学年高中物理第二章机械波第2节波的图像教案教科版选修3_4

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1、二、波的图像教学目标1．理解波的图像的意义．知道波的图像的横、纵坐标各表示什么物理量，知道什么是简谐波2．能在简谐波的图像中指出波长和质点振动的振幅3．已知某一时刻某简谐波的图像和波的传播方向，能画出下一时刻的波的图像，并能指出图像中各个质点在该时刻的振动方向重点难点重点：波的图像的意义和应用难点：对波的图像的理解及跟振动图像的区别设计思想波的图像是本章的教学重点和难点。教学中应根据实际情况，采用多种教学手段，如通过波动箱或者利用多媒体动画课件模拟演示各个时刻的波形，帮助学生在头脑中形成正确的物理图景。以横波为例说明波的图像的物理意义，通过这一

2、过程提高学生的抽象思维能力。教科书重点讲波的图像表现的是各个质点在某一时刻偏离平衡位置的位移。对此，学生在初学时并不容易理解，开始时可借助波的图像与某时刻横波的形状相似，帮助学生进行理解。要让学生弄清波的图像中横、纵坐标各表示什么物理量，能在图中指出各质点的位移和质点振动的振幅。教学资源《波的图像》多媒体课件教学设计【课堂引入】图像是描述物理过程、物理现象和反映物理规律的一种简单、直观的方法．如已学习过的物体的运动图像，简谐运动的图像等．同样波动的情况也可以用图像直观地表示出来．【课堂学习】学习活动一：波的图像【演示】用波动演示仪给出波动过程中

3、介质中各个振动质点在某些时刻所在的位置，然后定格在某一位置（对应于某一时刻）．用横坐标x表示在波的传播方向上各个质点的平衡位置，纵坐标y表示某一时刻各个质点偏离平衡位置的位移，并规定在横波中位移方向向上时为正值，位移方向向下时为负值．把各个质点在某一时刻所在位置连成曲线，就得到该时刻的波的图像．问题1：什么是波的图像？在波的传播方向上，介质中各振动的质点在某一时刻的波形．波的图像也称波形图或波形曲线．（注意：波的图像只是在横波的情况下能直观地表示出某一时刻的波形．在纵波中，如果规定质点相对平衡位置的位移方向与波的传播方向相同时取正值．相反时取负

4、值．（将质点的实际位移转过90°表示在图上）可以同样画出纵波的图像．）问题2：什么是简谐波？（1）简谐运动在介质中传播形成简谐波（2）简谐波的图像是正弦曲线（3）简谐波是一种最基本、最简单的波问题3：波的图像的意义？（1）波的图像表示某一时刻各个质点相对于平衡位置的位移（2）介质中质点的振动方向与波的传播方向的关系（3）波的图像（随时间）的变化情况作图法（1）描点作图法例题1：某一简谐横波在t＝0时刻的波形图如图的实线所示．若波向右传播，画出T/4后和T/4前两个时刻的波的图像．解析：根据t＝0时刻波的图像及传播方向，可知此时刻A、B、C、D、

5、E、F各质点在该时刻的振动方向，由各个质点的振动方向可确定出经T/4后时刻各个质点所在的位置，将这些点所在位置用平滑曲线连接起来，便可得到经T/4后时刻的波的图像．如图中的虚线（a）所示．同样道理，各个质点的振动方向可确定出T/4前时刻各个质点所在位置，于是便可得到T／4前时刻的波的图像．如图中虚线（b）所示．若波向左传播，同样道理可以画出从t＝0时刻开始的T/4后和T/4前两个时刻的波的图像．（2）图像平移作图法由图我们可以知道，在质点振动的一个周期内，波向前传播一个完整的波形的距离，即传播的距离x＝12m，因此在T/4内，波向前传播了3m．

6、根据波的传播过程和传播的实质，若波向右传播，把波的原有图形向右移动3m的距离，就得到了T/4后时刻的波形图．若波向左传播，同样道理可以画出从t＝0时刻开始的T/4后和T/4前两个时刻的波的图像．在两种方法中以平移作图法较为简便．波的图像每经过一个周期的时间又回复到原来的波形．问题4：从波的图像上可获取的物理信息？例题2：如图3所示为一列简谐波在某一时刻的波的图像求：(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后的波的图像。解析：(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

7、谷谷之间的距离，所以振幅A＝5cm，波长λ＝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B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后波的图像，即为此时刻的波形沿波的传播方向推进λ/4的波的图像，如图4所示。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．从波的图像可以知道什么？总结：从波的图像上可

8、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