物理3-4 第十二章 机械波 (全章教案)（样例5）

第一篇：物理3-4 第十二章 机械波 (全章教案)

高二物理选修3-4教案

第十二章

机械波 §12.1 波的形成和传播

教学目标：

（一）知识与技能

①知道直线上机械波的形成过程

②知道什么是横波,波峰和波谷

③知道什么是纵波,密部和疏部

（二）过程与方法

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

（三）情感、态度与价值观

知道“机械振动在介质中传播，形成机械波”，知道波在传播运动形式的同时也传递了能量

教学重点和难点

机械波的形成过程及传播规律是本节课的重点，也是本节课的难点。教学方法

实验探索和计算机辅助教学 教

具

丝带、波动演示箱、水平悬挂的长弹簧、音叉 教学过程

一、引入新课

［演示］抖动丝带的一端，产生一列凹凸相间的波在丝带上传播（激发兴趣，引出课题）在这个简单的例子中，我们接触到一种广泛存在的运动形式——波动，请同学们再举出几个有关波的例子。（学生举例，活跃气氛；让学生在大量生活实例中感触波的存在，增强感性认识。）

学生会列举水波、声波、无线电波、光波。教师启发，大家听说过地震吗？学生会想到地震波。

水波、声波、地震波都是机械波，无线电波、光波都是电磁波。这一章我们学习机械波的知识，以后还会学习电磁波的知识。

二、进行新课

现在学习第一节，波的形成和传播。【板书】

一、波的形成和传播

［演示］拨动水平悬挂的柔软长弹簧一端，产生一列疏密相间的波沿弹簧传播；

［演示］敲击音叉，听到声音，这是声波在空气中传播（指明，虽然眼睛看不到波形，但它客观存在，也是疏密相间的波形）

师生共同分析，得出波产生的条件：①波源，②介质。（为研究波的形成奠定基础）波是怎样形成的呢？为什么会有不同的波形？波传播的是什么呢？（设置疑问，激发学生的探究欲望）【板书】实验探索

发放“探索波的形成和传播规律”的实验报告，进行实验探索并完成实验报告。实验目的：探索波的形成原因和传播规律 实验

（一），学生分组实验：每两人一条丝带（60cm左右），观察丝带上凹凸相间的波。实验步骤：（1）、将丝带一端用手指按在桌面上，手持另一端沿水平桌面抖动，在丝带上产生一列凹凸相间的波向另一端传播。

（2）、在丝带上每隔大约2~3cm用墨水染上一个点，代表丝带上的质点。重复步骤（1）。观察丝带上的质点依次被带动着振动起来，振动沿丝带传播开去，在丝带上形成凹凸相间的波。

①思考：丝带的一端振动后，为什么后面的质点能被带动着运动起来？_________________如果将丝带剪断，后面的质点还能运动吗？___________ ②分析：丝带上凹凸相间的波形是怎样产生的？___________________（可以参阅课本第3页）

③观察丝带上的质点是否随波向远处迁移？__________ 实验

（二），观察波动演示器上凹凸相间的波：（因器材有限，可以教师操作，引导学生注意观察）

实验步骤：（1）、逆时针转动摇柄，演示屏上的质点排成一条水平线。（表示各质点都处在平衡位置）（2）、顺时针转动摇柄，各个质点依次振动起来。（注意观察各个质点振动的先后顺序）现象：①后面的质点总比前面的质点开始振动的时刻_______，从总体上看形成凹凸相间的波。

②各质点的振动沿________方向，波的传播沿_______方向，质点振动方向与波的传播方向_______。

③质点是否沿波的传播方向迁移？_______ 这种波叫做横波，在横波中凸起的最高处叫做波峰，凹下的最低处叫做波谷。实验

（三），观察弹簧上产生的疏密相间的波。实验步骤：（1）、拨动水平悬挂的柔软长弹簧一端，产生一列疏密相间的波沿弹簧传播。（2）、在弹簧上某一位置系一根红布条，代表弹簧上的质点，重复步骤（1）。①观察:：红布条是否随波迁移？________说明了什么？_____________ ②分析：弹簧上疏密相间的波形是怎样产生的？____________________（类比丝带上波产生的分析方法，锻炼学生的知识迁移能力）

实验

（四），观察波动演示器上疏密相间的波： 实验步骤：（1）、逆时针转动摇柄，演示屏上的质点排成一条水平线。（2）、顺时针转动摇柄，各个质点依次振动起来。

现象：①后面的质点总比前面的质点开始振动的时刻________，从总体上看形成疏密相间的波。

②各质点的振动沿________，波的传播沿_______方向，质点振动方向与波的传播方向_______。

③质点是否沿波的传播方向迁移？_______ 这种波叫做纵波，在纵波中最密处叫做密部，最疏处叫做疏部。分析实验得出结论：

①不论横波还是纵波，介质中各个质点发生振动并不随波迁移。因此，波传播的是_________________，而不是介质本身。②波传来前，各个质点是静止的，波传来后开始振动，说明他们获得了能量。这个能量是从波源通过前面的质点传来的。因此：波是传递_________的一种方式。

【板书】

1、机械振动在介质中的传播，形成机械波。

2、机械波的分类：横波、纵波

3、波传播的是振动形式，是振动的能量。

三、知识应用：

1、课本中提到地震波既有横波，又有纵波。你能想象在某次地震时，位于震源正上方的建筑物，在纵波和横波分别传来时的振动情况吗？为什么？（从理性认识回到感性认识，实现认识的第二次飞跃）

2、本来是静止的质点，随着波的传来开始振动，有关这一现象的说法正确的有： A、该现象表明质点获得了能量 B、质点振动的能量是从波源传来的

C、该质点从前面的质点获取能量，同时也将振动的能量向后传递 D、波是传递能量的一种方式

E、如果振源停止振动，在介质中传播的波也立即停止 F、介质质点做的是受迫振动 布置作业：

1、书面作业：列举生活中常见的有关机械波的例子（横波、纵波各一例）简述它们是如何形成的。（培养学生观察生活并用所学物理知识解决实际问题的能力和表达能力）

2、动脑作业：发生地震时，从地震源传出的地震波为什么能造成房屋倒塌、人员伤亡的事故？请用本节所学知识加以解释。（学以致用，巩固提高）教学反思：

§12..2 波的图象

教学目标：

（一）知识与技能

①知道波的图象，知道横、纵坐标各表示什么物理量，知道什么是简谐波。

②知道什么是波的图象，能在简谐波的图象中读出质点振动的振幅。

（二）过程与方法

①根据某一时刻的波的图象和波的传播方向，能画出下一时刻和前一时刻的波的图象，并能指出图象中各个质点在该时刻的振动方向。

②了解波的图象的物理意义，能区别简谐波与简谐运动两者的图象。

（三）情感、态度与价值观： 能够利用波的图象解决实际问题。教学重点和难点：

波的图象的物理意义。教学方法：

实验演示 教

具：

波动演示仪，教学过程：

一、引入新课

通过上节课的学习，我们知道了什么是机械波，同时认识了波的形成和传播过程。

我们还清楚，图象是描述物理过程、物理现象和反映物理规律的一种简单、直观的方法，如物体的运动图象、简谐运动的图象等。同样，波的运动情况及传播过程也可以用图象直观的表示出来。这就是波的图象。

二、进行新课

【板书】

一、什么是波的图象

振动质点在某一时刻的位置连成的一条曲线，叫波的图象。这就是质点振动方向和波的传播方向之间的关系问题。【板书】

二、振动方向和波的传播方向的关系

【例题1】一列横波在某一时刻的波形图如图10-1所示。若此时刻质点a的振动方向向下，则波向什么方向传播？

分析：取和a相邻的两个点b、c。若a点此时刻向下振动，则b点应是带动a点振动的，c点应是在a点带动下振动的。所以b点先振动，其次是a、c两点。因此，波是向左传播的。

【板书】

三、波的图象变化情况

确定波的图象变化的情况有两种方法：一是描点作图法，二是图象平移作图法。（这一节课我们重点学习前一种方法）

【板书】

1、描点作图法

【例题3】某一简谐波在t=0时刻的波形图如图10-2中的实线所示。若波向右传播，画出T/4后和T/4前两个时刻的波的图象。

分析：根据t=o时刻波的图象及传播方向，可知此时刻A、B、C、D、E、F各质点在该时刻的振动方向，由各个质点的振动方向可确定出经T/4后各个质点所在的位置，将这些点所在位置用平滑曲线连接起来，便可得到经T/4后时刻的波的图象。如图10-2中虚线所示。

若波向左传播，同样道理可以画出从t=o时刻开始的T/4后和T/4前两个时刻的波的图象。

下面请同学们在练习本上画出波向左传播，从t=0时刻开始的T/4后和T/4前两个时刻的波的图象。（可以请两个学生到黑板上练习，及时发现问题，进行针对性讲评）

【板书】

2、图象平移作图法

从波的图象中的波形曲线我们看到，波的图象和振动图象从图线形状看，可以完全相同，但两种图象有着本质的区别。

【板书】

四、波的图象与振动图象的区别

【板书】

1、两种图象横、纵坐标的意义不同。

波的图象横坐标x表示在波的传播方向上各个质点的平衡位置，振动图象横坐标t表示该质点振动的时间。

【板书】

2、两种图象描述的对象不同

波的图象描述的是某一时刻各个质点偏离平衡位置的位移，振动图象描述的是某一质点 在不同时刻偏离平衡位置的位移。

【板书】

3、两种图象相邻两个正向（或负向）位移最大值之间的距离含义不同。

波的图象中相邻两个正向（或负向）位移最大值之间的距离表示波在一个周期内传播的距离，振动图象中相邻两个正向（或负向）位移最大值之间的距离表示振动的周期。

三、巩固练习

1、一列横波在某一时刻的波形如图10-4所示，若质点O此时向上运动，则波的传播方向

；若波向左传播，则此时振动方向向下的质点有

2、如图10-5所示是一列横波在t=o时刻的波形图。若波向左传播，用“描点法”作出3T/4前时刻的波形图。布置作业

1、复习本节课文内容。

2、教材练习第（1）—（3）题。教学反思：

§12.3 波长、频率和波速

教学目标：

（一）知识与技能

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），理解周期与质点振动周期的关系。

③理解决定波的周期的因素，并知道其在波的传播过程中的特点。

（二）过程与方法：学会应用波长、周期（频率）和波速的关系分析解决实际问题的方法。

（三）情感、态度与价值观

理解波长、周期（频率）和波速的物理意义及它们之间的关系应用这一关系进行计算和分析实际问题。教学重点：

理解波长、周期（频率）和波速的物理意义及它们之间的关系，并会应用这一关系进行计算和分析实际问题。教学方法： 实验演示

教

具：波动演示仪

五、教学过程：

（一）引入新课

在物理中，一些物理现象、过程、规律等，都需要用物理量进行描述。同样，机械波及其传播过程，也需要一些物理量进行描述。在上一节我们认识和理解波的图象的基础上，这节课，我们来学习和研究描述波的几个物理量，即波长、频率和波速

（二）进行新课

【板书】

一、波长（λ）

在教材中的图10-5可以看出，由质点1发出的振动传到质点13，使质点13开始振动时，质点1完成一次全振动，因而这两个质点的振动步调完全一致。也就是说，至两个质点在振动中的任何时刻，对平衡位置的位移大小和方向总是相等的。我们就把这样两个质点之间的距离叫做波长。

【板书】

1、在波动中，对平衡位置的位移总是相等的两个相邻质点间的距离，叫做波的波长。

对于波长这个物理量，我们还需要结合波的图象，进一步加深理解。【板书】

2、几点说明

要理解“位移总相等”的含义。这里要求的是每时每刻都相等。如图10-10所示，如E、F两点在图示的时刻位移是相等的，但过一段时间后，位移就不一定相等，所以E、F两点的距离就不等于一个波长。

【板书】（1）“位移总相等” 的含义是“每时每刻都相等”。

从波的图象中不难看出，位移总相等的两个质点，其速度也总是相等的。【板书】（2）位移总相等的两个质点，其速度也总是相等的。

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也等于波长。

结合图10-10，我们可以看到，相距λ/2的两个质点振动总是相反的。进而可以总结出这样的结论：相距λ整数倍的质点振动步调总是相同的；相距λ/2奇数倍的质点振动步调总是相反的。

为了描述波的传播过程，还需要引入物理量——周期和频率。

【板书】

二、周期（T）、频率（f）波源质点振动的周期（或频率）也就是波传播的周期（频率）。【板书】

1、波源质点振动的周期（或频率）就是波的周期（或频率）。

关于波的周期（或频率）我们也需要理解几个问题。【板书】

2、几点说明

由于波的周期（或频率）就是波源质点振动周期（或频率）,所以波的周期（或频率）应由波源决定，与传播波的介质无关。

【板书】（1）、同一种波在同一种介质中传播时周期（或频率）保持不变。【板书】（2）、每经过一个周期的时间波就沿传播方向传播一个波长的距离。【板书】（3）、每经历一个周期，原有的波形图不改变。【板书】

三、波速（v）

波速的含义和物体运动速度的含义是相同的。波速描述的是振动在介质中传播的快慢程度。

【板书】

1、单位时间内振动所传播的距离叫做波速。即v=s/t 【板书】

2、几点说明。

同一振动在不同介质中传播的快慢程度是不同的，也就是说，同一列波在不同介质中传播的速度不同。由此我们还可以想到，在同一均匀介质中，同一列波的波速应是不变的。

【板书】（1）波速的大小由介质的性质决定，同一列波在不同介质中传播速度不同。（2）一列波在同一均匀介质中是匀速传播的，即s=vt.波速和质点振动的速度有着完全不同的含义。前者在同种均匀介质中具有某一定值，后者的大小和方向都是随时间改变的。

【板书】（3）要区分波速与质点振动速度的含义。由波长、周期、（或频率）和波速的定义，我们可以看到三者有着一定的联系。【板书】

四、波长、周期（或频率）和波速的关系。

在波动中，每经过一个周期T，振动在介质中传播的距离等于一个波长λ。由此我们可以找到λ、T（或f）和v三者之间的关系。

【板书】

1、v=λ/T 由于周期T和频率f互为倒数（即f=1/T），所以v、λ与f还应有如下对应关系。【板书】

2、v=λf 由上式我们还可以这样理解波速这个物理量，波速等于波长和频率的乘积。这个关系虽然是从机械波得到的，但是它对于我们以后要学习的电磁波、光波也是适用的。

对于式v=λ/T或 v=λf，我们不但要理解，还要能应用他们解决实际问题。为了加深对以上两式的理解和提高应用以上两式分析问题和解决问题的能力。布置作业

1、复习本节课内容，并思考教材中本节例题的分析与解答过程。

2、思考教材练习第（1）题。

3、教材练习（2）-（5）题。

教学反思：

§12.4、波的反射和折射

教学目标

（一）知识目标：

（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，反射角等于入射角，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，知道折射角与入射角的关系。

（二）能力目标：

培养学生对实验的观察、分析和归纳的能力。

（三）情感、态度和价值观目标：

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。

教学重点

1、波的反射和折射现象。

2、知道波的反射和折射现象中折射角与入射角及反射角的关系。

3、理解波发生折射时的频率、波速和波长都不改变。教学难点

用波的反射和折射现象解决实际问题。教学方法

自学辅导法

教具和课前准备

1、学生准备：把导学案的课前预习内容做完整并且核对答案。

2、教师的准备：多媒体课件制作，课前预习学案，课内探究学案，课后延伸拓展学案，还有教具的准备。

3.教具准备：实物投影仪，自制投影片，水波槽，长木板和厚玻璃板各一块 课时安排：1课时 教学过程

（一）引入新课

［放录像］一位演员在山中唱山歌，歌声缭绕不断。［提出问题］为什么会产生上述现象？

［学生讨论分析］上述录像中：演员发出的声波传到山崖时，会返回来继续传播，使我们听到回声，这属于声波的反射现象。

那么：水波在传播过程中遇到障碍物时，能不能产生反射现象呢？ ［做演示实验，并通过实物投影仪投影］

在水波槽的装置中，把一根金属丝固定在振动片上。

a．让振动片开始振动，金属丝将周期性地触动水面，形成波源。观察到的现象：在水面上从波源发出一列圆形水波。

b．在水槽中放一块长木板，让波源发出圆形波，观察水波遇到长木板后发生的现象。观察到的现象：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。教师：波的反射现象中遵循哪些规律呢？这节课我们就来学习有关的内容。

（二）新课教学 1．波面和波线

教师：引导学生阅读教材34页有关内容，思考问题：（1）什么是波面？什么是波线？

（2）对于水波和空间一点发出的球面波为例，如何理波线？

学生：阅读教材，思考问题。［投影］出示圆形波的照片。介绍什么是波面和波线：

（1）照片中的圆形是朝各个方向传播的波峰（或波谷）在同一时刻构成的，叫做波面。（2）图中与各个波面垂直的线叫波线，用来表示波的传播方向。2．惠更斯原理

教师：引导学生阅读教材34页有关内容，思考问题：（1）惠更斯原理的内容是什么？

（2）以球面波为例，应用惠更斯原理解释波的传播。学生：阅读教材，思考问题。3．波的反射

教师：引导学生阅读教材35页有关内容，体会用惠更斯原理对波的反射过程的解释。学生：阅读教材。

教师：用多媒体出示右图。结合图形讲解、总（1）入射波的波线与平面法线的夹角i叫做（2）反射波的波形与平面法线的夹角i′叫做（3）在波的反射中，遵循下述规律： ①反射角等于入射角

②反射波的波长、频率和波速都跟入射波的相同。

解波面和

结： 入射角。反射角。［解释现象］

（1）夏日的雷声轰鸣不绝（2）在空房子里讲话，声音较响

（3）讲演时听到声音发出后还能持续一段时间

现象一：夏日的雷声有时轰鸣不绝，原因是声波在云层里多次反射形成的。

现象二：在空房间里讲话，会感到声音更响，是因为声波在普通房间里遇到墙壁、地面、天花板等障碍物发生反射时，由于很近，回声和原声几乎同时到达人耳，而人耳只能区分开相差0.1 s以上的两个声音.所以在房间里听不到回声，只会感到声音比在野外大些。

现象三：讲演厅内听到声音发出后还能持续一段时间，是由于声波在室内传播时，要被墙壁、天花板、地板等障碍物反射，每反射一次都要被障碍物吸收一些，这样，当声源停止发声后，声波在室内要经过多次反射和吸收，最后才消失，我们就会感觉到声源停止发声后，还会持续一段时间。

［强化训练］

（1）为了测海的深度，一同学利用电子发声器对着海面发声，测得2.2 s后听到回声，已知声音在水中的速度是1450 m/s，求此海有多深？

（2）为了测一根长铁管的长度，甲同学把耳朵贴在长铁管的一端，乙同学在另一端敲一下这根铁管，测得甲听到的两次响声的时间间隔25 s，已知声音在铸铁和空气里传播的速度分别为390 m/s和340 m/s，这根铁管有多长？

［学生解答后，用实物投影仪对解答过程进评析］ 参考答案：

（1）解：钟表测出的时间是从声音发出的障碍物（海底），把声音反射回来的时间，由这个时间求得的距离应除以2才是所求的距离.

1∴海底深度s=×1450 m/s×2.2 s=1595 m

2（2）解：乙敲铁管的声音可以在铁管和空气中传播，因为声音在铁管传播的速度快，所以乙听到的两次响声，第一次是沿铁管传来的，第二次是由空气传来的。

设铁管长为l，声音在铁管里和空气里传播的时间分别为t1=11=Δt。v2v110

11和t2=.由题意有：v1v2t2-t1= 则l=v1v23910340Δt=m/s×2.5 s=931 m 3910340v1v24．波的折射

教师：刚才我们研究了波的反射现象，波的反射过程中反射波和入射波在同一种介质中，那么如果波由一种介质进入另一种介质时，会发生什么现象呢？

学生会结合初中学过的光的折射现象总结猜想：发生折射现象。教师：下边我们以水波为例，来研究波的折射现象。［演示实验］

实验准备题：要让水波从一种介质进入另一种介质，我们应如何做？

我们可以在水波槽的一部分底面上放一块厚玻璃板，使槽分成两个区域：深水区（没有放厚玻璃板的区域）和浅水区（放厚玻璃板的区域），由于水波在这两个区域的传播速度不同，因而可以把这两个区域看作是不同的介质。

在实物投影仪上进行演示：

（1）在水波槽的一部分底面上放一块玻璃板，把槽分成深水区和浅水区两部分。（2）让水波由深水区射到两个区域的界面上，观察发生的现象。

观察到的现象：看到波由深水区进入浅水区能继续传播，但是改变了传播方向。［学生阅读课文，解答下列思考题］（1）什么是波的折射？（2）什么叫入射角和折射角？（3）在波的折射中遵循什么规律？ ［教师总结］

（1）波从一种介质射入另一种介质时，传播的方向会发生改变，这种现象叫做波的折射。（2）折射波的波线界与界面法线之间的夹角r叫做折射角。（3）在波的折射中遵循下列规律： ①折射波与入射波的频率相同 ②折射波和入射波的波速和波长不同

③在波的折射中，入射角1和折射角2之间有下述关系

sin1v1sin2v2

v1是一个只v2其中v1和v2是在介质Ⅰ和介质Ⅱ中的波速。由于波速是由介质决定的，故与两种介质有关而与入射角无关的常数，叫做第2种介质相对第1种介质的折射率。用n12表示，则

n12v1 v2如果第2种介质中的波速小于第1种介质中的波速，波在进入第2种介质后，传播方向将向法线靠拢。这与实验得到的波的折射定律一致。

在水波的折射演示实验中，水波到达浅水区后，传播方向向法线靠拢，说明水波的传播速度与水深有关，水越浅，传播速度越小。

［强化训练］

（1）如图所示是一列机械波从一种介质进入另中发生的现象，已知波在介质Ⅰ中的波速为v1，波在的波速为v2，则v1∶v2为（）

A．1∶

2B．2∶1

C．3∶2

D．2∶3

（2）在平缓的海滩上会看到，不论海中的波向什么方向传播，当到达岸边时总是大约沿着垂直于岸的方向传来，试解释这种现象。

［学生解答，教师在实物投影仪上评析］ 参考答案：（1）∵1=60°，2=45°

∴2.略 课堂总结、点评

本节课我们主要学习了一个原理、二种现象、五个概念、二条规律 一个原理：惠更斯原理 二种现象：波的反射和波的折射

五个概念：波面、波线、入射角、反射角、折射角

一种介质介质Ⅱ中

v1sin1v2sin232∴本题选C 二条规律：波的反射规律

（1）入射波的波线、反射波的波线和界面法线在同一平面内，反射角等于入射角。（2）反射波的波长、频率和波速都跟入射波的相同。波的折射规律：

（1）入射波的波线、折射波的波线和界面法线在同一平面内。

（2）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传播速率与在第二种介质中的传播速率之比，即：

sin1v1。sin2v2布置作业

1、完成“问题与练习”的题目。

2、阅读教材后面的“科学漫步”栏目中的短文《回声、混响和建筑声学》。

3、完成《学海导航》的相关内容 教学反思

§12.5波的衍射

教学目标：

（一）知识与技能

1、知道什么是波的衍射现象。

2、知道波发生明显衍射现象的条件。3．知道衍射是波的特有现象。

（二）过程与方法

实验 观察能力

（三）情感、态度与价值观

波的反射和折射，波的衍射在实际生活中的应用 教学重点和难点：

波发生明显衍射现象的条件。教学方法：

实验演示 教

具：

水波槽、两块挡板、教学过程：

（一）引入新课

大家都熟悉“闻其声不见其人”的物理现象，这是什么原因呢？通过这节课的学习，我们就会知道，原来波遇到狭缝、小孔或较小的障碍物时会产生一种特有得现象，这就是波的衍射。

（二）进行新课

波在向前传播遇到障碍物时，会发生波线弯曲，偏离原来的直线方向而绕到障碍物的背后继续转播，这种现象就叫做波的衍射。

【板书】

1、波的衍射：波可以绕过障碍物继续传播，这种现象叫做波的衍射。大家想一想，你见过的哪些现象是波的衍射现象？

答：在水塘里，微风激起的水波遇到露出水面的小石头、芦苇的细小的障碍物，会绕过它们继续传播。

下面我们用水波槽和小挡板来做实验，请大家认真观察。现象：水波绕过小挡板继续传播。将小挡板换成长挡板，重新做实验。现想：水波不能绕到长挡板的背后传播。

这个现象说明发生衍生的条件与障碍物的大小有关。下面通过实验研究发生明显衍射现象的条件。

【演示】在水波槽里放两快小挡板，当中留一狭缝，观察波源发出的水波通过窄缝后怎样传播。

（1）保持水波的波长不变，该变窄缝的宽度（由窄到宽），观察波的传播情况有什么变化。观察到的现象：

在窄缝的宽度跟波长相差不多的情况下，发生明显的衍射现象。水波绕到挡板后面继续传播。

在窄缝的宽度比波长大得多的情况下，波在挡板后面的传播就如同光线沿直线传播一样，在挡板后面留下了“阴影区”。

（2）保持窄缝的宽度不变，改变水波的波长（由小到大），将实验现象用投影仪投影在大屏幕上。

可以看到：在窄缝不变的情况下，波长越长，衍射现象越明显。

将课本的甲、乙、丙一起投影在屏幕上，它们是做衍射实验时拍下的照片。甲中波长是窄缝宽度的3/10，乙中波长是窄缝宽度的5/10，丙中波长是窄缝宽度的7/10。

通过对比可以看出：窄缝宽度跟波长相差不多时，有明显的衍射现象。

窄缝宽度比波长大得多时，衍射现象越不明显。窄缝宽度与波长相比非常大时，水波将直线传播，观察不到衍射现象。【板书】

二、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。

【板书】一切波都能发生衍射，衍射是波的特有现象。巩固练习

1、已知空气中的声速是340m/s。现有几种声波：（1）周期为0.05s；（2）频率为104Hz；（3）波长为10m。它们传播时若遇到宽度约为13m的障碍物，发生明显衍射现象的是（C）

A．（１）和（２）Ｂ．（２）和（３）Ｃ．（１）和（３）Ｄ．都可以

２、下列哪些现象是波的衍射现象？

（１）面对障碍物大喊一声，过一会听见自己的声音。

（２）将一个音叉敲响，人围绕它走一周，将听到忽强忽弱的声音。（３）在障碍物的后面可以听到前面的人说话的声音。3.以下关于波的衍射的说法，正确的是（B）A.波遇到障碍物时，一定会发生明显的衍射现象 B.当孔的尺寸比波长越小，衍射现象明显

C.当障碍物的尺寸比波长大得多时，衍射现象很明显

D.只有当障碍物的尺寸与波长相差不多时，才会发生明显的衍射现象 4.关于波的衍射下列说法中正确的是（AEF）A．在衍射现象中，波不是沿直线传播的

B．水波碰到障碍物后返回传播的现象属于衍射现象 C．横波能发生衍射，而纵波不能发生衍射 D．不能发生明显衍射的，必定不是波 E．衍射是一切波的特性

F．波长跟孔的宽度差不多时能发生明显衍射现象

5.在用水波槽做衍射实验时，若打击水面的振子振动频率是5Hz，水波在水槽中的传播速度为0.05m／s，为观察到明显的衍射现象，小孔的直径d应为（D）A．10cm

B．5cm C．d＞1cm D．d＜1cm 6.有一障碍物的高度为10m，下列波衍射现象最朋显的是（A）A.波长为40m的波 B.波长为9.9m的波 C.频率为40Hz的声波

D.频率为5000MHz的电磁波（v＝3.0×108m／s）课堂小结。布置作业

1、课后练习

2、《学海导航》的相关内容 教学反思：

§12.6

波的干涉

教学目标：

（一）知识与技能

（1）知道波的叠加原理．

（2）知道什么是波的干涉现象和干涉图样．（3）知道干涉现象也是波所特有的现象． 教学重点：

波的叠加原理 教学方法：

实验演示 教

具：

长绳、发波水槽（电动双振子）、音叉、教学过程：

（一）引入新课

前面研究的波的衍射现象，是从波源发出的一列波的传播特性。在实际情况中，常可看到几列波同时在介质中传播。那么，两列或几列波在介质中相遇时，将会发生什么现象呢？

（二）进行新课

一、波的叠加

我们有这样的生活经验：将两块石子投到水面上的两个不同地方，会激起两列圆形水波。它们相遇时会互相穿过，各自保持圆形波继续前进，与一列水波单独传播时的情形完全一样，这两列水波互不干扰。

【板书】

二、波的干涉

一般地说，振动频率、振动方向都不相同的几列波在介质中叠加时，情形是很复杂的。我们只讨论一种最简单的但却是最重要的情形，就是两个振动方向、振动频率都相同的波源所发出的波的叠加。

【演示】在发波水槽实验装置中，振动着的金属薄片AB，使两个小球S1、S2同步地上下振动，由于小球S1、S2与槽中的水面保持接触，构成两个波源，水面就产生两列振动方向相同、频率也相同的波，这样的两列波相遇时产生的现象如课本图10－29所示。为什么会产生这种现象呢？我们可以用波的叠加原理来解释。

课本图10－30所示的是产生上述现象的示意图。S1和S2表示两列波的波源，它们所产生的波分别用两组同心圆表示，实线圆弧表示波峰中央，虚线圆弧表示波谷中央。某一时刻，如果介质中某点正处在这两列波的波峰中央相遇处[课本图10－30所示中的a点]，则该点(a点)的位移是正向最大值，等于两列波的振幅之和。经过半个周期，两列波各前进了半个波长的距离，a点就处在这两列波的波谷中央相遇处，该点（a点）的位移就是负向最大值。再经过半个周期，a点又处在两列波的波峰中央相遇处。这样，a点的振幅就等于两列波的振幅之和，所以a点的振动总是最强的。这些振动最强的点都分布在课本图10－30中画出的粗实线上。某一时刻，介质中另一点如果正处在一列波的波峰中央和另一列波的波谷中央相遇处[课本图10－30中的b点]，该点位移等于两列波的振幅之差。经过半个周期，该点就处在一列波的波谷中央和另一列波的波峰中央相遇处，再经过半个周期，该点又处在一列波的波峰中央和另一列波的波谷中央相遇处。这样，该点振动的振幅就等于两列波的振幅之差，所以该点的振动总是最弱的。如果两列波的振幅相等，这一点的振幅就等于零。这就是为什么在某些区域水面呈现平静的原因。这些振动最弱的点都分布在课本图10－30中画出的粗虚线上。可以看出，振动最强的区域和振动最弱的区域是相互间隔开的。频率相同的波，叠加时形成某些区域的振动始终加强，另一些区域的振动始终减弱，并且振动加强和振动减弱的区域相互间隔，这种现象叫做波的干涉(inerference)。形成的图样叫做干涉图样。

只有两个频率相同、振动方向相同的波源发出的波，叠加时才会获得稳定的干涉图样，这样的波源叫做相干波源，它们发出的波叫做相干波。

不仅水波，一切波都能发生干涉，干涉现象是一切波都具有的重要特征之一。

【演示】敲击音叉使其发声，然后转动音叉，就可以听到声音忽强忽弱。这就是声波的干涉现象。

【板书】

1、频率相同的波，叠加时形成某些区域的振动始终加强，另一些区域的振动始终减弱，并且振动加强和振动减弱的区域相互间隔，这种现象叫做波的干涉。形成的图样叫做干涉图样。

2、干涉现象是一切波都具有的现象。

3、产生干涉的必要条件：两列波的频率必须 相同。巩固练习

1．甲、乙两同学分别用竹竿击打湖面，湖面上就产生两列水波，那么，在两列水波相遇处，会获得稳定的干涉图样吗？为什么？

2．如图1所示，相干波源S1、S2发出的两列波，在介质中相遇叠加，实线表示这两列波的波峰中央，虚线表示这两列波的波谷中央。问图中A、B、C、P四个质点，哪些点振动最强？哪些点振动最弱？ 课堂小结 布置作业

1、复习本节课文

2、教材练习四第（1）、（2）、（3）题。

§12.7多普勒效应

教学目标：

1.知道波源的频率与观察者接收到的频率的区别 2.知道什么是多普勒效应? 3.能运用多普勒效应解释一些物理现象 教学重点：

1.知道波源的频率与观察者接收到的频率的区别

2.知道多普勒效应是在波源和观察者之间有相对运动时产生的.教学难点：

波源的频率与观察者接收到的频率的区别 教学方法：

读、讲、练与分析相结合 课时安排：1课时 教学过程：

让学生叙述火车向你驶来时，汽笛本身的音调如何变？人听到的汽笛音调如何变？ 火车离你而去时，汽笛本身的音调如何变？人听到的汽笛音调如何变？同是汽笛发声为什么会产生两种不同的现象呢？ [板书]：多普勒效应

一、波源的频率与观察者接收到的频率

知识回顾：1.什么叫频率?

2.声音的音调由什么因素决定? 1.波源的频率------单位时间内波源发出的完全波的个数

2.观察者接收到的频率------单位时间内观察者接收到的完全波的个数

如果波源和观察者相对于介质静止,则观察者接收到的频率与波源的频率相等,如果波源或观察者相对于介质运动时,则观察者接收到的频率与波源的频率不相等,这一现象就叫多普勒效应

二、多普勒效应的成因

例:波速为V＝100m/s.波源的频率f＝100Hz.可算得:波的周期T＝0.01s,波长λ＝1m.1.波源相对于介质静止,观察者相对于介质静止

在时间t＝1s里有100个波传到观察者所在的A处,观察者接收到的频率与波源的频率相等,音调不变.2.观察者相对于介质静止,波源以速度V源＝10m/s相对于介质运动

(1).波源向观察者运动

则对观察者来说感觉到的波速为110m,他在1秒钟内接收到的完全波数为110个,所以观察者感受到的频率f'＝110Hz比波源的频率f＝100Hz要高,因而音调变高

注意:波速实际并没有改变,但在相同的距离中却多了10个完整波,是由于波在介质中被均匀挤压,使之波长变短的缘故

(2).波源远离观察者 由同学自行分析

3.波源相对于介质静止,观察者以速度V人＝10m/s相对于介质运动

(1).观察者向波源运动

(2).观察者远离波源 由同学自行分析

4.波源与观察者同时相对于介质运动又如何呢? 多普勒效应更加明显

三、多普勒效应的应用

学生阅读课文的最后一段,并加以总结 本课小结 巩固练习

1.关于多普勒效应,下列说法中正确的是

A.多普勒效应是由波的干涉引起的 B.多普勒效应说明波源的频率发生了改变 C.多普勒效应是由于波源和观察者之间有相对运动而产生的 D.只有声波才能产生多普勒效应

2.炮弹由远处飞来从头顶呼啸而过的整个过程中,我们所听到的音调

A.越来越高

B.越来越低 C.先变高后变低

D.先变低后变高 E.因不知炮弹的速度为多少,所以无法判断 布置作业

1、复习本节课的内容

2、完成《学海导航》的相关内容

第二篇：物理3-4第十一章机械振动(全章教案)

高二物理选修3-4教案

第十一章

机械振动

§11．1简谐运动

教学目标：

（一）知识与技能

（1）了解什么是机械振动、简谐运动

（2）正确理解简谐运动图象的物理含义，知道简谐运动的图象是一条正弦或余弦曲线。

（二）过程与方法

通过观察演示实验，概括出机械振动的特征，培养学生的观察、概括能力

（三）情感、态度与价值观

通过观察演示实验，培养学生探究精神

教学重点：

使学生掌握简谐运动的回复力特征及相关物理量的变化规律 教学难点：

偏离平衡位置的位移与位移的概念容易混淆；在一次全振动中速度的变化 课型：启发式的讲授课 教具：

钢板尺、铁架台、单摆、竖直弹簧振子、皮筋球、气垫弹簧振子、微型气源 教学过程

一、新课引入

我们学习机械运动的规律，是从简单到复杂：匀速运动、匀变速直线运动、平抛运动、匀速圆周运动，今天学习一种更复杂的运动——简谐运动。

1．机械振动

振动是自然界中普遍存在的一种运动形式，请举例说明什么样的运动就是振动？

二、新课讲授

微风中树枝的颤动、心脏的跳动、钟摆的摆动、声带的振动„„这些物体的运动都是振动。请同学们观察几个振动的实验，注意边看边想：物体振动时有什么特征？

【演示实验】

（1）一端固定的钢板尺[见图（a）]（2）单摆[见图（b）]（3）弹簧振子[见图（c）（d）]

（4）穿在橡皮绳上的塑料球[见图（e）]

【提问】这些物体的运动各不相同：运动轨迹是直线的、曲线的；运动方向水平的、竖直的；物体各部分运动情况相同的、不同的„„它们的运动有什么共同特征？

【归纳】物体振动时有一中心位置，物体（或物体的一部分）在中心位置两侧做往复运动，振动是机械振动的简称。

2．简谐运动

简谐运动是一种最简单、最基本的振动，我们以弹簧振子为例学习简谐运动。（1）弹簧振子

演示实验：气垫弹簧振子的振动

【讨论】a．滑块的运动是平动，可以看作质点

b．弹簧的质量远远小于滑动的质量，可以忽略不计,一个轻质弹簧联接一个质点，弹簧的另一端固定，就构成了一个弹簧振子

c．没有气垫时，阻力太大，振子不振动；有了气垫时，阻力很小，振子振动。我们研究在没有阻力的理想条件下弹簧振子的运动。

（2）弹簧振子为什么会振动？ 物体做机械振动时，一定受到指向中心位置的力，这个力的作用总能使物体回到中心位置，这个力叫回复力，回复力是根据力的效果命名的，对于弹簧振子，它是弹力。

回复力可以是弹力，或其它的力，或几个力的合力，或某个力的分力。在O点，回复力是零，叫振动的平衡位置。（3）简谐运动的特征 弹簧振子在振动过程中，回复力的大小和方向与振子偏离平衡位置的位移有直接关系。在研究机械振动时，我们把偏离平衡位置的位移简称为位移。

3、简谐运动的位移图象——振动图象

简谐运动的振动图象是一条什么形状的图线呢？简谐运动的位移指的是什么位移？（相对平衡位置的位移）

【演示】当弹簧振子振动时，沿垂置于振动方向匀速拉动纸带，毛笔P就在纸带上画出一条振动曲线。

说明：匀速拉动纸带时，纸带移动的距离与时间成正比，纸带拉动一定的距离对应振子振动一定的时间，因此纸带的运动方向可以代表时间轴的方向，纸带运动的距离就可以代表时间。

介绍这种记录振动方法的实际应用例子：心电图仪、地震仪。理论和实验都证明：（1）简谐运动的振动图象都是正弦或余

弦曲线。

让学生思考后回答：振动图象在什么情况下是正弦，什么情况下是余弦？（由开始计时的位置决定）小

结： 布置作业:

1、阅读课本

完成 “问题与练习”

2、完成《学海导航》相关练习教学反思：

§11.2、简谐运动的描述

教学目标：

（一）知识与技能

1．知道简谐运动的振幅、周期和频率的含义。

2．知道振动物体的固有周期和固有频率，并正确理解与振幅无关。

（二）过程与方法

1．理解周期和频率的关系。

（三）情感、态度与价值观 培养学生实事求是的精神

重点难点：

振幅、周期和频率的物理意义；

理解振动物体的固有周期和固有频率与振幅无关。教学方法：

实验观察、讲授、讨论，计算机辅助教学。教

具：

弹簧振子，音叉，教学过程

一、新课引入

上节课讲了简谐运动的现象和受力情况。我们知道振子在回复力作用下，总以某一位置为中心做往复运动。现在我们观察弹簧振子的运动。将振子拉到平衡位置O的右侧，放手后，振子在O点的两侧做往复运动。振子的运动是否具有周期性？

在圆周运动中，物体的运动由于具有周期性，为了研究其运动规律，我们引入了角速度、周期、转速等物理量。为了描述简谐运动，也需要引入新的物理量，即振幅、周期和频率。

二、新课讲授 实验演示：观察弹簧振子的运动，可知振子总在一定范围内运动。说明振子离开平衡位置的距离在一定的数值范围内，这就是我们要学的第一个概念——振幅。

（1）、振幅A：振动物体离开平衡位置的最大距离。我们要注意，振幅是振动物体离开平衡位置的最大距离，而不是最大位移。这就意味着，振幅是一个数值，指的是最大位移的绝对值。

【板书】

2、振动的周期和频率（1）、振动的周期T：做简谐运动的物体完成一次全振动的时间。振动的频率f：单位时间内完成全振动的次数。（2）、周期的单位为秒（s）、频率的单位为赫兹（Hz）。

实验演示：下面我们观察两个劲度系数相差较大的弹簧振子，让这两个弹簧振子开始振动，用秒表或者脉搏计时，比较一下这两个振子的周期和频率。演示实验表明，周期越小的弹簧振子，频率就越大。

【板书】(3)、周期和频率都是表示振动快慢的物理量。两者的关系为：T=1/f

或

f=1/T

举例来说，若周期T=0.2s，即完成一次全振动需要0.2s，那么1s内完成全振动的次数，就是1/0.2=5s-1.也就是说，1s钟振动5次，即频率为5Hz.【板书】

3、简谐运动的周期或频率与振幅无关 实验演示（引导学生注意听）：敲一下音叉,声音逐渐减弱,即振幅逐渐减小,但音调不发生变化,即频率不变.【板书】 振子的周期(或频率)由振动系统本身的性质决定,称为振子的固有周期或固有频率.例如:一面锣,它只有一种声音,用锤敲锣,发出响亮的锣声, 锣声很快弱下去,但不会变调.摆动着的秋千,虽摆动幅度发生变化,但频率不发生变化.弹簧振子在实际的振动中, 会逐渐停下来,但频率是不变的.这些都说明所有能振动的物体,都有自己的固有周期或固有频率.巩固练习: 1．A、B两个完全一样的弹簧振子，把A振子移到A的平衡位置右边10cm，把B振子移到B的平衡位置右边5cm，然后同时放手，那么：

A.A、B运动的方向总是相同的.B.A、B运动的方向总是相反的.C.A、B运动的方向有时相同、有时相反.D.无法判断A、B运动的方向的关系.布置作业

1．动手作业：同学们自己制作一个弹簧振子,观察其运动.分别改变振子振动的振幅、弹簧的劲度和振子的质量，其周期和频率是否变化? 2．阅读课本

完成 “问题与练习”

3、完成《学海导航》相关练习教学反思： §11.3、简谐运动的回复力和能量

教学目标：

（一）知识与技能

掌握简谐运动的定义；了解简谐运动的运动特征；掌握简谐运动的动力学公式；了解简谐运动的能量变化规律。

（二）过程与方法

引导学生通过实验观察，概括简谐运动的运动特征和简谐运动的能量变化规律，培养归纳总结能力。

（三）情感、态度与价值观 结合旧知识进行分析，推理而掌握新知识，以培养其观察和逻辑思维能力。教学重点

重点是简谐运动的定义； 教学难点

是简谐运动的动力学分析和能量分析。教

具：

弹簧振子，挂图。教学过程

一、引入新课

提问1：什么是机械振动？

答：物体在平衡位置附近做往复运动叫机械振动。提问2：振子做什么运动？

日常生活中经常会遇到机械振动的情况：机器的振动，桥梁的振动，树枝的振动，乐器的发声，它们的振动比较复杂，但这些复杂的振动都是由简单的振动的组成的，因此，我们的研究仍从最简单、最基本的机械振动开始。刚才演示的就是一种最简单、最基本的机械振动，叫做简谐运动。

提问3：过去我们研究自由落体等匀变速直线运动是从哪几个角度进行研究的？ 今天，我们仍要从运动学（位移、速度、加速度）研究简谐运动的运动性质；从动力学（力和运动的关系）研究简谐运动的特征，再研究能量变化的情况。

二、新课教学

（第二次演示竖直方向的弹簧振子）提问4：大家应明确观察什么？（物体）

提问5：上述四个物理量中，哪个比较容易观察？

提问6：做简谐运动的物体受的是恒力还是变力？力的大小、方向如何变？

小结：简谐运动的受力特点：回复力的大小与位移成正比，回复力的方向指向平衡位置

提问7：简谐运动是不是匀变速运动？

小结：简谐运动是变速运动，但不是匀变速运动。加速度最大时，速度等于零；速度最大时，加速度等于零。

提问8：从简谐运动的运动特点，我们来看它在运动过程中能量如何变化？让我们再来观察。

提问9：振动前为什么必须将振子先拉离平衡位置？（外力对系统做功）提问10：在A点，振子的动能多大？系统有势能吗？ 提问11：在O点，振子的动能多大？系统有势能吗？ 提问12：在D点，振子的动能多大？系统有势能吗？ 提问13：在B，C点，振子有动能吗？系统有势能吗？ 小结：简谐运动过程是一个动能和势能的相互转化过程。

三、总结： 布置作业:

1、阅读课本

完成 “问题与练习”

2、完成《学海导航》相关练习教学反思：

§11.4、单摆

教学目标：

（一）知识与技能

（1）知道什么是单摆；

（2）理解单摆振动的回复力来源及做简谐运动的条件；

（3）知道单摆的周期和什么有关，掌握单摆振动的周期公式，并能用公式解题。

（二）过程与方法

观察演示实验，概括出影响周期的因素，培养由实验现象得出物理结论的能力。

（三）情感、态度与价值观

教学重点

本课重点在于掌握好单摆的周期公式及其成立条件。教学难点

本课难点在于单摆回复力的分析。教

具: 两个单摆（摆长相同，质量不同）教学过程

一、引入新课

在前面我们学习了弹簧振子，知道弹簧振子做简谐运动。那么：物体做简谐运动的条件是什么？

答：物体做机械振动，受到的回复力大小与位移大小成正比，方向与位移方向相反。

今天我们学习另一种机械振动——单摆的运动

二、新课教学

1、阅读课本思考：什么是单摆？

答：一根细线上端固定，下端系着一个小球，如果悬挂小球的细线的伸长和质量可以忽略，细线的长度又比小球的直径大得多，这样的装置就叫单摆。

物理上的单摆，是在一个固定的悬点下，用一根不可伸长的细绳，系住一个一定质量的质点，在竖直平面内摆动。所以，实际的单摆要求绳子轻而长，摆球要小而重。摆长指的是从悬点到摆球重心的距离。将摆球拉到某一高度由静止释放，单摆振动类似于钟摆振动。摆球静止时所处的位置就是单摆的平衡位置。

物体做机械振动，必然受到回复力的作用，弹簧振子的回复力由弹簧弹力提供，单摆同样做机械振动，思考：单摆的回复力由谁来提供，如何表示？

1）平衡位置

当摆球静止在平衡位置O点时，细线竖直下垂，摆球所受重力G和悬线的拉力F平衡，O点就是摆球的平衡位置。

2）回复力 单摆的回复力F回=G1=mg sinθ，单摆的振动是不是简谐运动呢？

单摆受到的回复力F回=mg sinθ，如图：虽然随着单摆位移X增大，sinθ也增大，但是回复力F的大小并不是和位移成正比，单摆的振动不是简谐运动。但是，在θ值较小的情况下（一般取θ≤10°），在误差允许的范围内可以近似的认为 sinθ=X/ L，近似的有F= mg sinθ=(mg /L)x = k x（k=mg/L）,又回复力的方向始终指向O点，与位移方向相反，满足简谐运动的条件，即物体在大小与位移大小成正比，方向与位移方向相反的回复力作用下的振动，F =k x（k=mg/L）为简谐运动。所以，当θ≤10°时，单摆振动是简谐运动。

条件：摆角θ≤10°

位移大时，单摆的回复力大，位移小，回复力小，当单摆经过平衡位置时，单摆的位移为0，回复力也为0，思考：此时，单摆所受的合外力是否为0？

单摆此时做的是圆周运动，做圆周运动的物体受向心力，单摆也不能例外，也受到向心力的作用（引导学生思考，单摆作圆周运动的向心力从何而来？）。在平衡位置，摆球受绳的拉力F和重力G的作用，绳的拉力大于重力G，它们的合力充当向心力。

所以，单摆经过平衡位置时，受到的回复力为0，但是所受的合外力不为0。3．单摆的周期

我们知道做机械振动的物体都有振动周期，请思考： 单摆的周期受那些因素的影响呢？

生：可能和摆球质量、振幅、摆长有关。

单摆的周期是否和这些因素有关呢？下面我们用实验来证实我们的猜想

为了减小对实验的干扰，每次实验中我们只改变一个物理量，这种研究问题的方法就是——控制变量法。首先，我们研究摆球的质量对单摆周期的影响：

那么就先来看一下摆球质量不同，摆长和振幅相同，单摆振动周期是不是相同。［演示1］将摆长相同，质量不同的摆球拉到同一高度释放。

现象：两摆球摆动是同步的，即说明单摆的周期与摆球质量无关，不会受影响。这个实验主要是为研究属于简谐运动的单摆振动的周期，所以摆角不要超过10°。接下来看一下振幅对周期的影响。［演示2］摆角小于10°的情况下，把两个摆球从不同高度释放。（由一名学生来完成实验验证，教师加以指导）

现象：摆球同步振动，说明单摆振动的周期和振幅无关。

刚才做过的两个演示实验，证实了如果两个摆摆长相等，单摆振动周期和摆球质量、振幅无关。如果摆长L不等，改变了这个条件会不会影响周期？

［演示3］取摆长不同，两个摆球从某一高度同时释放，注意要θ≤10°。（由一名学生来完成实验验证，教师加以指导）

现象：两摆振动不同步，而且摆长越长，振动就越慢。这说明单摆振动和摆长有关。具体有什么关系呢？荷兰物理学惠更斯研究了单摆的振动，在大量可靠的实验基础上，经过一系列的理论推导和证明得到：单摆的周期和摆长l的平方根成正比，和重力加速度g的平方根成反比，周期公式：

同时这个公式的提出，也是θ≤10°

在单摆振动是简谐运动的前提下，条件：摆角由周期公式我们看到T与两个因素有关，当g一定，T与成正比；当L一定，T与成反比；L，g都一定，T就一定了，对应每一个单摆有一个固有周期T，三、课堂小结：本节课主要讲了单摆振动的规律，只有在θ<10°时单摆振动才是简谐运动；单摆振动周期

例 1：已知某单摆的摆长为L，振动周期为T，试表示出单摆所在地的重力加速度g.例 2：有两个单摆，甲摆振动了15次的同时，乙摆振动了5次，则甲乙两个摆的摆长之比为_________。布置作业: 1．阅读课本

完成 “问题与练习”

2、完成《学海导航》相关练习教学反思：

§11.5、外力作用下的振动

教学目标：

（一）知识与技能

（1）知道阻尼振动和无阻尼振动，并能从能量的观点给予说明。

（2）知道受迫振动的概念。知道受迫振动的频率等于驱动力的频率，而跟振动物体的固有频率无关。

（二）过程与方法

理解共振的概念，知道常见的共振的应用和危害。

（三）情感、态度与价值观

常见的共振的应用和危害 教学重点和难点：

受迫振动，共振。教

具：

弹簧振子、受迫振动演示仪、摆的共振演示器 教学过程

一、复习提问

让学生注意观察教师的演示实验。教师把弹簧振子的振子向右移动至B点，然后释放，则振子在弹性力作用下，在平衡位置附近持续地沿直线振动起来。重复两次让学生在黑板上画出振动图象的示意图（图1中的Ⅰ）。

再次演示上面的振动，只是让起始位置明显地靠近平衡位置，再让学生在原坐标上画出第二次振子振动的图象（图1中的Ⅱ）。Ⅰ和Ⅱ应同频、同相、振幅不同。

结合图象和振子运动与学生一起分析能量的变化并引入新课。

二、新课教学

现在以弹簧振子为例讨论一下简谐运动的能量问题。

问：振子从B向O运动过程中，它的能量是怎样变化的？引导学生答出弹性势能减少，动能增加。

问：振子从O向C运动过程中能量如何变化？振子由C向O、又由O向B运动的过程中，能量又是如何变化的？

问：振子在振动过程中总的机械能如何变化？引导学生运用机械能守恒定律，得出在不计阻力作用的情况下，总机械能保持不变。

教师指出：将振子从B点释放后在弹簧弹力（回复力）作用下，振子向左运动，速度加大，弹簧形变（位移）减少，弹簧的弹性势能转化为振子的动能。当回到平衡位置O时，弹簧无形变，弹性势能为零，振子动能达到最大值，这时振子的动能等于它在最大位移处（B点）弹簧的弹性势能，也就是等于系统的总机械能。

在任何一位置上，动能和势能之和保持不变，都等于开始振动时的弹性势能，也就是系统的总机械能。

由于简谐运动中总机械能守恒，所以简谐运动中振幅不变。如果初始时B点与O点的距离越大，到O点时，振子的动能越大，则系统所具有的机械能越大。相应地，振子的振幅也就越大，因此简谐运动的振幅与能量相对应。

问：怎样才能使受阻力的振动物体的振幅不变，而一直振动下去呢？引导学生答出，应不断地向系统补充损耗的机械能，以使振动物体的振幅不变。指出：这种振幅不变的振动叫等幅振动。

举几个等幅振动的例子，例如电铃响的时候，铃锤是做等幅振动。电磁打点计时器工作时，打点针是做等幅振动。挂钟的摆是做等幅振动。„„它们的共同特点是，工作时振动物体不断地受到周期性变化外力的作用。

这种周期性变化的外力叫驱动力。

在驱动力作用下物体的振动叫受迫振动。再让学生举几个受迫振动的例子，例如内燃机气缸中活塞的运动，缝纫机针头的运动，扬声器纸盆的运动，电话耳机中膜片的运动等都是受迫振动。

问：受迫振动的频率跟什么有关呢？ 让学生注意观察演示（图3）。用不同的转速匀速地转动把手，可以发现，开始振子的运动情况比较复杂，但达到稳定后，振子的运动就比较稳定，可以明显地观察到受迫振动的周期等于驱动力的周期。这样就可以得到物体做受迫振动的频率等于驱动力的频率，而跟振子的固有频率无关。

问：受迫振动的振幅又跟什么有关呢？ 演示摆的共振（装置如图4），在一根绷紧的绳上挂几个单摆，其中A、B、G球的摆长相等。当使A摆动起来后，A球的振动通过张紧的绳给其余各摆施加周期性的驱动力，经一段时间后，它们都会振动起来。驱动力的频率等于A摆的频率。实验发现，在A摆多次摆动后，各球都将以A球的频率振动起来，但振幅不同，固有频率与驱动力频率相等的B、G球的振幅最大，而频率与驱动力频率相差最大的D、E球的振幅最小。

明确指出：驱动力的频率跟物体的固有频率相等时，振幅最大，这种现象叫共振。

讲解一下共振在技术上有其有利的一面，也存在不利的一面。结合课本让同学思考，在生活实际中利用共振和防止共振的实例。

三、请同学小结一下本节要点

1．振动物体都具有能量，能量的大小与振幅有关，振幅越大，振动能量也越大；

2．当振动物体的能量逐渐减小时，振幅也随着减小，这样的振动叫阻尼振动；

3．振幅保持不变的振动叫等幅振动；

4．物体在驱动力作用下的振动是受迫振动，受迫振动的频率等于驱动力的频率； 5．当驱动力的频率等于物体的固有频率时，受迫振动振幅最大的现象叫共振；共振在技术上有其有利的一面，也存在不利的一面；有利的要尽量利用，不利的要尽量防止。巩固练习

支持火车车厢的弹簧的固有频率为2Hz，行驶在每节铁轨长10米的铁路上，则当运行速度为____m/s时，车厢振动最剧烈。[20m/s] 布置作业:

1．阅读课本

完成 “问题与练习”

2、完成《学海导航》相关练习教学反思：

第三篇：机械波教案[最终版]

教学目标：

1．掌握机械波的产生条件和机械波的传播特点（规律）； 2．掌握描述波的物理量——波速、周期、波长；

3．正确区分振动图象和波动图象，并能运用两个图象解决有关问题 4．知道波的特性：波的叠加、干涉、衍射；了解多普勒效应

教学重点：机械波的传播特点，机械波的三大关系（波长、波速、周期的关系；空间距离和时间的关系；波形图、质点振动方向和波的传播方向间的关系）教学难点：波的图象及相关应用

教学方法：讲练结合，计算机辅助教学 教学过程：

一、机械波

2．机械波的分类

机械波可分为横波和纵波两种。

（1）质点振动方向和波的传播方向垂直的叫横波，如：绳上波、水面波等。

（2）质点振动方向和波的传播方向平行的叫纵波，如：弹簧上的疏密波、声波等。分类质点的振动方向和波的传播方向关系形状举例 横波垂直凹凸相间；有波峰、波谷绳波等

纵波在同一条直线上疏密相间；有密部、疏部弹簧波、声波等 说明：地震波既有横波，也有纵波。3．机械波的传播

（1）在同一种均匀介质中机械波的传播是匀速的。波速、波长和频率之间满足公式：v=λf。

（2）介质质点的运动是在各自的平衡位置附近的简谐运动，是变加速运动，介质质点并不随波迁移。

（3）机械波转播的是振动形式、能量和信息。4．机械波的传播特点（规律）：

5．机械波的反射、折射、干涉、衍射

一切波都能发生反射、折射、干涉、衍射。特别是干涉、衍射，是波特有的性质。干涉区域内某点是振动最强点还是振动最弱点的充要条件：

根据以上分析，在稳定的干涉区域内，振动加强点始终加强；振动减弱点始终减弱。至于“波峰和波峰叠加得到振动加强点”，“波谷和波谷叠加也得到振动加强点”，“波峰和波谷叠加得到振动减弱点”这些都只是充分条件，不是必要条件。

点评：描述振动强弱的物理量是振幅，而振幅不是位移。每个质点在振动过程中的位移是在不断改变的，但振幅是保持不变的，所以振动最强的点无论处于波峰还是波谷，振动始终是最强的。

点评： 关于波的干涉，要正确理解稳定的干涉图样是表示加强区和减弱区的相对稳定，但加强区和减弱区还是在做振动，加强区里两列波分别引起质点分振动的方向是相同的，减弱区里两列波分别引起质点分振动的方向是相反的，发生变化的是振幅增大和减少的区别，而且波形图沿着波的传播方向在前进。（2）衍射。

①波绕过障碍物的现象叫做波的衍射。

②能够发生明显的衍射现象的条件是：障碍物或孔的尺寸比波长小，或者跟波长相差不多。（3）波的独立传播原理和叠加原理。

独立传播原理：几列波相遇时，能够保持各自的运动状态继续传播，不互相影响。

叠加原理：介质质点的位移、速度、加速度都等于几列波单独转播时引起的位移、速度、加速度的矢量和。

波的独立传播原理和叠加原理并不矛盾。前者是描述波的性质：同时在同一介质中传播的几列波都是独立的。比如一个乐队中各种乐器发出的声波可以在空气中同时向外传播，我们仍然能分清其中各种乐器发出的不同声波。后者是描述介质质点的运动情况：每个介质质点的运动是各列波在该点引起的运动的矢量和。这好比老师给学生留作业：各个老师要留的作业与其他老师无关，是独立的；但每个学生要做的作业却是所有老师留的作业的总和。

【例3】 如图中实线和虚线所示，振幅、周期、起振方向都相同的两列正弦波（都只有一个完整波形）沿同一条直线向相反方向传播，在相遇阶段（一个周期内），试画出每隔t/4后的波形图。并分析相遇后t/2时刻叠加区域内各质点的运动情况。

解析：根据波的独立传播原理和叠加原理可作出每隔t/4后的波形图如①②③④所示。

6．多普勒效应

学习“多普勒效应”必须弄清的几个问题：

a．a静止，b向a运动，则b收到的声频比a发出的高

b．a、b向同一方向运动，则b收到的声频一定比a发出的高 d．a、b都向相互背离的方向运动，则b收到的声频比a发出的高 答案：a

二、振动图象和波的图象 1．振动图象和波的图象

振动图象和波的图象从图形上看好象没有什么区别，但实际上它们有本质的区别。

（1）物理意义不同：振动图象表示同一质点在不同时刻的位移；波的图象表示介质中的各个质点在同一时刻的位移。

（2）图象的横坐标的单位不同：振动图象的横坐标表示时间；波的图象的横坐标表示距离。（3）从振动图象上可以读出振幅和周期；从波的图象上可以读出振幅和波长。简谐振动图象与简谐横波图象的列表比较： 简谐振动简谐横波 图 象 坐

标横坐标时间介质中各质点的平衡位置

纵坐标质点的振动位移各质点在同一时刻的振动位移 研究对象一个质点介质中的大量质点

物理意义一个质点在不同时刻的振动位移介质中各质点在同一时刻的振动位移 随时间的变化原有图形不变，图线随时间而延伸原有波形沿波的传播方向平移 运动情况质点做简谐运动波在介质中匀速传播；介质中各质点做简谐振动 2．描述波的物理量——波速、周期、波长：

（1）波速v：运动状态或波形在介质中传播的速率；同一种波的波速由介质 决定。注：在横波中，某一波峰（波谷）在单位时间内传播的距离等于波速。（3）波长λ：在波动中，振动位移总是相同的两个相邻质点间的距离。注：在横波中，两个相邻波峰（波谷）之间的距离为一个波长。结论：

（1）波在一个周期内传播的距离恰好为波长。（2）质点振动nt（波传播nλ）时，波形不变。

（3）相隔波长整数倍的两质点，振动状态总相同；相隔半波长奇数倍的两质点，振动状态总相反。

3．波的图象的画法

波的图象中，波的图形、波的传播方向、某一介质质点的瞬时速度方向，这三者中已知任意两者，可以判定另一个。（口诀为“上坡下，下坡上” ；或者“右上右、左上左））4．波的传播是匀速的

在一个周期内，波形匀速向前推进一个波长。n个周期波形向前推进n个波长（n可以是任意正数）。因此在计算中既可以使用v=λf，也可以使用v=s/t，后者往往更方便。5．介质质点的运动是简谐运动（是一种变加速运动）任何一个介质质点在一个周期内经过的路程都是4a，在半个周期内经过的路程都是2a，但在四分之一个周期内经过的路程就不一定是a了。6．起振方向

【例6】 如图所示是一列简谐横波在t=0时刻的波形图，已知这列波沿x轴正方向传播，波速为20m/s。p是离原点为2m的一个介质质点，则在t=0.17s时刻，质点p的：①速度和加速度都沿-y方向；②速度沿+y方向，加速度沿-y方向；③速度和加速度都正在增大；④速度正在增大，加速度正在减小。以上四种判断中正确的是 a．只有① b．只有④ 7．波动图象的应用：

（1）从图象上直接读出振幅、波长、任一质点在该时刻的振动位移。（2）波动方向<==>振动方向。

方法：选择对应的半周，再由波动方向与振动方向“头头相对、尾尾相对”来判断。如图：

【例7】如图是一列沿x轴正方向传播的机械波在某时刻的波 向沿y轴正方向。

【例8】如图是一列波在t1=0时刻的波形，波的传播速度

为2m/s，若传播方向沿x轴负向，则从t1=0到t2=2.5s的时间 内，质点m通过的路程为______，位移为_____。解析：由图：波长λ=0.4m，又波速v=2m/s，可得： 周期t=0.2s，所以质点m振动了12.5t。

对于 简谐振动，质点振动1t，通过的路程总是4a；振动0.5t，通过的路程总是2a。所以位移为0。

（3）两个时刻的波形问题：设质点的振动时间（波的传播时间）为t，波传播的距离为x。则：t=nt+△t即有x=nλ+△x（△x=v△t）且质点振动nt（波传播nλ）时，波形不变。①根据某时刻的波形，画另一时刻的波形。

方法1：波形平移法：当波传播距离x=nλ+△x时，波形平移△x即可。方法2：特殊质点振动法：当波传播时间t=nt+△t时，根据振动方向判断相邻特殊点（峰点，谷点，平衡点）振动△t后的位置进而确定波形。②根据两时刻的波形，求某些物理量（周期、波速、传播方向等）【例10】如图是一列向右传播的简谐横波在某时刻的波形图。已知波速v=0.5m/s，画出该时刻7s前及7s后的瞬时波形图。解析：λ=2m，v=0.5m/s，t = =4 s.所以⑴波在7s内传播 的距离为x=vt=3.5m=1 λ⑵质点振动时间为1 t。

方法1 波形平移法：现有波形向右平移 λ可得7s后的波形； 现有波形向左平移 λ可得7s前的波形。

由上得到图中7s后的瞬时波形图（粗实线）和7s前的瞬时波形图（虚线）。

方法2 特殊质点振动法：根据波动方向和振动方向的 关系，确定两个特殊点（如平衡点和峰点）在3t/4前和3t/4后的位置进而确定波形。请读者试着自行分析画出波形。【例11】如图实线是某时刻的波形图象，虚线是经过0.2s 时的波形图象。求：

①波传 播的可能距离 ②可能的周期（频率）

③可能的波速 ④若波速是35m/s，求波的传播方向 ⑤若0.2s小于一个周期时，传播的距离、周期（频率）、波速。解析：

①题中没给出波的传播方向，所以有两种可能：向左传播或向右传播。向左传播时，传播的距离为x=nλ+3λ/4=（4n+3）m（n=0、1、2 „）向右传播时，传播的距离为x=nλ+λ/4=（4n+1）m（n=0、1、2 „）②向左传播时，传播的时间为t=nt+3t/4得：t=4t/（4n+3）=0.8 /（4n+3）（n=0、1、2 „）向右传播时，传播的时间为t=nt+t/4得：t=4t/（4n+1）=0.8 /（4n+1）（n=0、1、2 „）③计算波速，有两种方法。v=x/t 或v=λ/t 向左传播时，v=x/t=（4n+3）/0.2=（20n+15）m/s.或v=λ/t=4（4n+3）/0.8=（20n+15）m/s.（n=0、1、2 „）

向右传播时，v=x/t=（4n+1）/0.2=（20n+5）m/s.或v=λ/t=4（4n+1）/0.8=（20n+5）m/s.（n=0、1、2 „）④若波速是35m/s，则波在0.2s内传播的距离为x=vt=35×0.2m=7m=1 λ，所以波向左传播。⑤若0.2s小于一个周期，说明波在0.2s内传播的距离小于一个波长。则： 向左传播时，传播的距离x=3λ/4=3m；传播的时间t=3t/4得：周期t=0.267s；波速v=15m/s.向右传播时，传播的距离为λ/4=1m；传播的时间t=t/4得：周期t=0.8s；波速v =5m/s.点评：做此类问题的选择题时，可用答案代入检验法。

（4）根据波的传播特点（运动状态向后传）确定某质点的运动状态问题：

由m点的起振方向（向上）得p质点的起振方向向上。振动从n点传播到m 点需要1t，传播到p点需要3t/4，所以质点p已经振动的时间为t/4.【例13】如图是一列向右传播的简谐横波在t=0时刻（开始计时）的波形图，已知在t=1s时，b点第三次达到波峰（在1s内b点有三次达到波峰）。则：

①周期为________ ②波速为______；

③d点起振的方向为_________；④在t=____s时刻，此波传到d点；在t=____s和t=___s时d点分别首次达到波峰和波谷；在t=____s和t=___s时d点分别第二次达到波峰和波谷。解析：

①b点从t=0时刻开始在经过t=2.5t=1s第三次达到波峰，故周期t=0.4s.②由v=λ/t=10m/s.【例14】 已知在t1时刻简谐横波的波形如图中实线所示；在时刻t2该波的波形如图中虚线所示。t2-t1 = 0.02s。求：（1）该波可能的传播速度。

（2）若已知t< t2-t1<2t，且图中p质点在t1时刻的瞬时速度方向向上，求可能的波速。

（3）若0.01s

解析：（1）如果这列简谐横波是向右传播的，在t2-t1内波形向右匀速传播了，所以波速 =100（3n+1）m/s（n=0，1，2，„）；同理可得若该波是向左传播的，可能的波速v=100（3n+2）m/s（n=0，1，2，„）

（2）p质点速度向上，说明波向左传播，t< t2-t1 <2t，说明这段时间内波只可能是向左传播了5/3个波长，所以速度是唯一的：v=500m/s（3）“q比r先回到平衡位置”，说明波只能是向右传播的，而0.01s

三、声波

1．空气中的声波是纵波。

2．空气中的声速可认为是340m/s，水中的声速是1450m/s，铁中的声速是5400m/s。

3．人耳可以听到的声波的频率范围是20hz-20000hz。频率低于20hz的声波叫次声波，频率高于20000hz的声波叫超声波。

4．人耳只能区分开相差0.1s以上的两个声音。

5．声波也能发生反射、干涉和衍射等现象。声波的共振现象称为声波的共鸣。

四、针对训练 1．（2004年全国理综卷）一列简谐横波沿x轴负方向传播，图1是t=1s时的波形图，图2是波中某振动质元位移随时间变化的振动图线（两图用同一时间起点），则图2可能是图1中哪个质元的振动图线？

a．x=0处的质元 b．x =1m处的质元 a．此时能明显观察到波的衍射现象； b．挡板前后波纹间距离相等；

第四篇：动量全章复习教案

动 量

提纲挈领 1.动量

冲量(1)动量的概念;(2)冲量的概念.2.动量定理(1)动量定理;(2)用动量定理解释现象.3.动量守恒定律

(1)动量守恒定律的内容;(2)动量守恒定律的理解及应用.4.碰撞

反冲

(1)碰撞的概念及特点;(2)反冲现象的理解.第Ⅰ单元

动量和冲量

动量定理

巩固：夯实基础

一、动量、冲量

1.动量

(1)定义:运动物体的质量和速度的乘积叫做动量,p=mv,动量的单位:kg·m/s.(2)物体的动量表征物体的运动状态,其中的速度为瞬时速度.(3)动量是矢量,其方向与速度v的方向相同.两个物体的动量相同必须是大小相等、方向相同.(4)注意动量与动能的区别和联系:动量、动能和速度都是描述物体运动的状态量;动量是矢量,动能是标量;动量和动能的关系是: p2=2mEk.2.动量的改变量(1)Δp=pt-p0.(2)动量的变化量是矢量,其方向与速度变化的方向相同,与合外力冲量的方向相同,跟动量的方向无关.(3)求动量变化量的方法:①Δp=pt-p0=mv2-mv1;②Δp=Ft.3.冲量

(1)定义:力和力的作用时间的乘积,叫做该力的冲量,I=Ft,冲量的单位:N·s.(2)冲量是过程量,它表示力在一段时间内的累积作用效果.(3)冲量是矢量,其方向由力的方向决定.如果在作用时间内力的方向不变,冲量的方向就和力的方向相同.(4)求冲量的方法:①I=Ft(适用于求恒力的冲量);②I=Δp.二、动量定理

(1)内容:物体所受合外力的冲量,等于这个物体动量的增加量.(2)表达式:Ft=p′-p或Ft=mv′-mv.(3)理解:①动量定理的研究对象是单个物体或可视为单个物体的系统.当研究对象为物体系时,物体系总动量的增量等于相应时间内物体系所受的合外力的冲量.②动量定理公式中的F是研究对象所受的包括重力在内的所有外力的合力.它可以是恒力,也.当合外力为变力时,F应该是合外力对作用时间的平均值.③动量定理公式中的FΔt是合外力的冲量,也可以是外力冲量的矢量和,是使研究对象动量发生变化的原因.而mv2-mv1是研究对象动量的增量,是它受外力冲量后导致的必然结果.④FΔt=mΔv是矢量式,在应用动量定理时,应该遵循矢量运算的平行四边形定则.由于一般只要求一维的情况,所以在写动量定理表达式时,对于已知量,凡是与正方向同向者取正值,与正方向反向者取负值;对未知量,一般先假设正方向,若计算结果为正,说明实际方向与正方向一致,若计算结果为负,说明实际方向与正方向相反.三、用动量定理解释现象(1)根据F=ma得F=ma=m(2)由F=ptv'vtp'ptpt=,即F=,可见合外力等于物体动量的变化率.可解释两类现象:①当Δp一定时,Δt越短,力F就越大;Δt越长,力F就越小.②当F一定时,Δt越长,动量变化Δp越大;Δt越短,动量变化Δp越小.分析问题时,要弄清变化量和不变量.理解：要点诠释

考点一 对动量的变化量Δp的理解

Δp=p′-p指的是动量的变化量,不能理解为是动量,它的方向可以跟初动量方向相同;也可以跟初动量的方向相反;还可以跟初动量的方向成某一角度,但Δp的方向一定跟合外力的冲量方向相同.考点二 应用I=Δp求变力的冲量

如果物体受到大小或方向改变的力的作用,则不能直接用Ft求变力的冲量,而应求出该力作用下物体动量的变化量Δp,等效代换变力的冲量.例如质量为m的小球用长为R的细绳一端系住,在水平光滑的平面内绕细绳的另一端做匀速圆周运动,速率为v,周期为T,在半个周期的合外力冲量不等于mv2R·

T2,而是大小为2mv.考点三 应用Δp=FΔt求恒力作用下曲线运动中物体动量的变化

在曲线运动中,速度方向时刻在变化,求Δp需要应用矢量运算方法,比较麻烦,如果作用力是恒力,可以求出恒力的冲量等效代换动量的变化.如平抛运动中动量的变化问题.考点四 利用动量定理解题的基本思路

(1)明确研究对象和研究过程,研究对象可以是一个物体,也可以是几个物体组成的系统,系统内各物体可以是保持相对静止的,也可以是相对运动的.研究过程可以是全过程,也可以是全过程中的某一阶段.(2)进行受力分析.只分析研究对象以外的物体施给研究对象的力.所有外力之和为合外力.研究对象内部的相互作用力(内力)不影响系统的总动量,因此不必分析内力.如果在所选定的研究过程中的不同阶段中物体的受力情况不同,就要分别计算它们的冲量,然后求它们的矢量和.(3)规定正方向.由于力、冲量、速度、动量都是矢量,在一维的情况下,列表达式前要先规定一个正方向,往往可选合外力方向为正方向,和此方向相同的矢量取正值,反之取负值.(4)写出研究对象的初、末动量和合外力的冲量,根据动量定理列式求解.诱思：实例点拨

【例1】(2006山东潍坊高三期中)如图5-1-1所示，铁块压着一纸条放在水平桌面上，当以速度v抽出纸条后，铁块掉在地上的P点.若以速度2v抽出纸条，则铁块落地点为（）

图5-1-1 A.仍在P点

B.P点左边

C.P点右边不远处

D.P点右边原水平位移的两倍处 解析：前后分别以v和2v的速度将纸条从铁块下抽出,二者间均为滑动摩擦力,但前一次所用时间较第二次要长,所以前一次摩擦力对铁块的冲量较第二次要大,所以,第二次动量变化小,即铁块获得的速度要小,故后一次铁块落在P点的左边.答案：B 点评：解答本题关键是利用动量定理解释两类现象时,分析清楚作用力、时间及动量变化量的情况.【例2】质量为m的小球从h高处自由下落，与地面碰撞时间为Δt，地面对小球的平均作用力为F.取竖直向上为正方向，在小球与地面碰撞过程中（）A.重力的冲量为mg(2hg+Δt)

B.地面对小球作用力的冲量为F·Δt C.合外力对小球的冲量为(mg+F)·Δt

D.合外力对小球的冲量为(mg-F)·Δt 解析：在小球与地面碰撞过程中，取竖直向上为正方向，重力的冲量为-mgΔt，合外力对小球的冲量为(F-mg)Δt，故正确选项应为Ｂ.答案：B 点评：冲量是一个矢量,也是一个过程量,要弄清它的方向及它是哪个过程中力对时间的累积.【例3】 高压采煤水枪出水口的截面积为S，水的射速为v，射到煤层上后，水速度减为零.若水的密度为ρ，求水对煤层的冲力.解析：取一小段时间的水为研究对象,它在此时间内速度由v变为零,煤对水产生了力的作用,即水对煤冲力的反作用力.设在Δt时间内,从水枪射出的水的质量为Δm,则Δm=ρSv·Δt,2以Δm为研究对象,它在Δt时间内动量变化为:Δp=Δm(0-v)=-ρSvΔt.设F为水对煤层的冲力,F′为煤层对水的反冲力,以F的方向为正方向,根据动量定理有:F′Δt=Δp=-ρSv2Δt,故F′=-ρSv.根据牛顿第三定律知:F′=-F,所以F=ρSv.答案：ρSv2

点评：这是一类变质量问题,一般要选取一段短时间内的流体为研究对象,然后表示出研究对象的质量,分析它的受力及动量的变化,根据动量定理列方程求解.【例4】（2004广东高考）一质量为m的小球，以初速度v0沿水平方向射出，恰好垂直地射到一倾角为30°的固定斜面上，并立即反方向弹回.已知反弹速度的大小是入射速度大小的3

422，求在碰撞中斜面对小球的冲量大小.图5-1-2 小球在碰撞斜面前做平抛运动,如图5-1-2所示.设刚要碰撞斜面时小球速度为v，由题意，v的方向与竖直方向的夹角为30°，且水平分量仍为v0，如右图.由此得v=2v0

① 碰撞过程中，小球速度由v变为反向的理，斜面对小球的冲量为I=m(由①②得I=答案：I=72723434v，碰撞时间极短，可不计重力的冲量，由动量定

v)+mv

②

mv0.mv0

点评：应用动量定理列方程时,一定要选取好正方向,注意动量定理表达式的矢量性,另外,在碰撞时间极短的情况下,往往可以忽略重力产生的冲量,其他情况重力的冲量能否忽略要视题目具体情况而定.【例5】 科学家设想在未来的航天事业中利用太阳帆来加速星际飞船，“神舟”五号飞船在轨道上运行的期间，地面指挥控制中心成功地实施了飞船上太阳帆板展开的试验.设该飞船所在地每秒每单位面积(m2)接收的光子数为n,光子平均波长为λ,太阳帆板面积为S,反射率为100%,光子动量p=h解析：动量为p的光子垂直打到太阳帆板上再反射,动量的改变量 ,设太阳光垂直射到太阳帆板上,飞船总质量为m,求飞船的加速度.Δp=p末-p初=p-(-p)=2p

① 此处设末动量方向为正方向,由动量定理FΔt=Δp

② 由牛顿第三定律知,太阳帆板上受到的光压力F′=F=的加速度a=答案：2nhSmFm2nhS,由牛顿第二定律:F=ma可得飞船=2nhSm.点评：动量定理在现代科技的相关问题中有重要应用,应在复习中引起重视.【例6】（2005天津高考理综）如图5-1-3所示，质量mA为4.0 kg的木板A放在水平面C上，木板与水平面间的动摩擦因数μ为0.24,木板右端放着质量mB为1.0 kg的小物块B（视为质点），它们均处于静止状态.木板突然受到水平向右的12 N·s的瞬时冲量I作用开始运动，当小物块滑离木板时，木板的动能EkA为8.0 J，小物块的动能EkB为0.50 J，重力加速度取10 m/s2.求：

图5-1-3（1）瞬时冲量作用结束时木板的速度v0;(2)木板的长度L.解析：(1)设水平向右为正方向，有I=mAv0

① 代入数据解得v0=3.0 m/s

②（2）设A对B、B对A、C对A的滑动摩擦力的大小分别为FAB、FBA和FCA，B在A上滑行的时间为t，B离开A时A和B的速度分别为vA和vB，分别对A、B应用动量定理,有（FBA+FCA）t=mAvA-mAv0

③ FABt=mBvB

④ 其中FAB=FBA

FCA=μ(mA+mB)g

⑤ 设A、B相对于C的位移大小分别为sA和sB，分别对A、B应用动能定理,有-（FBA+FCA）sA=12mAvA-

12mAv0

⑥

2FABsB=EKb

⑦ 动量与动能之间的关系为

mAvA=2mAEkA

⑧ mBvB=2mBEkB ⑨ 木板A的长度L=sA-sB

⑩ 代入数据解得L=0.50 m.答案：（1）3.0 m/s（2）0.50 m 点评：应用动量定理解题时要注意各量的方向性及其符号的正负.

第五篇：机械振动和机械波·机械波·教案

机械振动和机械波·机械波·教案

一、教学目标

1．在物理知识方面的要求：(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)了解机械波的种类极其传播特征；

(4)掌握描述机械波的物理量(包括波长、频率、波速)。

2．要重视观察演示实验，对波的产生条件及形成过程有全面的理解，同时要求学生仔细分析课本的插图。

3．在教学过程中教与学双方要重视引导和自觉培养正确的思想方法。

二、重点、难点分析

1．重点是机械波的形成过程及描述； 2．难点是机械波的形成过程及描述。

三、教具

1．演示绳波的形成的长绳； 2．横波、纵波演示仪； 3．描述波的形成过程的挂图。

四、主要教学过程

(一)引入新课 我们学习过的机械振动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的整体的一种运动形式——机械波。

(二)教学过程设计 1．机械波的产生条件

例子——水波：向平静的水面投一小石子或用小树枝不断地点水，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。

(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

(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：

由于相邻质点的力的作用，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、T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

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)，又叫起伏波。如图3波形所示。

(2)纵波

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。

例：声波是纵波，其中：振源——声带；

介质——空气、固体、液体。

地震波既有横波又有纵波。

水波既不是横波也不是纵波，叫做水纹波。

5．描述机械波的物理量(1)波长 定义：沿着波的传播方向，两个相邻的在振动过程中对平衡位置的位移总是相等的质点间的距离。

单位：米 符号：λ

演示：观察演示仪器，从中可以看出：

①在横波中波长等于相邻两个波峰或波谷之间的距离；

在纵波中波长等于相邻两个密部或疏部的中央之间的距离。

②质点振动一个周期，振动形式在介质中传播的距离恰好等于一个波长，即：振动在一个周期里在介质中传播的距离等于一个波长。

(2)波速

定义：波的传播快慢，其大小由介质的性质决定的，在不同的介质中速度并不相同。

单位：米/秒 符号：v 表达式：v＝λ/T(3)频率质点振动的周期又叫做波的周期(T)；质点振动的频率又叫做波的频率(f)。波的振动周期和频率只与振源有关，与媒质无关。

6．思考题

机械振动与机械波的关系。