3.2 波的描述 教案

3.2波的描述 教学内容分析 波的图像与某时刻横波的形状相似，学生在初学时并不容易理解，并且容易混淆。特别是在学习判断质点的振动方向的时候，容易用之前的简谐运动的方法来判断，容易出错。在本节课后，学生应能从波的图像中获取相关信息，通过图像能知道波长，频率，质点的振动方向等。 教学时间 两个课时 教学重难点 教学重点 波的图像的理解 理解波长、频率和波速的意义及其关系。 波的图像与振动图像的对比。 教学难点 正确建立波形图的物理图景。 由波传播方向判断质点振动方向或由质点的振动方向判断波的传播方向。 教学准备 多媒体课件 新课引入 教师设问：观察水波，可以看出波在空间、时间上具有周期性，我们能否用图像的方法来描述一列波呢？如果能，坐标轴表示的是什么物理量？ 过去我们研究的是单个质点的运动情况，用x-t图像可以很方便的描述质点在任意时刻的位移。而波却是很多质点的运动，在同一时刻各个质点的位移都不尽相同，不方便使用x-t图像来描述。能否用其他的图像来描述波呢？我们以横波为例研究波的图像。 讲授新课 一、波的图像 图3.2-1是根据一张绳上横波的照片画出的图，记录了绳上各质点在该时刻的具体位置。如果建立直角坐标系，把该时刻绳上各质点的具体位置反映在坐标系中，就可以得到这一时刻绳子上波的图像。 图3.2-2中，用横坐标x表示在波的传播刻绳中各质点偏离平衡位置的位移。我们规定，位移向上时y取正值，向下时y方向上绳中各质点的平衡位置，纵坐标y表示某一时取负值。 把平衡时位于x1，x2，x3，…的质点的位移y1，y2，y3，…画在Oxy坐标平面内，得到一系列坐标为（x1，y1），（x2，y2），（x3，y3），…的点，这些点的集合就是这一时刻波的图像。波的图像有时也称波形图。观看动画总结： 1.物理意义：反映某一时刻各个质点偏离平衡位置的位移. 2. 简谐波定义：如果波的图像是正弦曲线，这样的波叫作正弦波，也叫简谐波。简谐波是一种最基本、最简单的波。可以证明，介质中有正弦波传播时，介质的质点在做简谐运动。 二、波长、频率和波速 1.波长定义：在波的传播方向上，振动相位总是相同的两个相邻质点间的距离，叫作波长，通常用λ表示（图3.2-3）。 （1）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。 （2）在纵波中，两个相邻密部或两个相邻疏部之间的距离等于波长。 归纳总结：（1）相隔λ整数倍的两个质点的步调总是相同。 相隔λ/2的奇数倍两个质点的步调总是相反。 2.周期频率定义：在波动中，各个质点的振动周期或频率是相同的，它们都等于波源的振动周期或频率，这个周期或频率也叫作波的周期或频率。 频率通常用字母f表示，单位是Hz．周期通常用字母T表示，单位是s． 几点说明：(1)波的周期（或频率）应由波源决定，与传播波的介质无关。 每经历一个周期，原有的波形图不改变。 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。 3.波速定义：单位时间内振动所传播的距离叫做波速。 物理意义:反映振动在介质中传播的快慢程度。 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，所以机械波在介质中传播的速度为：v=x/t=λ/T 而f=1/T，所以上式也可以写成：v=fλ 几点说明：(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。 (3)要区分波速与质点振动速度的含义。 机械波在介质中的传播速度由介质本身的性质决定，在不同的介质中，波速是不同的。声速还与温度有关。 4.波长、频率和波速之间的关系：v=fλ=λ/T 决定因素：(1)波速的大小由介质的性质决定，与波的频率、质点的振幅无关。如声波，在空气中不管哪种频率的波传播速度相同。 （2）波的频率只取决于波源，与波速、波长 ... ...