《机械波》教案

《机械波》教案

知识与技能：

1、明确机械波的产生条件

2、掌握机械波的形成过程及波动传播过程的特征

3、了解机械波的种类及其传播特征

过程与方法：

1、通过仔细观察演示实验，对波的产生条件及形成过程有全面的理解，同时通

过仔细分析课本的插图进一步加深对机械波形成过程的理解。

2、教学过程中通过对机械波形成过程的分析，引导和培养学生的空间想象能力

和思维能力。

情感、态度和价值观

1、培养学生细心，认真，一丝不苟做试验的品质，进而培养学生实事求是的科

学态度和良好的工作作风。

2、培养学生互相团结，分工协作的团队精神。

二重点、难点分析

重点是机械波的形成过程

难点是机械波的形成过程

三、教学方法：

复习提问，讲练结合，课件演示

四、教具：

1、演示绳波的形成的长绳；并用课件展示。

2、横波、纵波演示仪；并用课件展示。

3、用幻灯展示机械波。

五教学过程

引入新课

我们已学习过机械振动，它是描述单个质点的运动形式，这一节课我们来学习由大量质点构成的弹性媒质整体的一种运动形式——机械波。

1、机械波的产生条件

演示——水波：教师用幻灯机做实验：使平静的水面振动，会看到水面上一圈圈起伏不平的波纹逐渐向四周传播出去，形成水波。

演示——绳波：用手握住绳子的一端上下抖动，就会看到凸凹相间的波向绳的另一端传播出去，形成绳波。

以上两种波都可以叫做机械波。

教师提问：水波离开水能看到上面的现象吗？绳波离开绳行吗？

学生回答：不行。

教师提问：当振动停止后我们又看到了什么现象？

学生回答：传出去的仍然在传播，以后水（绳）都静止不动了。

请学生总结：（教师可引导）

(1)机械波的概念：机械振动在介质中的传播就形成机械波

(2)机械波的产生条件：振源和介质。

振源——产生机械振动的物质，如在绳波中的手的不停抖动就是振源。

介质——传播振动的媒质，如绳子、水。

2、机械波的形成过程（用课件把绳波的运动展示）

(1)介质模型：把介质看成由无数个质点弹性连接而成，可以想象为(图1所示)

(2)机械波的形成过程：

由于相邻质点间力的作用，当介质中某一质点发生振动时，就会带动周围的质点振动起来，从而使振动向远处传播。例如：图2表示绳上一列波的形成过程。图中1到18各小点代表绳上的一排质点，质点间有弹力联系着。图中的第一行表示在开始时刻(t＝0)各质点的位置，这时所有质点都处在平衡位置。其中第一个质点受到外力作用将开始在垂直方向上做简谐运动，设振动周期为T，则第二

行表示经过了T／4时各质点的位置，这时质点1已达到最大位移，正开始向下运动；质点2的振动较质点1落后一些，仍向上运动；质点3更落后一些，此时振动刚传到了质点4。第三行表示经过了T／2时各质点的位置，这时质点1又回到平衡位置，并继续向下运动，质点4刚到达最大位移处，此时振动传到了质点7。依次推论，第四、五、六行分别表示了经过3T／4、和5T／4后的各质点的位置，并分别显示了各个对应时刻所有质点所排列成的波形。

3、对机械波概念的理解

(1)机械波是构成介质的无数质点的一种共同运动形式；

(2)当介质发生振动时，各个质点在各自的平衡位置附近往复运动，质点本身并不随波迁移，机械波向外传播的只是机械振动的形式(演示横波演示器)；

(3)波是传播能量的一种方式。

4、波的干涉和衍射

波的干涉和衍射是波特有的现象

波的干涉是频率相同的两列波叠加，使介质中某些区域的振动加强，某些区域的振动减弱，并且振动加强的减弱的区域互相间隔，形成稳定分布的现象。

波的衍射是波绕过障碍物偏离直线传播的现象，障碍物或孔的尺寸比波长小，或跟波长差不多时，才有比较明显的衍射现象。

5、多普勒效应

由于波源或观察者相对于介质有相对运动时，观察者所接收到的波频率有所变化的现象就叫做多普勒效应．多普勒效应是波动过程所具有的共同特性，不仅声波（机械波）有多普勒效应，光波也具有多普勒效应。

4、波的种类：

按波的传播方向和质点的振动方向可以将波分为两类：横波和纵波。

(1)横波的定义：质点的振动方向与波的传播方向垂直。

波形特点：凸凹相间的波纹(观察横波演示器)，叫起伏波。如图3波形所示。

(2)纵波的定义：质点的振动方向与波的传播方向在一条直线上。

波形特点：疏密相间的波形，又叫疏密波。如图4波形所示。

举例：声波是纵波，其中：振源——声带，介质——空气、液体、固体。

【例1】如图1所示，一列沿x 轴正方向传播的机械横波在某一时刻的图象，从图中可看出这列横波的振幅是______米，波长是_______米，P 点处的质点在此时刻的运动方向是________。

y/m x/m 0.04 －0.04 O 1 2 3 4

A P P / v

分析解答：从波的图象可直接读出振幅0.04m，波长2m，判断P处质点此时刻的运动方向有两种方法：其一是前质点带动后质点振动法，离波源较远的后质点总要追随，模仿离波源较近的前质点的振动，只是其振动步调比前质点滞后一些，从图1中看出，波沿x轴正方向传播，介质中的A点与P点相比，A是前质点，P是后质点，相差λ/4距离，P质点经过T/4时间将到达A质点现在的位置处，由此判断出P质点是向y轴正方向运动的。其二是波形平移法，如图1所示，将原波形（实线）沿波的传播方向推进一段很小距离得到推进后的波形（虚线），比较质点在原波形上的位置P和在推后波形上的位置P’，显然原在P处的质点到达了P’处，同样得出此时刻在P处的质点是沿正方向运动的。

点评：根据波的图象可直接读出该时刻介质中各质点对平衡位置的位移，质点振动的振幅和波长，要熟练掌握根据波传播方向，判断质点振动方向可有两种基本方法、即前质点带动后质点振动法和波形平移法，根据质点的振动方向判断波传播方向，可采取上述相反的方法判断。

六、小结

由于波的传播具有时间的周期性和空间的周期性，在传播方向上具有双向性，在求解波的问题上，如果没有条件限制，波速，波长，频率（周期）将出现多解问题，要研究题意，避免漏解。