1、機械振動 機械波新教材（教科版選修3-4） 舊教材（北京師范大學出版社）第十章第十章 機械振動（第一冊）機械振動（第一冊）1機械振動機械振動 簡諧運動簡諧運動2探究影響單擺振動周期的因素探究影響單擺振動周期的因素3簡諧運動的圖像簡諧運動的圖像4受迫振動受迫振動第二十三章第二十三章 機械波（第三冊）機械波（第三冊）1機械波的形成機械波的形成2波的描述波的描述3波的疊加波的疊加4聲波聲波* 5.駐波駐波6.多普勒效應多普勒效應編寫思想編寫思想：即循序漸進、改變學習方式、貫穿探究精神、增強實踐意識、即循序漸進、改變學習方式、貫穿探究精神、增強實踐意識、重視科學思想與科學方法、滲透情感重視科學思想與科

2、學方法、滲透情感、態度態度與與價值觀的教育等幾個方面價值觀的教育等幾個方面。第一章第一章 機械振動機械振動1簡諧運動簡諧運動2單擺單擺3簡諧運動的圖像和簡諧運動的圖像和公式公式4阻尼振動阻尼振動 受迫振動受迫振動5實驗探究實驗探究 用單擺測重力加速度用單擺測重力加速度第二章第二章 機械波機械波1波的形成和傳播波的形成和傳播2波速與波長、頻率的關系波速與波長、頻率的關系3波的圖像波的圖像4惠更斯原理惠更斯原理 波的反射和折射波的反射和折射5. 波的干涉波的干涉 波的衍射波的衍射6. 多普勒效應多普勒效應人教版 教科版 第十一章第十一章 機械振動機械振動1簡諧運動簡諧運動2簡諧運動的描述簡諧運動的

3、描述3簡諧運動的回復力和能量簡諧運動的回復力和能量4單擺單擺5外力作用下的振動外力作用下的振動第十二章第十二章 機械波機械波1波的形成和傳播波的形成和傳播2波的圖像波的圖像3波長、頻率和波速波長、頻率和波速4波的反射和折射波的反射和折射5. 波的衍射波的衍射6. 波的干涉波的干涉7. 多普勒效應多普勒效應第一章第一章 機械振動機械振動1簡諧運動簡諧運動2單擺單擺3簡諧運動的圖像和簡諧運動的圖像和公式公式4阻尼振動阻尼振動 受迫振動受迫振動5實驗探究實驗探究 用單擺測重力加速度用單擺測重力加速度第二章第二章 機械波機械波1波的形成和傳播波的形成和傳播2波速與波長、頻率的關系波速與波長、頻率的關系

4、3波的圖像波的圖像4惠更斯原理惠更斯原理 波的反射和折射波的反射和折射5. 波的干涉波的干涉 波的衍射波的衍射6. 多普勒效應多普勒效應簡諧運動是高中物理中最復雜的機械運動，學會分析簡諧運動是高中物理中最復雜的機械運動，學會分析振子位移、速度、加速度、動能和動量的變化情況可以振子位移、速度、加速度、動能和動量的變化情況可以進一步鞏固力學基本概念的學習。對簡諧運動應用牛頓進一步鞏固力學基本概念的學習。對簡諧運動應用牛頓定律、動能定理、動量定理、機械能守恒定律可以鞏固定律、動能定理、動量定理、機械能守恒定律可以鞏固對力學基本規律的理解。對力學基本規律的理解。振動和波動規律描述，高中主要利用圖像法，

5、振動和波動規律描述，高中主要利用圖像法，讀圖能讀圖能力力是本部分培養的重點能力。是本部分培養的重點能力。單擺周期公式中的單擺周期公式中的“g” 是和萬有引力、自由落體、平是和萬有引力、自由落體、平拋運動進行綜合的拋運動進行綜合的“橋梁橋梁”注意靈活應用簡諧運動的特點對稱性和周期性。注意靈活應用簡諧運動的特點對稱性和周期性。機械波是機械振動在介質中的傳播，高考中大部分是機械波是機械振動在介質中的傳播，高考中大部分是以以波動圖來同時考察波動和振動規律。波動圖來同時考察波動和振動規律。機械波因其時間和空間對稱性以及傳播的雙向性往往機械波因其時間和空間對稱性以及傳播的雙向性往往出現多解，從中可以培養思

6、維的周密性。出現多解，從中可以培養思維的周密性。：采用控制因素的方法采用控制因素的方法, ,把多因素的問題變成多個單因素的問題把多因素的問題變成多個單因素的問題, ,每次只改變每次只改變其中的某一個因素其中的某一個因素, ,而控制其余幾個因素不變而控制其余幾個因素不變, ,從而從而研究被改變的這個因素對事物的影響研究被改變的這個因素對事物的影響, ,最后在綜合解最后在綜合解決。決。（2 2）表征思想：）表征思想：表征指信息被記載和表示表征指信息被記載和表示的方式。我們知道廣義的知識分為陳述性知識和程序的方式。我們知道廣義的知識分為陳述性知識和程序性知識，陳述性知識用于回答性知識，陳述性知識用于

7、回答“是什么是什么”的問題，即符的問題，即符號、事實、有組織的知識，而程序性知識卻用于回答號、事實、有組織的知識，而程序性知識卻用于回答“怎么辦怎么辦”的問題。一般說來，陳述性知識主要以命的問題。一般說來，陳述性知識主要以命題、命題網絡和圖式的形式來表征的，而程序性知識題、命題網絡和圖式的形式來表征的，而程序性知識的表征則是通過產生式來實現的。的表征則是通過產生式來實現的。 運動的表征：簡諧運動是從運動的表征：簡諧運動是從3方面描述：方面描述：（1）物理量：振幅、周期、頻率、相位、回復力、能量）物理量：振幅、周期、頻率、相位、回復力、能量（2）表達式：）表達式： xAsin(t)；（3）位移）

8、位移-時間圖像。時間圖像。還有機械波從還有機械波從2方面描述：方面描述：（1）用波長、振幅、頻率、波速描述；）用波長、振幅、頻率、波速描述；（2）用波動圖像來描述）用波動圖像來描述。（3）模型法）模型法:指所研究的系統、過程、事物或指所研究的系統、過程、事物或概念的一種表達形式，它可以是根據實驗、圖樣放大或概念的一種表達形式，它可以是根據實驗、圖樣放大或縮小而制作的樣品，也可以是人們抽象出來的反映事物縮小而制作的樣品，也可以是人們抽象出來的反映事物本質特征的研究對象。本質特征的研究對象。（4）疊加思想：）疊加思想：疊加原理是指幾種不同原因疊加原理是指幾種不同原因的綜合所產生的結果，等于這些不同

9、原因單獨產生效果的綜合所產生的結果，等于這些不同原因單獨產生效果的累加。給人們帶來的啟示是，復雜與簡單、綜合與獨的累加。給人們帶來的啟示是，復雜與簡單、綜合與獨自之間存在一種內在的聯系和機制，正因為這種特殊的自之間存在一種內在的聯系和機制，正因為這種特殊的關系，也為我們研究和解決一些復雜現象提供了一種行關系，也為我們研究和解決一些復雜現象提供了一種行之有效的方法。之有效的方法。第一章第一章 機械振動機械振動1簡諧運動 2課時2單擺 2課時3簡諧運動的圖像和公式 2課時4阻尼振動 受迫振動 1課時5學生實驗:用單擺測定g 1課時 檢測練習 1課時 共計9課時第二章第二章 機械波機械波1波的形成和

10、傳播 1課時2波速與波長、頻率的關系 1課時3波的圖像 2課時(含習題課)4惠更斯原理 波的反射和折射 1課時5. 波的干涉、衍射 1課時6. 多普勒效應 1課時 檢測練習 1課時 共計8課時第一章第一章 機械振動機械振動通過回顧已學的幾種運動及其動力學條件引入課題,強調從簡單到復雜的研究方法。 勻速直線運動：F合=0 勻變速直線運動：F合=恒量，/v0。 類平拋運動： F合=恒量，v0 勻圓周運動：F合大小不變，方向始終與速度垂直。：抓住典型振動的觀察與分析觀察與分析展示圖片 ：圖（a）細繩拴著小球的運動；圖（b）滑塊在氣墊導軌上的運動；圖（c）樹梢的擺動鐘鐘擺擺的的振振動動指指針針的的振振

11、動動琴琴弦弦的的振振動動樹樹枝枝的的振振動動（1 ）有一個“中心位置” （平衡位置）-原來靜止時的位置“中心”意味著具有“對稱性”（2）運動具有往復性“往復”意味著具有“周期性”機械振動：物體在平衡位置附近的往復運動。機械振動：物體在平衡位置附近的往復運動。讓學生以振動的共同特征為線索去尋找生活中的實例水上浮標的浮動 刮風時門窗的振動機器開動時機座的振動 地震時地殼的振動引導學生從各種復雜的振動中,找出最簡單、最特殊的簡諧振動()進行研究。M小球遠大于M彈簧時，M小球可視為振動系統的質量小球雖較大但各部分運動情況相同，可視小球的運動最終會停止-摩擦阻力猜想:假如沒有阻力？-振動將不斷延續彈簧振

12、子模型-理想化模型）：彈簧沒有質量小球可視為質點振動過程不受阻力如何確定振子的位置？振動位移x：振動物體的位移。 大小：等于物體距平衡位置的距離。方向：總是由平衡位置指向物體所在位置。 下圖中如果規定在O點右邊為正，則在左邊為負。XA為正、XB為負思考：當小球由 OA O 過程中，小球的振動位移如何變化？ 學生第一次接觸，通過實例講清楚。這時候振動的學生第一次接觸，通過實例講清楚。這時候振動的特點重復性，顯得很重要了。特點重復性，顯得很重要了。正確理解全振動的概念，應注意把握振動的五個特征：正確理解全振動的概念，應注意把握振動的五個特征： (1)振動特征：一個完整的振動過程。振動特征：一個完整

13、的振動過程。 (2)物理量特征：位移物理量特征：位移(x)、加速度、加速度(a)、速度、速度(v)三者第一三者第一次同時與初始狀態相同。次同時與初始狀態相同。 (3)時間特征：歷時一個周期。時間特征：歷時一個周期。 (4)特征：振幅的特征：振幅的4倍。倍。1T對應對應4A,T/2 對應對應2A, (5)相位特征：增加相位特征：增加2。 是根據力的作用效果命名的是根據力的作用效果命名的 。它是振動物體在它是振動物體在，可能是幾個力的合力，可能是幾個力的合力, ,也可能是某一個力，還可也可能是某一個力，還可能是某一個力的分力。注意回復力不一定等于合外力。能是某一個力的分力。注意回復力不一定等于合外

14、力。簡諧運動定義：如果質點簡諧運動定義：如果質點所受的力與它偏離平衡位所受的力與它偏離平衡位置位移的大小成正比，并置位移的大小成正比，并且總是指向平衡位置，則且總是指向平衡位置，則質點的運動就是簡諧運動。質點的運動就是簡諧運動。 振幅振幅A：振動物體離開平衡位置的最大距離。是描振動物體離開平衡位置的最大距離。是描述振動強弱的物理量。述振動強弱的物理量。 周期周期T：振動物體完成一次全振動所需的時間。是振動物體完成一次全振動所需的時間。是描述振動快慢的物理量。描述振動快慢的物理量。 頻率頻率f：振動物體在單位時間內完成全振動的次數。振動物體在單位時間內完成全振動的次數。也是描述振動快慢的物理量（

15、頻率也是描述振動快慢的物理量（頻率f=1/T）。周期（或頻）。周期（或頻率）都由振動物體本身的性質決定，所以叫固有周期（或率）都由振動物體本身的性質決定，所以叫固有周期（或頻率），與振幅無關。頻率），與振幅無關。教材中是以水平放置的彈簧振子為例來說的。教材中是以水平放置的彈簧振子為例來說的。對于一般的簡諧振動，其勢能對于一般的簡諧振動，其勢能課本中課本中P5P5中的表，應該再細化一些，這個表非常重要。中的表，應該再細化一些，這個表非常重要。（原甲種本上的作業題） AAO O O O OA位移位移x大小方向回復力回復力F F大小方向加速度加速度a a大小方向速度速度v v大小方向O 最大最大最大

16、最大最大最大0減小減小增大增大減小減小減小減小減小減小增大增大向右向右000最大最大向右向右增大增大增大增大增大增大減小減小向右向右最大最大最大最大最大最大0減小減小減小減小減小減小向左向左增大增大000最大最大向左向左增大增大增大增大向右向右向左向左振振物理量物理量變變化化規規律律子子位位置置向右向右向左向左向左向左向左向左向右向右向右向右向左向左向左向左向左向左向右向右向右向右向右向右向左向左向左向左向左向左向右向右向右向右 AA O O O OOA動能動能0增大最大減小0增大最大減小勢能勢能最大減小0增大最大減小0增大總能總能不變不變O 振振物理量物理量變變化化規規律律子子位位置置 x

17、F a V EK EP mFa/反向與Va221mvEKKpEEE機KXF規律：規律： 周期性周期性簡諧運動的物體經過一個周期或幾個周期后，簡諧運動的物體經過一個周期或幾個周期后，能回到原來的狀態能回到原來的狀態；(經過經過T 一定到一定到,但到但到不一定需不一定需T. 對稱性對稱性簡諧運動的物體具有對平衡位置的對稱性即簡諧運動的物體具有對平衡位置的對稱性即位移、回復力、加速度和時間相對平衡位置對稱。位移、回復力、加速度和時間相對平衡位置對稱。 (經過經過T/2 一定到一定到對稱點對稱點,但到對稱點不一定需但到對稱點不一定需T/2ACODBxxFFaaoctoDt反向 研究單擺時，注意理想化模

18、型方法的運用研究單擺時，注意理想化模型方法的運用是分層次的：一是將實際的擺納入單擺模是分層次的：一是將實際的擺納入單擺模型，二是單擺納入簡諧運動模型。書中從型，二是單擺納入簡諧運動模型。書中從受力方面近一步說明單擺是簡諧運動。開受力方面近一步說明單擺是簡諧運動。開始就要嚴謹，為后面實驗器材的選取打下始就要嚴謹，為后面實驗器材的選取打下伏筆。伏筆。懸點懸點固定固定L線線R球球 ，m球球m線線以下擺是否是單擺：以下擺是否是單擺：粗麻繩細繩橡皮筋AOOA 1 受力分析: 重力 彈力 2 運動分析: 點為平衡位置的振動點為平衡位置的振動以懸點以懸點為圓心的圓周運動為圓心的圓周運動向心力：向心力：回復力

19、：回復力：F =mgsin回F =T-mgcos向OO mgTG1G2F = mgsin回xsinL回復力大小：回復力大小： 很小時：很小時：mgF =-xL回回復力：結論：結論：在擺角很小的情況，單擺所受回復力跟在擺角很小的情況，單擺所受回復力跟位移成正比且方向相反，單擺做簡諧運動位移成正比且方向相反，單擺做簡諧運動（ 5） xL弧度弧度 正弦值正弦值sin差值差值1 10.0174530.0174520.0000012 20.0349060.0348990.0000073 30.0523590.0523350.0000244 40.0698120.0697550.0000575 50.08

20、72650.0871450.0001206 60.1047180.1045270.0001917 70.1221710.1218670.000304附：附：Sin （弧度值）弧度值）1x2x3x4 4單擺簡諧振動的周期：單擺簡諧振動的周期： (1)、 相關因素：相關因素：擺長擺長 重力加速度重力加速度LT = 2g (2) 、周期公式：、周期公式： (3 )、等時性、等時性 ：單擺的這種與振幅無關的性質叫做單擺的等時性單擺的這種與振幅無關的性質叫做單擺的等時性 。（固有周期）（固有周期） （荷蘭物理學家惠更斯首先發現）（荷蘭物理學家惠更斯首先發現）與振幅與振幅A和質量和質量m無關無關5 5、單

21、擺的應用、單擺的應用(1)惠更斯惠更斯利用擺的等時性發明了單擺的計時利用擺的等時性發明了單擺的計時器，擺的周期可以通過改變擺長來調節，計時器，擺的周期可以通過改變擺長來調節，計時很方便。很方便。(2)單擺的周期和擺長容易用實驗準確地測單擺的周期和擺長容易用實驗準確地測定出來，所以可利用單擺準確地定出來，所以可利用單擺準確地測定測定各地的各地的重力加速度。重力加速度。 224 Lg =TLT = 2g實驗1“探究單擺周期與擺長的關系”實驗能夠起到提升科學探究科學探究能力能力的教育作用的教育作用，是提高學生分析處理數據能力的好機會 。（不是線性關系的，如何化成線性關系）建議：先由教師做實驗，定性地

22、確定影響周期的因素，然后由學生做實驗，定量地探究周期與擺長的關系。在過去的教學中，學習單擺時只有一個測量性實驗，而課程標準在這里寫出了兩個與實驗相關的要求：“通過實驗，探究單擺的周期與擺長的關系”和“會用單擺測定重力加速度”。 實驗2“會用單擺測定重力加速度”應注重如何減小實驗誤差方面來提高學生的實驗素養 。在必修1中的“學生實驗”中介紹了絕對誤差和相對誤差的知識，測量單擺周期時要用到這些知識。此外，通過作圖尋找T與L的關系時也要用到過去實驗用過的技巧。這些地方都體現了復合擺復合擺一擺長為一擺長為L L的單擺的單擺, ,在懸點在懸點正下方正下方3L/43L/4處有一釘子處有一釘子, ,求這個求

23、這個單擺的周期單擺的周期? ?L L雙線擺雙線擺圖示單擺在垂直于紙面圖示單擺在垂直于紙面的平面內做小角度擺動的平面內做小角度擺動, ,求這個求這個單擺的周期單擺的周期? ?L L秒擺秒擺周期為周期為2 2秒的單擺叫做秒擺秒的單擺叫做秒擺, ,若重力若重力加速度加速度g=9.8m/sg=9.8m/s2 2, ,試確定它的擺長試確定它的擺長? ?2 2gg7.7.三個有趣的三個有趣的“單擺單擺”1.演示實驗演示實驗“漏沙漏沙雙線擺雙線擺”的振動情況的振動情況木板靜止：木板靜止：木板勻速運動：木板勻速運動：請思考：請思考：1 1圖線的圖線的x x、y y軸（橫、縱坐標）分別表示什么物理量？軸（橫、縱

24、坐標）分別表示什么物理量？2 2曲線是不是質點的運動軌跡？質點做的是什么運動？曲線是不是質點的運動軌跡？質點做的是什么運動？3 3圖象的物理意義是什么？（描述圖象的物理意義是什么？（描述隨隨的變化規律）的變化規律）4 4這條圖線的特點是什么？（這條圖線的特點是什么？（形狀）形狀）xyo簡諧運動的圖像和公式簡諧運動的圖像和公式橫坐標橫坐標t t：時間時間縱坐標縱坐標x x：振子偏離平衡位置的位移振子偏離平衡位置的位移 它不是質點的運動軌跡，質點它不是質點的運動軌跡，質點做直線運動。做直線運動。txo物理意義物理意義：描述描述一個質點一個質點的的位移位移x x隨時間隨時間t t的變化關系。的變化關

25、系。圖線特點：圖線特點：正弦或余弦曲線（關鍵看起始計時點）正弦或余弦曲線（關鍵看起始計時點） 若質點從平衡位置開始計時（不一定是開始運若質點從平衡位置開始計時（不一定是開始運動），則為正弦曲線；若質點從最大位移處開始計時動），則為正弦曲線；若質點從最大位移處開始計時（不一定是開始運動），則為余弦曲線。（不一定是開始運動），則為余弦曲線。( (1 1) )直接描述量：直接描述量：( (2 2) )間接描述量：間接描述量：t/sx/cmo55 1 2 3 4 5 6振幅振幅A=5cmA=5cm、周期周期T=4sT=4s任意時刻任意時刻t t 位移位移x x頻率頻率f=0.25f=0.25HzHz、

26、角頻率角頻率=0.5=0.5rad/srad/s( (3 3) )任意一點的速度方向及大小任意一點的速度方向及大小: :標出圖中各點速度方向標出圖中各點速度方向平衡位置平衡位置振幅振幅初相位初相位初相初相特別提醒：特別提醒：相位差的取值范圍一般為相位差的取值范圍一般為，當當0 0時兩運動步調完全相同，稱為同相，時兩運動步調完全相同，稱為同相，當當(或或)時，兩運動步調相反，稱為反相時，兩運動步調相反，稱為反相 課程標準的要求是：“能用公式和圖象描述簡諧運動的特征。”如果只包括了振幅、頻率（周期），只能描述簡諧運動的振動幅度和變化快慢， 為了更明確地表達對相位的要求，課程標準又通過例子做了說明：

27、“用兩個擺長相同的單擺演示簡諧運動的相位差。”教科書就是按照課標這個例子的思路展開的：兩個同樣擺長、同樣振幅的單擺， 阻尼振動、受迫振動、共振合并一節，有利于學生對振動分類的理解，作用在物體上的力有兩種：阻力、驅動力。阻尼振動受迫振動阻尼振動受迫振動 簡諧運動是一種理想化的模型，物體運動過簡諧運動是一種理想化的模型，物體運動過程中的一切阻力都不考慮；程中的一切阻力都不考慮； 阻尼振動卻考慮阻力的影響，是更實際的一阻尼振動卻考慮阻力的影響，是更實際的一種運動；種運動； 受迫振動則是物體做阻尼振動時受到周期性受迫振動則是物體做阻尼振動時受到周期性驅動力作用下的振動三者對比列表如下：驅動力作用下的振

28、動三者對比列表如下：特別提醒：特別提醒：(1)阻尼振動中振幅雖逐漸減小，但振阻尼振動中振幅雖逐漸減小，但振動的頻率不會變化，此頻率稱為固有頻率，由振動的頻率不會變化，此頻率稱為固有頻率，由振動系統決定動系統決定(2)受迫振動中，若驅動力給系統補充的能量與系受迫振動中，若驅動力給系統補充的能量與系統因振動阻尼消耗的能量相等，物體做等幅振動，統因振動阻尼消耗的能量相等，物體做等幅振動，但此振動不是簡諧運動但此振動不是簡諧運動(1)共振的定義：物體做受迫振動時，當驅動力的頻共振的定義：物體做受迫振動時，當驅動力的頻率等于系統的固有頻率時，振動的振幅最大，這種現率等于系統的固有頻率時，振動的振幅最大，

29、這種現象叫共振象叫共振(2)發生共振的條件發生共振的條件f驅驅f固固，即驅動力的頻率等于，即驅動力的頻率等于振動系統的固有頻率振動系統的固有頻率(3)圖圖142共振曲線：如圖共振曲線：如圖142所示，共振曲線的橫坐標為所示，共振曲線的橫坐標為驅動力的頻率，縱坐標為受迫振動物體的振幅驅動力的頻率，縱坐標為受迫振動物體的振幅共振曲線直觀地反映出驅動力的頻率對受迫振動物共振曲線直觀地反映出驅動力的頻率對受迫振動物體振幅的影響由共振曲線可知，當驅動力的頻率體振幅的影響由共振曲線可知，當驅動力的頻率與物體的固有頻率相等時，受迫振動的振幅最大與物體的固有頻率相等時，受迫振動的振幅最大(4)從功能關系來看，

30、當驅動力的頻率等于固有頻率從功能關系來看，當驅動力的頻率等于固有頻率時，驅動力整個周期都與物體運動方向一致，從而時，驅動力整個周期都與物體運動方向一致，從而任何時間都做正功，振動能量不斷增加，直到增加任何時間都做正功，振動能量不斷增加，直到增加的能量等于克服阻力消耗的能量時，振幅達到最大的能量等于克服阻力消耗的能量時，振幅達到最大值值(5)共振的防止和應用：根據發生共振的條件可知，共振的防止和應用：根據發生共振的條件可知，要防止共振現象的危害，應使驅動力的頻率盡量要防止共振現象的危害，應使驅動力的頻率盡量遠離物體的固有頻率；應用共振現象，應使驅動遠離物體的固有頻率；應用共振現象，應使驅動力的頻

31、率等于物體的固有頻率力的頻率等于物體的固有頻率特別提醒：特別提醒：a共振是物體做受迫振動時的一種特殊現象共振是物體做受迫振動時的一種特殊現象f驅驅與與f固固相差越大，振幅越小；相差越小，振幅越相差越大，振幅越小；相差越小，振幅越大；大；f驅驅f固固，振幅最大，振幅最大單元教材分析第一單元 1.波的形成和傳播； 2.波速與波長、頻率的關系3. 波的圖像； “波的形成和傳播” 這個地方一定要做實驗，做好實驗很關鍵。然后再用學生總結其中的規律，直觀形象、好懂。這一章整體感覺要求比原來要求沒有降低，深度、難度都比過去的教材高了許多，有些地方接近了競賽指定教材（惠更斯原理），過去僅僅理解的，現在要做出解

32、釋（反射、折射、衍射）。思考感悟思考感悟生活中經常見到一些生活中經常見到一些“波動波動”的情形，隨風飄揚的情形，隨風飄揚的五星紅旗，體操運動員舞動的長綢的五星紅旗，體操運動員舞動的長綢(如圖如圖211)，沖浪運動員在風浪中的搏擊這些現象都，沖浪運動員在風浪中的搏擊這些現象都給人給人“波動波動”的感覺，那么波是如何產生的呢？的感覺，那么波是如何產生的呢？圖圖211提示：提示：介質中各質點間存在相互作用，前一質點介質中各質點間存在相互作用，前一質點帶動后一質點振動，依次傳播下去帶動后一質點振動，依次傳播下去1、定義：、定義： 機械振動在介質中的傳播過程機械振動在介質中的傳播過程2、產生條件：、產生

33、條件：1、介質模型：、介質模型：2、形成過程：、形成過程：把介質看成由大量質點彈性連接而成把介質看成由大量質點彈性連接而成 由于相鄰質點的力的作用由于相鄰質點的力的作用, ,當介質中當介質中某一質點發生振動時某一質點發生振動時, ,就會帶動周圍的質就會帶動周圍的質點振動起來點振動起來, ,從而使振動向遠處傳播從而使振動向遠處傳播. .演示：橫波演示器上每一質點隨時間發生的位演示：橫波演示器上每一質點隨時間發生的位置變化！置變化！質點模型質點模型學生自學生自己繪制己繪制1 1、機械波向外傳播是振動形式的傳播，介質中、機械波向外傳播是振動形式的傳播，介質中各質點不各質點不隨波發生遷移隨波發生遷移（

34、1 1）當波在介質中傳播時，各個質點均在自己的平衡）當波在介質中傳播時，各個質點均在自己的平衡位置附近振動且質點的振動方向位置附近振動且質點的振動方向垂直于垂直于波的傳播方向波的傳播方向一個質點的振動是一個質點的振動是變速變速運動，機械波由近及遠的傳播是運動，機械波由近及遠的傳播是勻速勻速運動。運動。（2 2）在波的傳播方向上各質點依次開始振動）在波的傳播方向上各質點依次開始振動各質點振動各質點振動周期相同周期相同（由振源決定，即與振源振動（由振源決定，即與振源振動周期相同）周期相同）各質點各質點振幅相同振幅相同（不考慮能量損失時）（不考慮能量損失時）各質點各質點剛開始振動的方向與振源起振方式

35、相同剛開始振動的方向與振源起振方式相同2 2、波是傳遞能量的一種方式、波是傳遞能量的一種方式波向外傳播的是振動的形式波向外傳播的是振動的形式( (向外傳遞信息和能量向外傳遞信息和能量) )學生總結橫波的一些規律：學生總結橫波的一些規律：區別：振動呈現的是單各質點的運動，沒有呈現整體的定向移動情況波動是相互間有彈力作用的質點共同呈現的運動。聯系：振動是波動的原因， 波動是振動的傳播。1 1、橫波、橫波特征：質點的振動方向與波的傳播方向垂直。特征：質點的振動方向與波的傳播方向垂直。波形特點：凹凸相間的波紋，又叫起伏波。波形特點：凹凸相間的波紋，又叫起伏波。波峰與波谷：波峰與波谷： 凸起部分的最高點

36、通常叫做波峰；凹下部分的最凸起部分的最高點通常叫做波峰；凹下部分的最低點通常叫波谷。低點通常叫波谷。思考：思考：v某質點某時刻處在波峰位置，是不是總是處在波峰的某質點某時刻處在波峰位置，是不是總是處在波峰的位置不變呢？位置不變呢？v波峰與波谷在空間的排列上有何特點？波峰與波谷在空間的排列上有何特點？交替2 2、縱波、縱波 特征：特征： 質點的振動方向與波的傳播方向在一條直線上。質點的振動方向與波的傳播方向在一條直線上。波形特點：波形特點： 疏密相間的波形，又叫疏密波。疏密相間的波形，又叫疏密波。例如例如: : 聲波是縱波；地震波即有橫波成份聲波是縱波；地震波即有橫波成份, ,又有縱波成份；又有

37、縱波成份；水波稱水紋波。水波稱水紋波。 1波長波長() (1)定義：定義：沿沿波波的傳播方向任意的傳播方向任意兩個兩個相鄰相鄰的同相振動的的同相振動的質點質點之之間的距離。間的距離。 (2)特征：在橫波中，兩個特征：在橫波中，兩個 波峰或兩個波峰或兩個 波谷之間波谷之間的距離等于波長。在縱波中，兩個的距離等于波長。在縱波中，兩個 密部密部中點中點或兩個相鄰或兩個相鄰疏部疏部中點中點之間的距離等于波長。之間的距離等于波長。波長等于波長等于在波動中，在波動中，振動相位振動相位總是相同的兩個總是相同的兩個相鄰相鄰質點間的距離。質點間的距離。兩個兩個相鄰相鄰波峰或兩個波峰或兩個相鄰相鄰波谷之間的距離波

38、谷之間的距離.一個周期波傳播的距離一個周期波傳播的距離.相鄰相鄰相鄰相鄰相鄰相鄰振動周期振動周期相同相同波源波源倒數倒數一個周期一個周期波長波長周期周期f介質本身介質本身不同不同溫度溫度波的圖象波的圖象Y位移（一）、波的圖象表示（一）、波的圖象表示X平衡位置正方向負方向Y位移X平衡位置O 橫波的圖象與橫波的圖象與形成橫形成橫波的波的質點的分布質點的分布形狀形狀相似，相似，故故波的圖象波的圖象又叫又叫波形圖波形圖或波形曲線或波形曲線。橫波的圖象特點：橫波的圖象特點： 縱波的圖象較為復雜縱波的圖象較為復雜,不再深入討論。不再深入討論。簡諧簡諧波波的圖象是一條正弦或余弦曲線的圖象是一條正弦或余弦曲線

39、（二）、（二）、波的圖象物理意義波的圖象物理意義: 表示介質中表示介質中各質點各質點在在某一時刻某一時刻偏離平衡位置偏離平衡位置的的位移位移. .(三三)、從波的圖象中可獲得的信息、從波的圖象中可獲得的信息波長波長和振幅和振幅A(注意單位注意單位)、任一質點在時刻的位移、任一質點在時刻的位移。已知波的傳播方向已知波的傳播方向各個質點的振動方向各個質點的振動方向 已知某一質點的振動方向已知某一質點的振動方向確定波的傳播方向確定波的傳播方向經過一段時間經過一段時間t后的波形圖（特殊點法或平移法）后的波形圖（特殊點法或平移法）質點在一段時間質點在一段時間t t內通過的路程和位移內通過的路程和位移已知

40、波速已知波速v v，確定頻率確定頻率f f和周期和周期T T可確定各質點振動的加速度的方向。可確定各質點振動的加速度的方向。 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，所以波在時間時間上也具有周周期性期性。 2波具有空間周期性、時間周期性波具有空間周期性、時間周期性1波的傳播方向的雙向性波的傳播方向的雙向性: 不指定波的傳播方向不指定波的傳播方向,圖象中波可能向圖象中波可能向x軸軸正向或負向傳播正向或負向傳播.1、對于惠更斯原理應該要求

41、到什么程度？ 課程標準要求“了解惠更斯原理，能用其分析反射和折射”，因此教科書原原本本地介紹了惠更斯原理。至于用它來分析反射和折射，一種做法是定性分析，另一種做法是定量分析。對于反射定律，教科書做了定量分析，即從惠更斯原理出發導出了反射定律；對于折射定律，只給出了思路，沒有進行推導。實際教學中，教師應該根據學生的基礎和課時來決定教學方法，即使是反射定律，也可以只講思路，不在課堂上做平面幾何的推證。本單元新舊教材主要變化及教改意圖分析 教科書采用了定量的分析，還有一個原因：這樣能夠得出波的折射定律 。 波的折射定律在教科書中用處不大，這里是為了與后面的光學相呼應：光的折射定律是實驗定律，但光的折射定律與波的折射定律具有完全相同的形式，這是否暗示著光是一種波？也就是說，波的折射定律在與光的波動性相呼應。編者要向學生傳遞這樣的思想：科學上的新發現并不是一個人一時的創造，人們認識到的新規律，往往是在一定時期內，在許多事實上已經有所表露，人們對它的認識最初帶有很大的猜測性。 總的說來，惠更斯原理具有一定的獨立性，它對以后的學習沒有很大的影響。幾個基本概念：波面和波線假設水面D點有一個波源，水波向四周傳開。由于向各個方向的波速都一樣，所以向四面八方傳播的波峰組成了一個個圓，波谷也組成了一個個圓；實際上