2019-2020年高三物理 第二輪復(fù)習(xí)(波動(dòng)規(guī)律)教案八.doc

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2019-2020年高三物理 第二輪復(fù)習(xí)(波動(dòng)規(guī)律)教案八 教學(xué)目標(biāo) 1．通過觀察橫波的形成和傳播重現(xiàn)波的物理圖景，理解波長、周期、波速概念，理解波動(dòng)規(guī)律，理解波的圖像．掌握波的傳播跟波上質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)的關(guān)系． 2．熟練應(yīng)用波的圖像分析波動(dòng)問題和波上質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)問題，培養(yǎng)學(xué)生分析問題的能力． 教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)分析 1．重點(diǎn)：掌握波的傳播方向跟波上質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向的關(guān)系．掌握波的傳播距離、質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)、波的圖像隨時(shí)間變化的關(guān)系． 2．難點(diǎn)：通過波的圖像分析波動(dòng)問題和波上質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)問題． 教學(xué)過程設(shè)計(jì) 教師活動(dòng) 一、引入 前面我們研究和復(fù)習(xí)了勻速運(yùn)動(dòng)、勻變速直線運(yùn)動(dòng)、平拋物體的運(yùn)動(dòng)、勻速圓周運(yùn)動(dòng)、簡諧運(yùn)動(dòng)．在本單元中我們研究和復(fù)習(xí)機(jī)械波． 提問（1）：什么是機(jī)械波？它與前面研究的運(yùn)動(dòng)在研究對(duì)象上有什么不同？ 學(xué)生活動(dòng) 引導(dǎo)學(xué)生回憶并解答提問（1）：機(jī)械波定義（見教材）． 研究對(duì)象的不同：前面研究的運(yùn)動(dòng)是一個(gè)物體（通常可視為質(zhì)點(diǎn)）的運(yùn)動(dòng)．而機(jī)械波是有相互作用的質(zhì)點(diǎn)對(duì)振動(dòng)的傳播，波的運(yùn)動(dòng)是傳播振動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)共同運(yùn)動(dòng)的表現(xiàn)． 提問（2）：波的運(yùn)動(dòng)是傳播振動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)共同運(yùn)動(dòng)的表現(xiàn)，而傳播振動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)是大量的．因此對(duì)波動(dòng)規(guī)律的表示是比較復(fù)雜的．我們?cè)趯W(xué)習(xí)機(jī)械波時(shí)用什么方法表示波的運(yùn)動(dòng)規(guī)律呢？怎樣表示呢？ 回答提問（2）：用波的圖像表示波的運(yùn)動(dòng)規(guī)律．如果能作出任意時(shí)刻波的圖像，就知道了波的運(yùn)動(dòng)規(guī)律． 二、教學(xué)過程 1．演示橫波形成過程和傳播．引導(dǎo)學(xué)生再觀察波的運(yùn)動(dòng)特征，觀后引導(dǎo)學(xué)生回答． 觀后回答：在波的傳播過程中同時(shí)有兩個(gè)運(yùn)動(dòng)．一個(gè)是每個(gè)質(zhì)點(diǎn)都在各自的平衡位置附近做簡諧運(yùn)動(dòng)，另一個(gè)是質(zhì)點(diǎn)對(duì)振動(dòng)的傳播，后一個(gè)運(yùn)動(dòng)在橫波中表現(xiàn)為波峰、波谷沿傳播方向的運(yùn)動(dòng)，但質(zhì)點(diǎn)并不隨波遷移． 在波動(dòng)過程中，質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)和波形具有周期性重復(fù)特點(diǎn)． 2．復(fù)習(xí)波長、周期、波速概念 再演示橫波形成過程，引導(dǎo)學(xué)生觀察，觀察后引導(dǎo)學(xué)生回答波長、周期、波速的定義及對(duì)它們的理解． 觀察（1）：振動(dòng)從質(zhì)點(diǎn)1傳到質(zhì)點(diǎn)13時(shí)，質(zhì)點(diǎn)1恰好完成一次全振動(dòng)，波繼續(xù)傳播，觀察質(zhì)點(diǎn)1和13、2和14、3和15、…的運(yùn)動(dòng)情況． 觀察（2）：在振動(dòng)的傳播過程中，質(zhì)點(diǎn)每完成一次全振動(dòng)，波傳播的距離等于一個(gè)波長． 觀察后回答： （1）在波動(dòng)過程中，波上的質(zhì)點(diǎn)1和13，2和14、3和15、…在振動(dòng)中的任意時(shí)刻，對(duì)平衡位置的位移總是相等的． 引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步回答：波繼續(xù)傳播到后面的質(zhì)點(diǎn)，則質(zhì)點(diǎn)1和13、25、37、…，質(zhì)點(diǎn)2和14、26、38、…在振動(dòng)中的任意時(shí)刻對(duì)平衡位置的位移總是相等的．為了描述這種性質(zhì)引入了波長． 回答波長定義、符號(hào)和單位（見教材）． 引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步回答：波上的兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)，如果它們的平衡位置間的距離是波長的整數(shù)倍，這兩點(diǎn)在振動(dòng)中的任意時(shí)刻對(duì)平衡位置的位移一定相等，速度和加速度也一定相等． （2）波傳播一個(gè)波長的時(shí)間叫波的周期，波的周期等于波上質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的周期． 回答：周期的符號(hào)和單位． 頻率、頻率的符號(hào)和單位． （3）波的速率 由教師明確指出：波的速率由傳播介質(zhì)的性質(zhì)決定，而與周期無關(guān)． 3．復(fù)習(xí)波動(dòng)規(guī)律 （1）波動(dòng)規(guī)律 演示橫波的傳播，引導(dǎo)學(xué)生觀察，觀察后總結(jié)波動(dòng)規(guī)律． 觀察①：使波水平向右傳播，觀察波上質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)方向． 使波水平向左傳播，觀察波上質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)方向． 引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)：波上質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方向跟波的傳播方向的關(guān)系，畫出圖1-7-1． 觀察②：使波水平向右（或向左）傳播，觀察波傳播的距離、波上質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)、波形隨時(shí)間的變化． 觀察后引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)變化關(guān)系． 觀察后回答： （1）波動(dòng)規(guī)律 ①波上質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方向跟波的傳播方向的關(guān)系（圖1-7-1） ②波的傳播距離、波上質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)、波形隨時(shí)間的變化． 設(shè)波在時(shí)間t內(nèi)傳播的距離為s，則 s=vt 由此可得結(jié)論：波的傳播時(shí)間是幾個(gè)周期，波在這段時(shí)間內(nèi)傳播的距離就是幾個(gè)波長，波上的質(zhì)點(diǎn)就完成幾次全振動(dòng)，波的形狀就完成幾次周期性變化． （2）波的圖像 給題：圖1-7-2是一列橫波某時(shí)刻的圖像．從圖像可得出哪些結(jié)論？ 回答：從圖像可得出波沿x軸反方向傳播． 波長2.4m． 引導(dǎo)學(xué)生扼要回答，細(xì)節(jié)問題可視學(xué)生回答情況再具體提問． 各質(zhì)點(diǎn)的平衡位置（x坐標(biāo)值）． 各質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的振幅10cm． 各質(zhì)點(diǎn)在圖示時(shí)刻的位移（y坐標(biāo)值）． 各質(zhì)點(diǎn)在圖示時(shí)刻的運(yùn)動(dòng)方向． 根據(jù)各質(zhì)點(diǎn)該時(shí)刻的位移，還可以間接得出各質(zhì)點(diǎn)在圖示時(shí)刻的加速度方向． 定性比較各質(zhì)點(diǎn)在圖示時(shí)刻的速度大小、加速度大?。? 4．通過例題分析，引導(dǎo)學(xué)生掌握應(yīng)用波動(dòng)規(guī)律分析問題的思路、方法，提高分析問題、解決問題的能力 給題： [例1]　 一列橫波沿x軸傳播，波速10 m/s．已知t=0時(shí)刻的波形圖像如圖1-7-3所示，圖中M處的質(zhì)點(diǎn)此時(shí)正經(jīng)過平衡位置沿y軸正方向運(yùn)動(dòng)，在圖中畫出t=1.5s時(shí)的波形圖像． 設(shè)題目的：使學(xué)生掌握波形隨時(shí)間變化的規(guī)律，學(xué)會(huì)分析任意時(shí)刻波形圖像的方法． 分析與解答：已知t=0時(shí)刻的波形圖像，要畫出t=1.5s時(shí)的圖像，有兩種方法． 方法1：移動(dòng)質(zhì)點(diǎn)法 這種方法是取波上的質(zhì)點(diǎn)為研究對(duì)象．如果能知道波上的質(zhì)點(diǎn)在t=1.5s時(shí)的位移，就可以畫出波形圖像．在本題中已知波長λ=4m，波上質(zhì)點(diǎn)的振幅A=10cm，只要知道一個(gè)振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)在t=1.5s時(shí)的位移和運(yùn)動(dòng)方向，就可以知道其它質(zhì)點(diǎn)的位移．取質(zhì)點(diǎn)M來分析．質(zhì)點(diǎn)M在t=0時(shí)正經(jīng)過平衡位置沿y軸正方向運(yùn)動(dòng)，每經(jīng)過一個(gè)周期，質(zhì)點(diǎn)M的運(yùn)動(dòng)情況都與t=0時(shí)相同，只要求出時(shí)間t與周期T之比，就可以知道t時(shí)刻M的運(yùn)動(dòng)情況． 出處，位于波谷，畫出t=1.5s時(shí)的波形如圖1-7-4中的虛線所示． 方法2：移動(dòng)波峰法 這種方法取波峰（或波谷）為研究對(duì)象．如果能求出t=1.5s時(shí)波峰的位置，就可以畫出波形圖像．根據(jù)波動(dòng)規(guī)律，波每經(jīng)過一個(gè)周期的時(shí)間傳播的距離為一個(gè)波長，波峰的位置都與t=0時(shí)相同，要知道t時(shí)刻波峰的位置，也要求出t與周期T之比． 時(shí)刻的波形與圖1-7-4中虛線所示相同． 給題： [例2]　 一列橫波沿x軸正方向傳播，頻率5Hz，波速20m/s，P、Q是波上的兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)（圖1-7-5），它們?cè)趚軸上的距離是5m，當(dāng)波傳到Q點(diǎn)時(shí)，使Q從平衡位置沿y軸反方向運(yùn)動(dòng)，則此時(shí)P點(diǎn) A．恰好經(jīng)過平衡位置沿y軸反方向運(yùn)動(dòng) B．位移為正最大 C．位移為負(fù)最大 D．加速度為負(fù)最大 設(shè)題目的：通過波的圖像分析波上質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)情況． 引導(dǎo)學(xué)生：畫出PQ之間波形示意圖．根據(jù)P點(diǎn)在該時(shí)刻的位移判定哪個(gè)選項(xiàng)答案正確． 分析與解答：先畫出波傳到Q點(diǎn)時(shí)，PQ之間的波形示意圖．已知 已知波沿x軸正方向傳播，波傳到Q點(diǎn)時(shí)，使Q從平衡位置沿y軸反方向運(yùn)動(dòng)，根據(jù)波動(dòng)規(guī)律可畫出該時(shí)刻PQ之間波形示意圖如圖1-7-6． 由圖1-7-6可看出該時(shí)刻P點(diǎn)位移為負(fù)最大，所以選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤，選項(xiàng)C正確． 根據(jù)簡諧運(yùn)動(dòng)規(guī)律，振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)的加速度跟位移反方向，所以質(zhì)點(diǎn)P該時(shí)刻的加速度為正最大，選項(xiàng)D答案錯(cuò)誤． 給題： [例3] 一列橫波沿x軸傳播，t1與t2時(shí)刻的波形分別如圖1-7-7中的實(shí)線和虛線所示，已知t2-t1=0.1s，那么這列波的速度可能是 A．10 m/s　　　　　　　　　　　　　　　 B．30 m/s C．40 m/s　　　　　　　　　　　　　　　 D．50 m/s 設(shè)題目的：根據(jù)波的圖像提供的條件結(jié)合波動(dòng)規(guī)律分析波動(dòng)問題． 對(duì)多種可能解的全面考慮，培養(yǎng)學(xué)生全面考慮問題的能力． 引導(dǎo)學(xué)生分析：題目給出的已知條件、未知條件和所求，對(duì)未知條件要做多種可能情況的考慮． 本題給出的分析是用公式（1）求解，可以再引導(dǎo)學(xué)生用公式（2）分析求解． 分析與解答：求波速可以根據(jù)公式 求出．本題從圖像可得波長λ=4m，從t1到t2經(jīng)過的時(shí)間t=t2-t1=0.1s，要通過（1）式求需要先求出波的周期，通過（2）式求需要先求出波在時(shí)間t內(nèi)傳播的距離s．本題用兩式都可求得，下面通過（1）式求解． 取x=0的質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)求周期，從圖像可以看出，t1時(shí)刻該質(zhì)點(diǎn)位移為零，t2時(shí)刻位移為正最大．這里有兩個(gè)不知道：t1時(shí)刻該質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方向；t2-t1是大于一個(gè)周期，還是小于一個(gè)周期，不知道就要考慮多種可能性． 設(shè)波沿x軸正方向傳播，則t1時(shí)刻x=0的質(zhì)點(diǎn)正經(jīng)過平衡位置沿y軸反方向運(yùn)動(dòng)，設(shè)周期為T1，則 周期的可能值 m=0、1、2、… 當(dāng)m=0時(shí)， v=30m/s，即選項(xiàng)B答案． m為其它任何正整數(shù)都不能得出選項(xiàng)A、C、D答案． 當(dāng)波沿x軸反方向傳播時(shí)，則t1時(shí)刻x=0的質(zhì)點(diǎn)正經(jīng)過平衡位置沿y軸正方向運(yùn)動(dòng)，設(shè)周期為T2，則 周期的可能值 n=0、1、2、… 當(dāng)n=0時(shí)，v=10m/s，即選項(xiàng)A答案．n=1時(shí)，v=50m/s，即選項(xiàng)D答案．n為任何其它正整數(shù)時(shí)都不能得出選項(xiàng)C答案． 綜上所述，選項(xiàng)A、B、D答案正確． 同步練習(xí) 一、選擇題 1．如圖1-7-8所示的水平放置的彈性長繩上有一列均勻分布的質(zhì)點(diǎn)1、2、3、…，先使質(zhì)點(diǎn)1沿豎直方向做簡諧運(yùn)動(dòng)，振動(dòng)將沿繩向右傳播，從質(zhì)點(diǎn)1經(jīng)過平衡位置向上運(yùn)動(dòng)的時(shí)刻開始計(jì)時(shí)，當(dāng)振動(dòng)傳播到質(zhì)點(diǎn)13時(shí)，質(zhì)點(diǎn)1恰好完成一次全振動(dòng)，此時(shí)質(zhì)點(diǎn)10的加速度 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 [　　　 ] A．為零　　　　　　　　　　　　　　 B．最大 C．方向向上　　　　　　　　　　　 D．方向向下 2．一列橫波沿x軸傳播，某時(shí)刻的波形如圖1-7-9所示，經(jīng)過0.25s，x=3cm處的P點(diǎn)第一次到達(dá)波峰位置，此后再經(jīng)過0.75s，P點(diǎn)的位移和速度可能是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 [　　　 ] A．位移是2cm，速度為零 B．位移是-2cm，速度為零 C．位移是零，速度方向向上 D．位移是零，速度方向向下 3．一列橫波沿x軸正方向傳播，波速50m/s，S為上下振動(dòng)的振源，頻率40Hz，在波上有一質(zhì)點(diǎn)P， P與S在x軸上的距離為6.5m，當(dāng)S剛好通過平衡位置向上運(yùn)動(dòng)時(shí)（圖1-7-10），質(zhì)點(diǎn)P的運(yùn)動(dòng)情況是 [　　　 ] A．剛好到達(dá)x軸上方最大位移處 B．剛好經(jīng)過平衡位置 C．經(jīng)過x軸上方某位置，運(yùn)動(dòng)方向向下 D．經(jīng)過x軸下方某位置，運(yùn)動(dòng)方向向上 4．一根張緊的水平彈性長繩上的 a、b兩點(diǎn)相距12m，b點(diǎn)在a點(diǎn)的右方（圖1-7-11），一列簡諧橫波沿此長繩向右傳播，若a點(diǎn)的位移達(dá)到正極大時(shí)，b點(diǎn)的位移恰為零，且向下運(yùn)動(dòng)．經(jīng)過1.0s后，a點(diǎn)的位移為零，且向下運(yùn)動(dòng)，而b點(diǎn)的位移恰達(dá)到負(fù)極大，則這列簡諧波　　　　　　　　　　　　　　　 [　　　 ] A．波長最大為16m　　　　　　 B．頻率最小為4Hz C．波速可能為12m/s　　　　 D．波速可能為4m/s 二、非選擇題 5．一列簡諧橫波沿直線傳播，頻率2.5Hz，在傳播方向上有A、B兩點(diǎn)（圖1-7-12），波從B點(diǎn)傳播到A點(diǎn)經(jīng)過的時(shí)間是0.5s，從波剛好到達(dá)B點(diǎn)時(shí)開始計(jì)時(shí)，此時(shí)B位置的質(zhì)點(diǎn)正處于平衡位置，開始垂直于直線沿紙面向下運(yùn)動(dòng)，試畫出3s末A、B之間的波形示意圖． 6．一列橫波在某時(shí)刻的波形圖像如圖1-7-13所示，波速v=20m/s．從該時(shí)刻起再經(jīng)過1.5s，x=4m的質(zhì)點(diǎn)A的位移為______m．在這1.5s內(nèi)質(zhì)點(diǎn)A通過的路程為______m． 7．一列簡諧橫波沿x軸正方向傳播，各質(zhì)點(diǎn)的振幅為2cm，某時(shí)刻相距30m的兩質(zhì)點(diǎn)a、b的位移都為1cm，但運(yùn)動(dòng)方向相反，質(zhì)點(diǎn)a沿y軸反方向運(yùn)動(dòng)，質(zhì)點(diǎn)b沿y軸正方向運(yùn)動(dòng)（如圖1-7-14），則這列波的波長最大為______m． 8．一列橫波沿x軸正方向傳播，A、B是波上的兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)，它們?cè)趚軸上的距離為d（圖1-7-15）．某時(shí)刻A經(jīng)過平衡位置，B在波峰，且AB之間只有一個(gè)波谷，經(jīng)過時(shí)間t，B點(diǎn)經(jīng)過平衡位置沿y軸正方向運(yùn)動(dòng)，那么這列波的傳播速度為______． 參考答案