3. 波的图像第二课时教学设计

江苏省宝应中学高二物理（理科）导学案 选修3-4 主备人：杨乃军

审核人：朱士林

包科人：陆有明

宝应县公开课：

班级

姓名

学号

2.3 波的图像 20180403

【教学目标】

1、学习波的图象，知道横、纵坐标各表示什么物理量，知道什么是简谐波。

2、明白什么是波的图象，能在简谐波的图象中读出质点振动的振幅。

3、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。

4、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。

【重难点】

【课前预习】

波的图像

⑴

波的形状是什么样子的？可以用怎样的函数来表示？

⑵波的图像的物理意义是什么？

⑶

通过波的图像可以解决那些问题？

①从图象中可以看出 波长：波源振动一个周期，波向前传播的距离为一个波长，即：x；

②从图象中可以看出各质点振动 ③从图象中可以看出该时刻各质点 ④从图象中可以看出各质点 ；

⑤从图象中可以看出各质点 ；

⑥从图象中可以看出各质点 ；

⑦从图象中可以间接地比较各质点在该时刻的振动速度、动能、势能、回复力、加速度等量的大小；

【课堂活动】

学习活动一：质点振动方向和波的传播方向的互判

问题1：一列横波在某一时刻的波形图如图所示。若此波向右传播，请判断各点此刻的振动方向？

波的图象的物理意义。

1

江苏省宝应中学高二物理（理科）导学案 选修3-4 主备人：杨乃军

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包科人：陆有明

问题2：如果此时刻a质点向下振动，该波形的传播方向？

体验1：一列简谐波沿水平绳子传播，某一时刻的波形如图所示．

则图中a、b、c、d四点在此时刻具有相同运动方向的是（

）

A

a和c．

B．a和d．

C．b和c．

D．b和d．

体验2：如图所示为一列简谐波某一时刻波的图象，下列说法中正确的是（

）

A、波一定沿x轴正方向传播

B、a、b两个质点的振动速度方向相同

C、若a点此时的速度方向沿y轴正方向，那么波的传播方向沿x轴正向

D、若波沿x轴的负方向传播，则b质点的振动速度方向沿y轴的负方向

学习活动二、波的图象变化情况

问题1．描点法处理图像的变化：知道波的传播方向后，根据前面的质点带动相邻后面质点振动的原理可以判断各质点在该时刻的振动方向，从而可以描出任意时间后的质点位置，把这些质点的新位置用平滑曲线连接起来就是新的波的图像。

体验1：如图，该波向右传播，请分别画出T/4,3T/2后的波形图。

y/m 8 O -8

a b x/m

问题2．平移法处理图像的变化：在波的传播过程中，每个质点都在作往复的简谐振动，这种振动在质点间传递着，波就在这种传递中左或右平移，N个周期就平移N个波长。但质点是不会随波一起向前的。

体验2：试用平移法重做上题，比较答案是否一致。

2

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审核人：朱士林

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学习活动三、波的图象与振动图象的比较

波动图象

振动图象

图象

正（余）弦曲线

研究对象

研究内容

横坐标

纵坐标

物理意义

周期性

图象随时间变化

【课堂反馈】

正（余）弦曲线

1.某时刻一列简谐波的图象如图所示，该时刻质点A的振动方向向下，试确定该波是向右传播还是向左传播，若该时刻质点A的振动方向向上，该波的传播方向如何？

y

A

A向下振动，波向

传播

x

A向上振动，波向

传播

2.下列说法中正确的是（

）

A、振动图象表示一段时间内，振动质点的位移情况

B、波的图象表示一段时间内，振动质点的位移情况

C、振动图象表示许多质点的位移情况

D、波的图象表示许多质点在某一时刻的位移情况

3

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3.一列简谐横波，在t=0时波形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？

【课后测评】

1．一列横波在某一时刻的波形如图所示，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_________

y/m

A E

F

O

B D x/m

C

2．如图所示，是一列简谐横波在某一时刻的波形图，则

（

）

A、A、C两质点的运动方向始终相反

B、质点E的运动方向向下

C、质点E一定比F先回到平衡位置

D、B、D、F各质点的振幅不相等

3．如图所示，为一简谐横波某时刻的波形图，已知质点F此时的振动方向向下，则下列C 说法中错误的是（

）

A、波向右传播

B D B、质点B比质点C后回到平衡位置

E C、质点E比质点D的速度大

H A F D、质点C的加速度不为零

G 4．如图所示，为波沿着一条右端固定的绳子传播到B点的波形图，由图可判断出A开始振动的方向是（

）

A、向左

B、向右

A B C、向上

D、向下

5．一列简谐波在t时刻的波形如图所示，此时刻介质质点M的运动方向向上，经过时间

△t后的波形图中虚线所示，若振源周期为T，则（

）

11A、△t一定为

T

B、△t可能为

T

y/m 4433

C、△t一定为

T

D、△t可能为

44

4

M x/m

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班级

姓名

学号

等第

2.4 波的干涉

【教学目标】

1、知道波的叠加原理，知道什么是波的干涉条件、干涉现象和干涉图样；

2、知道干涉现象也是波所特有的现象。

【重难点】

【课前预习】

1.几列波相遇时能够 各自的运动特征，在几列波重叠的区域里，介质的质点的位移等于几列单独传播时引起的位移的 。[来源:学科网]波的叠加原理、波的干涉条件、干涉现象和干涉图样。

2. “波源是固定在同一个

振动片上的两根细杆”说明两个波源的 相同，振动的相位差 。两列波相遇时形成稳定的干涉图样如图12.4-4所示，图中出现的一条条相对平静的水面（即振动 区）和激烈振动的区域（即振动 区）（填“加强”或“减弱”）。

3.两列波波峰与波峰（或者波谷与波谷）相遇的点都在振动 区，质点振动的振幅 但位移会随时间 ；两列波波峰与波谷相遇的点都在振动 区，质点振动的振幅 但位移会随时间 。

【课堂活动】

学习活动一、波的叠加

问题1:波的独立传播原理：

问题2.波的叠加原理：

取一根长绳，两位同学在这根水平长绳的两端分别向上抖动一下，观察现象.

[来源:学科网]

体验1：

例1．如图所示，一个波源在绳的左端发生波甲，另一个波源在同一根绳的右端发生波乙，波速都等于1 m/s.在t＝0时刻，绳上的波形如图中的(a)所示，则根据波的叠加原理，下述正确的是(

)

5

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A．当t＝2 s时，波形如图(b)，t＝4 s时，波形如图(c) B．当t＝2 s时，波形如图(b)，t＝4 s时，波形如图(d) C．当t＝2 s时，波形如图(d)，t＝4 s时，波形如图(c) D．当t＝2 s时，波形如图(c)，t＝4 s时，波形如图(d)

学习活动二、波的干涉现象

问题1：波的干涉的特点：

问题2：干涉图样

问题3.产生稳定干涉现象的条件：

问题4．干涉区域内某点是振动加强点还是振动减弱点的充要条件（两个波源的步调一致）：

(1)最强：该点到两个波源的路程差是波长的整数倍，即Δs＝

. (2)最弱：该点到两个波源的路程差是半波长的奇数倍，即Δs＝

．

体验1：两列波相遇叠加发生了稳定的干涉现象，得到了干涉图样，则下列说法正确的是

A．两列波的频率一定相同，振幅不一定相等

B．振动加强区始终加强，振动减弱区始终减弱

C．振动加强区域与振动减弱区域互相间隔

D．振动加强区域的位移大，振动减弱区域的位移小

【课堂反馈】

1.关于两列波的稳定干涉现象，下列说法正确的是（

）

A.任意两列波都能产生稳定干涉现象

B.发生稳定干涉现象的两列波，它们的频率一定相同

C.在振动减弱的区域，各质点都处于波谷

D.在振动加强的区域，有时质点的位移等于零

2.两固定的相同的声源发出的波长相等的声波叠加，如果某时刻叠加区域里P点是两列波的波谷相遇，那么在以后的时间里，P点的振动（

）

6

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A．有时加强，有时减弱

B．经1周期的奇数倍时加强

2C．始终加强

D．始终减弱

3.图l2.4—7表示两列频率相同的水面波相遇时某一时刻的情况，实线表示波峰，虚线表示波谷。(1)描述一个周期内M、N两个质点的运动情况。

(2)用空心小圆圈把半个周期后图中具有最大正位移的点标出来，用实心小圆点把半个周期后图中具有最大负位移的点标出来。

(3)把图中此较“平静”的地方用虚线标出来。

（4）该时刻，是凸起最高的位置之一。随着时间的推移，这个凸起最高的位置在向哪个方向移动?是不是M质点在向那个方向迁移?M点在哪个方向上运动?

P

Q

K

【课后测评】

1．由两列波叠加，出现稳定的干涉图样，可以确定（

）

A．振动加强的区域各质点都在波峰上

B．振动减弱的区域有的质点位移不为零

C．振动加强和减弱的区域随波推进

D．振动加强和减弱的区域位置不变

2.

两个振动情况完全相同的波源S1、S2产生的波叠加，某时刻形成的干涉图样如图2所示，实线表示波峰，虚线表示波谷．在a、b、c三个点中，振动加强的点是

，振动减弱的点是

；从该时刻起，经过l／4周期，它们中位移为零的点是

．

3．两列振幅和波长都相同而传播方向相反的波（如图10．5—18甲所示），在相遇的某一时刻（如图10．5－18乙所示），两列波“消失”．此时介质中x、y两点的运动情况是（

）

A．x向下，y向上

C．x、y都向上

4．

S1、S2是两个相同波源，这两个波源发生干涉时，在干涉区域内有a、b、c三点，某

7

B．x向上，y向下

D．x、y都静止

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时刻a点波峰和波谷相遇，b点两列波的波谷相遇，c点两列波的波峰相遇，问再经过T／2时间，振动加强的是（

）

A．只有a点

B．只有c点

C．b点和c点

D．b点和a点

5.如图表示两个相干波源S1、S2产生的波在同一种均匀介质中相遇．图中实线表示波峰，虚线表示波谷，c和f分别为ae和bd的中点，则：

(1)在a、b、c、d、e、f六点中，振动加强的点是__________．振动减弱的点是____________．

(2)若两振源S1和S2振幅相同，此时刻位移为零的点是________．

(3)画出此时刻ace连线上，以a为起点的一列整波形，标出e点．

6.波源S1和S2振动方向相同，频率均为4 Hz，分别置于均匀介质中x轴上的O、A两点处，OA＝2 m，如图所示．两波源产生的简谐横波沿x轴相向传播，波速为4 m/s.已知两波源振动的初始相位相同．求：

(1)简谐横波的波长；

(2)OA间合振动振幅最小的点的位置．

7.如图为声波干涉演示仪的原理图．两个U形管A和B套在一起，A管两侧各有一小孔．声波从左侧小孔传入管内，被分成两列频率________的波．当声波分别通过A、B传播到右侧小孔时，若两列波传播的路程相差半个波长，则此处声波的振幅________；若传播的路程相差一个波长，则此处声波的振幅________．

8

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学号

等第

2.5 波的波的衍射现象

多普勒效应

【教学目标】

1、学习什么是波的衍射现象，明白波发生明显衍射现象的条件，知道衍射是波的特有现象。2．知道波源的频率与观察者接收到的频率的区别．

3、知道什么是多普勒效应，知道它是波源与观察者之间有相对运动时产生的现象。

4、了解多普勒效应的一些应用．

【重难点】

1、波发生明显衍射现象的条件。

【课前预习】

1.水波的波长一定时，狭缝越 ，水波的衍射现象越明显；观察P32图12.4-2可知，狭缝宽度一定时，水波的波长 时，水波的衍射现象越明显。

2.观察到明显衍射现象的条件是：缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟 ，或者 。通常，声波的波长在1.7cm-17m之间，光波的波长在0.4um-0.7um的范围内，可见 容易发生衍射现象。

3.当波源与观察者互相靠近时，观察者接收到的频率 ；当波源与观察者互相远离时，观察者接收到的频率 ；多普勒效应中，波源的频率并不改变。利用多普勒效应的原理可以测量车辆速度、星球远离或靠近我们的速度、血流的速度。阅读P38“科学漫步”，4.超声波的特点是： 、 ，试举两个应用超声波的实例 、 。【课堂活动】

学习活动一、波的衍射

问题1.产生明显衍射的条件：

体验1：如图是观察水面波衍射的实验装置，AC和BD是两块挡板，AB是一个孔，O为波源，图中已画出波源所在区域波的传播情况，每两条相邻波纹（图中曲线）之间距离表

9

[来源:学科网ZXXK]2、知道波源的频率与观察者接收到的频率的区别；

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示一个波长，则波经过孔之后的传播情况，下述描述正确的是（

）

A．此时能明显观察到波的衍射现象

B．挡板前波纹间距离相等

C．如果将孔AB扩大，有可能观察不到明显的衍射现象 D．如果孔的大小不变，使波源频率增大，能更明显地观察衍射现象

学习活动二、多普勒效应

问题1.什么叫多普勒效应：

问题2.多普勒成因：

行驶中鸣笛的汽车

1）汽车向你驶来时，汽笛本身的音调如何变？人听到的汽笛音调如何变？

2）汽车离你而去时，汽笛本身的音调如何变？人听到的汽笛音调如何变？

3）汽车和人相对静止会产生什么现象？

小结：

体验2：关于多普勒效应，下列说法正确的是：(

) A．多普勒效应是由于波的干涉引起的

B．多普勒效应说明波源的频率发生改变

C．只有声波才可以产生多普勒效应

D．多普勒效应是由于波源与观察者之间有相对运动而产生的

学习活动三、多普勒效应的应用

问题1：下面哪些应用是利用了多普勒效应(

) A．利用地球上接收到遥远天体发出的光波的频率来判断遥远天体相对于地球的运动速度

B．交通警察向行进中的汽车发射一个已知频率的电磁波，波被运动的汽车反射回来，根据接收到的频率发生的变化，就知道汽车的速度，以便于进行交通管理

C．铁路工人用耳贴在铁轨上可判断火车的运动情况

D．有经验的战士利用炮弹飞行的尖叫声判断飞行炮弹是接近还是远去

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【课堂反馈】

1.如图12.4—6，挡板M是固定的，挡板N可以上下移动。现在把M、N两块挡板中的空隙当做一个“小孔”做水波的衍射实验，出现了图示的图样，P点的水没有振动起来。为了使挡板左边的振动传到P点，可以采用什么办法?

2.

a为声源，发出声波；b为接收者，接收a发出的声波。a、b若运动，只限于在沿两者连线方向上，下列说法正确的是

(

) 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

C．a、b向同一方向运动，则b收到的声频一定比a发出的低

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

【课后测评】

1.下列关于波的衍射的说法正确的是(

) A.衍射是一切机械波特有的现象

B.对同一列波,缝或孔(障碍物)越小,衍射现象越明显

C.只有横波才能发生衍射现象,纵波不能发生衍射现象

D.声波容易发生衍射是由于声波波长较大

2.下列现象或事实属于衍射现象的是(

)

A.风从窗户吹进来

B.雪堆积在背风的屋后

C.水波前进方向上遇到凸出水面的小石子,小石子对波的传播没有影响. D.晚上看到水中月亮的倒影

3．下列关于多普勒效应的说法中,正确的是( ) A.只有声波才能发生多普勒效应 B.只有机械波才能发生多普勒效应

C.电磁波和光波也能发生多普勒效应 D.一切波都能发生多普勒效应

4．下列关于多普勒效应的说法中，正确的是

（

）

A．只要声源与观察者运动方向相反，观察者接收到的频率一定增大

B．只要声源与观察者运动方向相同，观察者接收到的频率一定增大

C．当声源相对于观察者运动时，观察者接收到的频率可能变大，可能变小，也可能不变

D．当声源与观察者之间的距离不断减小时，观察者接收到的声音频率一定变大

5．如图表示一个机械波的波源S做匀速运动的情况,图中的圆表示机械波的波面,A、B、

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C、D是四个观察者的位置,由图可以看出( )

A.波源正在向A运动 B.波源正在向C运动

C. B点的观察者接收到的频率最低

D. D点的观察者接收到的频率最高

6．如图所示，向左匀速运动的小车发出频率为f的声波，车左侧A处的人感受到的声波的频率为f1，车右侧B处的人感受到的声波的频率为f2，则f1、f2与f的关系为_______

7. (1))渔船常利用超声波来探测远处鱼群的方位，已知某超声波的频率为1.0×105 Hz，某时刻该超声波在水中传播的波动图象如图所示．

(1)从该时刻开始计时，画出x＝7.5×103

m处质点做简谐运动的振动图象(至少一个－周期)．

(2)现测得超声波信号从渔船到鱼群往返一次所用的时间为4 s，求鱼群与渔船间的距离(忽略船和鱼群的运动)．

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