人教版物理選修3-4全部教案-人教版物理選修3-4教案全部

高二物理選修3-4教案

U.1簡諧運(yùn)動(dòng)

教學(xué)目的

(1)了解什么是機(jī)械振動(dòng)、簡諧運(yùn)動(dòng)

(2)正確理解簡諧運(yùn)動(dòng)圖象的物理含義，知道簡諧運(yùn)動(dòng)的圖象是一條正弦或余弦曲線。

2.能力培養(yǎng)通過觀察演示實(shí)驗(yàn)，概括出機(jī)械振動(dòng)的特征，培養(yǎng)學(xué)生的觀察、概括能力

教學(xué)重點(diǎn)：使學(xué)生掌握簡諧運(yùn)動(dòng)的回復(fù)力特征及相關(guān)物理量的變化規(guī)律

教學(xué)難點(diǎn)：偏離平衡位置的位移與位移的概念容易混淆；在一次全振動(dòng)中速度的變化

課型：啟發(fā)式的講授課

教具：鋼板尺、鐵架臺、單擺、豎直彈簧振子、皮筋球、氣墊彈簧振子、微型氣源

教學(xué)過程(教學(xué)方法)

教學(xué)內(nèi)容

［引入］我們學(xué)習(xí)機(jī)械運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，是從簡單?到復(fù)雜：勻速運(yùn)動(dòng)、勻變速直線運(yùn)動(dòng)、平拋運(yùn)動(dòng)、

勻速圓周運(yùn)動(dòng)，今天學(xué)習(xí)一種更復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)一簡諧運(yùn)動(dòng)。

1.機(jī)械振動(dòng)

振動(dòng)是自然界中普遍存在的一種運(yùn)動(dòng)形式，請舉例說明什么樣的運(yùn)動(dòng)就是振動(dòng)？

［講授］微風(fēng)中樹枝的顫動(dòng)、心臟的跳動(dòng)、鐘擺的擺動(dòng)、聲帶的振動(dòng)……這些物體的運(yùn)動(dòng)都是

振動(dòng)。請同學(xué)們觀察幾個(gè)振動(dòng)的實(shí)驗(yàn)，注意邊看邊想：物體振動(dòng)時(shí)有什么特征？

［演示實(shí)驗(yàn)］(1)一端固定的鋼板尺［見圖1(a)］(2)單擺［見圖1(b)］

(3)彈簧振子［見圖1(c)(d)］(4)穿在橡皮繩上的塑料球［見圖I(e)］

圖1

｛提問｝這些物體的運(yùn)動(dòng)各不相同：運(yùn)動(dòng)軌跡是直線的、曲線的；運(yùn)動(dòng)方向水平的、豎直的;

物體各部分運(yùn)動(dòng)情況相同的、不同的……它們的運(yùn)動(dòng)有什么共同特征？

｛歸納｝物體振動(dòng)時(shí)有一中心位置，物體（或物體的一部分）在中心位置兩側(cè)做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，

振動(dòng)是機(jī)械振動(dòng)的簡稱。

2.簡諧運(yùn)動(dòng)

簡諧運(yùn)動(dòng)是一種最簡單、最基本的振動(dòng)，我們以彈簧振子為例學(xué)習(xí)簡諧運(yùn)動(dòng)。

（1）彈簧振子

演示實(shí)驗(yàn)：氣墊彈簧振子的振動(dòng)

［討論］a.滑塊的運(yùn)動(dòng)是平動(dòng)，可以看作質(zhì)點(diǎn)

b.彈簧的質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于滑動(dòng)的質(zhì)量，可以忽略不計(jì)，一個(gè)輕質(zhì)彈簧聯(lián)接一個(gè)質(zhì)點(diǎn)，彈

簧的另一端固定，就構(gòu)成了一個(gè)彈贊振子

c.沒有氣墊時(shí)，阻力太大，振子不振動(dòng)；有了氣墊時(shí)，阻力很小，振子振動(dòng)。我們研

究在沒有阻力的理想條件下彈簧振子的運(yùn)動(dòng)。

（2）彈簧振子為什么會(huì)振動(dòng)？

物體做機(jī)械振動(dòng)時(shí)，一定受到指向中心位置的力，這個(gè)力的作用總能使物體回到中心位置，

這個(gè)力叫回復(fù)力，回復(fù)力是根據(jù)力的效果命名的，對于彈簧振子，它是彈力。

回復(fù)力可以是彈力，或其它的力，或幾個(gè)力的合力，或某個(gè)力的分力。

在0點(diǎn)，回復(fù)力是零，叫振動(dòng)的平衡位置。

（3）簡諧運(yùn)動(dòng)的特征

彈簧振子在振動(dòng)過程中，回復(fù)力的大小和方向與振子偏離平衡位置的位移有直接關(guān)系。在

研究機(jī)械振動(dòng)時(shí)，我們把偏離平衡位置的位移簡稱為位移。

3、簡諧運(yùn)動(dòng)的位移圖象——振動(dòng)圖象

簡諧運(yùn)動(dòng)的振動(dòng)圖象是一條什么形狀的圖線呢？簡諧運(yùn)動(dòng)的位移指的是什么位移？（相對平衡位置

的位移）

【演示】當(dāng)彈簌振子振動(dòng)時(shí)，沿垂置于振動(dòng)方向勻速拉動(dòng)紙帶，毛筆P就在紙帶上畫出一條振動(dòng)曲

x/mm

說明：勻速拉動(dòng)紙帶時(shí)，紙帶移動(dòng)的距離與時(shí)間成正比，紙帶拉動(dòng)一定的

距離對應(yīng)振子振動(dòng)一定的時(shí)間，因此紙帶的運(yùn)動(dòng)方向可以代表時(shí)間軸的方向，

紙帶運(yùn)動(dòng)的距離就可以代表時(shí)間。

0產(chǎn)。6/?124t

介紹這種記錄振動(dòng)方法的實(shí)際應(yīng)用例子：心電圖儀、地震儀。'V\

理論和實(shí)驗(yàn)都證明：（1）簡諧運(yùn)動(dòng)的振動(dòng)圖象都是正弦或余弦曲線。-20/\

讓學(xué)生思考后回答：振動(dòng)圖象在什么情況5是正弦，什么情況卜是余弦？

（由開始計(jì)時(shí)的位置決定）

小結(jié)：

作業(yè)：1、必作部分2.完成第195頁第（3）題

2、簡諧運(yùn)動(dòng)的描述

教學(xué)目標(biāo)：

1.知道簡諧運(yùn)動(dòng)的振幅、周期和頻率的含義。

2.理解周期和頻率的關(guān)系。

3.知道振動(dòng)物體的固有周期和固有頻率，并正確理解與振幅無關(guān)。

重點(diǎn)難點(diǎn)：振幅、周期和頻率的物理意義；理解振動(dòng)物體的固有周期和固有頻率與振幅無關(guān)。

教學(xué)方法：實(shí)驗(yàn)觀察、講授、討論，計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)。

教具：彈簧振子，音叉，

教學(xué)過程

1.新課引入

上節(jié)課講了簡諧運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象和受力情況。我們知道振子在回復(fù)力作用下，總以某一位置為中心做往

復(fù)運(yùn)動(dòng)?，F(xiàn)在我們觀察彈簧振子的運(yùn)動(dòng)。將振子拉到平衡位置0的右側(cè)，放手后，振子在0點(diǎn)的兩側(cè)做

往復(fù)運(yùn)動(dòng)。振子的運(yùn)動(dòng)是否具有周期性？

在圓周運(yùn)動(dòng)中，物體的運(yùn)動(dòng)由于具有周期性，為了研究其運(yùn)動(dòng)規(guī)律，我們引入了角速度、周期、轉(zhuǎn)

速等物理量。為了描述簡諧運(yùn)動(dòng)，也需要引入新的物理量，即振幅、周期和頻率。

2.新課講授

hh,

實(shí)驗(yàn)演示：觀察彈簧振子的運(yùn)動(dòng)，可知振子總在一定范圍內(nèi)運(yùn)動(dòng)。說明振孑頌g堿踴瑜

子離開平衡位置的距離在一定的數(shù)值范圍內(nèi)，這就是我們要學(xué)的第一個(gè)概念乂＞......號:,“次....M.、

—振幅。

（1）、振幅A：振動(dòng)物體離開平衡位置的最大距離。我們要注意，振幅是振動(dòng)物體離開平衡位置的

最大距離，而不是最大位移。這就意味著，振幅是一個(gè)數(shù)值，指的是最大位移的絕對值。

【板書】2、振動(dòng)的周期和頻率

（1）、振動(dòng)的周期T：做簡諧運(yùn)動(dòng)的物體完成一次全振動(dòng)的時(shí)間。

振動(dòng)的頻率f：單位時(shí)間內(nèi)完成全振動(dòng)的次數(shù)。

（2）、周期的單位為秒（s）、頻率的單位為赫茲（Hz）。

實(shí)驗(yàn)演示：卜面我們觀察兩個(gè)勁度系數(shù)相差較大的彈簧振子，讓這兩個(gè)彈簧振子開始振動(dòng)，用秒表

或者脈搏計(jì)時(shí)，比較一下這兩個(gè)振子的周期和頻率。演示實(shí)驗(yàn)表明，周期越小的強(qiáng)黃振子，頻率就越大。

【板書】（3）、周期和頻率都是表示振動(dòng)快慢的物理量。兩者的關(guān)系為：T=l/f或f=l/T

舉例來說，若周期T=0.2s,即完成一次全振動(dòng)需要0.2s,那么1s內(nèi)完成全振動(dòng)的次數(shù)，就是l/0.2=5s±

也就是說，Is鐘振動(dòng)5次，即頻率為5Hz.

【板書】3、簡諧運(yùn)動(dòng)的周期或頻率與振幅無關(guān)

實(shí)驗(yàn)演示（引導(dǎo)學(xué)生注意聽）：敲一下音叉，聲音逐漸減弱，即振幅逐漸減小，但音調(diào)不發(fā)生變化，即頻率

不變.

【板書】振子的周期（或頻率）由振動(dòng)系統(tǒng)本身的性質(zhì)決定，稱為振子的固有周期或固有頻率.

例如:一面鑼，它只有一種聲音，用錘敲鑼，發(fā)出響亮的鑼聲，鑼聲很快弱卜.去，但不會(huì)變調(diào).擺動(dòng)著的秋千,

雖擺動(dòng)幅度發(fā)生變化，但頻率不發(fā)生變化.彈簧振子在實(shí)際的振動(dòng)中，會(huì)逐漸停下來，但頻率是不變的.這些

都說明所有能振動(dòng)的物體,都有自己的固有周期或固有頻率.

鞏固練習(xí)：

1.A、B兩個(gè)完全一樣的彈簧振子，把A振子移到A的平衡位置右邊10cm,把B振子移到B的平

衡位置右邊5cm,然后同時(shí)放手，那么：

A.A、B運(yùn)動(dòng)的方向總是相同的.

B.A、B運(yùn)動(dòng)的方向總是相反的.

C.A、B運(yùn)動(dòng)的方向有時(shí)相同、有時(shí)相反.

D.無法判斷A、B運(yùn)動(dòng)的方向的關(guān)系.

作業(yè)

1.動(dòng)手作業(yè)：同學(xué)們自己制作一個(gè)彈簧振子，觀察其運(yùn)動(dòng).分別改變振子振動(dòng)的振幅、彈簧的勁度和

振子的質(zhì)量，其周期和頻率是否變化？

2.書面作業(yè)：把課本162頁練習(xí)二（1）、（2）題做在練習(xí)本上.

3、簡諧運(yùn)動(dòng)的回復(fù)力和能量

一、教學(xué)目的

I.掌握簡諧運(yùn)動(dòng)的定義；了解簡諧運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)特征；掌握簡諧運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)公式；了解簡

諧運(yùn)動(dòng)的能量變化規(guī)律。

2.引導(dǎo)學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)觀察，概括簡諧運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)特征和簡諧運(yùn)動(dòng)的能量變化規(guī)律，培養(yǎng)歸

納總結(jié)能力。

3.結(jié)合舊知識進(jìn)行分析，推理而掌握新知識，以培養(yǎng)其觀察和邏輯思維能力。

二、教學(xué)難點(diǎn)

1.重點(diǎn)是簡諧運(yùn)動(dòng)的定義；

2.難點(diǎn)是簡諧運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)分析和能量分析。

三、教具：彈簧振子，掛圖。

四、主要教學(xué)過程

（-）引入新課

提問1：什么是機(jī)械振動(dòng)？

答：物體在平衡位置附近做往復(fù)運(yùn)動(dòng)叫機(jī)械振動(dòng)。

提問2：振子做什么運(yùn)動(dòng)？

日常生活中經(jīng)常會(huì)遇到機(jī)械振動(dòng)的情況：機(jī)器的振動(dòng)，橋梁的振動(dòng)，樹枝的振動(dòng)，樂器的

發(fā)聲，它們的振動(dòng)比較復(fù)雜，但這些復(fù)雜的振動(dòng)都是由簡單的振動(dòng)的組成的，因此，我們的研究

仍從最簡單、最基本的機(jī)械振動(dòng)開始。剛才演示的就是一種最簡單、最基本的機(jī)械振動(dòng)，叫做簡

諧運(yùn)動(dòng)。

提問3：過去我們研究自由落體等勻變速直線運(yùn)動(dòng)是從哪幾個(gè)角度進(jìn)行研究的？

今天，我們?nèi)砸獜倪\(yùn)動(dòng)學(xué)（位移、速度、加速度）研究簡諧運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)；從動(dòng)力學(xué)（力

和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系）研究簡諧運(yùn)動(dòng)的特征，再研究能量變化的情況。

（二）新課教學(xué)

（第二次演示豎直方向的彈簧振子）

提問4：大家應(yīng)明確觀察什么？（物體）

提問5：上述四個(gè)物理量中，哪個(gè)比較容易觀察？

提問6：做簡諧運(yùn)動(dòng)的物體受的是恒力還是變力？力的大小、方向如何變？

小結(jié)：簡諧運(yùn)動(dòng)的受力特點(diǎn)：回復(fù)力的大小與位移成正比，回復(fù)力的方向指向平衡位置

提問7：簡諧運(yùn)動(dòng)是不是勻變速運(yùn)動(dòng)？

小結(jié)：簡諧運(yùn)動(dòng)是變速運(yùn)動(dòng)，但不是勻變速運(yùn)動(dòng)。加速度最大時(shí)，速度等于零：速度最大時(shí)，加

速度等于零。

提問8：從簡諧運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)，我們來看它在運(yùn)動(dòng)過程中能量如何變化？讓我們再來觀察。

提問9：振動(dòng)前為什么必須將振子先拉離平衡位置？（外力對系統(tǒng)做功）

提問10：在A點(diǎn)，振子的動(dòng)能多大？系統(tǒng)有勢能嗎？

提問11：在O點(diǎn)，振子的動(dòng)能多大？系統(tǒng)有勢能嗎？

提問12：在D點(diǎn)，振子的動(dòng)能多大？系統(tǒng)有勢能嗎？

提問13：在B,C點(diǎn)，振子有動(dòng)能嗎？系統(tǒng)有勢能嗎？

小結(jié)：簡諧運(yùn)動(dòng)過程是一個(gè)動(dòng)能和勢能的相互轉(zhuǎn)化過程。

（三）總結(jié)：

（四）布置作業(yè)：

4、單擺

一、教學(xué)目標(biāo)

1.知識目標(biāo)：

（1）知道什么是單擺；

（2）理解單擺振動(dòng)的回復(fù)力來源及做簡諧運(yùn)動(dòng)的條件；

（3）知道單擺的周期和什么有關(guān)，掌握單擺振動(dòng)的周期公式，并能用公式解題。

2.能力目標(biāo)：觀察演示實(shí)驗(yàn)，概括出影響周期的因素，培養(yǎng)由實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象得出物理結(jié)論的能力。

二、教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)分析

1.本課重點(diǎn)在于掌握好單擺的周期公式及其成立條件。

2.本課難點(diǎn)在于單擺回復(fù)力的分析。

三、教具:兩個(gè)單擺（擺長相同，質(zhì)量不同）

四、教學(xué)過程

（-）引入新課

在前面我們學(xué)習(xí)了彈簧振子，知道彈簧振子做簡諧運(yùn)動(dòng)。那么：物體做簡諧運(yùn)動(dòng)的條件是什么？

答：物體做機(jī)械振動(dòng)，受到的回復(fù)力大小與位移大小成正比，方向與位移方向相反。

今天我們學(xué)習(xí)另一種機(jī)械振動(dòng)——單擺的運(yùn)動(dòng)

(-)進(jìn)行新課

1、閱讀課本第167頁到168頁第一段，思考：什么是單擺？

答：,根細(xì)線上端固定，下端系著一個(gè)小球，如果懸掛小球的細(xì)線的伸長和質(zhì)量可以忽略，細(xì)線的

長度又比小球的直徑大得多，這樣的裝置就叫單擺。

物理上的單擺，是在一個(gè)固定的懸點(diǎn)下，用一根不可伸長的細(xì)繩，系住一個(gè)一定質(zhì)量的質(zhì)點(diǎn)，在豎

直平面內(nèi)擺動(dòng)。所以，實(shí)際的單擺要求繩子輕而長，擺球要小而重。擺長指的是從懸點(diǎn)到擺球重心的距

離。將擺球拉到某一高度由靜止釋放，單擺振動(dòng)類似于鐘擺振動(dòng)。擺球靜止時(shí)所處的

位置就是單擺的平衡位置。，不

物體做機(jī)械振動(dòng)，必然受到回復(fù)力的作用，彈簧振子的回復(fù)力由彈簧彈力提供，/%'、

單擺同樣做機(jī)械振動(dòng)，思考：單擺的回復(fù)力由誰來提供，如何表示？/:'

1)平衡位置當(dāng)擺球靜止在平衡位置0點(diǎn)時(shí)，細(xì)線豎直下垂，擺球所受重力G/'

和懸線的拉力F平衡，0點(diǎn)就是擺球的平衡位置。G

2)回復(fù)力單擺的回復(fù)力F產(chǎn)G1=mgsin。，單擺的振動(dòng)是不是簡諧運(yùn)動(dòng)呢？尸

單擺受到的回復(fù)力Fw=mgsine,如圖：雖然隨著單擺位移X增大，sin?也增大，G

但是回復(fù)力F的大小并不是和位移成正比，單擺的振動(dòng)不是簡諧運(yùn)動(dòng)。但是，在。值圖2

較小的情況卜.(一般取把10。)，在誤差允許的范圍內(nèi)可以近似的認(rèn)為sinAX/L,近

似的有F=mgsin0=(mgXL)x=kx(k=tng/L),又回復(fù)力的方向始終指向O點(diǎn)，與位移方向相反，滿足

簡諧運(yùn)動(dòng)的條件，即物體在大小與位移大小成正比，方向與位移方向相反的回復(fù)力作用下的振動(dòng)，F(xiàn)=-

(mg/L)x=-kx(k=mg/L)為簡諧運(yùn)動(dòng)。所以，當(dāng)心10。時(shí)，單擺振動(dòng)是簡諧運(yùn)動(dòng)。

條件：擺角七10。

位移大時(shí)，單擺的回復(fù)力大，位移小，回復(fù)力小，當(dāng)單擺經(jīng)過平衡位置時(shí)，單擺的位移為0,回復(fù)力

也為0,思考：此時(shí)，單擺所受的合外力是否為0?

單擺此時(shí)做的是圓周運(yùn)動(dòng)，做圓周運(yùn)動(dòng)的物體受向心力，單擺也不能例外，也受到向心力的作用(引

導(dǎo)學(xué)生思考，單擺作圓周運(yùn)動(dòng)的向心力從何而來？)o在平衡位置，擺球受繩的拉力F和重力G的作用，

繩的拉力大于重力G,它們的合力充當(dāng)向心力。

所以，單擺經(jīng)過平衡位置時(shí);受到的回復(fù)力為0，但是所受的合外力不為00

3.單擺的周期

我們知道做機(jī)械振動(dòng)的物體都有振動(dòng)周期，請思考：

單擺的周期受那些因素的影響呢？

生：可能和擺球質(zhì)量、振幅、擺長有關(guān)。

單擺的周期是否和這些因素有關(guān)呢？下面我們用實(shí)驗(yàn)來證實(shí)我們的猜想

為了減小對實(shí)驗(yàn)的干擾，每次實(shí)驗(yàn)中我們只改變一個(gè)物理量，這種研究問題的方法就是一控制變

量法。首先，我們研究擺球的質(zhì)量對單擺周期的影響：

那么就先來看-卜.擺球質(zhì)量不同，擺長和振幅相同，單擺振動(dòng)周期是不是相同。

［演示1］將擺長相同，質(zhì)量不同的擺球拉到同一高度釋放。

現(xiàn)象：兩擺球擺動(dòng)是同步的，即說明單擺的周期與擺球質(zhì)量無關(guān)，不會(huì)受影響。

這個(gè)實(shí)驗(yàn)主要是為研究屬于簡諧運(yùn)動(dòng)的單擺振動(dòng)的周期，所以擺角不要超過10。。

接下來看一下振幅對周期的影響。

［演示2］擺角小于10。的情況下，把兩個(gè)擺球從不同高度釋放。(由一名學(xué)生來完成實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，教

師加以指導(dǎo))

現(xiàn)象：擺球同步振動(dòng)，說明單擺振動(dòng)的周期和振幅無關(guān)。

剛才做過的兩個(gè)演示實(shí)驗(yàn)，證實(shí)了如果兩個(gè)擺擺長相等，單擺振動(dòng)周期和擺球質(zhì)量、振幅無關(guān)。如

果擺長L不等，改變了這個(gè)條件會(huì)不會(huì)影響周期？

［演示3］取擺長不同，兩個(gè)擺球從某一高度同時(shí)釋放，注意要好10。。(由一名學(xué)生來完成實(shí)驗(yàn)驗(yàn)

證，教師加以指導(dǎo))

現(xiàn)象：兩擺振動(dòng)不同步，而且擺長越長，振動(dòng)就越慢。這說明單擺振動(dòng)和擺長有關(guān)。

具體有什么關(guān)系呢？荷蘭物理學(xué)惠更斯研究了單擺的振動(dòng)，在大量可靠的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，經(jīng)過一系列

的理論推導(dǎo)和證明得到：單擺的周期和擺長1的平方根成正比，和重力加速度g的平

方根成反比，雷=21rjr

周期公式：

同時(shí)這個(gè)公式的提出，也是在單擺振動(dòng)是簡諧運(yùn)動(dòng)的前提下，條件：擺角9410。

由周期公式我們看到T與兩個(gè)因素有關(guān)，當(dāng)g一定，T與、A成正比：當(dāng)L一定，T與小成反比：L,

g都一定，T就?定了，對應(yīng)每一個(gè)單擺有一個(gè)固有周期T,

(三)課堂小結(jié)：本節(jié)課主要講了單擺振動(dòng)的規(guī)律，只有在。＜10。時(shí)單擺振動(dòng)才是簡諧運(yùn)動(dòng)；單擺振

丁="

動(dòng)周期K

例1：已知某單擺的擺長為L,振動(dòng)周期為T,試表示出單擺所在地的重力加速度g.

例2：有兩個(gè)單擺，甲擺振動(dòng)了15次的同時(shí)，乙擺振動(dòng)了5次,則甲乙兩個(gè)擺的擺長之比為。

5、外力作用下的振動(dòng)

一、教學(xué)目標(biāo)

(1)知道阻尼振動(dòng)和無阻尼振動(dòng)，并能從能量的觀點(diǎn)給予說明。

(2)知道受迫振動(dòng)的概念。知道受迫振動(dòng)的頻率等于驅(qū)動(dòng)力的頻率，而跟振動(dòng)物體的固有

頻率無關(guān)。

(3)理解共振的概念，知道常見的共振的應(yīng)用和危害。

二、教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)：受迫振動(dòng)，共振。

三、教具：彈簧振子、受迫振動(dòng)演示儀、擺的共振演示器

四、教學(xué)過程

（-）復(fù)習(xí)提問

讓學(xué)生注意觀察教師的演示實(shí)驗(yàn)。教師把彈簧振子的振子向右移動(dòng)至B點(diǎn)，然后釋放，則振

子在彈性力作用下，在平衡位置附近持續(xù)地沿直線振動(dòng)起來。重復(fù)兩次讓學(xué)生在黑板上畫出振動(dòng)

圖象的示意圖（圖1中的I）?

圖1

再次演示上面的振動(dòng)，只是讓起始位置明顯地靠近平衡位置，再讓學(xué)生在原坐標(biāo)上畫出第

二次振子振動(dòng)的圖象（圖1中的H）。1和n應(yīng)同頻、同相、振幅不同。

結(jié)合圖象和振子運(yùn)動(dòng)與學(xué)生一起分析能量的變化并引入新課。

（二）新課教學(xué)

現(xiàn)在以彈簧振子為例討論一下簡諧運(yùn)動(dòng)的能量問題。

問：振子從B向O運(yùn)動(dòng)過程中，它的能量是怎樣變化的？引導(dǎo)學(xué)生答出彈性勢能減少，動(dòng)能

增加。

問：振子從0向C運(yùn)動(dòng)過程中能量如何變化？振子由C向0、又由0向B運(yùn)動(dòng)的過程中，能量

又是如何變化的？

問：振子在振動(dòng)過程中總的機(jī)械能如何變化？引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用機(jī)械能守恒定律，得出在不計(jì)

阻力作用的情況下，總機(jī)械能保持不變。

教師指出：將振子從B點(diǎn)釋放后在彈簧彈力（回復(fù)力）作用下，振子向左運(yùn)動(dòng)，速度加大，

彈簧形變（位移）減少，彈簧的彈性勢能轉(zhuǎn)化為振子的動(dòng)能。當(dāng)回到平衡位置0時(shí)，彈簧無形變，

彈性勢能為零，振子動(dòng)能達(dá)到最大值，這時(shí)振子的動(dòng)能等于它在最大位移處（B點(diǎn)）彈簧的彈性

勢能，也就是等于系統(tǒng)的總機(jī)械能。

在任何一位置上，動(dòng)能和勢能之和保持不變，都等于開始振動(dòng)時(shí)的彈性勢能，也就是系統(tǒng)

的總機(jī)械能。

由于簡諧運(yùn)動(dòng)中總機(jī)械能守恒，所以簡諧運(yùn)動(dòng)中振幅不變。如果初始時(shí)B點(diǎn)與O點(diǎn)的距離越

大，到0點(diǎn)時(shí)，振子的動(dòng)能越大，則系統(tǒng)所具有的機(jī)械能越大。相應(yīng)地，振子的振幅也就越大，

因此簡諧運(yùn)動(dòng)的振幅與能量相對應(yīng)。

問：怎樣才能使受阻力的振動(dòng)物體的振幅不變，而一直振動(dòng)卜.去呢？引導(dǎo)學(xué)生答出，應(yīng)不

斷地向系統(tǒng)補(bǔ)充損耗的機(jī)械能，以使振動(dòng)物體的振幅不變。

指出：這種振幅不變的振動(dòng)叫等幅振動(dòng)。

舉幾個(gè)等幅振動(dòng)的例子，例如電鈴響的時(shí)候，鈴錘是做等幅振動(dòng)。電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器工

作時(shí)，打點(diǎn)針是做等幅振動(dòng)。掛鐘的擺是做等幅振動(dòng)?！鼈兊墓餐攸c(diǎn)是，工作時(shí)振動(dòng)物體

不斷地受到周期性變化外力的作用。

這種周期性變化的外力叫驅(qū)動(dòng)力。

在驅(qū)動(dòng)力作用下物體的振動(dòng)叫受迫振動(dòng)。

再讓學(xué)生舉幾個(gè)受迫振動(dòng)的例子，例如內(nèi)燃機(jī)氣缸中活塞的運(yùn)動(dòng)，縫紉機(jī)針頭的運(yùn)動(dòng)，揚(yáng)

聲器紙盆的運(yùn)動(dòng)，電話耳機(jī)中膜片的運(yùn)動(dòng)等都是受迫振動(dòng)。

問：受迫振動(dòng)的頻率跟什么有關(guān)呢？

讓學(xué)生注意觀察演示（圖3）。用不同的轉(zhuǎn)速勻速地轉(zhuǎn)動(dòng)把手，可以發(fā)現(xiàn)，開始振子的運(yùn)動(dòng)

情況比較復(fù)雜，但達(dá)到穩(wěn)定后，振子的運(yùn)動(dòng)就比較穩(wěn)定，可以明顯地觀察到受迫振動(dòng)的周期等于

驅(qū)動(dòng)力的周期。這樣就可以得到物體做受迫振動(dòng)的頻率等于驅(qū)動(dòng)力的頻率，而跟振子的固有頻率

無關(guān)。

問：受迫振動(dòng)的振幅乂跟什么有關(guān)呢？

演示擺的共振（裝置如圖4〉，在一根繃緊的繩上掛幾個(gè)單擺，其中A、B、G球的擺長相等。

當(dāng)使A擺動(dòng)起來后，A球的振動(dòng)通過張緊的繩給其余各擺施加周期性的驅(qū)動(dòng)力，經(jīng)一段時(shí)間后，

它們都會(huì)振動(dòng)起來。驅(qū)動(dòng)力的頻率等于A擺的頻率。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在A擺多次擺動(dòng)后，各球都將以A

球的頻率振動(dòng)起來，但振幅不同，固有頻率與驅(qū)動(dòng)力頻率相等的B、G球的振幅最大，而頻率與

驅(qū)動(dòng)力頻率相差最大的D、E球的振幅最小。

明確指出：驅(qū)動(dòng)力的頻率跟物體的固有頻率相等時(shí)I振幅最大，這種現(xiàn)象叫共振。

講解一下共振在技術(shù)上有其有利的一面，也存在不利的一面。結(jié)合課本讓同學(xué)思考，在生

活實(shí)際中利用共振和防止共振的實(shí)例。

三、請同學(xué)小結(jié)一下本節(jié)要點(diǎn)

I.振動(dòng)物體都具有能量，能量的大小與振幅有關(guān)，振幅越大，振動(dòng)能量也越大；

2.當(dāng)振動(dòng)物體的能量逐漸減小時(shí)，振幅也隨著減小，這樣的振動(dòng)叫阻尼振動(dòng)；

3.振幅保持不變的振動(dòng)叫等幅振動(dòng)；

4.物體在驅(qū)動(dòng)力作用下的振動(dòng)是受迫振動(dòng)，受迫振動(dòng)的頻率等于驅(qū)動(dòng)力的頻率；

5.當(dāng)驅(qū)動(dòng)力的頻率等于物體的固有頻率時(shí)，受迫振動(dòng)振幅最大的現(xiàn)象叫共振；共振在技術(shù)

上有其有利的一面，也存在不利的一面；有利的要盡量利用，不利的要盡量防止。

四、鞏固練習(xí)

支持火車車廂的彈簧的固有頻率為2Hz,行駛在每節(jié)鐵軌長10米的鐵路匕則當(dāng)運(yùn)行速度為

___m/s時(shí)，車廂振動(dòng)最劇烈。［20m/s］

12.1波的形成和傳播

一、教學(xué)目標(biāo)

1、知識目標(biāo)：

①知道直線匕機(jī)械波的形成過程

②知道什么是橫波，波峰和波谷

③知道什么是縱波，密部和疏部

④知道“機(jī)械振動(dòng)在介質(zhì)中傳播，形成機(jī)械波”，知道波在傳播運(yùn)動(dòng)形式的同時(shí)也傳遞了能量

2、能力目標(biāo)：

①培養(yǎng)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)探索的能力

②培養(yǎng)學(xué)生觀察、分析和歸納的能力

③培養(yǎng)學(xué)生的空間想象能力和思維能力

二、教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)分析

機(jī)械波的形成過程及傳播規(guī)律是本節(jié)課的重點(diǎn)，也是本節(jié)課的難點(diǎn)。

三、教學(xué)方法

實(shí)驗(yàn)探索和計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)

四、教具

絲帶、波動(dòng)演示箱、水平懸掛的長彈簧、音叉

五、教學(xué)過程

（-）引入新課

［演示］抖動(dòng)絲帶的一端，產(chǎn)生一列凹凸相間的波在絲帶上傳播（激發(fā)興趣，引出課題）

在這個(gè)簡單的例子中，我們接觸到一種廣泛存在的運(yùn)動(dòng)形式——波動(dòng)，請同學(xué)們再舉出幾個(gè)有關(guān)波

的例子。（學(xué)生舉例，活躍氣氛；讓學(xué)生在大量生活實(shí)例中感觸波的存在，增強(qiáng)感性認(rèn)識。）

學(xué)生會(huì)列舉水波、聲波、無線電波、光波。教師啟發(fā)，大家聽說過地震嗎？學(xué)生會(huì)想到地震波。

水波、聲波、地震波都是機(jī)械波，無線電波、光波都是電磁波。這一章我們學(xué)習(xí)機(jī)械波的知識，以

后還會(huì)學(xué)習(xí)電磁波的知識。

（-）進(jìn)行新課

現(xiàn)在學(xué)習(xí)第一節(jié)，波的形成和傳播。

【板書】一、波的形成和傳播

［演示］撥動(dòng)水平懸掛的柔軟長彈簧一端，產(chǎn)生一列疏密相間的波沿彈簧傳播；

［演示］敲擊音叉，聽到聲音，這是聲波在空氣中傳播（指明，雖然眼睛看不到波形，但它客觀存

在，也是疏密相間的波形）

師生共同分析，得出波產(chǎn)生的條件：①波源，②介質(zhì)。（為研究波的形成奠定基礎(chǔ)）

波是怎樣形成的呢？為什么會(huì)有不同的波形？波傳播的是什么呢？（設(shè)置疑問，激發(fā)學(xué)生的探究欲

望）

【板書】實(shí)驗(yàn)探索

發(fā)放“探索波的形成和傳播規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)報(bào)告，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探索并完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。

實(shí)驗(yàn)?zāi)康模禾剿鞑ǖ男纬稍蚝蛡鞑ヒ?guī)律

實(shí)驗(yàn)（一），學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)：每兩人一條絲帶（60cm左右），觀察絲帶上凹凸相間的波。

實(shí)驗(yàn)步驟：

（1）、將絲帶一端用手指按在桌面上，手持另一端沿水平桌面抖動(dòng)，在絲帶上產(chǎn)生一列凹凸相間的

波向另一端傳播。

（2）、在絲帶上每隔大約2~3cm用墨水染上一個(gè)點(diǎn)，代表絲帶上的質(zhì)點(diǎn)。重復(fù)步驟（1）。觀察絲帶

上的質(zhì)點(diǎn)依次被帶動(dòng)著振動(dòng)起來，振動(dòng)沿絲帶傳播開去，在絲帶上形成凹凸相間的波。

①思考：絲帶的一端振動(dòng)后，為什么后面的質(zhì)點(diǎn)能被帶動(dòng)著運(yùn)動(dòng)起來？如果將絲

帶剪斷，后面的質(zhì)點(diǎn)還能運(yùn)動(dòng)嗎？

②分析：絲帶上凹凸相間的波形是怎樣產(chǎn)生的？（可以參閱課本第3頁）

③觀察絲帶上的質(zhì)點(diǎn)是否隨波向遠(yuǎn)處遷移？

實(shí)驗(yàn)（二），觀察波動(dòng)演示器上凹凸相間的波：（因器材有限，可以教師操作，引導(dǎo)學(xué)生注意觀察）

實(shí)驗(yàn)步驟：

（1）、逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)搖柄，演示屏上的質(zhì)點(diǎn)排成?條水平線。（表示各質(zhì)點(diǎn)都處在平衡位置）

（2）、順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)搖柄，各個(gè)質(zhì)點(diǎn)依次振動(dòng)起來。（注意觀察各個(gè)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的先后順序）

現(xiàn)象：①后面的質(zhì)點(diǎn)總比前面的質(zhì)點(diǎn)開始振動(dòng)的時(shí)刻,從總體上看形成凹凸相間的波。

②各質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)沿方向，波的傳播沿方向，質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向與波的傳播方向。

③質(zhì)點(diǎn)是否沿波的傳播方向遷移？

這種波叫做橫波，在橫波中凸起的最高處叫做波峰，凹下的最低處叫做波谷。

實(shí)驗(yàn)（三），觀察彈簧上產(chǎn)生的疏密相間的波。

實(shí)驗(yàn)步驟：

（1）、撥動(dòng)水平懸掛的柔軟長彈簧一端，產(chǎn)生一列疏密相間的波沿彈簧傳播。

（2）、在彈簧上某一位置系一根紅布條，代表彈簧上的質(zhì)點(diǎn)，重復(fù)步驟（1）?

①觀察:：紅布條是否隨波遷移？說明了什么？

②分析：彈簧上疏密相間的波形是怎樣產(chǎn)生的？（類比絲帶上波產(chǎn)生的分析

方法，鍛煉學(xué)生的知識遷移能力）

實(shí)驗(yàn)（四），觀察波動(dòng)演示器上疏密相間的波：

實(shí)驗(yàn)步驟：

（1）、逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)搖柄?，演示屏上的質(zhì)點(diǎn)排成一條水平線。

（2）、順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)搖柄，各個(gè)質(zhì)點(diǎn)依次振動(dòng)起來。

現(xiàn)象：①后面的質(zhì)點(diǎn)總比前面的質(zhì)點(diǎn)開始振動(dòng)的時(shí)刻,從總體上看形成疏密相間的波。

②各質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)沿,波的傳播沿方向，質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向與波的傳播方向。

③質(zhì)點(diǎn)是否沿波的傳播方向遷移？

這種波叫做縱波，在縱波中最密處叫做密部，最疏處叫做疏部。

分析實(shí)驗(yàn)得出結(jié)論：

①不論橫波還是縱波，介質(zhì)中各個(gè)質(zhì)點(diǎn)發(fā)生振動(dòng)并不隨波遷移。因此，波傳播的是

_________________,而不是介質(zhì)本身。

②波傳來前，各個(gè)質(zhì)點(diǎn)是靜止的，波傳來后開始振動(dòng)，說明他們獲得了能量。這個(gè)能量是從波源通

過前面的質(zhì)點(diǎn)傳來的。因此：波是傳遞的一種方式。

【板書】1、機(jī)械振動(dòng)在介質(zhì)中的傳播，形成機(jī)械波。

2、機(jī)械波的分類：橫波、縱波

3、波傳播的是振動(dòng)形式，是振動(dòng)的能量。

（三）知識應(yīng)用：

1、課本中提到地震波既有橫波，又有縱波。你能想象在某次地震時(shí)，位于震源正上方的建筑物，在

縱波和橫波分別傳來時(shí)的振動(dòng)情況嗎？為什么？（從理性認(rèn)識回到感性認(rèn)識，實(shí)現(xiàn)認(rèn)識的第：次飛躍）

2、本來是靜止的質(zhì)點(diǎn)，隨著波的傳來開始振動(dòng)，有關(guān)這?現(xiàn)象的說法正確的有：

A、該現(xiàn)象表明質(zhì)點(diǎn)獲得了能量

B、質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的能量是從波源傳來的

C、該質(zhì)點(diǎn)從前面的質(zhì)點(diǎn)獲取能量，同時(shí)也將振動(dòng)的能量向后傳遞

D、波是傳遞能量的一種方式

E、如果振源停止振動(dòng)，在介質(zhì)中傳播的波也立即停止

F、介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)做的是受迫振動(dòng)

（四）布置作業(yè)：

1、書面作業(yè)：列舉生活中常見的有關(guān)機(jī)械波的例子（橫波、縱波各一例）簡述它們是如何形成的。

（培養(yǎng)學(xué)生觀察生活并用所學(xué)物理知識解決實(shí)際問題的能力和表達(dá)能力）

2、動(dòng)腦作業(yè)：發(fā)生地震時(shí)，從地震源傳出的地震波為什么能造成房屋倒塌、人員傷亡的事故？請用

本節(jié)所學(xué)知識加以解釋。（學(xué)以致用，鞏固提高）

12.2波的圖象

一、教學(xué)目標(biāo)

1、知識目標(biāo)：

①知道波的圖象，知道橫、縱坐標(biāo)各表示什么物理量，知道什么是簡諧波。

②知道什么是波的圖象，能在簡諧波的圖象中讀出質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的振幅。

③根據(jù)某一時(shí)刻的波的圖象和波的傳播方向，能畫出下,-時(shí)刻和前一時(shí)刻的波的圖象，并能指出圖

象中各個(gè)質(zhì)點(diǎn)在該時(shí)刻的振動(dòng)方向。

④了解波的圖象的物理意義，能區(qū)別簡諧波與簡諧運(yùn)動(dòng)兩者的圖象。

2、能力目標(biāo)：能夠利用波的圖象解決實(shí)際問題。

二、教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)：波的圖象的物理意義。

三、教學(xué)方法：實(shí)驗(yàn)演示

四、教具：波動(dòng)演示儀，

五、教學(xué)過程：

(-)引入新課

通過上節(jié)課的學(xué)習(xí)，我們知道了什么是機(jī)械波，同時(shí)認(rèn)識了波的形成和傳播過程。

我們還清楚，圖象是描述物理過程、物理現(xiàn)象和反映物理規(guī)律的一種簡單、直觀的方法，如物體的

運(yùn)動(dòng)圖象、簡諧運(yùn)動(dòng)的圖象等。同樣，波的運(yùn)動(dòng)情況及傳播過程也可以用圖象直觀的表示出來。這就是

波的圖象。

(-)進(jìn)行新課

【板書】一、什么是波的圖象

振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)在某一時(shí)刻的位置連成的一條曲線，叫波的圖象。

這就是質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向和波的傳播方向之間的關(guān)系問題。

【板書】二、振動(dòng)方向和波的傳播方向的關(guān)系

[例題I]一列橫波在某一時(shí)刻的波形圖如圖10-1所示。若此時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)a的振動(dòng)方向向下，則波向

什么方向傳播？

分析：取和a相鄰的兩個(gè)點(diǎn)b、c?若a點(diǎn)此時(shí)刻向卜.振動(dòng)，則b點(diǎn)應(yīng)是帶動(dòng)a點(diǎn)振動(dòng)的，c點(diǎn)應(yīng)是在

a點(diǎn)帶動(dòng)下振動(dòng)的。所以b點(diǎn)先振動(dòng)，其次是a、c兩點(diǎn)。因此，波是向左傳播的。

【板書】三、波的圖象變化情況

確定波的圖象變化的情況有兩種方法：一是描點(diǎn)作圖法，二是圖象平移作圖法。（這一節(jié)課我們重點(diǎn)

學(xué)習(xí)前?種方法）

【板書】1、描點(diǎn)作圖法

【例題3】某一簡諧波在t=0時(shí)刻的波形圖如圖10-2中的實(shí)線所示。若波向右傳播，畫出T/4后和

T/4前兩個(gè)時(shí)刻的波的圖象。

圖10-2

分析：根據(jù)t=o時(shí)刻波的圖象及傳播方向，可知此時(shí)刻A、B、C、D、E、F各質(zhì)點(diǎn)在該時(shí)刻的振動(dòng)

方向，由各個(gè)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向可確定出經(jīng)T/4后各個(gè)質(zhì)點(diǎn)所在的位置，將這些點(diǎn)所在位置用平滑曲線連

接起來，便可得到經(jīng)T/4后時(shí)刻的波的圖象。如圖10-2中虛線所示。

若波向左傳播，同樣道理可以畫出從t=o時(shí)刻開始的T/4后和T/4前兩個(gè)時(shí)刻的波的圖象。

卜.面請同學(xué)們在練習(xí)本上畫出波向左傳播，從t=0時(shí)刻開始的T/4后和T/4前兩個(gè)時(shí)刻的波的圖象。

（可以請兩個(gè)學(xué)生到黑板上練習(xí)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，進(jìn)行針對性講評）

【板書】2,圖象平移作圖法

從波的圖象中的波形曲線我們看到，波的圖象和振動(dòng)圖象從圖線形狀看，可以完全相同，但兩種圖

象有著本質(zhì)的區(qū)別。

【板書】四、波的圖象與振動(dòng)圖象的區(qū)別

【板書】1、兩種圖象橫、縱坐標(biāo)的意義不同。

波的圖象橫坐標(biāo)x表示在波的傳播方向上各個(gè)質(zhì)點(diǎn)的平衡位置,振動(dòng)圖象橫坐標(biāo)t表示該質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的

時(shí)間。

【板書】2、兩種圖象描述的對象不同

波的圖象描述的是某一時(shí)刻各個(gè)質(zhì)點(diǎn)偏離平衡位置的位移，振動(dòng)圖象描述的是某一質(zhì)點(diǎn)在不同時(shí)刻

偏離平衡位置的位移。

【板書】3、兩種圖象相鄰兩個(gè)正向（或負(fù)向）位移最大值之間的距離含義不同。

波的圖象中相鄰兩個(gè)正向（或負(fù)向）位移最大值之間的距離表示波在一個(gè)周期內(nèi)傳播的距離，振動(dòng)

圖象中相鄰兩個(gè)正向（或負(fù)向）位移最大值之間的距離表示振動(dòng)的周期。

（三）鞏固練習(xí)

1、一列橫波在某一時(shí)刻的波形如圖10-4所示，若質(zhì)點(diǎn)O此時(shí)向上運(yùn)動(dòng)，則波的傳播方

向；若波向左傳播，則此時(shí)振動(dòng)方向向下的質(zhì)點(diǎn)有

2、如圖10-5所示是一列橫波在t=o時(shí)刻的波形圖。若波向左傳播，用“描點(diǎn)法''作出3174前時(shí)刻

的波形圖。

（四）作業(yè)

1、復(fù)習(xí)本節(jié)課文內(nèi)容。

2、教材練習(xí)??第（1）—（3）題。

12.3波長、頻率和波速

-、教學(xué)目標(biāo)

1、知識目標(biāo)：

①知道什么是波的波長，能在波的圖象中求出波氏。

②知道什么是波傳播的周期（頻率），理解周期與質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)周期的關(guān)系。

③理解決定波的周期的因素，并知道其在波的傳播過程中的特點(diǎn)。

④理解波長、周期（頻率）和波速的物理意義及它們之間的關(guān)系，并會(huì)應(yīng)用這一關(guān)系進(jìn)行計(jì)算和分

析實(shí)際問題。

2、能力目標(biāo)：學(xué)會(huì)應(yīng)用波長、周期（頻率）和波速的關(guān)系分析解決實(shí)際問題的方法。

二、教學(xué)重點(diǎn)：理解波長、周期（頻率）和波速的物理意義及它們之間的關(guān)系，并會(huì)應(yīng)用這?關(guān)系進(jìn)行

計(jì)算和分析實(shí)際問題。

三、教學(xué)方法：實(shí)驗(yàn)演示

四、教具：波動(dòng)演示儀

五、教學(xué)過程：

（-）引入新課

在物理中，一些物理現(xiàn)象、過程、規(guī)律等，都需要用物理量進(jìn)行描述。同樣，機(jī)械波及其傳播過程,

也需要一些物理量進(jìn)行描述。在上一節(jié)我們認(rèn)識和理解波的圖象的基礎(chǔ)上，這節(jié)課，我們來學(xué)習(xí)和研究

描述波的幾個(gè)物理量，即波長、頻率和波速

（-）進(jìn)行新課

【板書】一、波長（入）

在教材中的圖10-5可以看出，由質(zhì)點(diǎn)1發(fā)出的振動(dòng)傳到質(zhì)點(diǎn)13,使質(zhì)點(diǎn)13開始振動(dòng)時(shí)，質(zhì)點(diǎn)1完

成一次全振動(dòng)，因而這兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)步調(diào)完全?致。也就是說，至兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)在振動(dòng)中的任何時(shí)刻，對

平衡位置的位移大小和方向總是相等的。我們就把這樣兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)之間的距離叫做波長。

【板書】1、在波動(dòng)中，對平衡位置的位移總是相等的兩個(gè)相鄰質(zhì)點(diǎn)間的距離，叫做波的波長。

對于波長這個(gè)物理量，我們還需要結(jié)合波的圖象，進(jìn)一步加深理解。

【板書】2、幾點(diǎn)說明

要理解“位移總相等”的含義。這里要求的是每時(shí)每刻都相等。如圖10-10所示，如E、F兩點(diǎn)在圖

示的時(shí)刻位移是相等的，但過一段時(shí)間后，位移就不一定相等，所以E、F兩點(diǎn)的距離就不等于一個(gè)波長。

【板書】（I）“位移總相等”的含義是“每時(shí)每刻都相等”。

從波的圖象中不難看出，位移總相等的兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)，其速度也總是相等的。

【板書】（2）位移總相等的兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)，其速度也總是相等的。

在橫波中，兩個(gè)相鄰波峰或兩個(gè)相鄰波谷之間的距離等于波長。在縱波中，兩個(gè)相鄰密部或兩個(gè)相

鄰疏部之間的距離也等于波長。

結(jié)合圖10-10,我們可以看到，相距8/2的兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)總是相反的。進(jìn)而可以總結(jié)出這樣的結(jié)論：

相距X整數(shù)倍的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)步調(diào)總是相同的；相距X/2奇數(shù)倍的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)步調(diào)總是相反的。

圖10-10

為了描述波的傳播過程，還需要引入物理量一周期和頻率。

【板書】二、周期（T）、頻率（f）

波源質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的周期（或頻率）也就是波傳播的周期（頻率）。

【板書】1、波源質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的周期（或頻率）就是波的周期（或頻率）。

關(guān)于波的周期（或頻率）我們也需要理解幾個(gè)問題。

【板書】2、幾點(diǎn)說明

由于波的周期（或頻率）就是波源質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)周期（或頻率），所以波的周期（或頻率）應(yīng)由波源決定，

與傳播波的介質(zhì)無關(guān)。

【板書】（1）、同一種波在同一種介質(zhì)中傳播時(shí)周期（或頻率）保持不變。

【板書】（2）、每經(jīng)過一個(gè)周期的時(shí)間波就沿傳播方向傳播一個(gè)波長的距離。

【板書】（3）、每經(jīng)歷一個(gè)周期，原有的波形圖不改變。

【板書】三、波速（v）

波速的含義和物體運(yùn)動(dòng)速度的含義是相同的。波速描述的是振動(dòng)在介質(zhì)中傳播的快慢程度。

【板書】1、單位時(shí)間內(nèi)振動(dòng)所傳播的距離叫做波速。即丫=$"

【板書】2、幾點(diǎn)說明。

同一振動(dòng)在不同介質(zhì)中傳播的快慢程度是不同的，也就是說，同一列波在不同介質(zhì)中傳播的速度不

同。由此我們還可以想到，在同一均勻介質(zhì)中，同一列波的波速應(yīng)是不變的。

【板書】（1）波速的大小由介質(zhì)的性質(zhì)決定，同一列波在不同介質(zhì)中傳播速度不同。

（2）一列波在同一均勻介質(zhì)中是勻速傳播的，即5=死.

波速和質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的速度有著完全不同的含義。前者在同種均勻介質(zhì)中具有某一定值，后者的大小和

方向都是隨時(shí)間改變的。

【板書】（3）要區(qū)分波速與質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度的含義。

由波長、周期、（或頻率）和波速的定義，我們可以看到三者有著一定的聯(lián)系。

【板書】四、波長、周期（或頻率）和波速的關(guān)系。

在波動(dòng)中，每經(jīng)過一個(gè)周期T,振動(dòng)在介質(zhì)中傳播的距離等于一個(gè)波長入。由此我們可以找到人、T

（或f）和v三者之間的關(guān)系。

【板書】1、v=X/T

由于周期T和頻率f互為倒數(shù)（即M1/T）,所以V、入與f還應(yīng)有如卜對應(yīng)關(guān)系。

【板書】2、v=Af

由上式我們還可以這樣理解波速這個(gè)物理量，波速等于波長和頻率的乘積。這個(gè)關(guān)系雖然是從機(jī)械

波得到的，但是它對于我們以后要學(xué)習(xí)的電磁波、光波也是適用的。

對于式〒入仃或v=Af,我們不但要理解，還要能應(yīng)用他們解決實(shí)際問題。為了加深對以上兩式的

理解和提高應(yīng)用以上兩式分析問題和解決問題的能力。

（三）作業(yè)

1、復(fù)習(xí)本節(jié)課內(nèi)容，并思考教材中本節(jié)例題的分析與解答過程。

2、思考教材練習(xí)二第（1）題。

3、教材練習(xí)二（2）-（5）題。

12.4,5波的反射和折射、波的衍射

一、教學(xué)目標(biāo)

1、知道什么是波的衍射現(xiàn)象。

2、知道波發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件。

3.知道衍射是波的特有現(xiàn)象。

二、教學(xué)重點(diǎn)：波發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件。

三、教學(xué)方法：實(shí)驗(yàn)演示

四、教具：水波槽、兩塊擋板、

五、教學(xué)過程：

（-）引入新課

大家都熟悉“聞其聲不見其人”的物理現(xiàn)象，這是什么原因呢？通過這節(jié)課的學(xué)習(xí)，我們就會(huì)知道,

原來波遇到狹縫、小孔或較小的障礙物時(shí)會(huì)產(chǎn)生一種特有得現(xiàn)象，這就是波的衍射。

（-）進(jìn)行新課

波在向前傳播遇到障礙物時(shí)，會(huì)發(fā)生波線彎曲，偏離原來的直線方向而繞到障礙物的背后繼續(xù)轉(zhuǎn)播，

這種現(xiàn)象就叫做波的衍射。

【板書】1、波的衍射：波可以繞過障礙物繼續(xù)傳播，這種現(xiàn)象叫做波的衍射。

大家想一想，你見過的哪些現(xiàn)象是波的衍射現(xiàn)象？

答：在水塘里，微風(fēng)激起的水波遇到露出水面的小石頭、蘆葦?shù)募?xì)小的障礙物，會(huì)繞過它們繼續(xù)傳

播。

下面我們用水波槽和小擋板來做實(shí)驗(yàn)，請大家認(rèn)真觀察。

現(xiàn)象：水波繞過小擋板繼續(xù)傳播。

將小擋板換成長擋板，重新做實(shí)驗(yàn)。

現(xiàn)想：水波不能繞到長擋板的背后傳播.

這個(gè)現(xiàn)象說明發(fā)生衍生的條件與障礙物的大小有關(guān)。

卜一面通過實(shí)驗(yàn)研究發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件。

【演示】在水波槽里放兩快小擋板，當(dāng)中留一狹縫，觀察波源發(fā)出的水波通過窄縫后怎樣傳播。

（1）保持水波的波長不變，該變窄縫的寬度（由窄到寬），觀察波的傳播情況有什么變化。觀察到

的現(xiàn)象：

在窄縫的寬度跟波長相差不多的情況3發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象。水波繞到擋板后面繼續(xù)傳播。（參見

課本圖10-26甲）

在窄縫的寬度比波長大得多的情況下，波在擋板后面的傳播就如同光線沿直線傳播一樣，在擋板后

面留下了“陰影區(qū)”。（參見課木圖10-26乙）

（2）保持窄縫的寬度不變，改變水波的波長（由小到大），將實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象用投影儀投影在大屏幕上。

可以看到：在窄縫不變的情況下，波長越長，衍射現(xiàn)象越明顯。

將課木圖10-27中的甲、乙、丙一起投影在屏幕上，它們是做衍射實(shí)驗(yàn)時(shí)拍下的照片。甲中波長是窄

縫寬度的3/10,乙中波長是窄縫寬度的5/1（）,丙中波長是窄縫寬度的7/10。

通過對比可以看出：窄縫寬度跟波長相差不多時(shí)，有明顯的衍射現(xiàn)象。

窄縫寬度比波長大得多時(shí)、衍射現(xiàn)象越不明顯。

窄縫寬度與波長相比非常大時(shí)，水波將直線傳播，觀察不到衍射現(xiàn)象。

【板書】二、發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件

只有縫、孔的寬度或障礙物的尺寸跟波長相差不多，或者比波長更小時(shí)，才能觀察到明顯的衍射現(xiàn)

象。

【板書】?切波都能發(fā)生衍射，衍射是波的特有現(xiàn)象。

（三）鞏固練習(xí)

1.光也是一種波，那么光遇到障礙物是否會(huì)發(fā)生衍射現(xiàn)象？

2.為什么在通常情況卜.，我們說光沿直線傳播，與光是一種波是否矛盾？

3.我們站在大柱子后面能聽到前面人說話的聲音，而太陽光照到大柱子上卻在后面形成了影，為什

么？

（四）課堂小結(jié)。

（五）作業(yè)

1、已知空氣中的聲速是340m/s?，F(xiàn)有幾種聲波：(1)周期為0.05s；(2)頻率為l(？Hz：(3)波長為

10m.它們傳播時(shí)若遇到寬度約為13m的障礙物，發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的是()

A.(1)和(2)

B.(2)和(3)

C.(1)和(3)

D.都可以

2、下列哪些現(xiàn)象是波的衍射現(xiàn)象？

(1)面對障礙物大喊一聲，過一會(huì)聽見自己的聲音。

(2)將一個(gè)音叉敲響，人圍繞它走一周，將聽到忽強(qiáng)忽弱的聲音。

(3)在障礙物的后面可以聽到前面的人說話的聲音。

12.6波的干涉

一、教學(xué)目標(biāo)

(1)知道波的疊加原理.

(2)知道什么是波的干涉現(xiàn)象和干涉圖樣.

(3)知道干涉現(xiàn)象也是波所特有的現(xiàn)象.

二、教學(xué)重點(diǎn)：波的疊加原理

三、教學(xué)方法：實(shí)驗(yàn)演示

四、教具：長繩、發(fā)波水槽(電動(dòng)雙振子)、音叉、

五、教學(xué)過程；

(-)引入新課

前面研究的波的衍射現(xiàn)象，是從波源發(fā)出的一列波的傳播特性。在實(shí)際情況中，?？煽吹綆琢胁ㄍ?/p>

時(shí)在介質(zhì)中傳播。那么，兩列或幾列波在介質(zhì)中相遇時(shí)，將會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象呢？

(二)進(jìn)行新課

一、波的疊加

我們有這樣的生活經(jīng)驗(yàn)：將兩塊石子投到水面上的兩個(gè)不同地方，會(huì)激起兩列圓形水波。它們相遇

時(shí)會(huì)互相穿過，各自保持圓形波繼續(xù)前進(jìn)，與一列水波單獨(dú)傳播時(shí)的情形完全一樣，這兩列水波互不干

擾。

【板書】二、波的干涉

一般地說，振動(dòng)頻率、振動(dòng)方向都不相同的幾列波在介質(zhì)中疊加時(shí)，情形是很復(fù)雜的。我們只討論

一種最簡單的但卻是最重要的情形，就是兩個(gè)振動(dòng)方向、振動(dòng)頻率都相同的波源所發(fā)出的波的疊加。

【演示】在發(fā)波水槽實(shí)驗(yàn)裝置中，振動(dòng)著的金屬薄片AB,使兩個(gè)小球S|、S2同步地上下振動(dòng)，由于

小球&、S2與槽中的水面保持接觸，構(gòu)成兩個(gè)波源，水面就產(chǎn)生兩列振動(dòng)方向相同、頻率也相同的波，

這樣的兩列波相遇時(shí)產(chǎn)生的現(xiàn)象如課本圖10—29所示。為什么會(huì)產(chǎn)生這種現(xiàn)象呢？我們可以用波的疊加

原理來解釋。

課本圖10-30所示的是產(chǎn)生上述現(xiàn)象的示意圖。Si和S2表示兩列波的波源，它們所產(chǎn)生的波分別

用兩組同心圓表示，實(shí)線圓弧表示波峰中央，虛線圓弧表示波谷中央。某一時(shí)刻，如果介質(zhì)中某點(diǎn)正處

在這兩列波的波峰中央相遇處［課本圖10—30所示中的a點(diǎn)］,則該點(diǎn)(a點(diǎn))的位移是正向最大值，等于兩

列波的振幅之和。經(jīng)過半個(gè)周期，兩列波各前進(jìn)了半個(gè)波長的距離，a點(diǎn)就處在這兩列波的波谷中央相遇

處，該點(diǎn)（a點(diǎn)）的位移就是負(fù)向最大值。再經(jīng)過半個(gè)周期，a點(diǎn)又處在兩列波的波峰中央相遇處。這樣，

a點(diǎn)的振幅就等于兩列波的振幅之和，所以a點(diǎn)的振動(dòng)總是最強(qiáng)的。這些振動(dòng)最強(qiáng)的點(diǎn)都分布在課本圖

10—30中畫出的粗實(shí)線上。某時(shí)刻，介質(zhì)中另?點(diǎn)如果正處在列波的波峰中央和另一列波的波谷中

央相遇處［課本圖10—30中的b點(diǎn)］,該點(diǎn)位移等于兩列波的振幅之差。經(jīng)過半個(gè)周期，該點(diǎn)就處在一列

波的波谷中央和另?列波的波峰中央相遇處，再經(jīng)過半個(gè)周期，該點(diǎn)又處在?列波的波峰中央和另?列

波的波谷中央相遇處。這樣，該點(diǎn)振動(dòng)的振幅就等于兩列波的振幅之差，所以該點(diǎn)的振動(dòng)總是最弱的。

如果兩列波的振幅相等，這?點(diǎn)的振幅就等于零。這就是為什么在某些區(qū)域水面呈現(xiàn)平靜的原因。這些

振動(dòng)最弱的點(diǎn)都分布在課本圖10—30中畫出的粗虛線上。可以看出，振動(dòng)最強(qiáng)的區(qū)域和振動(dòng)最弱的區(qū)域

是相互間隔開的。

頻率相同的波，疊加時(shí)形成某些區(qū)域的振動(dòng)始終加強(qiáng)，另一些區(qū)域的振動(dòng)始終減弱，并且振動(dòng)加強(qiáng)

和振動(dòng)減弱的區(qū)域相互間隔，這種現(xiàn)象叫做波的干涉（inerference）。形成的圖樣叫做干涉圖樣。

只有兩個(gè)頻率相同、振動(dòng)方向相同的波源發(fā)出的波，疊加時(shí)才會(huì)獲得穩(wěn)定的干涉圖樣，這樣的波源

叫做相干波源，它們發(fā)出的波叫做相干波。

不僅水波，一切波都能發(fā)生干涉，干涉現(xiàn)象是-?切波都具有的重要特征之一。

【演示】敲擊音叉使其發(fā)聲，然后轉(zhuǎn)動(dòng)音叉，就可以聽到聲音忽強(qiáng)忽弱。這就是聲波的干涉現(xiàn)象。

【板書】1、頻率相同的波，疊加時(shí)形成某些區(qū)域的振動(dòng)始終加強(qiáng)，另一些區(qū)域的振動(dòng)始終減弱，并

且振動(dòng)加強(qiáng)和振動(dòng)減弱的區(qū)域相互間隔，這種現(xiàn)象叫做波的干涉。形成的圖樣叫做干涉圖樣。

2、干涉現(xiàn)象是一切波都具有的現(xiàn)象。

3、產(chǎn)生干涉的必要條件：兩列波的頻率必須相同。

（三）鞏固練習(xí)

1.甲、乙兩同學(xué)分別用竹竿擊打湖面，湖面上就產(chǎn)生兩列水波，

那么，在兩列水波相遇處，會(huì)獲得穩(wěn)定的干涉圖樣嗎？為什么？

2.如圖1所示，相干波源.、S2發(fā)出的兩列波，在介質(zhì)中相

遇疊加，實(shí)線表示這兩列波的波峰中央，虛線表示這兩列波的波谷

中央。問圖中A、B、C、P四個(gè)質(zhì)點(diǎn)，哪些點(diǎn)振動(dòng)最強(qiáng)？哪些點(diǎn)振

動(dòng)最弱？

（四）課堂小結(jié)

（五）作業(yè)1、復(fù)習(xí)本節(jié)課文

2、教材練習(xí)四第（1）、（2）、（3）題。

12.7多普勒效應(yīng)

教學(xué)目標(biāo)：1.知道波源的頻率與觀察者接收到的頻率的區(qū)別

2.知道什么是多普勒效應(yīng)？

3.能運(yùn)用多普勒效應(yīng)解釋一些物理現(xiàn)象

教學(xué)重點(diǎn)：1.知道波源的頻率與觀察者接收到的頻率的區(qū)別

2.知道多普勒效應(yīng)是在波源和觀察者之間有相對運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的.

教學(xué)難點(diǎn)：波源的頻率與觀察者接收到的頻率的區(qū)別

教學(xué)方法：讀、講、練與分析相結(jié)合

課時(shí)安排：1課時(shí)

教學(xué)過程：

讓學(xué)生敘述火車向你駛來時(shí)，汽笛本身的音調(diào)如何變？人聽到的汽笛音調(diào)如何變？

火車離你而去時(shí)，汽笛本身的音調(diào)如何變？人聽到的汽笛音調(diào)如何變？同是汽笛發(fā)聲為什么會(huì)產(chǎn)生兩種

不同的現(xiàn)象呢？

［板書］:多普勒效應(yīng)

?、波源的頻率與觀察者接收到的頻率

知識回顧：1.什么叫頻率？

2.聲音的音調(diào)由什么因素決定？

1.波源的頻率---單位時(shí)間內(nèi)波源發(fā)出的完全波的個(gè)數(shù)

2.觀察者接收到的頻率---單位時(shí)間內(nèi)觀察者接收到的完全波的個(gè)數(shù)

如果波源和觀察者相對于介質(zhì)靜止，則觀察者接收到的頻率與波源的頻率相等，如果波源或觀察者相對于

介質(zhì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，則觀察者接收到的頻率與波源的頻率不相等，這一現(xiàn)象就叫多普勒效應(yīng)

二、多普勒效應(yīng)的成因

例:波速為V=lOOm/s.波源的頻率f=100Hz.可算得:波的周期T=0.01s,波長X=lm.

1.波源相對于介質(zhì)靜止，觀察者相對于介質(zhì)靜止

在時(shí)間t=ls里有100個(gè)波傳到觀察者所在的A處，觀察者接收到的頻率與波源的頻率相等，音調(diào)不變.

2.觀察者相對于介質(zhì)靜止，波源以速度Vw=10m/s相對于介質(zhì)運(yùn)動(dòng)

(1).波源向觀察者運(yùn)動(dòng)

則對觀察者來說感覺到的波速為110m,他在I秒鐘內(nèi)接收到的完全波數(shù)為110個(gè)，所以觀察者感受到

的頻率f=HOHz比波源的頻率f=100Hz要高,因而音調(diào)變高

注意:波速實(shí)際并沒有改變，但在相同的距離中卻多了10個(gè)完整波，是由于波在介質(zhì)中被均勻擠壓，使

之波長變短的緣故

(2).波源遠(yuǎn)離觀察者

由同學(xué)自行分析

3.波源相對于介質(zhì)靜止,觀察者以速度V,、=10m/s相對于介質(zhì)運(yùn)動(dòng)

(1).觀察者向波源運(yùn)動(dòng)(2).觀察者遠(yuǎn)離波源

由同學(xué)自行分析

4.波源與觀察者同時(shí)相對于介質(zhì)運(yùn)動(dòng)又如何呢？

多普勒效應(yīng)更加明顯

三、多普勒效應(yīng)的應(yīng)用

學(xué)生閱讀課文的最后一段，并加以總結(jié)

四、本課小結(jié)

五、鞏固練習(xí)

1.關(guān)于多普勒效應(yīng),下列說法中正確的是

A.多普勒效應(yīng)是由波的干涉引起的B.多普勒效應(yīng)說明波源的頻率發(fā)生了改變

C.多普勒效應(yīng)是由于波源和觀察者之間有相對運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的

D.只有聲波才能產(chǎn)生多普勒效應(yīng)

2.炮彈由遠(yuǎn)處飛來從頭頂呼嘯而過的整個(gè)過程中，我們所聽到的音調(diào)

A.越來越高B.越來越低

C.先變高后變低D.先變低后變高

E.因不知炮彈的速度為多少,所以無法判斷

六、作業(yè)