人教版 (新课标)选修3选修3-4第十二章 机械波2 波的图象教案

关于与波的图象教学设计方案（一）

　　一、教学目标概览

　　1．理解波的图象的意义．知道波的图象的横、纵坐标各表示什么物理量，知道什么是简谐波．

　　2．能在简谐波的图象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象和波的传播方向，能画出下一时刻的波的图象，并能指出图象中各个质点在该时刻的振动方向．

　　二、聚焦重点难点

　　重点：波的图象的意义和应用．

　　难点：对波的图象的理解及跟振动图象的区别．

　　教学过程：

　　图象是描述物理过程、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象，简谐运动的图象等．同样波动的情况也可以用图象直观地表示出来．

　　（一）波的图象

　　【演示】用波动演示仪给出波动过程中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象．

　　1．波的图象：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．

　　波的图象也称波形图或波形曲线．

　　【注意】波的图象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象．

　　2．简谐波

　　（1）简谐运动在介质中传播形成简谐波

　　（2）简谐波的图象是正弦曲线.

　　（3）简谐波是一种最基本、最简单的波.

　　（二）波的图象的意义

　　（可制作多媒体演示课件进行演示）

　　1．波的图象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．波的图象（随时间）的变化情况.

　　（1）描点作图法

　　【例】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象．

　　［解析］根据t＝0时刻波的图象及传播方向，可知此时刻A、B、C、D、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后时刻的波的图象．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前时刻的波的图象．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象．

　　（2）图象平移作图法

　　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．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象．

　　在两种方法中以平移作图法较为简便．

　　波的图象每经过一个周期的时间又回复到原来的波形．

4．波的图象与振动图象的区别

（1）两种图象、横轴坐标的意义不同．

　　波的图象中横轴表示各个质点的平衡位置，振动图象中横轴表示该质点振动的时间．

　　（2）两种图象描述的对象不同．

　　波的图象描述的是某一时刻各个质点离开平衡位置的位移，振动图象描述的是某一质点在不同时刻离开平衡位置的位移．

　　（3）两种图象相邻两个正向（或负向）位移最大值之间距离的含义不同．

　　波的图象中相邻两个正向（或负向）位移最大值之间距离表示波在一个周期内传播的距离，振动图象中相邻两个正向（或负向）位移最大值之间距离表示振动的周期．

　　【小结】  波的图象表示在某一时刻介质中各个质点相对平衡位置的位移．波有三个要素：即某一时刻的波形图，质点的振动方向和波的传播方向．两个特性：即双向性——在不注明波的传播方向时，波的传播方向有两种可能；重复性——经过周期的整数倍时间后，波形图完全与原来一样。

　　【作业】：

　　四、课堂跟踪反馈

　　1．根据如图所列的两图形，分别判断它们属于何种图形（　）

　　A．（a）是振动图形，（b）是波动图形

　　B．（a）是波动图形，（b）是振动图形

　　C．都是波动图形

　　D．都是振动图形

　　2．根据上题所示图象，确定图中A、B两质点的运动方向（　）

　　A．A点向下，B点向上

　　B．A点向上，B点向下

　　C．两质点均向上

　　D．两质点均向下

　　3．波形图象和振动图象都是正弦或余弦曲线，但物理意义不同：振动图象的物理意义是________；波动图象的物理意义是________；从振动图象和波动图象可直接读出的相同的物理量是________．

　　4．横波的图象中，在波的传播方向上达到________的质点所在处是波峰，达到                   的质点是波谷，波峰和波谷是________出现的．

　　5．一列简谐波在x轴上传播，波振动周期为0.4s，已知t=0时刻的波形图如图所示，图中M处的质点此时正经过平衡位置沿y轴正方向运动；画出t=0.5s的波形图．

参考答案

　　1．B  2．D

　　3．某一质点在各个时刻离开平衡位置的位移  某一时刻各个质点离开各自平衡位置的位移  振幅

　　4．正向最大位移；  负向最大位移；  周期性交替

　　5．将原波形向－x方向（波的传播方向）平移5cm，图略。