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1、、频率和波速一、教学目标1明确波的图象的物理意义。2从波的图象中会求：波长和振幅；已知波的传播方向求各个质点的振动方向，或已知某一质点的振动方向确定波的传播方向；会画出经过一段时间后的波形图；质点通过的路程和位移。3明确振动图象与波动图形的区别。4掌握波的时间周期性和空间周期性的特点。二、重点、难点分析1重点是明确波的图象的物理意义；2难点是对波的时间与空间周期性的理解与应用。三、主要教学过程(一)引入新课机械波是机械振动在介质里的传播过程，从波源开始，随着波的传播，介质中的大量质点先后开始振动起来，虽然这些质点只在平衡位置附近做重复波源的振动。但由于它们振动步调不一致，所以，在某一时刻介质中
2、各质点对平衡位置的位移各不相同。为了从总体上形象地描绘出波的运动情况，物理学中采用了波的图象。(二)教学过程设计1波的图象：横坐标表示在波的传播方向上各质点的平衡位置与参考点的距离。纵坐标表示某一时刻各质点偏离平衡位置的位移。连接各位移矢量的末端所得到的曲线就形成了波的图象，如图 1 中甲表示某一时刻绳上的一列横波，乙是它的图象。横波的图象与纵波的图象形状相似，波的图象又叫波形图。纵波的图象较为复杂，不再深入讨论。简谐波的图象是一条正弦或余弦曲线。2波的图象的物理意义波的图象表示介质中各质点在某一时刻(同一时刻)偏离平衡位置的位移的空间分布情况。在不同时刻质点振动的位移不同，波形也随之改变，不
3、同时刻的波形曲线是不同的。图 2 表示经过 t 时间后的波的形状和各质点的位移。从某种意义上讲，波的图象可以看作是“位移对空间的展开图”，即波的图象具有空间的周期性；同时每经过一个周期波就向前传播一个波长的距离，虽然不同时刻波的形状不同，但每隔一个周期又恢复原来的形状，所以波在时间上也具有周期性。3从波的图象上可获取的物理信息：如图 3 所示为一列简谐波在某一时刻的波的图象求：(1)该波的振幅和波长。(2)已知波向右传播，说明 A、B、C、D 质点的振动方向。(3)画出经过 T/4 后的波的图象。解：(1)振幅是质点偏离平衡位置的最大位移，波长是两个相邻的峰峰或谷谷之间的距离，所以振幅 A5长
4、 20m。(2)根据波的传播方向和波的形成过程，可以知道质点 B 开始的时间比它左边的质点 A 要滞后一些，质点 A 已到达正向最大位移处，所以质点 B 此时刻的运动方向是向上的，同理可判断出 C、D 质点的运动方向是向下的。(3)由于波是向右传播的，由此时刻经 T/4 后波的图象，即为此时刻的波形沿波的传播方向推进 /4 的波的图象，如图 4 所示。讨论：1若已知波速为 20m/s，从图示时刻开始计时，说出经过 5s，C 点的位移和通过的路程。2若波是向左传播的，以上问题的答案应如何？3从波的图象可以知道什么？总结：从波的图象上可获取的物理信息是：(1)波长和振幅。(2)已知波的传播方向可求
5、各个质点的振动方向。(若已知某一质点的振动方向也可确定波的传播方向。可以提出问题，启发学生思考。)(3)经过一段时间后的波形图。(4)质点在一段时间内通过的路程和位移。例题一列简谐横波在 x 轴上传播，图 5 所示的实线和虚线分别为 知波速为 16m/s。(1)如果波是向右传播的，时间间隔(t 2多少？(2)如果波是向左传播的，时间间隔(t 2多少？解：(1)从波形上看，t 2时刻的虚线波形在 )同理，从波形上看，t 2时刻的虚线波形在 波长、频率和波速一、教学目标：学重点：学难点：、教学方法：实验、讨论、讲解、练习、学用具：多媒体实物投影仪、自制投影片，什么叫质点振动的周期？什么是质点振动的
6、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？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振动，)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， 的起振方向如何？ 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？ 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
7、观察后，讨论总结，得到： 的起振方向向上；，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412 T 传到了质点 13；、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， 来表示波长.投影如图所示：hm、gl、的距离为多大？距离是一个波长吗？距离是一个波长吗？学生解答hm、gl、不是一个波长，因为它们虽然对平衡位置的位移总是相等，也不是一个波长，因为它们的位移并不“总是相等”.师生总结整数)个波长的质点的振
8、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) 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，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（、 C、 E、 G、 I 在振动过程中位移总是相同的、 F 、 H 、 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
9、个波长.(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)图 105 中，由质点 1 发出的振动，经过 1 个周期传到质点 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：源做一次全振动，在介质中正好形成一个完整的波形， 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
10、在介质内传播的距离等于 n (三)动在介质中传播的速度， .; 周 期波 长波 速 表 示表 示表 示 频 率波 长波 速又 表 示表 示表 示 ; 1 .; 所 用 的 时 间振 动 传 播 距 离 离振 动 在 介 质 中 传 播 的 距波 速表 示表 示表 示 答下列问题：波的频率与什么有关？波速与什么有关？波速与质点的振动速度有什么不同？答，教师总结并板书：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1一列波由一种介质进入另一种介质中继续传播，则（B），频率也会增大 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 不变， 会随 v 成正比例变化，波由一种介质垂直于界面进入另一种介质，波速的大小会变，于波长，下列说法正确的是（A ）列横波沿直线传播，在传播方向上有相距 A、B 两点，当波恰好到达其中的一点时开始计时，4s 钟内 A 点完成了 9 次全振动，B 点完成了 10 次全振动，则波的传播方向是？波长是多少？波速是多少？七、小结：本节所学的波长、频率和波
