大学物理教案振动与波动部分复习
高考物理一轮复习 第13章 振动 波动 光 电磁波 相对论 第2节 机械波教案(含解析)
第2节机械波一、波的形成与传播1．机械波的形成条件(1)有发生机械振动的波源。
(2)有传播介质，如空气、水、绳子等。
2．传播特点(1)传播振动形式、能量和信息。
(2)质点不随波迁移。
(3)介质中各质点振动频率、振幅、起振方向等都与波源相同。
3．机械波的分类4.(1)波长：在波动中，振动相位总是相同的两个相邻点间的距离，用λ表示。
波长由频率和波速共同决定。
①横波中，相邻两个波峰(或波谷)之间的距离等于波长。
②纵波中，相邻两个密部(或疏部)之间的距离等于波长。
(2)频率：波的频率由波源决定，等于波源的振动频率。
(3)波速：波的传播速度，波速由介质决定，与波源无关。
(4)波速公式：v ＝λf ＝λT 或v ＝Δx Δt。
二、波的图象 1．坐标轴x 轴：各质点平衡位置的连线。
y 轴：沿质点振动方向，表示质点的位移。
2．物理意义：表示介质中各质点在某一时刻相对各自平衡位置的位移。
3．图象形状：简谐波的图象是正弦(或余弦)曲线，如图所示。
三、波的干涉、衍射和多普勒效应1．波的叠加 观察两列波的叠加过程可知：几列波相遇时，每列波都能够保持各自的状态继续传播而不互相干扰，只是在重叠的区域里，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。
2．波的干涉和衍射(1)定义：由于波源和观察者之间有相对运动，使观察者感受到波的频率发生变化的现象。
(2)实质：波源频率不变，观察者接收到的频率发生变化。
(3)规律：①波源与观察者如果相互靠近，观察者接收到的频率变大。
②波源与观察者如果相互远离，观察者接收到的频率变小。
③波源和观察者如果相对静止，观察者接收到的频率等于波源的频率。
1．思考辨析(正确的画“√”，错误的画“×”)(1)在机械波的传播中，各质点随波的传播而迁移。
(×)(2)机械波的频率等于振源的振动频率。
(√)(3)通过波的图象可以找出任一质点在任意时刻的位移。
大学物理教案_振动与波动
课时：2课时教学目标：1. 理解简谐运动的概念，掌握简谐运动的特征及描述方法。
2. 掌握波动的基本概念、传播规律和波动方程。
3. 能够运用波动理论解决实际问题。
教学重点：1. 简谐运动的特征及描述方法。
2. 波动的传播规律和波动方程。
教学难点：1. 简谐运动的数学描述。
2. 波动方程的应用。
教学过程：第一课时一、导入1. 提问：什么是振动？什么是波动？2. 引入简谐运动的概念，介绍简谐运动的特征。
二、新课讲解1. 简谐运动的概念及特征- 定义：简谐运动是指质点在某一平衡位置附近，受到与位移成正比、方向相反的力作用而做的周期性运动。
- 特征：周期性、等时性、对称性、振幅、频率、周期、角频率等。
2. 简谐运动的数学描述- 描述方法：位移方程、速度方程、加速度方程等。
- 公式推导：结合牛顿第二定律，推导简谐运动的位移方程、速度方程、加速度方程。
3. 简谐运动的能量分析- 能量守恒：质点在简谐运动过程中，动能和势能相互转化，总能量保持不变。
- 能量表达式：动能、势能、总能量等。
三、课堂练习1. 判断题：简谐运动一定是周期性运动。
（）2. 填空题：简谐运动的周期公式为______，角频率公式为______。
四、课堂小结本节课主要介绍了简谐运动的概念、特征、数学描述和能量分析，使学生初步掌握简谐运动的基本知识。
第二课时一、导入1. 回顾上节课所学内容，提问：简谐运动有哪些特征？2. 引入波动的概念，介绍波动的传播规律。
二、新课讲解1. 波动的概念及传播规律- 定义：波动是指质点或物体在空间上传播的振动现象。
- 传播规律：波速、波长、频率、周期、相位等。
2. 波动方程- 建立波动方程：结合波动传播规律，推导波动方程。
- 波动方程的解：驻波、行波、波包等。
3. 波动方程的应用- 举例说明波动方程在物理学中的应用。
三、课堂练习1. 判断题：波速与波长、频率成正比。
（）2. 填空题：波动方程为______，其中波速______，波长______，频率______。
物理课程教案波动与振动
物理课程教案波动与振动波动与振动是物理课程中的重要内容，它们在自然界和人类生活中都起着重要作用。
本教案将介绍波动与振动的基本概念、特性以及相关的应用示例，旨在帮助学生深入理解并掌握这一领域的知识。
一、引言在我们的日常生活中，波动与振动无处不在。
当我们欣赏优美的音乐、感受大海的波涛汹涌、利用电磁波进行通信，都与波动与振动密不可分。
而作为物理学的重要组成部分，波动与振动也是物理课程中的重点内容。
二、波动的基本概念1. 定义：波动是能量在空间传播的过程，常见的波动包括机械波和电磁波。
2. 机械波：a. 传播介质：机械波需要介质来传播，可以是固体、液体或气体。
b. 分类：机械波可分为横波和纵波两种，二者传播方式不同。
c. 特性：机械波具有波长、振幅、频率等特性。
3. 电磁波：a. 传播媒介：电磁波可以在真空中传播，无需介质。
b. 分类：电磁波根据频率可以分为射线、微波、红外线、可见光、紫外线、 X射线和γ射线等。
c. 特性：电磁波具有波长、频率、速度等特性。
三、振动的基本概念1. 定义：振动是物体在相对平衡位置周围做往复运动的现象。
2. 特性：a. 振幅：振动的最大位移距离。
b. 周期：振动一个完整往复运动所需时间。
c. 频率：单位时间内振动的次数。
3. 简谐振动：a. 定义：具有恒定振幅和相同周期的振动。
b. 数学描述：简谐振动可以用正弦或余弦函数表示。
c. 特点：简谐振动具有周期性、可加性和能量守恒等特点。
四、波动与振动的应用1. 声波：声音是一种机械波，通过空气的振动传播。
人类借助声音进行交流，同时声波在医学诊断、音乐欣赏等方面也有广泛的应用。
2. 光波：光是一种电磁波，具有波动和粒子性质。
通过控制光的波动和振动特性，人们发明了望远镜、显微镜等光学仪器，应用于天文观测、生物学研究等领域。
3. 地震波：地震波是一种在地壳中传播的机械波，通过地震波的分析，可以揭示地壳的结构和构造，预测地震危险等。
五、实验示例为了更好地理解波动和振动的特性，以下是一个简单的实验示例：实验目的：探究简谐振动的周期与弹簧劲度系数的关系。
大学物理振动与波动总复习
大学物理总复习1、 一物体作简谐振动，振动方程为 )41cos(π+=t A x ω ．在 t = T /4（T 为周期）时刻，物体的加速度为（ B ）(A) 2221ωA -． (B) 2321ωA ． D(C) 2321ωA -． (D) 2221ωA ．2、一质点作简谐振动，周期为T ．当它由平衡位置向x 轴正方向运动时，从二分之一最大位移处到最大位移处这段路程所需要的时间为（ B ） (A) T /4． (B) T /6． (C) T /8． (D) T /12．B3、在驻波中，两个相邻波节间各质点的振动 （ D ） (A) 振幅相同，相位不同． (B) 振幅不同，相位不同．D(C) 振幅相同，相位相同． (D) 振幅不同，相位相同．4、在简谐波传播过程中，沿传播方向相距为λ21（波长）的两点的振动速度必定（ C ）(A) 大小不同，方向相同． (B) 大小和方向均相同．C(C) 大小相同，而方向相反． (D) 大小和方向均相反．5、图中所画的是两个简谐振动的振动曲线．若这两个简谐振动可叠加，则合成的余弦振动的初相为 （ A ）(A)π ． (B)π23 ． A(C) π21． (D) 0．6、一物质系统从外界吸收一定的热量，则 （ D ） D(A) 系统的内能一定增加． (B) 系统的内能一定减少． (C) 系统的内能一定保持不变． (D) 系统的内能可能增加，也可能减少或保持不变．xt OA/2 -Ax 1x 27、两种不同的理想气体，若它们的最概然速率相等，则它们的 （ A ） A(A) 平均速率相等，方均根速率相等． (B) 平均速率相等，方均根速率不相等． （C)平均速率不相等，方均根速率相等． (D) 平均速率不相等，方均根速率不相等8、光波的衍射现象没有声波显著, 这是由于（ D ） D(A) 光波是电磁波, 声波是机械波 (B) 光波传播速度比声波大 (C) 光是有颜色的(D) 光的波长比声波小得多9、牛顿环实验中, 透射光的干涉情况是（ D ） D(A) 中心暗斑, 条纹为内密外疏的同心圆环 (B) 中心暗斑, 条纹为内疏外密的同心圆环 (C) 中心亮斑, 条纹为内密外疏的同心圆环 (D) 中心亮斑, 条纹为内疏外密的同心圆环10、若用波长为的单色光照射迈克耳孙干涉仪, 并在迈克耳孙干涉仪的一条光路中放入一厚度为l 、折射率为n 的透明薄片, 则可观察到某处的干涉条纹移动的条数为（ C ）C(A)λln )1(4-(B)λln(C)λln )1(2-(D)λln )1(- 2（n -1）l=k 入11、一平面简谐波沿Ox 正方向传播，波动表达式为]2)42(2cos[10.0π+-π=x ty (SI)，该波在t = 0.5 s 时刻的波形图是 （ B ）B-12、一束自然光由空气（折射率≈1）入射到某介质的表面上，当折射角为0γ时，反射光为线偏振光，则介质的折射率等于（ B ）A.01tanγB.0tanγC. 01sinγD. 0sinγB13、双缝试验，E上的P处为明条纹。
震动与波动的研究方法物理教案
震动与波动的研究方法物理教案标题：震动与波动的研究方法物理教案引言：震动与波动是物理学中重要的研究内容，涉及到许多实际应用。
本篇教案将介绍一些常用的研究方法，以帮助学生更好地理解、学习震动与波动的知识。
一、实验目的本实验旨在通过几个简单实用的实验，探究震动与波动的基本特性和研究方法，以培养学生分析和解决实际问题的能力。
二、实验器材与试剂1. 弹簧振子装置2. 弹簧3. 弹簧振子支架4. 摆线器5. 直尺6. 计时器7. 实验台8. 手摇发声器9. 波箱10. 直流电源三、实验步骤与结果1. 实验一：弹簧振子的周期与振幅关系研究a) 将弹簧振子装置固定在实验台上。
b) 用直尺测量弹簧振子的自然长度，并记录下来。
c) 将弹簧振子拉伸至不同的振幅，用计时器计时振子的振动周期数，并记录下来。
d) 分析数据，绘制振幅与周期的关系曲线。
2. 实验二：摆线器的周期与摆长关系研究a) 将摆线器悬挂在实验台上。
b) 用直尺测量摆线器的摆长，并记录下来。
c) 释放摆线器，用计时器计时摆线器的摆动周期数，并记录下来。
d) 分析数据，绘制摆长与周期的关系曲线。
3. 实验三：声音的传播速度测量a) 在实验室内设置合适的距离，将手摇发声器固定在一端。
b) 在另一端放置接收器，用计时器记录从发声到接收到声音的时间间隔。
c) 计算声音的传播速度。
4. 实验四：波浪传播的观察与分析a) 使用波箱产生水波，并观察波浪的形状、传播速度等。
b) 改变波长、振幅等参数，观察波浪的变化，并记录下来。
c) 分析观测数据，总结波浪传播的规律。
四、实验总结通过上述实验，学生深入了解了震动与波动的基本特性以及研究方法。
同时，他们也学会了如何进行实验、记录实验数据、分析实验结果并得出结论。
这将有助于提高他们对震动与波动的理解和兴趣。
五、延伸拓展为了进一步加深学生对震动与波动的理解，可以邀请专家来学校进行科学讲座，介绍更多有趣的实际应用，如音乐中的声波、电磁波的传播等。
大学物理教案振动与波
课时：2课时教学目标：1. 理解简谐振动的概念，掌握简谐振动的基本性质。
2. 掌握旋转矢量法在简谐振动分析中的应用。
3. 理解波动的基本概念，包括波源、波速、波长、频率等。
4. 了解波动的传播规律，包括反射、折射、干涉和衍射等现象。
5. 培养学生运用物理知识解决实际问题的能力。
教学内容：1. 简谐振动2. 旋转矢量法3. 波动的基本概念4. 波动的传播规律教学重点：1. 简谐振动的定义和性质2. 旋转矢量法在简谐振动中的应用3. 波动的传播规律教学难点：1. 理解旋转矢量法的基本原理2. 掌握波动传播中的干涉和衍射现象教学过程：第一课时一、导入1. 回顾初中物理中的振动和波的基本概念。
2. 引入大学物理中振动与波的新知识。
二、简谐振动1. 介绍简谐振动的定义和性质，如周期性、振幅、相位等。
2. 通过实例讲解简谐振动的特点，如弹簧振子、摆动等。
3. 引入旋转矢量法，讲解其在简谐振动分析中的应用。
三、旋转矢量法1. 介绍旋转矢量法的原理，将1维简谐运动与2维匀速圆周运动联系起来。
2. 通过实例演示旋转矢量法在简谐振动分析中的应用。
3. 学生分组练习，运用旋转矢量法分析简单的简谐振动问题。
四、课堂小结1. 总结本节课所学内容，强调简谐振动和旋转矢量法的重要性。
2. 布置课后练习题，巩固所学知识。
第二课时一、导入1. 回顾上一节课所学的简谐振动和旋转矢量法。
2. 引入波动的基本概念。
二、波动的基本概念1. 介绍波源、波速、波长、频率等基本概念。
2. 通过实例讲解波的基本性质，如波动方程、波函数等。
三、波动的传播规律1. 讲解波动传播的规律，包括反射、折射、干涉和衍射等现象。
2. 通过实例分析波动传播中的复杂现象，如水波、声波等。
四、课堂小结1. 总结本节课所学内容，强调波动传播规律的重要性。
2. 布置课后思考题，引导学生深入理解波动现象。
五、课后作业1. 完成课后练习题，巩固所学知识。
2. 预习下一节课的内容，为后续学习做好准备。
物理学中的波动和振动教学设计方案
波的反射和折射
01 反射定律
描述波在界面上的反射规律
02 折射定律
描述波在界面上的折射规律
03 常见现象
波在界面上的入射、反射和折射
多普勒效应
频率变化
应用广泛
实际解释
描述波源和观察者相对运 动时频率的变化
在声音和光学领域有广泛 应用
理解多普勒效应有助于解 释观测到的现象
驻波和波包
驻波是在特定条件下 形成的稳定波动模式， 而波包是波动在空间 中的集中能量传播形 式。这些是波动中常 见且重要的现象。
02 挑战与思考
困难促使学生探索和思考
03 应用知识解决问题
实践提升学生问题解决能力
课程总结
全面介绍内容
基本理论 应用实例
加深理解
案例分析 实验操作
未来发展
探索方向 科技兴趣培养
技术创新
领域拓展 学生潜力挖掘
展望未来
深入研究波动和振动领域，拓展应用和理论。交 叉融合促进跨学科研究与技术创新。培养学生对 科学的热爱与追求，服务未来社会发展。
应用展示
声学应用
学生制作声音信 号发生器
其他应用
学生展示了各种 波动和振动应用
成果
光学应用
学生进行光学干 涉实验
教学反思
教师在课程设计和实 施中注重理论与实践 的结合，引导学生主 动参与和探索。重视 学生独立思考和问题 解决能力的培养，通 过反思和评估不断改 进教学方法和内容。 教师的教育使命是为 学生提供更好的教育 资源和服务，促进学 生全面发展和社会进 步。
结束语
感谢学生
认真学习参与
展望未来
充满挑战机遇
祝愿学生
保持对科学热爱
● 06
振动与波动的实验教案
振动与波动的实验教案实验目的：通过本实验，让学生了解振动与波动的基本概念，掌握简谐振动和波动的特点，并能够通过实验观察和测量，验证相关的物理原理。
实验器材：1. 弹簧振子：弹簧、质量块、固定支架、标尺、计时器等。
2. 水波装置：水槽、振荡器、液面单色和波源等。
实验原理：1. 弹簧振子实验：当弹簧在垂直方向上遵循胡克定律时，可以简化为简谐振动系统。
振子在平衡位置附近发生的微小振动即为简谐振动。
2. 水波实验：振动源通过水面的波的传播，构成波动。
波动可分为横波和纵波。
实验步骤：1. 弹簧振子实验：a. 将弹簧固定在支架上，并将质量块悬挂在弹簧下方。
b. 将质量块向下拉开一定距离，释放后观察振子的振动情况。
c. 使用计时器记录振子完整振动的时间，并根据记录的数据计算振动周期、频率和角频率。
2. 水波实验：a. 在水槽中加入适量的水，平静后放置液面单色。
b. 将振荡器放入水槽中，并打开振荡器使其产生波动。
c. 观察波的传播情况，注意观察波的波长、振幅等特征。
d. 使用测量工具测量波的波长和振幅，并根据相关公式计算波速。
实验注意事项：1. 弹簧振子实验：a. 振子的振幅应该较小，避免弹簧过度伸缩，影响振动的准确性。
b. 在记录振动时间时，要保证计时器的准确性，尽量减小误差。
c. 实验中要保持其他因素的恒定，避免外部因素对振子振动的影响。
2. 水波实验：a. 按照实验要求调整振荡器的频率，以保证波动的稳定和连续性。
b. 在测量波长时，要注意测量的起点和终点的位置，保证测量的准确性。
c. 实验中要避免产生过多的阻尼，确保波动的传播得到清晰的观察结果。
实验结果分析：1. 弹簧振子实验：a. 根据记录的数据，计算振动周期、频率和角频率，并进行比较和分析。
b. 探究振子质量、弹簧劲度系数等对振子振动特性的影响。
2. 水波实验：a. 根据测量的数据，计算波的波长和振幅，进一步计算波速。
b. 探究波源频率、水深、水温等因素对波动特性的影响。
如何备考物理中的“振动与波动”
如何备考物理中的“振动与波动”你好，我为你准备了一篇关于如何备考物理中的“振动与波动”的文章。
由于字数限制，我会尽量详细地阐述重要的概念和解题技巧。
希望对你有所帮助。
一、理解基本概念1.1 振动振动是物体围绕其平衡位置做周期性的往复运动。
描述振动的主要参数有振幅、周期、频率、相位等。
1.2 波动波动是振动在介质中的传播。
根据传播方向和振动方向的关系，波动可以分为纵波和横波。
二、重点知识点梳理2.1 简谐振动简谐振动是最基本的振动形式，其特点是力与位移成正比，方向相反。
重要的公式有：•速度与位移的关系：[ v = A (t + ) ]•加速度与位移的关系：[ a = -^2 x ]其中，( ) 是角频率，( A ) 是振幅，( ) 是初相位。
2.2 谐波运动谐波运动是理想化的波动模型，其特点是波动过程中各质点振动的频率与波源的频率相同。
2.3 波的叠加与干涉当两个或多个波相遇时，它们会产生叠加，形成新的波。
如果两个波的相位差恒定，则会产生稳定的干涉图样。
2.4 衍射与折射波在遇到障碍物或通过狭缝时，会产生衍射现象。
波从一种介质进入另一种介质时，会发生折射现象。
三、解题技巧3.1 振动问题的解决步骤1.确定振动系统的自由度，列出方程。
2.分析初始条件，求解位移、速度、加速度等物理量。
3.根据求解的物理量，分析振动的特点，如振幅、周期、频率等。
3.2 波动问题的解决步骤1.确定波动方程，如正弦波、余弦波等。
2.根据边界条件和初始条件，求解波动方程的解。
3.分析波动的特点，如波长、波速、相位等。
4.应用波动方程，分析波的叠加、干涉、衍射等现象。
四、复习建议1.熟悉振动与波动的基本概念，理解各个知识点之间的联系。
2.着重掌握解题技巧，提高解决实际问题的能力。
3.多做习题，尤其是历年高考题，总结规律。
4.遇到难题时，不要气馁，多与同学、老师交流，共同进步。
希望这篇指南能帮助你在备考物理“振动与波动”部分时取得好成绩。
振动和波大学物理_教案
课程名称：大学物理授课对象：大学本科生授课时间：2课时教学目标：1. 理解振动和波动的概念，掌握简谐振动的基本特征。
2. 掌握波的基本性质，包括波速、波长、频率、相位等。
3. 理解波的干涉和衍射现象，掌握波动方程的应用。
4. 通过实验，加深对振动和波动理论的理解。
教学内容：第一课时一、简谐振动1. 振动的概念和分类2. 简谐振动的定义和特征3. 简谐振动的描述：振幅、周期、频率、相位4. 简谐振动的合成：叠加原理、相位差5. 阻尼振动和受迫振动二、机械波1. 波的定义和分类2. 波的基本性质：波速、波长、频率、相位3. 机械波的产生和传播4. 波的反射、折射和衍射5. 波的能量和动量第二课时一、波的干涉1. 干涉现象的观察和解释2. 干涉条件：相干波、相位差3. 干涉条纹的分布规律4. 波的叠加原理二、波的衍射1. 衍射现象的观察和解释2. 衍射条件：障碍物大小与波长的关系3. 衍射条纹的分布规律4. 波的衍射公式三、实验：弦振动和驻波实验1. 实验目的：观察弦振动和驻波现象，加深对振动和波动理论的理解。
2. 实验原理：利用音叉产生振动，通过调整音叉位置，形成驻波。
3. 实验步骤：a. 将音叉固定在实验台上，调整音叉位置，观察弦振动和驻波现象。
b. 记录不同位置的波腹和波节位置，计算波长和波速。
c. 分析实验数据，验证振动和波动理论。
教学方法：1. 讲授法：讲解振动和波动的基本概念、性质和规律。
2. 讨论法：引导学生讨论波的干涉和衍射现象，加深对理论的理解。
3. 实验法：通过弦振动和驻波实验，让学生观察现象，验证理论。
教学评价：1. 课堂提问：考察学生对振动和波动基本概念、性质和规律的理解。
2. 作业：布置与振动和波动相关的习题，考察学生对知识的掌握程度。
3. 实验报告：评价学生在实验中的操作能力和对实验数据的分析能力。
教学资源：1. 教材：大学物理教材2. 教学课件3. 实验器材：音叉、弦、实验台等通过本节课的学习，使学生掌握振动和波动的基本知识，为后续学习光学、量子力学等课程打下基础。
大学物理-振动与波动复习
P
A
(B)
A
( A)
A
A
(D)
(C )
可编辑课件PPT
13
12
例10 一质点作简谐振动，其运动速度与时间的曲线如图， 若质点的振动规律用余弦函数描述，则其初位相为
v (ms1)
1 2
v
m
0
t(s)
xA co t s ) (
[ —5p/6 ]
5p 6
p6
v A si t n ) ( 因下个时刻V不仅为正，
1
4p 3
4p
13
x2co4s pt(2p)cm
2p/3
33
例4、一质点沿 x 轴振动，振动方程
4 p/3
X=410-2 cos（2pt + p /3）cm，从 t=0 时刻起，到质
点位置在X= - 2cm处且向 x 正方向运动的最短时间间隔
为 [ 1/ 2（s）]
t 0
2p 1 T 1
根据题意 t0p3
显然 t1T 可编 辑课1件(PsPT) 22
p/3
5
二、同方向同频率的简谐振动的合成
x 1 A 1 c o t s 1 ) (
x 2 A 2 c o t s 2 ) (
2kp ,A A 1A 2ma
k0,1,2,
(2 k 1 )p ,A A 1A 2m
x A co t s ) (
A A 1 2 A 2 2 2 A 1 A 2c o stg A A 1 1csio n1 1s A A 2 2c sio n2 2s
讨论：若右图为 t=2s 时的波形，又如何？
先找出O点的初位相 t0 0 p2 3 2 p 波 动p 2 方 程2 ： 0 3 2 p
振动与波动物理科目教案
振动与波动物理科目教案一、教学目标1. 了解振动与波动的基本概念和性质；2. 掌握振动与波动的数学描述方法；3. 理解振动与波动在自然界和工程中的应用。
二、教学内容1. 振动的基本概念a. 定义：振动是指物体围绕平衡位置往复运动的现象。
b. 特点：周期性、往复性、相对平衡位置的位移。
c. 例子：钟摆、弹簧振子等。
2. 振动的数学描述a. 位移：振动物体相对平衡位置的偏离程度。
b. 周期：振动一次所需的时间。
c. 频率：单位时间内振动的次数。
d. 幅度：振动的最大位移。
e. 相位：描述振动物体与参考点的关系。
3. 波动的基本概念a. 定义：波动是指能量在空间中传播的过程。
b. 特点：传播性、周期性、波长、频率。
c. 例子：水波、声波等。
4. 波动的数学描述a. 波长：相邻两个波峰或波谷之间的距离。
b. 频率：单位时间内波动通过某一点的次数。
c. 波速：波动在介质中传播的速度。
5. 振动与波动的应用a. 自然界中的应用：例如地震波、太阳光等。
b. 工程中的应用：例如声波在通信中的传输、地震波在建筑物抗震中的作用等。
三、教学方法1. 案例分析：通过实际案例分析，让学生理解振动与波动在自然界和工程中的应用。
2. 实验演示：组织学生进行简单的振动实验、波速测量实验等，加深对振动与波动概念的理解。
3. 小组讨论：鼓励学生分组讨论，提高学生思维能力和合作能力。
四、教学评估1. 课堂问答：教师提问，学生回答，检验学生对振动与波动概念的掌握程度。
2. 实验报告：学生根据实验内容撰写实验报告，评估学生对实验结果的理解和分析能力。
五、教学资源1. 教材：振动与波动物理教材。
2. 实验器材：弹簧振子、测量仪器等。
六、教学延伸1. 学生可自行查找更多有关振动与波动的实际案例，并进行展示和讨论。
2. 鼓励学生进行科学研究，深入了解振动与波动的应用领域，例如地震预测、音响设备等。
注意事项：以上教案纯属示范，请根据具体教学需要和课程设置进行适当的修改和完善。
大学物理复习纲要〔振动和波〕
振 动 学 基 础内容提要一、振动的基本概念1、振动 某物理量随时间变化，如果其数值总在一有限范围内变动，就说该物理量在振动；2、周期振动 如果物理量在振动时，每隔一定的时间间隔其数值就重复一次，称为周期振动；3、机械振动 物体在一定的位置附近作往复运动称为机械振动；4、简谐振动 如果物体振动的位移随时间按余(正)弦函数规律变化，即：()0cos ϕω+=t A x这样振动称为简谐振动；5、周期T 物体进行一次完全振动所需的时间称为周期，单位：秒。
一次完全振动指物体由某一位置出发连续两次经过平衡位置又回到原来的状态。
6、振动频率ν 单位时间内振动的次数，单位：次/秒，称为赫兹〔Ｈz 〕；7、振动圆频率ω 振动频率的π2倍，单位是弧度/秒〔rad /s 〕，即Tππνω22== 8、振幅A 物体离开平衡位置〔0=x 〕的最大位移的绝对值； 9、相位ϕ0ϕωϕ+=t 称为相位或相，单位：弧()rad 。
它是时间的单值增函数，每经历一个周期T ，相位增加π2，完成一次振动； 10、初相位0ϕ 开始计时时刻的相位；11、振动速度v 表示振动物体位移快慢的物理量，即：()⎪⎭⎫ ⎝⎛++=+-==2cos sin 00πϕωωϕωωt A t A dt dx v 说明速度的相位比位移的相位超前2π； 12、振动加速度a 表示振动物体速度变化快慢的物理量，即：()()πϕωωϕωω++=+-===020222cos cos t A t A dtx d dt dv a加速度的相位比速度的相位超前2π，比位移的相位超前π； 13、初始条件 在0=t 时刻的运动状态〔位移和速度〕称为初始条件，它决定振动的振幅和初位相，即：⎪⎩⎪⎨⎧-======000000sin cos ϕωϕA v v A x x t t 则可求得： ⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧-=+=00022020x v tg v x A ωϕω二、旋转矢量法简谐振动可以用一旋转矢量在x 轴上的投影来表示。
物理波动与振动教学教案
物理波动与振动教学教案教案：物理波动与振动I. 教学目标：1. 理解波动与振动的基本概念和特性。
2. 掌握波动与振动的数学描述和计算方法。
3. 熟悉波动与振动在现实世界中的应用。
4. 培养学生对实验观察和数据分析的能力。
II. 教学内容：1. 波动的基本概念1.1 波动的定义1.2 波动的种类：机械波和电磁波1.3 波动的传播方式：纵波和横波2. 机械波的特性及数学描述2.1 平面波和球面波2.2 波的振幅、波长和频率的关系 2.3 波速和频率的关系2.4 波速与介质特性的关系3. 振动的基本概念3.1 振动的定义3.2 振动的周期和频率3.3 弹簧振子的运动规律：简谐振动 3.4 自由振动和受迫振动4. 振动的能量和阻尼4.1 振动的能量转换：动能和势能 4.2 阻尼对振动的影响4.3 谐振和共振现象5. 波动与振动在现实世界中的应用5.1 声波的传播和声音的特性5.2 光波的传播和光的特性5.3 立体声和波导的原理5.4 科技领域中的应用案例：雷达、光纤通信等III. 教学过程：1. 导入环节：通过观察振动和波动现象的图片或视频引导学生对波动与振动的认知。
2. 知识讲解：依次讲解波动的基本概念、数学描述、振动的基本概念及相关知识。
3. 实验和观察：设计简单的实验，如通过波形的变化探究频率和波长的关系，观察弹簧振子的运动规律等。
4. 计算练习：提供波动和振动的计算题目，培养学生解决实际问题的能力。
5. 应用拓展：以声波和光波为例，介绍波动与振动在现实世界中的应用，并展示相关案例。
6. 总结归纳：对本节课所学内容进行总结，强化学生对波动与振动的理解。
IV. 辅助教学手段：1. 图片、视频资料2. 实验器材：弹簧振子、波浪模拟装置等3. 计算器或电脑4. PowerPoint演示或白板笔记V. 教学评估：1. 实验报告：要求学生完成实验报告，对实验结果进行观察和分析，提出结论。
2. 练习题目：根据教师的布置，完成波动与振动的计算题目。
大学物理振动波动复习资料
vmax A 0.8 m s 1
(2)
amax
2 2 6 . 4 m s A
2
v 0.8 sin(8t 2 / 3)
a 6.4 cos(8t 2 / 3)
2
(3)
1 2 Ek mv 3.2 10 3 2 sin 2 (8t 2 / 3) 2 1 2 3 2 2 E p kx 3.2 10 cos (8t 2 / 3) 2
x A cos(t )
1
物理学
第五版
2、描述谐振动的物理量 （1）振幅
x
A
x t 图
T
T 2
A xmax
（2）周期、频率
o
A
t
周期
T
2π
1 频率 T 2π 2π 2 π 圆频率 T
弹簧振子周期
m T 2π k
周期和频率仅与振动系统本身的物理性 质有关
A3
1 A2 2 o
x
4
(2k 1) ,
k 0, 1, 2
(2k 1)
4
A A3 A1 0.02m
24
物理学
第五版
第十章
机械波
教学基本要求 一 理解描述简谐波的各物理量的意义及 各量间的关系. 二 理解机械波产生的条件．掌握由已 知质点的简谐运动方程得出平面简谐波的 波函数的方法．理解波函数的物理意 义．理解波的能量传播特征及能流、能流 密度概念．
波动的种类： 机械波、电磁波、物质波
27
物理学
第五版
一 概念：
机械波、横波、纵波、振幅、频率、波长、波速、波函 数、波的能量、衍射、干涉、驻波、多普勒效应
大学物理 振动和波PPT学习教案
3(m s2)
（ 3） 注 意 相 位与 状态相 对应。
设
时 ， x=-0.06m.
t t1
质 点 沿 x轴 负 向运 动，
故
t1 1s
质 点 返 回 平 衡位置 的相位 为 ， 设 该 时 刻为
。
3
2
t2
3
3
2
cos(t1
3
)
1 2
t1
3
2
3
t2
t2
11 s 6
所以
11 5
A
旋 转 矢 量 旋 转的角 速度：
圆频率
旋 转 矢 量 与 参考方 向x 的 夹角：
0
（ ωt+φ）
x
振动周相
旋 转 矢 量 旋 转的方 向为逆 时针方 向
M 点 在 x 轴 上 投 影 P点的 运动规 律为振 动方程 ：
x Acos(t )
第17页/共77页
M
Px
注注注意意意：：：旋旋旋转转转矢矢矢量量量在在在第第第14象象32象限限限速速速度度度vv<v>00><0
x(0) Acos v(0) A sin
可得： A与 由 系 统 的 初始 条件[x(0), v(0)]决 定
A
x2
(0)
v2 (0) 2
tg v(0) x(0)
第10页/共77页
（ 2） 已 知 t = 0 振 动 物体 的状态 x(0)及 A时 求
x(0) Acos
arccos x(0)
0
X
解 ： 问 题 归 结于求
t0
t = 0 小 球 向 x 负 方 向运动 ，因而 v 0 = +600
大学物理(振动波动学知识点总结)
波密媒质 界面处存在半波损失）
1）相干条件：频率相同、振动方向相同、相位差恒定
2）加强与减弱的条件： 干涉加强：
2k
20
( k 0 ,1 , 2 ,...)
若 10
r 2 r1 k
( k 0 ,1 , 2 ,...)
干涉减弱：
( 2 k 1 )
y
2
2 /2
2
4
t(s)
由 t 0, 所以y
2 cos ; 得 π 2 t π 3 );
0
0, 所 以 1, y
π 3
; (t - x) π 3
2 cos(
(2)u
T
2 cos[
π 2
]
[例2] 一平面简谐波在 t = 0 时刻的波形图，设此简谐波的频率 为250Hz，且此时质点P 的运动方向向下 , 200 m 。 求：1）该波的波动方程； 2）在距O点为100m处质点的振动方程与振动速度表达式。 y(m ) 解：1）由题意知： 2 500 2A /2
3 2
t T
2
) cos 2
t T
2
7 / 12
)
6
cos( 2
t T
2
2 A
cos( 2
)
3 A sin 2 t ( SI )
例5. 设入射波的表达式为 y
1
A cos 2 (
x
yA 0 vA 0 yB A vB 0
A
A
u
o
大学物理教案振动与波动部分复习
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感谢您的观看
声波传播
介绍声波在空气、水等介质中的传播规律，以及声波的反射、折 射等现象。
电磁波传播
介绍电磁波在真空、介质中的传播规律，以及电磁波的散射、衍 射等现象。
波动在工程中的应用
举例说明波动在振动减震、信号传输等领域中的应用，并分析其 优缺点。
振动与波动部分的常见题型解析
振动与波动的基本概念题
解析这类题目需要掌握振动与波动的定义、分 类、基本性质等知识点。
波动方程的求解题
解析这类题目需要掌握波动方程的推导、解法 及其物理意义等知识点。
波动问题的应用题
解析这类题目需要掌握波动在声波、电磁波等领域中的应用，以及其优缺点等 知识点。
05 复习测试与反馈
复习测试题
简答题
简述振动与波动的基本概念及其关系。
选择题
给出几个关于振动与波动的物理现象，让学生选择对应的物理原理。
01
简谐振动
描述参数
02
03
简谐振动的能量
物体在平衡位置附近做往复运动， 其位移、速度和加速度均随时间 按正弦或余弦规律变化。
振幅、角频率、初相位、周期、 频率等。
振幅的平方与动能和势能之和成 正比。
简谐振动的合成与分解
合成
两个或多个简谐振动的合成是一个复 杂振动，可以通过叠加原理计算。
分解
任意振动可以看作是多个简谐振动的 合成，通过傅里叶分析方法可以将复 杂振动分解为简单的正弦和余弦函数。
计算题
要求学生计算一维弦振动和波动方程，并分析其物理意义。
论述题
让学生阐述波动在日常生活和工程中的应用，并分析其优缺点。
学生反馈与答疑
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(2k 1) 暗
2
单缝
S2 dsin
D 双缝
k1,2,
kD
x
d (2k1)D
明 暗
k0,1,2, k 取值与条 k1,2, 纹级次一致
d2
条纹特点
条纹亮度：Imax4I1 Imin 0
条纹宽度：x D
d 形态：平行于缝的等亮度、等间距、明暗相间条纹
④ 条纹变化
一 定:
d、D一定:
xD x 1
1）、先写出参考点的振动方程（重点在于初相的确定）
2）、再找出任意点离参考点的距离 x x参 ，带入上式。
3）、涉及到求反射波的题，要注意是否有半波损失、以 及参考点不再是原点时方程的建立 。
教材 P.88 13-20
已知： 平面简谐行波 A、 、u 沿 +x 传播
t = 0 时 原点处 y 0 0, 0 0, P为反射点
Ψ 入 PA co 2 v s t3 u /4 2 A co 2 vst
反射波在P点振动
Ψ 反 PA co 2v s (t)
半波 损失
反射波函数：
Ψ PΨ 入 PΨ 反 P0
Ψ 反 A c o 2 v t s x 3 u/4 A c o 2 v t s u x 2
确定大小
v0 A sin 0 确定象限
(2) 与标准余弦函数比较
0:t'2:T0
t2t
T
（3）旋转矢量法：用 x,的符号确定象限
三、能量（以平衡位置为坐标原点和势能零点）
E P1 2k2x1 2k2 A co 2( st0)
E k 1 2 m 2 1 2 v m 22 s A 2 ( it n 0 ) 1 2 k2 s A 2 ( it n 0 )
求： 1) 入射波函数； 2) 反射波函数； 3) x 轴上干涉静止点（驻波波节）位置。
u入
O
3
4
疏密
P
x
解：1) t = 0 时 原点处
y00, 00,
u入 O
3
4
疏密
P
x
原点初相
0
2
y0
Aco2 s(t)
2
Ψ 入Aco2s[(tu x)2]
Ψ入Aco2s[(tu x)2]
O
u入
3
4
疏密
P
x
2) 入射波在反射点P引起的振动
相干条件
振动方向相同、频率相同、相位 差恒定 振幅相差不大
光程差不能太大
光强分布： II1I22I1I2co s
2212 kr2r1相长
(2k1) 相消
若 1
2
干涉项 k0,1,2
相长 k0,1,2 相消
2. 光程、光程差、位相差 光程＝几何路径×介质折射率 光在折射率为 n 的介质中前进 x 距离引起的相位改 变与在 真空中前进 nx 距离引起的相位改变相同
d
x (x红x紫)
、d、D一定 :
s s1
s2
s1
s
Δ0
s2
n
d
Δ0
5. 薄膜干涉 明暗条纹条件：
Δ2e n22n12si2ni2 =
k 明 k = 1、2、3...
前半期复习
机械振动.机械波
简谐振动小结：
一、运动方程
判据1 判据2
判据3
Fkx
d2x dt 2
2x
0
xAcots(0)
二、特征量 （旋转矢量法）
xAcots (0)
1、 角频率 ３、 初相
0
２、 振幅 A xmax
初相 0 的确定：
x A v0 x0 0 t'
三种方法
(1)
t
cos
0
x0 A
波动的描述
1. 波线和波面
2. 波的特征量
3. 波形曲线
* 4. 波函数（波动方程的积分形式）
一维平面简谐行波波动方程
Ψ (x,t)A co (s t [x ux参 )0]
波的能量 能流密度
I
1
A22u
2
了解多普勒效应
容易出错的知识点
1、求初相时：
x0 Acos0
求出 0 的大小
v Asin
0
3) 入射波、反射波干涉静止条件：
Ψ入Aco2s[(tu x)2]
Ψ反Aco2sv([tu x)2]
O
u入
3 4
疏密
P
x
由 2 1 4 u v x 4 x (2 k 1 )
得 x (2k 1)
4
又 x 3
4
即所求波节位置：
k1,0,1,2, x3,,,3,5,
4444 4
光的干涉
基本要求
3. 获得相干光的方法 从普通光源获得相干光
分波阵面法
将同一波面上两不同 部分作为相干光源
S*
S1
S2
分振幅法(分振幅~分能量)
将透明薄膜两个面的反射 （透射）光作为相干光源
s
P
n1
n2
12
a c3
e
n1
b
P
4.杨氏双缝干涉 装置
P r1
明暗纹条件
k 明
S
S1
d
r2
x o
k0,1,2,
EE kE p1 2m2 v1 2k2 x1 2k2 A
动能和势能反相变 化，变化的频率是 振动频率的2倍。
四、摆动（ 当 很小时 sin）
运
d2
dt2
2
0
动 方
mcost()
程
由初始条件决定
角谐振动
单 T 2 2 l
g
周期：
复 T 2 2 J
mgh
五、振动的合成(多用旋转矢量法）
机械波的产生
1. 理解光的相干条件；
2. 正确理解光程的概念，掌握光程和光程差 的计算方法、光程差与相位差的关系，掌 握什么情况下有半波损失；
3. 掌握杨氏双缝干涉实验的基本装置及干涉 条纹的性质；
4. 掌握薄膜等厚干涉（劈尖、牛顿环）的规 律及干涉条纹的性质；
5. 了解迈克耳逊干涉仪的工作原理和应用。
基本知识点 1. 光的相干叠加
0
确定 0 的象限
2、注意区分振动和波动能量
孤立系统，机械能守恒
谐振动质点 Ek, Ep反相变化
波动介质元能量 非孤立系统，dE不守恒 dEk,dEp同相变化
3、振动曲线和波形曲线
图形
研究 对象
振动曲线
y
A
T
o
P
t
t0
v
某质点位移随时间 变化规律
波形曲线
y A
v
oP
u x
某时刻，波线上各质点 位移随位置变化规律
物理 意义
特征
由振动曲线可知
周期T 振幅A 初相 0
某时刻 v 方向参看下一时刻
由波形曲线可知 该时刻各质点位移
波长 , 振幅A
只有t=0时刻波形才能提供初相 某质点 v方向参看前一质点
对确定质点曲线形状一定 曲线形状随t 向前平移
4、波动方程的建立
Ψ (x,t)A co (s t [x ux参 )0]
光程差： n1r1n2r2
位相差：
212
光程差 真空中波长
若
1
2
2
计算光程差时应注意几种情况： 真空中加入厚 d 的介质、增加 (n-1)d 光程
d
n dd(n1)d
n
光由光疏介质射到光密介质界面上反射时附加 2光 程 差
折射率n较小
n较大
（半波损失）
薄透镜不引起附加光程差(物点与象点间各光线等光程)