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§2.3 《机械波的案例分析》

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x/m
反 思
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探 究 交 流
课堂 检测
课本：P39《家庭作业与活动》1、2、3
1．一列简谐横波在某一时刻的波形 图如图甲所示，图中 P、Q 两质点的 横坐标分别为 x=1.5m 和 x=4.5m。P 点的振动图像如图乙所示。 在下列四 幅图中， 点的振动图像可能是 Q 【 】
子长中学高二物理导学稿 主备人：闵 佩 审核：备课组 班 级： 姓名：
课型：新授课 组别：
课时：2-3 课时 时间： 等次：
§ 2.3 《机械波的案例分析》
学习 目标 学法 指导 自 主 预 习 1．学习综合应用机械波形成和传播的规律分析解决实际问题。 2．理解机械波与机械振动的联系，明辨两种图像的区别。 （重点） 3． 理解机械波的传播方向与质点振动方向的关系， 学会在波形图中由其中一个方向推理出另一个方向。 （重点，难点） 注重逻辑推理和分析综合的方法的应用。 1．波长，频率和波速的关系_______________ 2．由于波在同一种介质中是匀速传播的，故机械波的传播时间 t,传播距离 s 和传播速度 v 之间的关系 是：______________ 3．关于解决波的图像问题：应注意波的方向的___________性；波图形的_______性，即相隔时间为周 期整数倍的两个时刻的波形相同。 案例分析 1：地震中不同性质的机械波 案例（略，见教材 P37） 理解要点： 1．机械波在同一均匀介质中时___________传播的，可用 s=vt 处理有关问题； 2．据题意横波传来可以使__________振动，纵波传来可以使_______________振动； 3．利用 s=vt 和两列波传来的时间差列方程计算； 案例分析 2:从波的图像和振动图像上检索关于振动和波的相关信息 案例（略，见教材 P38） 理解要点：1．a 图是波的图像，可知介质中各质点的振幅均为 A=_______m; 这列波的波长为 λ =_____m; 2．b 图是介质中某一个质点的振动图像，可知该质点的振幅为 A=______m; 该质点的振动周期 T=______s，所以这列波的周期也是 T=________s。 3．可由公式 v=_______计算 v=________。 4．理解振动图像与波的图像的区别与联系 案例分析 3 机械波的多解问题举例 图中的实线是某简谐横波在 t 时刻的波形图象，虚线是经过 Δ t=0.2 后的 t′ 时刻 波形图象。 （1）假定波向左传播，求 Δ t 内波传播的可能距离。 （2）若这列波向右传播，求它可能的最大周期。 （3）假定波速是 35 m/s，求波的传播方向. y x/m
图甲
图乙
作
2．一简谐机械波沿 x 轴正方向传播，周期为 T，波长为 。若在 x=0 处质点的振动图像如右图所示， 则该波在 t=T/2 时刻的波形曲线为【 】
业
设 3．图示为一列沿 x 轴负方向传播的简谐横波，实线为 t＝0 时刻的波形图，虚线为 t＝0.6s 时的波形 图，波的周期 T＞0.6 s，则 【 】 y/cm A.波的周期为 2.4 s 0.2 P B.在 t＝0.9 s 时，P 点沿 y 轴正方向运动 O 2 4 5 6 8 10 x/m C.经过 0.4 s，P 点经过的路程为 4 m Q D.在 t＝0.5s 时，Q 点到达波峰位置 -0.2 4．弹性绳沿 x 轴放置，左端位于坐标原点，用手握住绳的左端，当 t＝0 时使其开始沿 y 轴做振幅为 8cm 的简谐振动，在 t＝0.25s 时，绳上形成如图所示的波形，则该波的波速为___________cm/s，t＝ ___________时， 位于 x2＝45cm 的质点 N 恰好第一次沿 y 轴正 y/cm 向通过平衡位置。 8

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2.2有关机械波的案例分-沪科教版选修3-4教案

2.2有关机械波的案例分-沪科教版选修3-4教案

2.2有关机械波的案例分-沪科教版选修3-4教案案例1：机械波的传播1. 实验内容本实验旨在探究机械波在介质中的传播过程。

2. 实验原理机械波需靠介质传播，不同介质的波速不同，传播过程中会出现透射、反射和折射现象。

3. 实验仪器•弹簧绳•牛顿坐标系统•振动发生器4. 实验步骤1.在一个固定的端点处将弹簧绳通过牛顿坐标系固定，并使其水平绷直；2.在绳的另一端绑定质量，然后加上一定的拉力，使其悬挂起来；3.调整振动发生器产生一定频率的波，并将其沿绳传递；4.观察波在绳上的传播过程，特别是在绳的弯曲处、有透光介质时的反射和折射现象。

5. 实验结果由实验结果可知，机械波在介质中能够传播，且传播的过程中会出现透射、反射和折射现象。

案例2：共振1. 实验内容本实验旨在研究机械波中的共振现象。

共振是指机械系统中当外力的频率与系统的固有频率相等时，系统中的振幅会迅速增大。

3. 实验仪器•铁丝扭摆•振动源•振幅测量器4. 实验步骤1.在铁丝扭摆上固定一个小球；2.调整振幅发生器的频率，探究哪些频率可以产生明显的共振现象；3.测量振幅，在不同的频率下变化情况。

5. 实验结果由实验结果可知，在铁丝扭摆上会出现共振现象，且其频率与振幅呈正相关关系。

案例3：声音波动的传播1. 实验内容本实验旨在研究声音波动在不同介质中的传播过程。

2. 实验原理声音波动也是一种机械波动，但与通常意义上的机械波不同，是通过固体、液体和气体媒质的振动而能够传递的。

3. 实验仪器•扬声器•麦克风•示波器1.将扬声器放在一空舱内，发出一定频率的声音波，同时在几个位置处安装有麦克风，并用示波器记录下麦克风的振动情况；2.重复进行实验，但在舱内放置不同的介质，如空气、水、金属等。

5. 实验结果由实验结果可知，声音波动在不同介质中的传播有着不同的速度和效果。

在固体中传播时速度最快，而在空气中传播速度最慢。

有关机械波的案例分析 课件(沪科版选修3-4)

有关机械波的案例分析 课件(沪科版选修3-4)


波的传播方向、质点的振动方向的判定方法 【探究导引】 波在传播过程中，某时刻的波的图像上，不同的质点的位置不 同，其振动方向有相同的，也有相反的，请思考下列问题： (1)波的传播方向与质点的振动方向有何关系？ (2)质点振动的速度和波的传播速度是一回事吗？
【要点整合】 根据波形图和波的传播方向判断质点的振动方向的四种方法 1.质点带动法(特殊点法) 由波的形成传播原理可知，后振动的质点总是重复先振动质点 的运动，若已知波的传播方向而判断质点振动方向时，可在波 源一侧找与该点距离较近的前一质点，如果前一质点在该质点 下方，则该质点将向下运动(重复前面质点的运动)，否则该质 点向上运动.例如，向右传播的某列波，某时刻波的图像如图 甲所示，若判断质点M的振动方向，可在波源一侧找出离M较近 的前一质点M′，M′在M下方，则该时刻M向下运动.
【想一想】 地震观测站是如何确定震中所处的位置的？ 提示：地震波中有纵波和横波，两种波的传播速度不同，可以 通过地震观测站记录的纵波与横波的时间间隔，确定震中到观 测站的距离，再根据地震波的传播方向就可以确定震中的位置.
二、振动图像和波动图像 1.二者的判断:判断某图像是振动图像还是波动图像，最基础 的方法是：根据图像_横__坐__标__的单位.若横坐标表示_时__间__，则此 图像是振动图像；若横坐标表示_长__度__或__距__离__，则此图像是波动 图像. 2.二者对应关系的应用:由波动图像读出_波__长__λ__，由振动图像 读出_周__期__T__，则波速__v___T ___.
(1)这列波的可能的波速表达式； (2)若波向左传播，且3T＜Δt＜4T，波速为多大？ (3)若波速v=68 m/s，则波向哪个方向传播？
【思路点拨】解答本题应明确以下两点：
机械波的几个特例分析

机械波的几个特例分析

422010年第1期众所周知，各道加工机械上具有周期性运动的机械零部件缺陷，会造成纱条周期性不匀，能够反映到波谱图上。

波谱图提供了查找有害疵点的依据，可以根据机械波幅度的高低、波形及位置估计出疵点产生工序和机器具体部位。

波谱图已成为查找机械问题的一种必要的帮助手段了。

一般的机械磨损及罗拉、皮辊弯曲造成的机械波比较好找，它的位置与通过估计部位再进行牵伸计算出的位置相近，因为实际总有捻缩、皮辊滑溜率造成的牵伸效率等因素影响，不可能准确完全吻合，实际机械波与理论计算值相差在2个频道以内，都属基本吻合。

我们在实际生产中总会有特殊情况，有一些特例不是经过计算就可以找到，而且有些是无害的机械波，不用处理。

以下是我们在生产实践中遇到的几个波谱分析的特例。

1 吊锭粗纱满纱的30－40cm 机械波我厂的吊锭大卷装粗纱满纱经常出现30－40cm 机械波，刚开始怀疑为中罗拉造成，因为中罗拉部位有缺陷，反映到波谱图上“烟囱”位置应在40cm 左右，实际上车查找中罗拉问题，却没发现有何弊病。

后来又做中纱、小纱，发现机械波是移动不定的，纱越小，机械波波长越短，中机械波的几个特例分析闫 英（河北省石家庄常山股份棉三分公司）摘　要：各道机械上具有周期性运动的机械零部件缺陷，会造成纱条周期性不匀，能够反映到波谱图上。

波谱图提供了查找有害疵点的依据，可以根据机械波幅度的高低、波形及位置估计出疵点产生工序和机器具体部位。

关键词：机械波 周期性不匀 波谱分析纱在20cm 左右，小纱在15cm 左右，用这些粗纱纺细纱也没有任何问题，我们分析机械波的产生与纱的直径有关，实际测量的大、中、小纱周长，发现与机械波波长相吻合，经过调查，认为是由于条干仪粗纱架本身的缺陷或使用调整不当，粗纱试样从粗纱管退绕过程中，退绕张力一张一弛变化，使粗纱试样产生了与粗纱管退纱张力变化同步的周期性条干不匀，其周期性不匀波长随粗纱管纱退绕直径减少而变短，波长始终与粗纱退绕时卷装周长相吻合。

2.2有关机械波的案例分-沪科教版选修3-4教案

2.2有关机械波的案例分-沪科教版选修3-4教案

2.2 有关机械波的案例分析——沪科教版选修3-4教案机械波是指通过某种物质介质传播的一种物理波，其特点是将介质中的能量传递给下一个质点。

通过实验和案例的分析，我们可以更加深入地理解和掌握机械波的特性和规律。

1. 线上波传播的案例分析在选修3-4的教学中，我们可以通过震动绳子的实验来观察线上波的传播特点。

实验步骤：1.将一根较长的细绳子定于两端，使其悬挂在空中，保持水平状态；2.在一端向绳子方向施加小幅度的上下震动，观察绳子上的波动情况；3.观察波动在绳子上的传播规律，尝试用手捏住绳子，观察波的传播现象。

通过这个实验，我们可以发现，绳子上的波可以沿着绳子向远处传播，并且波动的速度和波长与绳子的特性和参数有关。

当我们捏住绳子时，波动就无法再向远处传播了，这是因为我们打断了绳子上的介质传播。

2. 声波传播的案例分析除了线上波以外，我们还可以看到机械波的另一个实例——声波。

沪科教版选修3-4也有一个关于声音传播的案例分析。

实验步骤：1.在一个空房间内，找两个学生站在一定距离的地方，并面对面；2.让一名学生低声说话，另一名学生静静地听；3.让说话的学生逐渐向远处走去，并不断降低声音的大小，观察另一名学生的反应。

这个实验揭示了声音传播的特点，声音是通过介质（空气）向四周的传播的，并且由于介质的不同，声音在传播的过程中会产生不同的反射、折射和衍射现象，这些现象可以影响声音的传播路径和强度。

3. 弦上波的案例分析除了线上波和声波以外，我们还可以观察到由弦上波引起的振动。

同样，沪科教版选修3-4也提供了一个案例分析。

实验步骤：1.取一段较长的弦子固定于两端，使其水平悬挂在空中；2.在弦子的其中一端施加一下简单周期性的上下振动；3.观察弦子上的波动情况，并测量波长和振动频率。

由弦子上的参照点开始分析，我们发现弦子的不同部位向不同方向运动，并且这些部位的振动谐波特性不同。

因此，弦子的波动可以分解为一系列谐波，振动的频率和波长与细节弦子的形状和振动特性有关。