高中物理第十二章机械波单元复习与测试选修3-4教案

第1节波的形成和传播1.波的传播过程中，各质点的周期均与波源的振动周期相同。

2．波在传播时,是前一质点带动后一质点振动,离波源越远，质点振动越滞后。

3．各质点只在各自的平衡位置附近振动，并不随波迁移。

4．质点的振动方向与波的传播方向相互垂直的波,叫横波,质点的振动方向与波的传播方向在同一直线上的波，叫纵波。

一、波的形成和传播1．形成原因：以绳波为例（如图12。

1。

1所示)图12。

1­1(1)可以将绳分成许多小部分，将每一部分看做质点。

(2)在无外来扰动之前，各个质点排列在同一直线上，各个质点所在的位置称为各自的平衡位置.(3）由于外来的扰动，会引起绳中的某一质点振动，首先振动的这个质点称为波源.(4）由于绳中各质点之间存在着相互作用力，作为波源的质点就带动周围质点振动，并依次带动邻近质点振动，于是振动就在绳中由近及远地传播。

2．介质（1)定义:波借以传播的物质。

（2)特点：组成介质的质点之间有相互作用,一个质点的振动会引起相邻质点的振动。

二、横波和纵波定义标识性物理量实物波形横波质点的振动方向与波的传播方向互相垂直的波(1)波峰:凸起的最高处（2）波谷:凹下的最低处纵波质点的振动方向与波的传播方向在同一直线上的波(1)密部：质点分布最密的位置(2）疏部：质点分布最疏的位置三、机械波1．定义机械振动在介质中传播，形成机械波。

2．产生条件(1)要有机械振动.(2）要有传播振动的介质。

3．机械波的实质(1）传播振动这种运动形式.(2)传递能量的一种方式。

依靠介质中各个质点间的相互作用力而使各相邻质点依次做机械振动来传递波源的能量.1．自主思考——判一判（1）质点的振动位置不断转换即形成波。

（×)（2)在绳波的形成和传播中,所有质点同时运动，同时停止运动。

（×）(3）在绳波的形成和传播中,所有质点的运动是近似的匀速直线运动。

（×）(4）机械波传播的是能量和振动形式，机械波不能在真空中传播.(√）（5）横波在固体、液体、气体中都能传播，纵波只能在气体中传播。

机械波复习课教案★教学目标：1．知识目标通过例题的讲解，使学生对本章的基本概念和基本规律有进一步地理解，并能熟练应用本章知识分析解决物理问题。

2．能力目标在熟练掌握基本概念、基本规律的基础上，能够分析和解决一些实际问题。

3．物理方法教育目标通过复习，培养学生归纳知识和进一步运用知识的能力，学习一定的研究问题的科学方法。

★复习重点：对物理概念的深刻含义、对物理概念的综合性运用★教学方法：复习提问，讲练结合，学案导学★教具投影片，学案★教学过程一、本章知识脉络二、本章要点追踪及典题例析1．机械波的产生条件：①波源（机械振动）②传播振动的介质（相邻质点间存在相互作用力）。

2．机械波的分类机械波可分为横波和纵波两种。

（1）质点振动方向和波的传播方向垂直的叫横波。

波的叠加 干涉 衍射多普勒效应 特性 实例声波，超声波及其应用 机械波 形成和传播特点 类型 横波 纵波 描述方法 波的图象波的公式：vT =λ x=vt（2）质点振动方向和波的传播方向平行的叫纵波。

3．机械波的传播（1）在同一种均匀介质中机械波的传播是匀速的。

波速、波长和频率之间满足公式：v=λ f。

（2）介质质点的运动是在各自的平衡位置附近的简谐运动，是变加速运动，介质质点并不随波迁移。

（3）机械波转播的是振动形式、能量和信息。

（4）机械波的频率由波源决定，而传播速度由介质决定。

4．机械波的反射、折射、衍射、干涉一切波都能发生反射、折射、衍射、干涉。

特别是衍射、干涉，是波特有的性质。

（1）衍射。

①波绕过障碍物的现象叫做波的衍射。

②能够发生明显的衍射现象的条件是：障碍物或孔的尺寸比波长小，或者跟波长相差不多。

（2）干涉。

产生干涉的必要条件是：两列波源的频率必须相同。

在稳定的干涉区域内，振动加强点始终加强；振动减弱点始终减弱。

“波峰和波峰叠加得到振动加强点”，“波谷和波谷叠加也得到振动加强点”，“波峰和波谷叠加得到振动减弱点”。

【例1】如图所示，S1、S2是两个相干波源，它们振动同步且振幅相同。

波的形成和传播教材依据：本节课设计依据人民教育出版社普通高中课程标准实验教科书物理选修3-4第十二章第一节波的形成与传播的内容。

设计思想：本节课基于对课标的理解，主要从学生体验式参与、合作交流、以科学探究的过程去认识波的形成过程为主线来进行课程设计。

对于波，学生并不陌生，但波是如何产生的？又是怎样传播的？传播中有哪些特点？学生可能一知半解，本设计从简单的事实（水波、绳波）举例，设疑激趣引导学生，让学生积极参与、思考、探究，发挥自已的想像力和观察力，通过对日常生活中观察到的现象分析、总结，进而设计可行的模拟实验，制定方案，体验实验，归纳现象，总结特点来揭示波的形成特点和传播特点，在体验式教学过程中轻松的突出重点，突破难点，有效的达成教学目标，使学生在获取基础知识与基本技能的同时成为学会学习和形成正确价值观的过程。

设计理念：本节课设计充分体现新课改理念，以学生为主体，教师为主导，以科学的探究方法引导学生参与教学过程，体验教学活动，自己归纳总结知识，让学生在体验中总结学习，在学习中体会知识、融化知识、进而达到理解掌握知识。

真正的将合作、交流与探究落到实处，使三维教学目标得到有效的实现，使学生的学科素养得到有效提高。

教学目标：知识与能力：●知道直线上机械波的形成过程●知道什么是横波、纵波，知道波峰、波谷、疏部和密部●认识波动与振动的区别●理解机械波的产生条件及传播特点过程与方法：●通过引导学生运用科学的探究方法来认识机械波的形成过程，培养学生科学探究精神和意识●通过小组合作交流，设计实验，体验实验，激励学生的有效思维，让学生养成主动参与，科学分析、推理、归纳总结、交流与合作、学以致用的习惯和能力。

情感、态度和价值观●培养学生严谨、求实的科学研究精神和探索精神●调动学生参与教学过程的设计和组织，培养他们的学习热情，与他人合作的团队精神、共同交流、合作的意识及实践与理论结合的探究精神教学重点：机械波概念的建立波的形成与传播的特点波动与振动的区别和联系教学难点：机械波的特点教学准备：多媒体、纸船、盛水盆、绳子（二人一条）、“探索波的形成和传播规律”的实验报告、弹簧纵波演示仪、横波演示仪、实物展示台教学方法：体验式教学实验法情境法交流讨论法观察法教学过程：教学过程学法指导及教学活动温故知新导课T（Teacher）：我们在上一章学习了机械振动，如果我们想让静止在玻璃缸中纸船振动起来，该怎样办呢？S（Student）：直接给小船作用力，如压、吹等。

第十二章机械波12.4波的衍射和干涉（一）【学习目标】1．知道什么是波的衍射。

2．知道波发生明显衍射的条件。

3．知道衍射是波所特有的现象。

重点： 1.波的衍射现象。

2.波能够产生明显衍射的条件。

难点：产生明显衍射现象的条件的理解【自主预习】1.波可以绕过障碍物继续传播，这种现象叫做波的________。

2．实验表明：只有缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长________，或者比波长________时，才能观察到明显的衍射现象。

3．一切波________发生衍射。

衍射是波________的现象。

4.衍射现象的理解①衍射是波特有的现象，一切波都可以发生衍射。

②凡能发生衍射现象的就是波。

③波的衍射总是存在的，只有“明显”与“不明显”的差异。

④波长较长的波容易产生明显的衍射现象。

⑤波传到孔或障碍物时，孔或障碍物仿佛一个新波源，由它发出与原来同频率的渡在孔或障碍物后传播，就偏离了直线方向。

因此，波的直线传播只是在衍射不明显时的近似。

【典型例题】【例1】下列关于波的衍射的说法正确的是 ( )A．衍射是一切波特有的现象B，对同一列波，缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长差不多或比波长小时，衍射现象明显 C．只有横波才能发生衍射现象，纵波不能发生衍射现象D．声波容易发生衍射现象是由于声波波长较大【例2】关于波的衍射．下列说法正确的是 ( )A．衍射是一切波的特性B．波长跟孔的宽度差不多时，能发生明显的衍射现象C．波长比孔的宽度小得越多，衍射现象越不明显D波长比孔的宽度大得越多，衍射现象越不明显【例3】甲、乙两人分乘两只船在湖中钓鱼，两船相距24 m，有一列水波在湖面上传播，使每只船每分钟上下浮动 10次。

当甲船位于波峰时，乙船位于波谷，这时两船之间还有一个波峰，则此水波的波长为多少?波速为多少?若此波在传播过程中遇到一根竖立的电线杆，是否会发生明显的衍射现象?【例4】如图12－4－2所示是观察水面波衍射现象的实验装置，AC和BD是两块挡板，AB是一个孔，O是波源，图中已画出波源所在区域波的传播情况，每两条相邻波纹(图中曲线)之间的距离表示一个波长，则波经过孔之后的传播情况，下列描述中正确的是( )A．此时能明显观察到波的衍射现象B．挡板前后波纹间距离相等C．如果孔AB扩大，有可能观察不到明显的衍射现象D．如果孔的大小不变，使波源频率增大，能更明显的观察到衍射现象【例5】．把M、N两块挡板中的空隙当做一个“小孔”做水波的衍射实验，出现了如图12－4－3所示的图样，位置P处的水没有振动起来，现要使挡板左边的振动传到P处，在不改变挡板M 的左右位置和P点位置的情况下，可以采用哪些办法？【课堂反馈】1．以下关于波的衍射的说法中正确的是（）A．波遇到障碍物时，一定会发生明显的衍射现象B．当障碍物的尺寸比波长大得多时，衍射现象很明显C．当孔的大小比波长小时，衍射现象很明显D．只有当障碍物的尺寸与波长相差不多时，才会发生明显的衍射现象2．如图10.4－4所示，S是振源，MN是带孔的挡板，其中M固定，N可以上下移动，为了使原来不振动的A点振动起来，可采用的办法是（）A．增大S的振动频率B．减小S的振动频率C．N上移D．N下移【课后练习】1．以下关于波的衍射说法正确的是( )A．波遇到障碍物时，一定会发生明显的衍射现象B．当障碍物的尺寸比波长大得多时，衍射现象很明显C．当孔的大小比波长小时，衍射现象很明显D．只有当障碍物的尺寸与波长差不多时，才会发生明显的衍射现象2．关于波的衍射现象，下列说法正确的是( )A．某些波在一定条件下才有衍射现象B．某些波在任何情况下都有衍射现象C．一切波在一定条件下都有衍射现象D．一切波在任何情况下都有衍射现象3．对于波长为100m的声波，下列说法正确的是( )A．在同一均匀介质中，此波比波长为20的声波传播得更快B．不能被听见C．当孔的大小比波长小时，衍射现象很明显D．只有当障碍物的尺寸与波长差不多时，才会发生明显的衍射现象4．在水波槽的衍射实验中，若打击水面的振子振动的频率为5Hz，水波在水波槽中的传播速度为0.05m/s，为观察到显著的衍射现象，小孔直径应为( ) A．10cm B．5mC．大于1cm D．小于1cm5．“闻其声而不见其人”是因为一般障碍物的尺寸()A．可以跟声波波长相比较，使声波发生明显衍射B．比声波波长大得多，声波不能发生衍射C．可以跟光波波长相比较，使光波也发生衍射D．比光波波长大得多，光波不能发生明显衍射6．关于波的衍射现象，下列说法中正确的是()A．水波绕过障碍物而继续传播的现象，即为波的衍射现象B．衍射现象是波特有的现象C．一切波都能发生衍射，只不过明显与否而已D．要发生明显的衍射，必须满足一定的条件7．在下列四种情况中，能够使声波发生明显衍射的情况是()A．声源频率为330 Hz，声速为340 m/s，障碍物尺寸为60 m×60 mB．声源频率为330 Hz，声速为1 500 m/s，障碍物尺寸为60 m×60 mC．声源频率为300 Hz，在空气中传播，障碍物尺寸为1 m×1 mD．声源频率为300 Hz，声速为1 500 m/s，障碍物尺寸为1 dm×1 dm8．关于波的衍射现象，下列说法正确的是( )A．当孔的尺寸比波长大时，一定不会发生衍射现象B．只有孔的尺寸与波长相差不多，或者比波长还小时才会观察到明显的衍射现象C．只有波才有衍射现象D．以上说法均不正确9．下列属于明显衍射现象的是( )A．隔墙有耳B．池中假山前有水波，假山后无水波C．河中芦苇后面没有留下无波的区域D．在大山前喊话，多次听到自己的声音10．关于衍射，下列说法正确的是( )A．发生衍射就是波传到障碍物或孔的后面B．发生衍射的同时把波源的能量传播到“衍射”区域C．衍射只有波才能发生D．只有孔才能发生衍射，一块挡板不可能发生波的衍射11．水波通过小孔，发生了一定程度的衍射，为使衍射现象更明显，下列做法可取的是( ) A．增大小孔尺寸B. 减小小孔尺寸C．增大水波频率D．减小水波频率12．在水波槽的衍射实验中，若打击水面的振子振动的频率是5 Hz，水波在水波槽中的传播速度是0.05 m/s，为观察到显著的衍射现象，小孔直径d应为( )A．10 cm B．5 mC．d>1 cm D．d<1 cm13．波长为60 m和17 m的两列声波在空气中传播时，下列叙述中正确的是( )A．波长60 m的声波比波长17 m的声波传播速度慢B．波长60 m的声波比波长17 m的声波频率小C．波长60 m的声波比波长17 m的声波易发生衍射D．波长60 m的声波不能被反射14．如下图所示是水波遇到小孔或障碍物后的图象，图中每两条实线间的距离约为一个波长，则其中可能出现的图象是( )15．如图10．4－5所示是不同频率的水波通过相同的小孔所能到达区域的示意图，情况中水波的频率最大；情况中水波的频率最小．例题答案：1. 答案 ：A 、B 、D解析： 衍射是一切波特有的现象，所以选项A 对c 错；发生明显的衍射现象是有务件的，只有缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长差不多或比波长更小时，才能观察到明显的衍射现象，所以选项B 是正确的；声波的波长在1．7 cm 到17 m 之问，一般常见的障碍物或孔的大小可与之相比，正是由于声波波长较大，声波容易发生衍射现象，所以选项D 也是正确的。