波的图象教案
教学目标1、明确波图象的物理意义.
2、能够从波的图象中求解:
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.
教学建议
本节难点是理解横波图象的物理意义,要求会“识读”横波图象,能够弄清横波图象和振动图象的区别.掌握波有三个基本要素,即某一时刻的波形图、质点的振动方向和波的传播方向;波还有两个特性,即双向性(在不注明波的传播方向的情况下,波的传播方向有两种可能)和重复性(经过周期的整数倍时间后,波形图是完全一样的).研究波的“三要素”之间的关系时,注意波的“两个特性”,这是我们解决波的问题的关键.
由波的图象可以求什么?
(1)从图象上可以直接读出振幅(注意单位).
(2)从图象上可直接读出波长(注意单位).
(3)可求任一质点在该时刻相对平衡位置的位移(包括大小和方向).
(4)在波传播方向已知(或已知波源方位)时可确定各质点在该时刻的振动方向.
(5)可确定各质点振动的加速度方向.
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
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