波长、频率和波速11

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1、示范教案一(10.3波长频率和波速)教学目标一、知识目标 1.理解波长、频率和波速的物理意义. 2.理解波长、频率和波速之间的关系. 二、能力目标 1.能够在波的图象中找到波长. 2.学会运用波长、频率和波速之间的关系进行计算和分析问题. 三、德育目标 通过对波的多解性问题的讨论，使学生知道解决问题时要全面分析. 教学重点 1.知道在波的图象中求波长. 2.理解波长、频率和波速的物理意义以及它们之间的关系. 3.学会用波长、频率和波速之间的关系进行计算和分析问题. 教学难点 用波长、频率和波速之间的关系求解波的多解问题. 教学方法 实验、讨论、讲解、练习、电教法. 教学用具 多媒体实物投影仪、

2、自制投影片，CAI课件. 课时安排 1课时 教学过程 首先用投影片出示本节课的学习目标： 1.知道波长、频率的含义. 2.知道如何由质点的振动情况，波的传播情况确定波长. 3.掌握波长、频率和波速的关系式，并能应用解答有关问题. 4.知道波速由介质本身决定. 学习目标完成过程 一、引入 1.用投影片出示思考题： 什么叫质点振动的周期？ 什么是质点振动的频率？ 机械波形成时，波源处质点的振动为什么会引起后边的质点振动？ 2.学生解答思考题： 质点完成一次全振动所用的时间叫一个周期； 单位时间内质点完成全振动的次数叫频率； 当波源处的质点开始振动后，靠介质中各质点的相互作用，引起后边的质点依次开始

3、振动，且质点的振动形式完成相同. 二、新课教学 (一)波长： 用多媒体课件展示下列过程：注意：在制作课件时，把1和13做成相同颜色的，例如红色，把7做成另一种颜色的，为了能够使学生正确理解波长的概念，制作课件时，可多展示一些质点，例如可展示到形成二个或三个完整波形的所有质点. 下边我们以形成两个完整波形的质点进行说明： 1.分别观察质点1的起振方向如何？ 2.当质点1振动T, ,T,T,T,T,T,2T时，质点1的振动形式传到了哪些质点？3.仔细观察质点1和质点13、质点25的振动状态(包括速度的方向及位移)，有什么关系？学生观察后，讨论总结，得到： 1.课件中质点1的起振方向向上；2.经过T

4、，质点的振动形式传到了质点4，经传到了质点7，经T传到了质点10，经T传到了质点13； 3.质点1、13、25的速度方向及相对各自平衡位置的位移总是相等的. 教师讲解 在波的传播过程中，有一些质点，在振动中的任何时刻，对平衡位置的位移大小和方向都是相等的. 板书在波动中，对平衡位置的位移总是相等的两个相邻质点间的距离，叫做波长.通常用来表示波长. 投影 如图所示： 1.ah、hm、cj、gl、bi间的距离为多大？ 2.am间距离是一个波长吗？ 3.bd间距离是一个波长吗？ 学生解答 1.ah、hm、cj、gl、bi间的距离为一个波长. 2.am间不是一个波长，因为它们虽然对平衡位置的位移总是相

5、等，但它们在位置上不相邻. 3.bd间也不是一个波长，因为它们的位移并不“总是相等”. 师生总结 1.相距一个(或整数)个波长的质点的振动位移有什么关系？它们的振动速度的大小和方向有什么关系？ 相距一个(或整数个)波长的两个质点的振动位移在任何时刻都相等，而且振动速度的大小和方向也相同，也就是说：相距一个(或整数个)波长的两个质点在任何时刻振动状态都相同. 2.对于横波，相邻的波峰与波峰或波谷与波谷之间的距离和波长之间有什么关系. 对于横波，相邻的两个波峰或相邻的两个波谷之间的距离等于波长. 3.对于纵波，相邻的两个密部中央或相邻的两个疏部中央之间的距离与波长之间有什么关系. 对于纵波，相邻的

6、两个密部中央或相邻的两个疏部中央之间的距离等于一个波长. 关于波长的强化训练 下图所示是一列简谐波在某一时刻的波形图象，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的 B.质点B、F在振动过程中位移总是相等的 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的，它们的平衡位置间的距离是一个波长. 学生分析，并阐述自己的分析过程 教师给出正确答案，并用多媒体展示本题的分析过程： 对于选项A：A、E、I；C、G在振动过程中位移总是相同的，但A、E、I与G、C在振动过程中位移的大小相等，方向相反. 对于选项B：由于B、F是两个相邻的波峰，它

7、们的间距正好是一个波长，所以它们在振动过程中位移总是相等的. 对于选项C：质点D、H间是相邻的波峰，所以它们之间的距离是一个波长. 对于选项D：由于质点A、I之间距离是两个波长，所以它们在振动过程中位移总是相同的. 所以本题正确答案为B、C. (二)频率 投影 在波动中，各个质点的周期和频率有什么关系？与波源的周期和频率有什么关系？ 在课本图105中，质点1产生的振动，经过多长时间传到质点13？ 质点1与质点13之间的距离与波长有什么关系？ 学生解答投影思考题 1.在波动中，各个质点的振动周期(或频率)是相同的，都等于波源的振动周期(或频率).2.在图105中，由质点1发出的振动，经过1个周期

8、传到质点13. 3.质点1和质点13间的距离正好等于1个波长. 推理归纳 由上述思考题，我们可以得到： 1.波的周期和频率也就是波源的周期和频率、波源做一次全振动，在介质中正好形成一个完整的波形，所以波的频率反映了每秒内形成完全波的个数. 2.在一个周期的时间内，振动在介质中传播一个波长. 3.在n个周期的时间内，振动在介质中传播的距离等于n个波长. 分析 由于在n个周期的时间内， 振动在介质内传播的距离等于n个波长. 所以波的传播速度为:. (三)波速 1.教师：振动在介质中传播的速度，叫做波速. 2.总结波速的求解公式： 3.阅读课文，回答下列问题： 波的频率与什么有关？ 波速与什么有关？

9、 波速与质点的振动速度有什么不同？ 4.学生讨论后，回答，教师总结： 波的频率仅由波源决定，与介质无关. 波速仅由介质性质决定，与波的频率、质点的振幅无关. 波速与质点振动速度的区别. 波速是振动形式匀速传播出去的速度，始终沿着波的传播方向，在同一介质中大小保持不变； 质点振动速度是质点在平衡位置附近做振动的速度，大小、方向均随时间改变. 强化训练 一列波由一种介质进入另一种介质中继续传播，则 A.传播方向一定改变 B.其频率不变 C.如波速增大，频率也会增大 D.如波长变小，频率也会变小 解析：正确答案是B，因为频率是由波源决定的，与介质及波速无关，因v=f,f不变，会随v成正比例变化，波由

10、一种介质垂直于界面进入另一种介质，波速的大小会变，但方向却不变. (四)关于波长、频率和波速之间关系的应用： 1.用投影片出示例题. 如图所示，实线是一列简谐波在某一时刻的波形曲线，经0.5 s后，其波形如图中虚线所示，设该波的周期T大于0.5 s，则： a:如果波是向左传播的，波速是多大？波的周期是多大？ b:如果波是向右传播的，波速是多大？波的周期又是多大？ 2.出示分析思考题： 据题意，这波在0.5 s时间内，传播的距离是否可能大于波长? 以实线波中的质点1为研究对象，经0.5 s后，它的振动形式是否传到质点4,5？是否传到质点2,3？ 你准备选用什么公式求解波速v？ 3.学生讨论并解答

11、思考题： 因为，T0.5 s，而在一个周期T内波传播的距离为1个波长，所以在0.5 s时间内，这列波传播的距离不可能大于一个波长. 当波向前传播时，由于其传播距离小于1个波长，所以图中的波峰1只能到达波峰2或波峰3，而不可能到达更远的波峰4或5. 因为t=0.5 s，据图2可得到波向前传的距离x，所以求解波速可以用v=. 4.学生写出解答过程：抽查在实物投影仪上评析： 5.用实物投影仪展示正确的解题过程. 解：a：如果波是向左传播的，从图可以看出，虚线所示的波形相当于实线所示的波形向左移动了个波长，又因为=24 cm. =6 cm=0.06 m 又b:如果波是向右传播的，从图可以看出：虚线所示

12、的波形相当于实线所示的波形向右移动了个波长 . 6.强化训练 如图所示：一列机械波沿直线ab向左传播ab=2 m,a、b两点的振动情况如图所示，下列说法正确的是 A.波速可能是m/s B.波长可能是m C.波速可能大于m/s D.波长可能大于m 学生讨论、解答； 用投影片展示本题的解答过程： 解：考虑t=0时刻、质点a在波谷，质点b在平衡位置且向y轴正方向运动，又波由a传向B，则可描绘出a、b之间最简的波形图为： 又由图可知：满足：+n=2(n=0,1,2) 由此可得：=(m).由此可知波长不可能大于m，(对应的波速也不可能大于m/s)，当n=0时，= m，当n=10时，= m. 由v=得对应

13、的波速v= m/s. 所以本题正确答案为A、B. 题后总结： 本题若未明确波沿直线ab向右传播，也需讨论波向左传播的情况，在考虑两点之间波的形状时，一定要注意传播方向与质点振动方向之间的关系. 三、小结 本节所学的波长、频率和波速是描述波的特性的三个物理量. 波长指的是两个相邻的，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.在波的传播方向上振动步调完全一致的点的重复出现，反映了波在空间上的周期性. 波速指的是振动在介质中传播的速度，波在同种均匀介质中是匀速传播的，波的传播速度决定于介质本身的性质. 一列波在传播时，介质中各质点都以相同的频率(或周期)振动着，这个频率(或周期)也叫波的频率(或周期).介质中各质点振动的周期和频率是由波源决定的，与传播的介质无关.波长、频率和波速间的关系v=或v=f.反映了波的传播规律.且这一关系具有普遍意义，对于任何波(包括电磁波、光波)都适用. 四、作业 课本P10练习二 五、板书设计