高二物理教案：《波的圖象》教學設計

高二物理教案：《波的圖象》教學設計

　　教學目標

　　1、明確波圖象的物理意義．

　　2、能夠從波的圖象中求解：

　　①波長和振幅；

　　②已知波的傳播方向求各個質點的振動方向，或已知某一質點的振動方向確定波的傳播方向；

　　③會畫出經過一段時間后的波形圖；

　　④質點通過的路程和位移．

　　3、明確振動圖象與波動圖形的區別．

　　4、通過學習使學生能用圖象描述波的特點．

　　教學建議

　　本節難點是理解橫波圖象的物理意義，要求會“識讀”橫波圖象，能夠弄清橫波圖象和振動圖象的區別．掌握波有三個基本要素，即某一時刻的波形圖、質點的振動方向和波的傳播方向；波還有兩個特性，即雙向性(在不注明波的傳播方向的情況下，波的傳播方向有兩種可能)和重復性(經過周期的整數倍時間后，波形圖是完全一樣的)．研究波的“三要素”之間的關系時，注意波的“兩個特性”，這是我們解決波的問題的關鍵．

　　由波的圖象可以求什么?

　　(1)從圖象上可以直接讀出振幅(注意單位)．

　　(2)從圖象上可直接讀出波長(注意單位)．

　　(3)可求任一質點在該時刻相對平衡位置的位移(包括大小和方向)．

　　(4)在波傳播方向已知(或已知波源方位)時可確定各質點在該時刻的振動方向．

　　(5)可確定各質點振動的加速度方向．

　　教學設計示例

　　教學目標：

　　1、明確波的圖象的物理意義。

　　2、從波的圖象中會求：①波長和振幅；②已知波的傳播方向求各個質點的振動方向，或已知某一質點的振動方向確定波的傳播方向；③會畫出經過一段時間后的波形圖；④質點通過的路程和位移。

　　3、明確振動圖象與波動圖形的區別。

　　4、通過學習使學生能用圖象描述波的特點。

　　教學重點：波的圖象的物理意義

　　教學難點：波的圖象的應用

　　教學過程

　　(一)引入新課：

　　機械波是機械振動在介質里的傳播過程（如繩波），從波源開始，隨著波的傳播，介質中的大量質點先后開始振動起來，雖然這些質點只在平衡位置附近做重復波源的振動。但由于它們振動步調不一致，所以，在某一時刻介質中各質點對平衡位置的位移各不相同。（如右圖：是繩波在某一時刻的形狀，即波的圖象）為了從總體上形象地描繪出波的運動情況，物理學中采用了波的圖象。

　　同學們可以思考，波的圖象是什么？

　　學生舉例：足球賽場上的“世界波”，也可請同學集體表演“世界波”

　　教師舉例：水波，演示水波的實驗，讓學生理解波的圖象是某一時刻的“照片”。

　　教師提問：那么怎樣畫圖象呢？

　　(二)新授課：

　　1、波的圖象：

　　在直角坐標系中：

　　橫坐標——表示在波的傳播方向上各質點的平衡位置與參考點的距離。

　　縱坐標——表示某一時刻各質點偏離平衡位置的位移。

　　請學生把繩波的圖象表示出來。

　　在某一時刻連接各位移矢量的末端所得到的曲線就形成了波的圖象，橫波的圖象與縱波的圖象形狀相似，波的圖象又叫波形圖。簡諧波的圖象是一條正弦或余弦曲線。

　　2、波的圖象的物理意義：

　　波的圖象表示介質中各質點在某一時刻(同一時刻)偏離平衡位置的位移的空間分布情況。在不同時刻質點振動的位移不同，波形也隨之改變，不同時刻的波形曲線是不同的。圖2表示經過叢時間后的波的形狀和各質點的位移。

　　從某種意義上講，波的圖象可以看作是“位移對空間的展開圖”，即波的圖象具有空間的周期性；同時每經過一個周期波就向前傳播一個波長的距離，雖然不同時刻波的形狀不同，但每隔一個周期又恢復原來的形狀，所以波在時間上也具有周期性。

　　3、從波的圖象上可獲取的物理信息

　　例1、如圖3所示為一列簡諧波在某一時刻的波的圖象。

　　求：(1)該波的振幅和波長。

　　(2)已知波向右傳播，說明A、B、C、D質點的振動方向。

　　(3)畫出經過T／4后的波的圖象。

　　解：(1)振幅是質點偏離平衡位置的最大位移，波長是兩個相鄰的峰峰或谷谷之間的距離，所以振幅A＝5cm，波長＝20m。

　　(2)根據波的傳播方向和波的形成過程，可以知道質點B開始的時間比它左邊的質點A要滯后一些，質點A已到達正向最大位移處，所以質點月此時刻的運動方向是向上的，同理可判斷出C、D質點的運動方向是向下的。

　　(3)由于波是向右傳播的，由此時刻經T／4后波的圖象，即為此時刻的波形沿波的傳播方向推進T／4的波的圖象，如圖4所示。

　　請學生討論：1