式v＝λT和v＝λf只是几个物理量之间的数量关系，而不是决定关系．【例3】(多选)对机械波，关于公式v＝λf，下列说法正确的是()A．v＝λf适用于一切波B．由v＝λf知，f增大，则波速v也增大C．v、λ、f三个量中，对同一列波来说，在不同介质中传播时保持不变的只有fD．由v＝λf知，波长是4 m的声音为波长是2 m的声音传播速度的2倍【审题指导】公式v＝λf适用于一切波，公式中v、f都有其特定的决定因素，即介质决定机械波的波速，波源决定频率．由v＝λf可知，波速、频率确定的同时，也确定了波长．【解析】机械波从一种介质进入另一种介质，波源没变，波的频率不变；介质的变化导致了波速和波长的改变．波长也是波的周期性的体现，它体现的是波在空间上的周期性．【答案】AC机械波的多解问题造成波动问题多解的主要因素：1．周期性(1)时间的周期性：时间间隔Δt与周期T的关系不明确．(2)空间的周期性：波传播距离Δx与波长λ的关系不明确．2．双向性(1)传播方向双向性：波的传播方向不确定．(2)振动方向双向性：质点振动方向不明确．由于波动问题的多解性的出现，从而导致了求解波动问题的复杂性，而最容易失误的往往是漏解，因此在解决振动和波动问题时一定要考虑全面，尤其是对题设条件模糊，没有明确说明的物理量，一定要考虑其所有可能性．如说质点达到最大位移处，则有正向最大位移与负向最大位移两种可能；质点由平衡位置起振，起振方向有向上向下两种可能；只告诉波速不说传播方向，应考虑沿两个方向传播的可能；若给出两时刻的波形，则有可能是波形重复多次后又变至题目所给的相应的后一种波形．解决此类问题时，往往采用从特殊到一般的思维方法，即找到一个周期内满足条件的特例，在此基础上，时间关系加nT(n＝0,1,2，…)；空间关系加nλ(n＝0,1,2，…)．总之，只要有多解意识，再根据题意仔细分析，就能得到全部的解．【典例2】如图所示，实线是某时刻的波形图像，虚线是0.2 s后的波形图．(1)若波向左传播，求它的可能周期和最大周期；(2)若波向右传播，求它的可能传播速度；(3)若波速是45 m/s，求波的传播方向．【解析】在已知两个时刻的波形图来求波的周期或波速时，一定要考虑到两个方面：一个是波传播的双向性；一个是它的周期性带来的多解性．。
第三章机械波
第三章机械波“隔墙有耳”“一石激起千层浪”……我们对这些现象耳熟能详，它们都与波动有关。
测绘科技人员利用声呐绘制海底地形图，医生用“B超”诊断疾病，狂风巨浪使船舶颠簸，地震波对建筑物造成破坏……种种现象表明：波既能传递信息，又能传递能量。
多姿多彩的波有许多共同的特征和规律，我们应该很好地认识波，以便更好地利用波，或预防和减轻波所造成的破坏。
水波离开了它产生的地方，而那里的水并不离开，就像风在田野里掀起的麦浪。
我们看到，麦浪滚滚地在田野里奔去，但是麦子却仍旧留在原来的地方。
——达·芬奇1第三章 1 波的形成问题？在艺术体操的带操表演中，运动员手持细棒抖动彩带的一端，彩带随之波浪翻卷。
彩带上的波浪向前传播时，彩带上的每个点也在向前运动吗？1达·芬奇（Leonardo da Vinci, 1452—1519），意大利文艺复兴时期的画家、科学家，研究领域涉及数学、物理学、天文学等。
彩带上的波浪翻卷实际是振动在彩带上传播的结果。
振动的传播称为波动，简称波（wave）。
波是怎样形成的？波的形成演示观察绳波的产生和传播如图 3.1-1，取一条较长的软绳，用手握住一端拉平后向上抖动一次，可以看到绳上形成一个凸起部分，这个凸起部分向另一端传去。
向下抖动一次，可以看到绳上形成一个凹下部分，这个凹下部分也向另一端传去。
连续向上、向下抖动长绳，可以看到一列波产生和传播的情形。
图 3.1-1 沿绳传播的波在绳上做个红色标记，在波传播的过程中，这个标记怎样运动？它是否随着波向绳的另一端移动？仔细观察会发现，绳子上的各点只是在一定位置上下振动，没有向前运动，而振动这种形式却传播出去了。
为什么会这样呢？绳子是有弹性的物体。
设想把一条绳子分成一个个小段，这些小段可以看作一个个相连的质点，这些质点之间存在着弹性力的作用。
当手握绳端上下振动时，绳端带动相邻的质点，使它也上下振动，这个质点又带动更远一些的质点……绳子上的质点都跟着振动起来，只是后面的质点总比前面的质点迟一些开始振动。
_新教材高中物理第三章机械波1波的形成课件新人教版选择性必修第一册
横波和纵波
1．对比
项目
定义
标识性物理量
质点的振动方向 波峰：凸起的 横波 与波的传播方向 _最__高__处___
波谷：形
项目
定义
标识性物理量
质点的振动方向 密部：质点分布
与波的传播方向 ___最__密_____的位置 纵波
在__同__一__直__线__上__的 疏部：质点分布
④科学态度与责任：用波动演示器显示波的叠加．观察音叉双臂振 动激发的水波干涉现象．学生们手拉手站成一排，依次下蹲、起立，模 拟机械波．查阅资料，了解多普勒效应的实际应用．查阅资料，举办关 于机械波的讨论会．
本章是力学的最后一章，整体难度并不大，属于高考的重点．本章 引导学生通过研究机械波现象，拓展对物理世界的认识和理解；通过创 设学生感兴趣的问题情境，引导学生运用已有的概念和规律分析常见的 机械波现象．
探究总结 1．机械波的形成
2．机械波的特点 (1)机械波传播的是振动形式、能量和信息，介质中各质点本身并不 随波传播而迁移，而是在各自的平衡位置附近振动． (2)由于波的形成实际上是从波源开始依次带动介质中的各个质点参 与振动，所以各个质点都在做受迫振动，因此各个质点振动的周期(频 率)与波源的周期(频率)相同．
本章重点 ①知道波的产生和传播，横波和纵波的异同点；②知道 波的反射、折射、衍射、干涉等现象，能解释多普勒效应产生的原因； ③理解波速、波长和频率的关系．
本章难点 ①能分析波的图像问题，能用图像描述横波；②理解波 速、波长和频率的关系，并能进行相关计算；③能分析波的多解问题．
1 波的形成
学习目标 1．理解机械波的形成过程和传播 条件 2．知道机械波的分类——横波和 纵波 3．明确机械波传播的特点 4．通过对波的认识和理解，逐步 提高空间想象能力
人教版高中物理选择性必修第1册 第三章 机械波 2 波的描述 (2)
2.频率(f)
(1)定义:在波动中,各个质点的振动周期或频率是⑩ 相同 的,它们都等于
波源 的振动周期或频率,这个周期或频率也叫作波的周期或频率。
(2)决定因素:波的周期或频率由 波源 的周期或频率决定。
(3)时空对应:在一个周期内,振动在介质中传播的距离等于一个 波长 。
(4)频率和周期的关系:频率f与周期T互为 3.波速(v)
倒数 ,即f= 1 。
T
(1)定义:波速是指机械波在介质中 传播 的速度。
ห้องสมุดไป่ตู้(2)公式:
λ
v=T 或
v=λf 。
(3)决定因素:机械波在介质中的传播速度由 介质本身 的性质决定,在不同的 介质中,波速不同。另外,声速还与 温度 有关。
判断正误，正确的画“ √” ，错误的画“ ✕” 。
1.振动图像的形状不随时间变化,而波的图像的形状随时间变化。 ( √ ) 2.横波可以画出波的图像,纵波无法画出波的图像。 ( ✕ ) 3.由v=λf可知,波长为4 m的声波的传播速度是波长为2 m的声波的传播速度的2 倍。 ( ✕ ) 4.在波的传播过程中,介质中质点的振动速度等于波的传播速度。 ( ✕ ) 提示:质点的振动是在平衡位置两侧的变速运动,速度随时间按正弦规律变化;而波 的传播速度反映了振动这种运动形式在介质中传播的快慢,波在均匀介质中匀速 传播。
第三章 机械波
2 波的描述
1.通过波的图像的建立,理解波的周期性和双向性。 2.通过比较振动图像和波的图像,理解波的图像和振动图像的特点和意义。 3.通过实例分析和练习,掌握波长、频率和波速的关系,并能应用该关系求解相关 问题。
1 | 波的图像
1.波的图像的建立 (1)建立坐标系:用横坐标x表示在波的传播方向上各质点的① 平衡位置 ,纵坐 标y表示某一时刻各质点偏离平衡位置的② 位移 。 (2)选取正方向: 选取质点振动的某一个方向为y轴正方向。 (3)描点:把某一时刻各质点的位移画在坐标平面内。 (4)连线:用一条平滑曲线把坐标平面内各点连接起来。 2.正弦波:如果波的图像是正弦曲线,这样的波叫作正弦波,也叫③ 简谐波 。
人教版《物理》选择性必修第一册“第三章机械波”编写说明
中学物理 Vol.38 No. 152020年8月•专论一聚焦新教材•人教版《物理》逸择性必修第一册“第三章机械波”编写说明方贵荣(云南省教科院云南昆明65〇223)摘要：针对“机械波”一章的编写意图进行梳理.概述了本章结构的设计特点，展现了全章的编写线索和物理学科核心素养的渗透.对全章的内容给出了说明和教学建议.关键词：机械波；编写说明；教学建议文章编号：1〇〇8 -4134(2020)15 -0011 中图分类号：G633.7 文献标识码：B1全章概述本章教材是人教版《物理》选择性必修的第三章，是学生第一次学习多质点运动的特征与规律，从内容 特点上看，机械波既是上一章机械振动的延续，又是 后续学习光波与电磁波的基础.波动是物质运动的一 种特殊形式，其基本的运动特征与规律既适用于机械 波也适用于光波、电磁波及其它波.因此，机械波的学 习有十分重要的意义.这一章从研究方法上看，以实 验为基础，更加突出物理学科特点，同时注重理论原 理与生产生活和现代科学技术的联系.本章教材的逻 辑是引导学生认真观察实验现象，分析讨论解释实验 现象，推理得出物理规律，进而运用得出的物理规律 去分析问题、解决问题.本章共5节，可以分为两个大单元，第一单元包 括第1节和第2节，主要讲述波的基本概念、波的产 生与波的描述.首先，分析说明弹性介质中某处发生 振动时，由于介质相邻部分间存在弹性相互作用，振 动部分介质要带动邻近部分介质振动，使振动沿介质 传播出去.在深人细致地分析横波和纵波形成过程的 基础上，明确指出介质传播的是振动，介质本身并不 传播，并进一步指出波传递能量和信息.接着，介绍描 述波的两种方法:一是图像法，介绍横波的图像，说明 横波波形图的意义，强调波形图像与振动图像的区 别;二是解析法，即公式描述，根据对振动传播过程、横波波形图的空间周期性的分析，简单、准确地给出 了波长A的定义,说明介质质点的振动周期或频率也 叫波的周期或频率,得出波的传播的重要公式〃 =A/ 7\并举例说明两种描述方法的具体应用.第二单元包括第3节至第5节，讲述波的传播特性.教材在传统 教材的基础上，删除了惠更斯原理，把波的反射、折射 与衍射归为第3节,把波的干涉独立为第4节，进而 说明波的衍射和干涉是波特有的现象，第5节介绍了 多普勒效应，说明波源与观察者相对运动时观察者接 收到的波的频率发生变化的现象，多普勒效应在现代 科技中有重要的应用.根据课程标准的要求，教材在保持知识的系统性 基础上，更加注重物理学科核心素养的渗透.具体安 排如下：1.1 物理观念本章教材从振动在介质中的传播入手，介绍了波 是运动的一种形式，分析了这种运动是介质质点间相 互作用的结果，一以贯之，波的反射、折射、衍射与干 涉都是波与介质相互作用的结果，而多普勒效应是运 动的相对性的结果，充分渗透运动与相互作用观念. 同时，教材介绍了波是能量传递的一种方式，也为学 生进一步建立能量观念提供支撑.1.2 科学思维教材每节内容都从问题开始引起学生思考，提出 横波与纵波两种理想模型，描述波的两种方法（图像 法与解析法），不同方向传播的波的推理论证,形成波 动衍射条件和干涉条件的得出过程，多普勒效应的模 型分析等等，渗透了模型建立、推理论证和质疑创新 的思想，为学生的科学思维素养培养提供支持.1.3科学探究教材中波的衍射条件的得出，是从现象（绕射）引出问题（为什么会绕射），通过水波进行实验（尝试各作者简介：方贵荣（1964 -)，男，云南陆良县人，本科，硕士生导师，中学特级教师，教育部基础教育课程教材专家委员会第二届委员，教育部“国培计划”专家库首批入库专家，人教版高中物理教材分册主编，研究方向：物理课程与教学论.• 11•2020年8月Vol.38 No. 15 中学物理种缝宽），得出结论（缝宽或障碍物尺寸与水波波长相 当或更小），这是一个科学探究的过程.另外，对波的 干涉现象的分析，分别用反证法明确两列波的频率要 相同、相位差要不变、振动方向要一致，这样的两列波 才会产生稳定的干涉现象，是基于证据得出结论的过 程.教材的这种安排，为科学探究素养的培养提供支持.1.4科学态度与责任教材介绍机械波在介质中的传播速度时，强调由 介质本身性质决定，不同介质中波速不同，又强调声 速还与温度有关,给出了 〇丈下介质中的声速列表.这 样的安排对于学生理解物理学的本质有重要意义.同 时，教材在分析了多普勒效应的产生原理后，介绍了 多普勒测速仪、彩超等超声波的具体应用，有利于培 养学生对物理学的兴趣和热爱，激励学生认真学习物 理学,将来能够为人类社会做贡献，使学生成为一个 有意义的社会人.教材的这些安排，对于学生的情感 态度价值观有较好的正导向作用，当然也有利于学生 科学态度与责任素养的培养.课时安排建议：第1节波的形成1课时第2节波的描述2课时第3节波的反射、折射和衍射2课时第4节波的干涉1课时第5节多普勒效应1课时2具体说明(1)第1节波的形成，由波的形成、横波与纵波和 机械波三个具体的知识点组成,是本章教材的重点和 难点.虽然学生已有水波、声波、电磁波等名词，但是 要让学生真正理解机械波是如何形成的，又是如何传 播的，绝非易事.因此，教材把过去的一个演示实验改 为一个引人的问题，引起学生思考，在振动传播过程 中质点是否被传播.然后通过绳波产生和传播演示，进一步引导学生对“引人问题”的澄清.进而通过对绳 波的细致分析，得到波的形成是介质（绳子）质点间相 互作用的结果.继而通过学生“做一做”（如团体操）来进一步领悟结论.教材介绍了绳波是一种横波.教材演示了弹簧上 的波，与绳波对比使学生知道了可以把波划分为两 类，即横波与纵波.教材在介绍纵波时没有按照横波 的模式使用波峰与波谷之说，而是用密部与疏部进行 表述，值得注意.教材专述了声波是纵波.教材最后把水波、声波、绳波和弹簧上产生的波 进行特征归类，即机械振动在一种介质（如水、空气、• 12•绳、弹簧）中，通过介质质点的相互作用传播出去形成的波，统称为机械波.最终明确传播出去的是振动这种运动形式（信息、能量），但是介质质点本身虽然有运动，但并不“随波逐流”被传播出去，因为这种运动是振动，不是直线运动.教材的内在逻辑是:教学中教师要引导学生认识波是一系列质点运动的总和，而振动是一个质点在一段时间内位置的总和.(2) 第2节波的描述，由过去的两节教材合为一 节，主要介绍波的两种描述方式:一是图像法,主要介绍横波的图像，通过波的图像把波的周期性等特性形象、直观地表现出来;二是根据波动的周期性等特性引人波长、频率和波速三个物理量来进行描述，进一步推理得出波长、频率和波速三个物理量的关系.教材为了更好地揭示教学内容，在原来人教版教材内容上做了一些调整.其中，横波的图像，原来的教材用绳波作为情境，分析得出横波的图像，但是图中绳波的大小与横波图像的大小完全一致，加上内容中又明确说明横波的图像又叫波形图，给学生造成了一种误解，把绳波形状画出来，标上坐标就是横波图像.教材调整了横波图像的大小，有利于促进学生的理解.同时，通过横波图像的分析，进一步让学生了解横波是一系列质点在某时刻位置的反映，而振动是一个质点在一段时间内位置的反映，所以前者是“照相式”，而后者是“录像式”.再者，教材中增加了“思考与讨论”栏目，其用意在于引导学生分析讨论波的传播方向可左可右，即问题有两种解，具体如何，要根据实际问题的情境进行分析判断.教学中应意识到波的图像是教学的难点，过去学生认识的图像大都是“X - r图像，如〃 -«图像，s - J图像等等，与现在碰到的图像“7-，完全不一样.因此，应充分利用好波动演示仪提高学生的直观认识.更为重要的是要把图像与描述波的物理量联系起来，形成对波的立体认识.(3) 第3、4两节波的反射、折射、衍射和干涉，主 要介绍波在传播过程中表现出来的规律.教材在介绍水波的反射与折射时，都是通过实验总结出其规律的，并类比初中学过的光的反射与折射，得出水波的反射与折射规律.教学中要特别重视实验成功的重要性,只有通过实验让学生认识到反射与折射规律就是一种实验事实，另外，机械波的折射现象实验要求较高，成功的实验本身也是对学生物理核心素养的培养.教材在介绍水波的衍射时，先介绍了水波衍射现象，引导出“什么条件下水波会发生衍射”的思考，然后中学物理 V〇1.38 No. 152020年8月人教版《物理》必修一福图设计分析与启用策略居津1臧涛成2(1.江苏省苏州实验中学江苏苏州215011; 2.苏州科技大学江苏苏州215000)摘要：教材作为教师教学和学生学习的基本资源，教材的编写及其配套插图的质量至关重要.插图与文字的契合程度会直接影响教师对教材的使用效果，以及学生对于物理知识的理解和掌握程度.2019年版高中物理教材与2004年 版教材在插图上有明显的改变，更凸显出了情境性、必要性、功能性和新颖性等特点.为了更好地开发和利用好教材的插图，给出了四个应用教材插图的策略，以期更高效地使用教材插图资源，更大程度地开发和发展插图功能，以达到提高课堂效率的目标.关键词：教材插图；设计分析;应用策略文章编号：1〇〇8 -4134(2020)15 -0013 中图分类号:G633.7 文献标识码：B插图作为文字内容的形象化拓展，是教材的重要 展现方式.插图的质量能在一定程度上反映出教材的 编写水平，与文字的契合程度也会直接影响教材的使 用效果m.人教版2019年版高中物理教材必修一（以下简称“新教材”）相对于2004年版必修一教材（以下 简称“现行教材”）设计有哪些异同？新教材插图有何 特点？如何更好地开发与应用插图，是每个物理教师 值得探讨的课题.1新教材插图设计分析1.1 新旧教材插图对比分析高中物理对于不少学生而言都是一门比较难学的科目.从认知心理学的角度，配套插图具有装饰功 能、解释功能和促进功能.新教材的插图在设计上相 对于现行教材有较大的改变，这些改变更贴近实际生 活，更容易被学生接受，更能满足培养学生核心素养 能力的要求•1.1.1插图数量对比插图作为文字的延伸，并不是越多越好，而是在 某些需要的时候对文字进行形象化的解释与说明.合 理地设置插图的数量，提高插图与相关文字的契合程 度不仅可以促进学生对文字部分的理解，某种程度上 还可以对学生不同方面能力的培养起到巩固和发展基金项目：江苏省教育科学“十三五”规划“叶圣陶教育思想研究专项”课题“指向学生物理建模能力培养的探究式课堂教学实践研究”（项目编号：Y Z-c/2018/55).作者简介:居津（1981 -)，女，江苏常州人，本科，中学高级教师，研究方向：物理课程与教学论.用演示实验探究形成衍射的条件，并指出衍射是波特 有的现象.干涉在教材中独立为第4节，教材虽然没 有明确提出叠加原理，但是通过实验让学生认识到波 的叠加是一种实验事实，进而引出“两列周期相同的 波相遇时会发生什么现象”的思考，然后用实验进行 探究，进而用观察到的波的叠加规律分析水波的干 涉.最后运用反证的思辨方法总结出两列波发生明显 干涉现象的条件.教学中，教师要把握住观察现象、提出假设与猜 想、推理论证、得出结论的认识脉络，不要让学生习得 一些零散的物理知识，而要让学生在学习概念、得出 规律的过程中，培养学生的物理思维方式，进而培养 学生的科学态度与责任.(4)第5节多普勒效应，教材通过提出一个生活中的现象引出思考的问题，进而明确指出这是多普勒 与女儿散步时发现的一种现象，叫作多普勒效应.然 后用蜂鸣器实验来验证多普勒效应原理.进一步，为 了让学生深入认识多普勒效应，用了一个模拟实验进 行分析，既形象生动又能起到一语中的作用，进而归 纳出多普勒效应本质上是单位时间内观测到的波的 数目发生了变化（增加或减少），又用“思考与讨论”栏目深化对原理的认识.最后介绍了多普勒效应在科 学技术中的应用.教学中，教师要把握要求，定性理解多普勒效应，不要拔高要求，重在引导学生从现象到规律，再到规 律应用的这种人类对科学的认识模式.(收稿日期:2020 - 05 - 20)•13 .。
高中物理选择性必修一 第三章 第三节 机械波的传播现象
2.波的干涉 (1)定义： 频率 相同的两列波在相遇时会出现 稳定 的加强区域和减弱区 域，这种现象称为波的干涉. (2)干涉图样 在频率相同的波相遇的区域，某些地方的振动始终加强，某些地方的振 动始终减弱，波产生干涉会形成一种 加强和减弱相间 的图样，这样的图 样叫作波的干涉图样.干涉是波 特有 的现象.
(3)发生干涉的条件 ①两列波的 频率 必须相同. ②两个波源的 相位差 恒定. ③振动方向 相同 .
即学即用
1.判断下列说法的正误. (1)只有当障碍物的尺寸与波长差不多或比波长小时，才会发生衍射现象.
( ×) (2)“闻其声不见其人”，是指声波的衍射现象.( √ ) (3)波从一种介质进入另一种介质时波的频率发生变化.( × ) (4)两列波叠加时，质点的位移一定增大.( × ) (5)只有频率相同的两列波才可以叠加.( × ) (6)在振动减弱的区域，各质点都处于波谷.( × )
的现象，如图10所示，下列说法正确的是Biblioteka A.水波通过狭缝后波长变短
B.这是水波的衍射现象，有些波不能发生衍射
现象
√C.此现象可以说明，波长一定，缝越窄衍射现
图10
象越明显
D.此现象可以说明，缝宽一定，波长越长衍射现象越明显
1234
解析 波衍射后不影响波的特性，即波长不变，A错误； 波的衍射是波特有的现象，所有波都会发生衍射现象，B错误； 由题图可知图甲衍射现象比较明显，所以波长一定，缝越窄衍射现象越 明显，由于题中给出的是波长一定的情况，无法比较缝宽一定时不同波 长的波的衍射情况，C正确，D错误.
2.两个频率、振动方向、初始相位均相同的波源S1、S2， 产生的波在同一介质中传播时，某时刻t形成如图1所
示的干涉图样，图样中两波源S1、S2同时为波谷(实线 表示波峰，虚线表示波谷)，在图中标有A、B、C三个
高中物理选择性必修一 第三章 第二节 机械波的描述
B.A＝0.5 m f＝5 Hz
√C.A＝0.5 m f＝2.5 Hz
D.A＝1 m f＝2.5 Hz
图11
1234
解析 由题图可知，该波的振幅 A＝0.5 m，波长 λ＝4 m，再经 0.6 s，N
点开始振动，该波的波速 v＝ΔΔxt＝110－.6 5 m/s＝10 m/s，所以频率 f＝vλ＝
二、描述机械波的物理量
1.波长 (1)定义：在波动中，对平衡位置的位移总是相同的两个 相邻 质点之间的 距离叫作波长，通常用 λ 表示. (2)特征 ①在横波中，两个相邻 波峰 或两个相邻 波谷 之间的距离等于波长. ②在纵波中，两个相邻最 密部或相邻最 疏部 之间的距离等于波长.
2.周期T、频率f
(1)周期(频率)：在波动中，各个质点的 振动周期(或频率) 叫波的周期(或
频率). 1
(2)周期T和频率f的关系：f＝ T .
3.波速
(1)定义：振动状态(以波峰或波谷作为标志)在 介质 中的传播速度. (2)波长、周期、频率和波速的关系：v＝λ＝ λf .
T (3)决定因素：由介质 本身的性质决定，在不同的介质中，波速是_不__同__
由 a＝－kmx可知，两质点的加速度相同，因质点 C 直接从最大位移处回到 平衡位置，即 tC＝T4，而质点 B 要先运动到最大位移处，再回到平衡位置， 故 tB>T4，故 C、D 正确.
针对训练1 (多选)如图7所示为一列沿x轴正方向传播的简谐横波在某个
时刻的波形图，由图像可知
√A.质点b此时位移为零
命题角度2 质点振动方向与波传播方向的关系
例2 (多选)如图6所示为一列简谐波在某一时刻的波形图，此时刻质点F
的振动方向如图所示.则
基础物理学第3章机械波详解
I P wu 1 A2 2u
S
2
(3.17)
矢量式
I 1 A2 2u
2
(3.18)
注意： 能流密度大小 I 又称为波的强度。
2021年4月21日星期三
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平面波与球面波的振幅
（1） 平面简谐波
12
通过两个相同面的平
均能量分别为
E1
I1S
1 2
A12 2uS
E2
I2S
解： 由已知条件得
yu
l u n 0.4 m
T 1 n 8105s
O
x
2πn 25π 103s1
如图所示，可知O点的初相位 j π
O点的振动方程为
2
•
yO Acos(t π 2)
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（1）波函数的表达式为
y Acos[(t x ) π]
返回返回2016年12月23日星期五吉林大学物理教学中心医学上利用超声波的多普勒效应体检超声多普勒效应测血流速胎儿的超声波影象返回返回2016年12月23日星期五吉林大学物理教学中心警察用多普勒测速仪测速返回返回2016年12月23日星期五吉林大学物理教学中心aabb两船沿相反方向行驶两船沿相反方向行驶航速分别为航速分别为2020ms11和和3030ms已知已知aa船上汽笛的频率为船上汽笛的频率为700700hzhz声波在空气中的传播速度为声波在空气中的传播速度为340340ms求求bb船上人听到船上人听到aa船笛声的频率船笛声的频率
示，单位是m·s-1。
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（1） 几者之间的关系是
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教学课题：波的形成和传播一．教学目标【知识和技能】1.道机械波的形成过程2.知道什么是横波和纵波,波峰和波谷、密部和疏部3.知道“机械振动在介质中传播，形成机械波”4.知道波在传播过程中的特征。
【过程和方法】1.培养学生进行科学探索的能力2.培养学生观察、分析和归纳的能力3.培养学生的空间想象能力和思维能力【情感、态度、价值观】1.培养学生细心、认真做实验的品质，进而培养学生实事求是的科学态度。
2.培养学生互相团结、分工协作的团队精神二．教学重点、难点重点：波在传播过程中的特征难点：波的运动方向和质点的振动方向之间的关系三．教学仪器绳子、波动演示箱、水平悬挂的长弹簧、音叉、计算机、投影仪、四．教学方法实验、多媒体辅助教学、讲授五．教学过程引入演示：抖动绳子的一端，产生一列凹凸相间的波在绳子上传播新课1．引导学生概括波的形成。
2．师生共同分析，得出波的形成的条件：①波源，②介质3. 波动演示箱演示:横波、纵波的形成过程，分析波的传播原理。
4．机械波的传播特征（学生观察）（1）振动传播途径上的各质点的振动周期相同，且与波源的振动周期相同。
（2）离波源越远的质点的振动越滞后（前带动后）。
（3）各振动质点只在各自的平衡位置附近振动，并不“随波逐流”。
（4）机械波向外传播的是振动的形式，通过振动形式的传播将能量传输出去，通过振动形式的传播将信息传输出去。
（5）机械波向外传播的过程是起伏向远方平移例题与练习见学案小结作业见学案六．教学反思：教学课题：波的图象一．教学目标【知识和技能】1.学会用XOY坐标系来描述波的图像，知道横纵坐标各表示什么物理量。
2.深刻体会简谐波的图像描述过程，体味波反映的是在波的传播方向上各个质点在同一时刻离开平衡位置的位移。
3.已知某一时刻某简谐波的图像和波的传播方向，能画出下一时刻的波的图像，并能指出图像中各个质点在该时刻的运动情况。
【过程和方法】1.在观察实际的波动运动模型中培养学生的观察能力，分析解决问题的能力。
2.学会根据质点振动方向判定波的传播方向，根据波的传播方向判定质点的振动方向。
3.学会已知某一时刻某简谐波的图像和波的传播方向，能画出下一时刻的波的图像。
【情感、态度、价值观】1.通过波的图像的教学，使学生对机械波的认识能从感性认识逐步向理性认识过渡。
2.培养学生细心观察、科学分析的能力，进而培养学生实事求是的科学态度3.培养学生合作学习的团队精神。
二．教学重点、难点重点：波的图像难点：机械波的运动规律的应用三．教学仪器投影仪、绳子四．教学方法引导学生自主学习，合作学习五．教学过程引入请学生回答：1.波传播的是振源的？波传播的是？2.用波动演示仪“模拟”横波，方便学生的观察。
3.怎样描述横波这种运动？新课1．演示波的传播过程和某一时刻定格图象。
2．教师画简谐波图象，引导学生总结图象特点：3、波在传播方向（2）（3）例题与练习见学案小结作业见学案六．教学反思：教学课题：波长、频率和波速一．教学目标【知识和技能】1．知道什么是波的波长，能在波的图象中求出波长。
2．知道什么是波传播的周期（频率），理解各质点振动周期与波源振动周期的关系。
3．知道波速的物理意义，理解波长、周期（频率）和波速之间的关系，能用它解决实际问题。
4．理解周期（频率）、波速的决定因素，知道波由一种介质进入另一种介质时谁变谁不变。
5．能从某一时刻的波的图象和波的传播方向，正确画出下一时刻和前一时刻的波的图象。
【过程和方法】1．通过对波长、频率和波速等概念的自学和讨论培养学生的自学能力与理解能力。
2．通过画出下一时刻或前一时刻波形的训练，提高绘图技能，同时体会波动的时间和空间周期性。
3．通过对波动问题多解性的讨论，训练学生全面、周密思考问题的素质。
【情感、态度、价值观】体会波动过程的重复之美，体验周密思考问题能力的重要性。
二．教学重点、难点重点：1．波速、周期（频率）的决定因素以及公式fTvλλ==的理解与应用。
2．画出某时刻波形的技能。
3．多解的成因与解的确定方法。
难点：多解的成因与解的确定方法。
三．教学仪器三角板、投影仪四．教学方法自学、讨论探究、交流、多媒体课件。
五．教学过程引入复习提问：波动图象与振动图象的主要异同有什么？与振动过程相比，波动过程要多出一种运动形式，那就是振动在空间的传播，因此描述波动就需要更多的不同的物理量，本节课我们就学习描述波动的概念，同时进一步研究波动的运动规律。
新课自学课文5分钟（例题除外），准备回答以下问题：自学以后，教师组织生、生之间讨论交流回答问题，一、波长1．教材上是怎样定义波长的？还可以怎样定义？波长用什么字母表示？（在波动中，振动相位总是相同的两个相邻质点间的距离，叫做波长波长还可以定义为：“振动位移总是相同的两个相邻质点间的距离。
”）2．图-1所示的波形中ab、ac、ad、ae各线段哪一个是波长，哪一个不是波长，为什么？质点f、g、h分别到哪个质点的距离为波长？在图-1中标出。
（安排此题的目的是为了理解波长的定义，尤其是理解“总是相同”和“相邻”的含义。
）3．在纵波中一般如何找波长？（疏部和密部）演示实验：水平弹簧振子；图片：纵波（1）1、波传播的是振源的振动的运动形式，质点并不随波的传播而向传播方向迁移。
2、波的传播方向与质点振动方向的关系：（1）上坡上、下坡下。
（2）平移法。
二、周期与频率1．什么是波的周期与频率，它与波源的周期、频率是什么关系。
2．如果说周期显示出波动过程时间的周期性，那么波长显示出波动过程什么的周期性？（波长显示出波动过程空间的周期性。
）三、波速1．什么叫波速？波形向前平移的速度等于波速吗？（因为波的形状平移常常被用来解决问题，所以提出此问题为解决具体习题做准备．）(波形（如波峰、波谷；疏部、密部）向前平移的速度就等于波速。
）2．如何计算波速的大小？能否利用教材图12．1-3说明为什么．（波传播的距离与所用时间的比值）3．波速、频率的决定因素分别是什么？一列波从一种介质传入另一种介质时，波速、频率、波长如何变化？第二部分内容：波动规律的进一步研究。
一、波的图象随时间的变化由于波的传播过程就是波的形状向前平移的过程，同时每经过一个周期，波就传播一个波长，所以根据某时刻的波的图象和波的传播方向我们很容易确定下一时刻或前一时刻该波的图象。
1.实验：自制一较大的围棋盘，请学生演示波动图形的变换视频：波动图形的变换2.画出图-2中所要求的波形，并回答问题。
（先给学生一段时间作图，然后利用实物投影让几个学生展示并说明自己的作图过程与依据，教师分别用课件验证学生所作图正确与否，最后，教师与学生一起总结作图的规律与技巧，以提高作图的准确性与规范性。
）问题1：T/2以后的波形与原波形之间有什么关系？问题2：以后的波形与原波形之间有什么关系？问题3：5T/4以后的波形与T/4以后的波形有什么关系？问题4：T/4以前的波形与3T/4以后的波形有什么关系？建议总结出以下规律与技巧：（1）画下一时刻的波形时沿着传播方向平移，画前一时刻的波形时逆着传播方向平移。
（2）平移距离是波长的几分之几取决于时间间隔是周期的几分之几。
（3）当时间间隔超过一个周期时，只考虑周期整数倍后剩余的时间。
（4）沿着传播方向平移几分之几波长与逆着传播方向平移（1－几分之几）波长得到的结果一样。
（5）可先选定两个相邻的特殊点进行平移，然后补全余下的部分。
二、探讨波的多解问题由于波在时间上和空间上都具有周期性，所以造成了重复性，因此波动题一般具有多解性，完成几个问题，体会这种多解性。
（以下问题在学案上给出，先给学生一段时间完成题目，然后利用实物投影让几个学生展示结果并说明自己的思路，教师与其他学生作点评，最后教师与学生一起总结规律作为笔记写在空白处．）例题与练习例题见教材1．如图-3所示，沿波的传播方向上有两个相距为1m的质点P和Q，当P达到负最大位移处时，Q正好处于平衡位置且向上运动。
那么这列波的波长可能为多少？2．一列沿x 轴正方向传播的简谐横波，0时刻的波形如图-4中实线所示，t 时刻的波形如图-4中的虚线所示，已知波速为30m/s ，则t 可能为多少？3．除了波的时间与空间的周期性可以造成多解以外，由于一些已知条件的不确定性也可以造成多解，例如说波沿着x 轴传播，就有沿x 轴正方向传播和沿x 轴负方向传播两种可能，你还能列举出其他实例吗？ 小结1．波长、频率与波速。
2．如何画出某一时刻的波形。
3．能理解与解决波的多解问题。
作业教材P 30 例题2；P 31 1、2、3、4、5探究活动：测量声音在空气水钢铁中的速度 六．教学反思：教学课题： 波的反射和折射 一．教学目标 【知识和技能】 １．知道波传播到两种介质交界面时，会发生反射和折射．２．知道波发生反射时，反射角等于人射角．反射波的频率、波速和波长都与入射波相同． ３．知道波发生折射是由于波在不同的介质中速度不同．４．知道折射角与入射角的关系． 【过程和方法】培养学生对实验的观察、分析和归纳能力. 【情感、态度、价值观】通过对现象的观察、解释，培养学生观察生活，探索知识的能力.二．教学重点、难点 重点： 波的反射和折射 难点： 波的折射三．教学仪器水波槽，观察反射与折射现象用的木板与玻璃砖，投影仪四．教学方法五．教学过程 引入前几节课我们学习了机械波的形成过程以及机械波的描述方法，今后几节课我们将要学习波的一些特有现象．波的反射和折射，波的衍射，波的干涉．这些现象是波动形式的共同特征，也是学好以后知识的基础． 新课一、波的反射 思考讨论并回答：同学们在日常生活中看到或听到的哪些现象是属于波的反射现象？1．回声是声波的反射现象．原因是对着山崖或高墙说话，声波传到山崖或高墙时，会被反射回来继续传播．2．夏日的雷声轰鸣不绝．原因是声波在云层界面多次反射．3．在空房间里讲话感觉声音响．原因是：声波在普通房间里遇到墙壁，地面，天花板发生反射时，由于距离近，原声与回声几乎同时到达人耳．人耳只能分开相差0.1s 以上的声音．所以，人在房间里讲话感觉声音比在野外大，而普通房间里的慢帐、地毯、衣物等会吸收声波，会影响室内的声响效果．4．水波传到岸边也会发生反射现象．下面我们通过水波的反射来研究波的反射特点． 【演示】在水波槽的装置中，把一根金属丝固定在振动片上，当金属片振动时，金属丝周期性的触动水面，形成波源，在水面上从波源发出一列圆形波． 将实验现象用投影仪投影在屏幕上． 实验现象：(参见课本图10－20) (1)水面上形成一列圆形波．(2)画面上的圆形是朝各个方向传播的波峰波谷． 1)波面：朝各个方向传播的波峰或波谷是在同一时刻构成的，叫做波面． 2)波线：与各个波面垂直的线用来表示波的传播方向，叫做波线．(参见课本图10－21) 3)观察反射现象：在水波槽中放一块长木板，会看到从波源发出的圆形波，遇到长木板后，有一列圆形波从长木板反射回来．(参见课本图10－22) 5． 波的反射是波遇到障碍物会返回来继续传播的现象．(参见课本图 10－23)入射角：入射波的波线与平面法线的夹角，用字母i表示．反射角：反射波的波线与平面法线的夹角，用字母i＇表示由实验得出（初中已学）：反射规律(1)入射线、法线、反射线在同一平面内，入射角等于反射角．(2)反射波的波长、频率、波速都跟入射波相同．二、波的折射【演示】在水槽的一部分底面上放一块厚玻璃板，使槽分为深水区和浅水区两个区域，(水波在这两个区域中传播速度不同，因而可以把这两个区域看作是不同的介质)，让水波从深水区射到两个区域的分界面上，并用投影仪将演示现象投影到屏幕上．同学们可以看到波由深水区进入浅水区继续传播，但是改变了传播方向．1．波的折射：波从一种介质射入另一种介质时，传播方向发生改变的现象叫做波的折射．(参见课本图 10－24)2．折射角：折射波的波线与界面法线的夹角，用字母r表示．从图中可以看出，折射时波改变了传播方向，同时波速与波长也发生了改变，而波的频率不变．从图中还可看出，波在第一种介质中通过的距离A＇E与在同一时间内波在第二种介质中通过的距离AF之比，等于波在第一种介质中的速度v1与波在第二种介质中的速度v2之比．又 A＇E＝AEsini AF＝AEsinr3．折射定律：入射角的正弦与折射角的正弦之比等于波在第一种介质中的速度与波在第二中介质中的速度之比．可以看出：当v1＞v2时，i＞r，折射线折向法线当v1＜v2时，i＜r，折射线折离法线。