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  • 波的图象物理教案

    教案作者:佚名   教案来源:不详   教案栏目:物理教案    收藏本页
    > 教学设计示例

    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:①波长和振幅;②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;③会画出经过一段时间后的波形图;④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、通过学习使学生能用图象描述波的特点。

    教学重点:波的图象的物理意义

    教学难点:波的图象的应用

    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(如绳波),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,在某一时刻介质中各质点对平衡位置的位移各不相同。(如右图:是绳波在某一时刻的形状,即波的图象)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。

      同学们可以思考,波的图象是什么?

      学生举例:足球赛场上的“世界波”,也可请同学集体表演“世界波”

      教师举例:水波,演示水波的实验,让学生理解波的图象是某一时刻的“照片”。

      教师提问:那么怎样画图象呢?

    (二)新授课:

      1、波的图象:

      在直角坐标系中:

      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。

      请学生把绳波的图象表示出来。

      在某一时刻连接各位移矢量的末端所得到的曲线就形成了波的图象,横波的图象与纵波的图象形状相似,波的图象又叫波形图。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,不同时刻的波形曲线是不同的。图2表示经过丛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

      例1、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A=5cm,波长=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,所以质点月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T/4的波的图象,如图4所示。

    请学生讨论: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2、一列简谐横波,在t=0时波形如图7—8所示,P、Q两点的坐标分别为-1m、-7m,波的传播方向由右向左,已知t=0.7s时,P点第二次出现波峰,则:①此波的周期是多少?②此波的波长是多少?③当t=1.2s时P点的位移?④从t=0到t=1.2s质点P的路程是多少?

    思路分析:由t=0时刻的波形图

    由右向左传播可知:以后每个质点开始振动时应向上振动,而波传播到P点需半个周期,当t=0.7s时,P点第二次出现波峰,可见P点在0.7s内完成了 次全振动,则可求得波的周期。质点在一个周期内的路程是4A。

      解:①由分析可知: T=0.7     T=0.4s。

      ②由波的图象可知:λ=4cm

      ③由分析可得:x=0

      ④由分析可得:s=1.5×4A=1.5×4×2=12cm

    布置作业:练习一的1、2、3。


     
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