波浪绕射实验
幼儿园科学探索：水波纹实验魔法教学案例
幼儿园科学探索：水波纹实验魔法教学案例幼儿园是孩子们接触科学探索的最佳时期，他们对世界充满好奇，对新事物充满热情。
利用水波纹实验作为科学探索的教学案例，不仅能够激发孩子们对科学的兴趣，同时也能培养他们的观察力、思维能力和团队合作精神。
1. 实验材料准备：为了进行水波纹实验，我们需要准备以下材料：一个平整的容器、水、一个小玩具船和一根吸管。
2. 实验过程：我们将容器里倒入适量的水，然后轻轻放入小玩具船，确保水面平静。
我们用吸管轻轻地往水面上吹气，观察水面上的变化。
3. 实验原理解释：通过吹气的方式，我们能够看到水面上产生了一圈圈的波纹，这就是我们通常所说的水波纹。
这是因为吹气会让水面产生震动，形成波纹，通过这个实验，孩子们不仅能够直观地看到波纹的形成过程，还能够明白波的传播是一种能量传递的方式。
4. 教学目的与意义：水波纹实验能够引发孩子们对科学的兴趣，培养他们的观察力和思维能力。
通过参与实验，孩子们能够学会观察、思考和总结，培养他们的科学精神和合作意识。
这也能够为孩子们打下科学探索的基础，为以后更深入的学习打下基础。
5. 我的观点与理解：作为幼儿园的教师，我认为水波纹实验是一种简单而有趣的科学教学案例，能够让孩子们在玩中学，在学中玩。
这种亲身体验的方式更容易让孩子们理解科学知识，激发他们对科学的兴趣。
在实验过程中，孩子们能够学会观察和思考，培养他们的动手能力和团队合作精神，是一种非常有效的科学教学方法。
通过水波纹实验的教学案例，我们能够引导孩子们在探索中学习，在玩耍中成长，让科学变得更加有趣和接地气。
希望越来越多的幼儿园能够引入这样的科学教学案例，让孩子们在快乐中感受到科学的魅力。
6. 实验注意事项：在进行水波纹实验时，需要注意以下几点：- 容器选择要平整，并且边缘要光滑，以确保波纹的传播效果更好。
- 吹气的力度要适中，过强或过弱都会影响波纹的形成。
- 在进行实验时，要小心操作，以防水溅出容器造成意外。
水波实验报告
水波实验报告水波实验报告引言：水波实验是一种经典的物理实验，通过观察水波的传播和相互干涉现象，可以帮助我们更好地理解波动现象的特性和规律。
本次实验旨在通过搭建水波实验装置，观察和分析水波的传播、干涉和衍射现象，并探讨实验结果与理论预期的一致性。
实验装置：我们使用了一个长方形水槽作为实验装置，水槽内部填满了适量的水。
在水槽的一端，我们固定了一个发生器，通过激发水面上的振动源来产生水波。
在水槽的另一端，我们安装了一个接收器，用于观察和记录水波的传播情况。
为了更好地观察水波的细节，我们在水槽上方安装了一台高速摄像机，以便捕捉水波的运动轨迹。
实验过程：1. 单一波源实验：我们首先将发生器设置为单一波源模式，即只有一个振动源激发水面上的波动。
在这种情况下，我们观察到波浪以同心圆的形式从波源处向四周传播。
通过调节振动源的频率和振幅，我们发现波浪的传播速度和振幅大小之间存在一定的关系。
2. 双波源干涉实验：接下来，我们将实验装置调整为双波源模式，即在水槽的两端同时设置两个振动源。
在这种情况下，我们观察到两组波浪从波源处同时向四周传播，并在某些区域发生干涉现象。
通过调节两个振动源的频率和相位差，我们可以观察到干涉现象的变化，包括增强干涉和相消干涉。
3. 衍射实验：最后，我们将实验装置调整为衍射模式，即在水槽的一端设置一个振动源，而在另一端设置一个障碍物。
在这种情况下，我们观察到波浪从振动源处向障碍物传播，并在障碍物后形成衍射现象。
通过调节振动源的频率和障碍物的形状，我们可以观察到衍射现象的变化，包括衍射角度和衍射图案的形态。
实验结果与讨论：通过以上实验，我们得出了以下结论：1. 水波的传播速度与波长和频率有关，符合波动方程的理论预期。
2. 在双波源干涉实验中，当两个波源的频率相同且相位差为整数倍时，会出现增强干涉现象；当相位差为奇数倍时，会出现相消干涉现象。
3. 在衍射实验中，障碍物的形状和波源的频率对衍射现象的角度和形态有显著影响。
波浪绕射名词解释
波浪绕射名词解释
波浪绕射是指波浪在遇到建筑物、岛屿、海岬等障碍物时，一部分波浪被阻拦，另一部分波浪继续向前传播并绕过障碍物向被掩护的水域扩散的现象。
这个过程与光波的绕射原理类似。
在波浪绕射现象中，波浪传播方向发生变化，波高衰减。
在海岸工程中，如修建港口等，为防止波浪入侵影响船舶的安全行驶和作业，常常需要应用波浪绕射原理来设计防波堤，以确保掩护区内的波浪满足船舶航行、靠泊和装卸作业的稳定要求。
教学：水波的干涉与绕射
另考虑最初一波源的波谷与另一波源的波
峰迭加处之点 R，两者位移互相抵消，造 成垂直位移为 0。经 1 T ，两波各自往前
4
行进 1 λ的距离，此时两波的平衡点在 R
4
点会合，迭加后的垂直位移仍然为 0。因
此，任何时刻在 R 点上都产生破坏性干
涉，没有振动，称为节点。
两水波在位置 P 相会时的 示意图﹕
•腹线 A0 其纵剖面水波： 甲线（蓝色线）为两波波峰在位置 P 迭加时。 乙线（绿色线）为两波平衡点在位置 P 迭加时。 丙线（橙色线）为两波波谷在位置 P 迭加时。
若水面上一點
R
到兩個波源的波程差
D＝
1 2
λ，這時兩
個同相波源產生的水波傳到 R 點時，垂直位移量值相
等、振動方向相反，兩者互相抵消，產生破壞性干涉。
一端固定、一端自由的弦線所形成的駐波，其波長
λ λ與弦長Ｌ的關係為 N‧ 4 ＝L（N＝1，3，5，……）
要点整理─名词术语
•波、波动、介质、横波、纵波、波峰、波 谷、振幅、波长、周期、频率、反射、透 射波、行进波、折射、干涉、建设性干涉 、破坏性干涉、绕射、驻波、节点、腹点 、子波、波前、同调波、波程差
的距离相等，即波程差D＝0，则两波抵达P
处时，同为波峰、波谷或平衡点（或称同 相），而可形成建设性干涉。
•S1、S2 两个同相的同调点波源，产生波长皆为
λ 的水波，某一瞬间相会时的示意图。灰色实线
代表波峰的波前，灰色虚线代表波谷的波前。A 在线的质点发生建设性干涉，N 在线的质点发生 破坏性干涉。
水波的干涉
•在水波槽中，两个振动频率相同的点波源 S1与S2 同时向上或向下振动，可产生两组周期T相同、波 长λ相同的周期波，当此两组水波迭加时，称为 水波的干涉。
波浪绕射问题的无限相似单元数值模拟
第３ ９卷
第１ １期
人
津
大
学
： 报
Ｖｏ． ９ ＮＯ １ １３ ．１
２０ ０ ６年 １ 月 １
Ｊ ｕ ｎ ｌ ｆ ｉｎｉ ｎｖ ｒｉ ｏ ｒ ａ ｏ ａ ｊ Ｕ ｉｅｓ ｙ Ｔ ｎ ｔ
Ｎｏ ． ２ ０６ ｖ ０
波浪 绕 射 问题 的无 限相 似 单 元数 值 模 拟
（Ｓ ＩＥＭ）， ｏ ｐｅ ｉ ｉｉ ｌ ｎ ｅｈ ｄ（ ａｌｒ ｉ） ｏｏ ｔｉ ａｅｆｒｅｏ ｅｔ ａ ｃ ｌ ｄ ｒ ｆ ｒｉ ｃ ｕ ｌｄｗｔ ｆ ｔ ｅｅ ｔｍ ｔｏ Ｇ ｒ ｋｎ ，ｔ ｂａｎ ｗ ｖ ｃ ｎ ａｖｒｃ ｌ ｙｉ ｅ ｂ— ｈ ｎ ｅ ｍｅ ｅ ｏ ｉ ｎ ｏａ
关 键 词 ：波 浪 绕 射 ；无 限 相 似 单 元 法 ； 限 无 法 ； 值 模 拟 有 数
中 图分 类 号 ：Ｔ ９ Ｖ２ 文 献 标 志 码 ：Ａ 文 章 编 号 ：０９ — １７ ２０ ） １ １８ — ６ ４ ３ ２ ３ （０ ６ １ — ２３ ０
Ｎｕ ｅ ｉａ ｉ ｕｌｔｏ ｆＩ ｆｎ ｔ ｉ ｉａ ｅ ｅ ｔＭ ｅ ｈ ｄ ｍ ｒｃ ｌＳ ｍ ａ ｉｎ ｏ ｎ ｉｅ Ｓ ｍ ｌｒ Ｅｌｍ ｎ ｉ ｔｏ
ｓｉ ｎ ｓ ｔｉ ａ ｅ ｙ ｓ ｌ ｓｚ ．Ｔ ｅ ｎ ｍｅ ｉ ａ ｅ ｕ ｔ ｇ ｅ ｌ ｗｉ ｈ ｌ ｙ ｉ ａ ｏ ｕ ｉｎ ｎ ｈ ｒ ｓ ｔ ｅ ｓ ｍａ ｒ ｈ ｓａ ｖ ｒ ｍａ ｌ ｉｅ ｆ ｘ ｈ ｕ ｒｃ ｌｒ ｓ ｌ ａ ｒ ｅ ｗｅ ｌ ｔ ｔ ｅ ａ ｍｌ ｔ ｌ ｌ ｔ ｓ ａ ｄ ｔ ｅ ｐ ｅ — ｓ ｈ ｃ ｓ ｏ
２ Ｄ ｐ ｒ ｅ ｔ ｆ ｏ ｉ ｉ ｎ ｉ ｅ ｎ ． ａ ａ Ｕ ｉ ｒ ｔ ｏ Ｅ ｇ ｅｒ ｇ Ｔ ａｊ ０ ５ Ｃ ｉａ ． ｅ ａｔ ｎ ｏ Ｌ ｇ ｔ ｓＥ ｇｎ ｒ ｇ Ｎ ￣ ｌ ｎｖ ｓ ｙ ｆ ｎ ｉ ｅｉ ， ｉｎ ｎ３ ０ ０， ｈｎ ） ｍ ｓｃ ｅｉ ｅ ｉ ｎ ｎ ｉ ４
物理实验技术中的波浪现象实验指导
物理实验技术中的波浪现象实验指导波浪现象是自然界中广泛存在的一种物理现象，也是物理学中一个重要的研究领域。
在物理实验技术中，我们经常使用波浪现象来进行实验和研究。
本文将为您介绍一些常见的波浪现象实验指导。
一、水波实验在物理实验中，水波实验是常见且容易进行的一种波浪实验。
通过在水面上制造波浪，我们可以观察和研究波浪的特性和传播规律。
1. 实验器材准备进行水波实验时，我们需要准备以下器材：水槽、振荡器、振荡器控制器、水波测量仪等。
2. 实验步骤（1）将水槽放置在平稳的实验台上，并保证水面平整。
（2）将振荡器安装在水槽底部，并连接振荡器控制器。
（3）根据实验需求，设置振荡器的频率和振幅。
（4）观察水波的传播和现象，可以使用水波测量仪等工具进行测量和记录。
3. 实验注意事项在进行水波实验时，需要注意以下事项：（1）确保实验环境的稳定，避免外界干扰。
（2）水槽和器材的清洁，以保证实验的准确性和可靠性。
（3）根据实验要求调整振荡器的频率和振幅，避免过大或过小，以免造成实验结果的偏差。
二、光波实验光波实验是物理实验技术中另一个重要的波浪实验。
通过对光的干涉、衍射等现象的研究，我们可以了解光的波动特性和传播规律。
1. 干涉实验干涉实验是通过两束光的叠加来观察光波的干涉现象。
常见的干涉实验有双缝干涉、薄膜干涉等。
（1）双缝干涉实验准备：准备双缝实验装置，包括光源、双缝装置、光屏、测量工具等。
（2）双缝干涉实验步骤：①将光源放置在一定距离处，光源越亮度越好。
②在光源后面放置双缝装置，调整缝隙的大小和距离。
③将光屏放置在双缝后方，调整距离和观察角度。
④观察光屏上的干涉条纹并记录。
2. 衍射实验衍射实验是通过光波通过障碍物或过孔时产生的衍射现象来观察光的波动性。
（1）单缝衍射实验准备：准备单缝实验装置，包括光源、单缝装置、光屏、测量工具等。
（2）单缝衍射实验步骤：①将光源放置在一定距离处，光源越亮度越好。
②在光源后面放置单缝装置，调整缝隙的大小和距离。
矩形体浮箱在波浪中绕射的数值模拟
波浪运动中波的速度和波长实验设计与研究
研究意义
01、 影响海洋生态系统 02、 气候变化影响
03、 指导海洋工程 04、 海洋资源开发
研究目的
本研究旨在确定波的 速度和波长的影响因 素，籍此揭示波与海 洋环境的关联性。通 过实验设计和数据分 析，探讨波对海洋生 态系统和气候变化的 作用机制，为海洋环 境保护和可持续发展 提供科学支持。
研究方法
实验室模拟
在受控环境下对 波的速度和波长
进行模拟实验
数学模型
结合数学模型进 行数据分析和验
证
野外观测
在自然海洋环境 下观测波动情况
研究背景
波浪运动概 念
波是海洋中一种 传播能量的波动
现象
波长
波的连续波峰之 间的距离
波的速度
波在单位时间内 传播的距离
研究意义
生态系统影 响
波的特性影响海 洋生态平衡
波浪运动中波的速度和波长 实验设计与研究
汇报人：XX
2024年X月
第1章 研究背景与意义 第2章 文献综述 第3章 实验设计 第4章 实验结果与讨论 第5章 应用前景 第6章 总结与展望
目录
● 01
第一章 研究背景与意义
研究背景
波浪运动是海洋中一种常见的现象，波是海洋中 传播能量的方式，对海洋生态系统和气候变化有 着重要影响。本研究旨在探究波的速度和波长对 海洋环境的影响，从而为海洋工程和资源开发提 供科学依据。
02、
应用案例2
探讨波浪运动如何影响海洋工程设计和施 工
03、
应用案例3
分析波的速度和波长研究对海洋工程的启示和 指导作用
04、
波浪运动研究的重要性
波浪运动作为海洋中重要的自然现象，其研究对 认识海洋、保护海洋资源以及推动海洋工程发展 具有重要意义。通过深入研究波的速度和波长等 特性，可以更好地预测海浪形成的规律和变化， 为相关领域的研究提供重要依据。
称为水波之绕射范例4波的反射
範例 ７ 解答
答 (D) 解 低沉的聲音，波長較長繞射愈顯著，聲波可 繞過障礙物，引起其他船隻注意。
範例 ７ 類題
人能聽到牆外的聲音，而不能看到牆外之燈 光，是因為以下何種原因？ (A)光波是電磁波，碰到牆壁即被吸收，而聲
波不是電磁波，故不為牆壁吸收 (B)聲波之能量大於光波，故有部分透過牆壁 (C)光波之波長小於聲波之波長 (D)光波是橫波，聲波是縱波 (E)聲波能以空氣為介質，而人生活於大氣中
3. 折射前後水波頻率保持一定。當頻率不變， 波速變大時，波長變大；波速變小時，波 長變小。
波的折射（2/2）
4. 水波自深水區進入至淺水區後，水波波速 變慢，波長變短，偏向法線。
5. 水波由淺水區進入至深水區後，水波波速 變快，波長變長，偏離法線。
(A)水波由深水區進入淺水區的示意圖。(B)水波由淺水區進 入深水區的示意圖（→ 表示水波的行進方向）。
範例 ６ 類題
在水波槽實驗中，兩同相點波源相距三倍波長，如 圖所示為某瞬時之干涉狀態，實線為波峰波前，下 列敘述何者正確？ (A) a 點為波峰 (B) b 點為波谷 (C) c 點為峰與峰的相長干涉 (D) a、b 和 c 三點均為相消干涉
答 (C)
範例 ７ 波的繞射
大船進港時，汽笛聲宏亮以引起港內其它船 隻注意，避免撞擊意外發生。有關汽笛聲的 敘述下列何者正確？ (A)應使用高亢的汽笛聲，傳得較遠 (B)應使用低沉的汽笛聲，較易干涉 (C)應使用高亢的汽笛聲，較易反射 (D)應使用低沉的汽笛聲，較易繞射
在水波槽中，若將兩個點振動頻率相等的波圓，同時 上下振動，產生的兩組圓形波相遇時，造成互相干擾 的現象稱為干涉（interference） 1. 某些位置的峰峰干涉（亮帶）或谷谷干涉（暗帶）
波浪对单突堤的绕射试验
波浪对单突堤的绕射试验
1实验目的
波浪遇到障碍物后发生绕射现象。
这不仅是一种物理现象，也是一种重要的工程特性，本实验目的是观察波浪绕射，分析其机理和规律，寻找到控制区波高的方法。
试验内容
（1）观察规则波的平面传播
（2）观察波浪的绕射等现象
（3）分析绕射现象产生的机理和规律
（4）测量绕射区的波高和绕射系数
（5）若来波高为Hi,通过实验，寻找控制掩护区波高的方法，并将码头前沿的波高控制在允许范围内。
2仪器设备
（1）港池及相关设备
（2）直尺。
秒表
（3）波高以及数据采集系统
（4）突堤模型
3实验原理
：
波浪的绕射示意图
通过造波机产生一定的频率，然后波在水中进行传递，当遇到障碍物的时候就会发生绕射现象，其过程如上图所示。
而波浪绕射的影响是以绕射系数Kd表示，及防坡堤后面某点的绕射波高Hd=KdH。
H为防坡堤口门出的入射波高
再根据我国提出对规则波经过直墙堤单突堤的波浪绕射计算经验公式
Kd1=1/2{
4实验准备工作
试验设计方案如图所示
5实验步骤
1测量港池的静水深度
2确定波周期后，开机造波
3观察波浪的绕射实验
4改变造波周期，继续观察港池中发生的各种现象5测量绕射区内阁点的绕射波高和绕射系数
6数据的记录
Kd=H/Hi 其中H和Hi 是可以通过浪高仪测量的。
T 是可以自己进行自己调节的。
7注意事项
1注意边界的消能效果
2爱护仪器。
8实验分析与讨论
1分析波浪的绕射的规律与物理机理。
海岸动力学实验指示书
高等学校实验教材海岸动力学》实验指示书重庆交通大学河海学院二00 六年十二月目录、八、- 丄前言................................................................. 1..实验一波浪三要素测试实验............................................. 2..实验二波浪传质速度实验............................................... 7..实验三波浪传播浅水变形实验....................................................................... 1.. 0实验四波浪作用下的泥沙运动实验....................................................................... 1.. 4实验五不规则波谱分析实验....................................................................... 1.. 8实验六岸滩演变演示实验....................................................................... 2.. 1实验七波浪与水流相互作用特性实验....................................................................... 2.. 4参考文献....................................................................... 2..8..本《海岸动力学》实验教材适用于港口、航道及海岸工程专业本科生、研究生使用，也可供相关专业科研试验参考。
整体波浪物理模型试验一` 主要研究内容
整体波浪物理模型试验一、 主要研究内容整体波浪物理模型试验主要解决港区水域及水工建筑物的平面布置问题，研究港内调头地和装卸区（泊位处）的泊稳条件以及港外航道与口门附近的船舶适航条件，码头前沿波高及码头面上水情况，防波堤、护岸处波高及越浪等。
具体可分为波浪传播与变形模型试验、港内水域平稳度模型试验、船行波模型试验等。
二、 模型相似定律水力相似根据力学原理可分为：几何相似、运动相似及动力相似。
几何相似是指原型与模型保持几何形状和几何尺寸的相似，即它们所有的相应线段长度保持一定的比例关系；运动相似是指模型与原型的运动状态相似，即模型与原型中任何相应点的速度、加速度等必然相互平行且具有同一比例或者使两个流动的速度场（加速度场）是几何相似的。
动力相似是指模型与原型的作用力相似，即模型与原型作用于任何相应点的力必然相互平行且具有同一比例。
除了以上三点外，两个水流系统要达到力学相似，还应有边界条件相似，对于非恒定过程还要求有起始条件相似。
牛顿相似定律是判别两个流动相似的一般规律。
牛顿相似定律中外力F 是指作用于流体的所有外力之和。
对水流运动来说，作用力可以有惯性力、重力、粘滞力、压力、弹性力、表面张力、离心力、振动力等。
在实际工程问题中，流体运动中某些作用力常不发生作用或影响甚微，故可仅仅考虑惯性力及其某一种主要作用力，从而得出原型与模型之间各量的相似定律，即特别模型定律。
如重力相似律（佛劳德数Fr ）、粘滞力相似律（雷诺数Re ）、表面张力相似律（常伯数）、弹性力相似律（柯西数Cu ）及压力相似律（欧拉数Eu ）等。
在海洋、湖泊和江河中所见到的波浪都是重力波，其所受的主要作用为重力和惯性力，故模型应遵循重力相似律，要求模型与原型的佛劳德数Fr 相等，常数==p p 2p m m 2m g g L V L V ，即1L g 2V =λλλ。
具体来讲，在进行港口防浪掩护整体波浪物理模型试验时，必须使模型中的波浪传播速度及水质点运动轨迹，波浪的折射、绕射、反射以及波浪破碎等现象与原型相似。
波浪绕射实验
波浪绕射实验指导书一、实验目的和意义波浪绕射现象是近岸水域一种常见的现象。
波浪在传播过程中，遇到建筑物或地形变化时，会发生绕射与折射，对波浪的传播、变形产生显著的影响。
在港口海岸工程中，由于泊稳条件的需要，布置相应的防波建筑物以消除波浪对传播工作的影响，因此，对建筑物前的波浪绕射现象进行观测和模拟，对于港口规划与布置具有十分重要的理论意义和现实意义。
本实验的目的在于加深学生对波浪运动尤其是波浪绕射的感性认识，观测波浪绕射产生的机理和规律，寻找控制掩护区波高的方法，并同时思考建筑物的存在对波浪传播的影响规律。
二. 实验概述实验在长沙理工大学港航实验室的港池内进行。
所用的港池两端均有良好的消波设施，并配有液压伺服式造波机，其主控系统是大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室研究开发的Wavemake 系统，该系统运行状态良好，精确度高。
实验中的波高测量采用天科所产浪高仪，该仪器最小测量周期为1.5s ，仪器测量误差为0.4%。
数据采集采用天科所2008型数据采集系统。
实验布置如图1所示，直立式防波堤布置在港池的一侧，在造波机前布置浪高仪，测量入射波的波高。
在防波堤前、后分别布置浪高仪，测量波浪反射和绕射波高。
通过不同的实验组次、不同的测量位置，深入认识波浪的绕射规律，并推求波浪的绕射系数。
图1 实验布置示意图（供参考，学生需自行设计）三. 实验内容与步骤1、设计实验方案。
2. 在港池中间放置防波堤模型，在防波堤两侧（即沿波浪传播方向）分别布置五个浪高仪测点，每两个浪高仪的距离为港池的十分之一。
具体实验布置如上图。
3、数据采集系统的连接与测试。
即连接浪高仪及数据采集系统。
4. 运用水位测针测量实验水深d 。
在不同位置测量五组数据，得平均值为港池中静水深度。
5. 入射波为规则波。
选择造波参数（波高、波周期），参数分两组选取：周期T 相同，波高H 不同；波高H 相同，周期T 不同。
（取值范围：周期1.0～3.0S ，波高：0.05～0.15m ）6. 开启造波机，开始造波，从造波机造出的前四至五个波一般为不稳定波，将其忽略掉后再开始采集数据。
波浪的绕射、折射图,对沿岸海岸线地貌的影响影响
波浪的绕射、折射图,对沿岸海岸线地貌的影响影响海浪的反射,海浪在传播过程中遇到障碍物时，除发生绕射外，还可以产生反向传播的现象，称为海浪的反射。
海浪的反射波和原来的入射波叠加在一起，有时可以在障碍物前面形成驻波，其振幅可达原入射波振幅的两倍。
因此，在决定这些建筑物的高程和强度时，必须考虑反射现象。
另外，港内海浪的反射，可增加港内水面的振动，不利于船舶的停靠和作业，因此决定港内建筑物的布局和结构时，也应考虑到海浪的反射，以便尽可能减少反射的影响。
当海浪遇到理想的光滑铅直平面障壁时，会发生全反射，这时入射波与反射波的振幅相等，入射角等于反射角；但当海浪遇到实际障碍物而发生反射时，一部分能量可能以渗透波的方式渗入有孔隙的结构物内，一部分能量可能因摩擦作用，发生波面破碎等非线性效应而消耗，只有一部分能量以反射波形式反射回来，故反射波的实际波高比入射波小。
如果把反射波的波高对入射波的波高的比率定义为反射系数，则反射系数的大小决定于障碍物表面的坡度、粗糙度，障碍物的结构和透水性，入射波的要素和入射角。
反射系数和这些因素的关系是复杂的，还难以从理论上完善处理，只有一些经验成果，制成图表，供实际工作者使用。
折射、绕射和反射常常同时出现，如将海底地形和岸边反射物作为边界条件引入，直接求解所关心的区域内的流体动力学方程，所得结果即可体现这三者的综合作用。
也有单独考虑其中的一种现象，例如采用非线性波理论的波速场、考虑侧向能通量等，但都未达到完善
的程度。
无处不在的波——弯弯的经典物理实验
无处不在的波——弯弯的经典物理实验从昨天开始，我们进入了对波动的认识，波这种现像真的是无处不在，只是在不少人看来，海浪才是波。
其实我们身处在电磁波、声波、还有一个比较新的引力波的海洋里。
要从量子力学讲的话，一切物质都是波，这就有一些拉远了，对于一个刚刚接触波动的孩子来讲，直观当然才是王道。
于是，我们首先用跳绳感受了一下横波，又下到小区去观察了水波，弯弯想弄一个叫机灵鬼的塑料弹簧来尝试一下纵波，我跑了好些商店也没有买到，所以，我们在电脑上面看了一些视频。
要是有机会，还是要弄一个长长的轻质弹簧来才是正解。
由于书上提到一句：电磁波的偏振效应与横波相关而与纵波无关，说明电磁波是一种横波，电磁波摸不到，也看不见，嘿嘿，其实它在一些波长的时候，有热效应是可以摸得到的，比如晒太阳，当然也就是看得见的。
只要看得见，就好办了，我们以前去电影院的时候，自备了立体眼镜儿，就是偏振片做的，那就快快找出来吧。
然后画风是这样子的，由于偏振片做的镜片会过滤掉除了允许通过的特定方向偏振的光而外其它的光线，所以，看起来像淡淡的墨镜。
对了，现在的立体眼镜还有一种是家里常见的，带电池那种，不是偏振光的，它是液晶快门式的，当用这种眼镜看立体电视的时候，眼镜会高速的交替一开一闭，就无法做这个实验了。
电磁波的性质像下面的波，它有一个特点就是，可以通过特定方向的窄缝，而会被互相垂直的窄缝挡住。
如果可以观察到这个现像表明光是一种横波，同时也表明电磁波是横波。
把一只表放在一枚眼镜的后面。
这时，虽然看着没有那么亮了，好在可以看得见。
再加一个反放在前面，可以看见，通过两块镜片，还是可以看见对面的表。
要是面对面都正放呢，这个时候，突然变深了不少。
我们把两个眼镜垂直放置，用同一个镜片去观察另一个眼镜的两个不同的镜片，要是一只是通透的。
那么另一只就一定是墨黑的。
倒过来，刚好相反，这只是通透的状态。
有表的一只是墨黑的。
弯弯说，原来生活中的事情都可以用物理原理来解释呀。
高中物理教案：简单的波动现象实验 (2)
高中物理教案：简单的波动现象实验一、引言物理实验是高中物理教学的重要组成部分，通过实验能够帮助学生加深对物理知识的理解，提高实际动手操作和观察问题的能力。
在波动现象这一章节中，让学生进行简单的波动实验可以帮助他们直观地感受到波动的特点，并探究相关现象和规律。
本教案将介绍几个适合高中物理教学的简单波动实验，帮助学生深入了解波动现象。
二、实验1：水波在绳上的传播1. 实验目标通过观察和测量研究水波在绳上的传播过程，了解波浪传播的基本特性。
2. 实验原理与步骤取一根悬挂在固定支架上的轻质绳子，并设法形成初始扰动。
用手轻拍或摇晃一端或两端可以产生起伏不断向两端传播的水波。
3. 实验器材与材料- 固定支架- 轻质绳子4. 实验步骤及注意事项（1）用支架将绳子固定好，确保它处于水平状态。
（2）用手轻拍或摇晃绳子的一端，观察水波在绳子上的传播过程。
5. 实验数据记录与分析观察并记录水波传播的现象，测量波长、振幅和传播速度，并进行相关计算分析。
6. 实验结论经过实验观察与测量可以得出，水波在绳子上以一定速度传递，在其传播过程中具有一定的振幅和周期性。
通过实验可以初步认识波浪的基本特性和规律。
三、实验2：研究光线反射规律1.实验目标通过观察和探究光线在不同表面反射的现象，研究光线反射规律。
2.实验原理与步骤将一根直线放在白纸上形成一个切面，在直线附近放置一根玻璃棒使之立起来。
从纸张边缘发出光线，通过观察光线的传播路径及变化情况，引导学生探究光线在不同表面的反射规律。
3.实验器材与材料- 白纸- 直尺- 玻璃棒4.实验步骤（1）准备一张白纸并在其上划一直线。
（2）将玻璃棒竖立在直线上附近，使得光线经过直线后射到玻璃棒上。
（3）观察光线的传播路径，并记录所发现的规律。
5.实验数据记录与分析观察并记录光线在不同表面反射的现象，分析并总结出光线反射规律。
6.实验结论通过本次实验可以得出光线经过斜射入玻璃介质后发生折射，根据入射角和折射角之间的关系，我们可以推导出光的折射定律。
高中简单波浪实验设计
高中简单波浪实验设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解波浪的基本概念，掌握波浪的生成原理和传播特性。
2. 学生能够运用相关物理知识，分析简单波浪的实验现象，解释波浪的周期、波长、波速等参数之间的关系。
3. 学生能够了解波浪在现实生活中的应用，认识到物理知识在实际问题中的价值。
技能目标：1. 学生能够独立设计简单波浪实验，包括实验器材的选择、实验步骤的制定和实验数据的收集。
2. 学生能够运用数据处理方法，对实验数据进行整理和分析，得出可靠的结论。
3. 学生能够通过实验设计和实践操作，培养观察、思考、解决问题的能力。
情感态度价值观目标：1. 学生对物理学科产生浓厚兴趣，愿意主动探索自然现象背后的规律。
2. 学生在实验过程中，培养团队合作精神，学会相互尊重、沟通和协作。
3. 学生能够关注环境保护，认识到波浪对海岸线、生态等方面的影响，树立绿色发展的观念。
课程性质：本课程为高中物理实验课，以实践操作为主，结合理论知识，培养学生的实验技能和科学素养。
学生特点：高中学生具有较强的逻辑思维能力和动手操作能力，对实验课程有较高的兴趣。
教学要求：教师应注重理论与实践相结合，引导学生主动参与实验，关注实验过程中的现象和问题，培养学生的独立思考和创新能力。
同时，注重学生团队合作精神的培养，提高学生的沟通与协作能力。
通过本课程的学习，使学生在知识、技能和情感态度价值观方面取得具体的学习成果。
二、教学内容本课程教学内容主要包括以下几部分：1. 波浪基本概念：介绍波浪的定义、分类及其在自然界中的表现形式，涉及教材中波动章节的相关内容。
2. 波浪生成原理：讲解波浪的生成原因、波动方程和波动传播特性，结合教材中波动方程和波动传播的相关知识。
3. 波浪实验设计：指导学生设计简单波浪实验，包括实验器材的选择、实验步骤的制定和实验数据的收集，参考教材中实验设计的方法和步骤。
a. 实验一：观察绳波传播现象，测量波长、波速等参数。
初中一年级物理课堂活动探索简单的波动现象
初中一年级物理课堂活动探索简单的波动现象物理学作为一门基础学科，在初中一年级的学习中扮演着重要的角色。
通过实际的课堂活动，学生可以更好地理解和探索物理世界中的各种现象。
本文将介绍一系列简单的波动现象实验，在初中一年级的物理课堂上进行，以帮助学生更好地理解和掌握波动现象的基本概念。
一、水波实验1. 实验背景水波是一种常见的波动现象，通过水波实验可以观察到水波的传播和反射现象，帮助学生理解波的基本特性。
2. 实验材料和步骤材料：水槽、水、振动器（例如电动牙刷）。
步骤：1）在水槽中倒入适量的水，并让水平面平稳。
2）将振动器放置在水槽一侧，并将其打开。
3）观察水面上形成的波浪，并记录观察到的现象，如波的传播、反射等。
3. 实验结果与分析观察实验现象后，学生可以发现水波从振动源处开始传播，经过水面反射后形成相应的波浪，同时也可以观察到波的传播速度和波长。
通过这个实验，学生可以初步了解波的传播规律以及波浪的反射现象。
二、声波实验1. 实验背景声波是一种常见的波动现象，通过声波实验可以观察到声波的传播和共鸣现象，帮助学生更好地理解和探索声波的特性。
2. 实验材料和步骤材料：音叉、玻璃杯、水。
步骤：1）将音叉敲击并放置在玻璃杯的边缘。
2）观察玻璃杯内水面的变化，记录观察到的声波现象。
3. 实验结果与分析当音叉共鸣时，玻璃杯内的水面会出现波动，这是由于音叉的振动产生了声波，通过空气传播到玻璃杯内，使水面发生共振。
通过这个实验，学生可以初步了解声波的传播和共鸣现象。
三、光波实验1. 实验背景光波是一种电磁波的存在形式，在物理学中具有重要意义。
通过光波实验，学生可以观察到光的折射和干涉现象，加深对光波特性的理解。
2. 实验材料和步骤材料：光源、玻璃棱镜、白纸。
步骤：1）将光源放置在一定距离处。
2）在光源的正前方放置玻璃棱镜，调整角度使光线通过玻璃棱镜。
3）在光线通过玻璃棱镜后的位置放置一张白纸，观察光线在白纸上的折射和干涉现象。
6.9_波浪的浅水变形：波浪的绕射和反射
4) 不规则波双突堤
6.8 波浪浅水变形
六、波浪反射
波浪在传播过程中遇到陡峭的岸坡或人工建筑物时，其全部或 部分波能将被反射而形成反射波，这种现象称为反射。
6.8 波浪浅水变形
六、波浪反射
反射波的计算：
6.8 波浪浅水变形
六、波浪反射
反射波的计算： 港内水域即存在绕射现象，又存在反射现象，则波高计算需叠 加：
式中： Hd：绕射波高 HR：反射波高
注：当港内水域风区长度超过1km，须同时考虑港内局部风成 波的影响，方法是将波高进行叠加。
6.8 波浪浅水变形
波浪浅水变形小结
6.8 波浪浅水变形
五、波浪绕射
波浪绕射：波浪传播过程中遇到 障碍物，部分波浪绕过障碍物继 续传播，并在障碍物后扩散，使 受掩护的水域也出现波动的现象。
波浪绕射是波能沿着波峰线横向 传递，即波能由能量高的区域向 能量低的区域转移，进行重新分 布的过程。
6.8 波浪浅水变形
五、波浪绕射
波浪绕射的计算： 1) 规则波单突堤绕射波浪绕射的计算： 2) 规则波双突堤绕射：
B’/L=5.0
适用于Kd≤1.0，45°≤θ0≤135°， B'/L≤5的情况。
当Kd>1.0时，取Kd=1.0 当B'/L>5时，采用左右两堤按单 突堤进行计算。
B’/L=5.0
6.8 波浪浅水变形
五、波浪绕射
波浪绕射的计算： 3) 不规则波单突堤绕射：
绕射波高Hd=KdH
0,在掩护区内； 0,在开敞区。
6.8 波浪浅水变形
五、波浪绕射
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波浪绕射实验指导书
一、实验目的和意义
波浪绕射现象是近岸水域一种常见的现象。
波浪在传播过程中，遇到建筑物或地形变化时，会发生绕射与折射，对波浪的传播、变形产生显著的影响。
在港口海岸工程中，由于泊稳条件的需要，布置相应的防波建筑物以消除波浪对传播工作的影响，因此，对建筑物前的波浪绕射现象进行观测和模拟，对于港口规划与布置具有十分重要的理论意义和现实意义。
本实验的目的在于加深学生对波浪运动尤其是波浪绕射的感性认识，观测波浪绕射产生的机理和规律，寻找控制掩护区波高的方法，并同时思考建筑物的存在对波浪传播的影响规律。
二. 实验概述
实验在长沙理工大学港航实验室的港池内进行。
所用的港池两端均有良好的消波设施，并配有液压伺服式造波机，其主控系统是大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室研究开发的Wavemake 系统，该系统运行状态良好，精确度高。
实验中的波高测量采用天科所产浪高仪，该仪器最小测量周期为1.5s ，仪器测量误差为0.4%。
数据采集采用天科所2008型数据采集系统。
实验布置如图1所示，直立式防波堤布置在港池的一侧，在造波机前布置浪高仪，测量入射波的波高。
在防波堤前、后分别布置浪高仪，测量波浪反射和绕射波高。
通过不同的实验组次、不同的测量位置，深入认识波浪的绕射规律，并推求波浪的绕射系数。
图1 实验布置示意图（供参考，学生需自行设计）
三. 实验内容与步骤
1、设计实验方案。
2. 放置防波堤模型，布置浪高仪测点。
绘出实验布置图，得出浪高仪和防波堤位置。
3、数据采集系统的连接与测试。
4. 运用水位测针测量实验水深d 。
5. 入射波为规则波。
选择造波参数（波高、波周期），参数分两组选取：周期T 相同，波高H 不同；波高H 相同，周期T 不同。
（取值范围：周期1.0～3.0S ， 波高：0.05～0.15m ）
表1 造波参数表(供参考，学生需自行设计) 周期T （s ）
波高H(cm) 波高H(cm) 周期T （s ） 2.0 0.05 0.1
1.0 0.08 1.5
0.12 2.0 0.15 2.5
6. 开始造波，从造波机造出的前四至五个波一般为不稳定波，将其忽略掉后再开始采集数据。
掌握造波机的使用方法和数据采集系统的使用方法。
7. 观察波浪绕射现象，并记录堤前、堤后的波况。
采集完毕后停止造波，保存数据。
8. 待水面平静后，选取新的造波参数（波高、波周期），重新开始实验，继续观察港池中发生的各种现象并测量绕射区内各点的绕射波高，实验至少进行8组。
港 池消浪设施消浪设施造波机防波堤
四. 实验数据分析
1．波高和波周期计算。
(1)根据实验数据，分别绘制出每组实验相应的波面曲线图（如图2所示），通过波面曲线图得出每组实验每个波高仪测得的波高和周期，计算波长和波速。
(2)分析比较入射波周期相同，波高不同，防波堤前后波面曲线变化特点和规律，得出波浪绕射变化规律。
(3)分析比较入射波波高不同，周期相同，防波堤前后波面曲线变化特点和规律，得出波浪绕射变化规律。
(4)分析防波堤前后波高、波周期、波长、波速的变化规律(表2)。
表2 波要素计算表（供参考，学生需自行设计）
组次 入射波
防波堤前
防波堤后
波高(cm) 周期(s) 波长(m) 波速(m/s) 波高(cm) 周期(s) 波长(m) 波速(m/s) 波高(cm) 周期(s) 波长(m) 波速(m/s) 1 (8)
图2 波面曲线图 图3 波浪的绕射系数
2.绕射系数计算
波浪在传播中遇到障碍物如防波堤、岛屿时，除可能在障碍物前产生波浪反射外，还将绕过障碍物继续传播，并在掩蔽区内发生波浪扩散，这种现象称为波浪绕射。
波浪绕射是波浪从能量高的区域向着能量低的区域进行重新分布的过程。
（图3）计算出8组实验的绕射系数，分析绕射系数的变化特点。
绕射系数：
123456
-6
-4-2024
68 1#浪高仪
2#浪高仪
t(s)
H (c m )
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