高三物理教案：机械振动与机械波

高三物理教案：机械振动与机械波（精选7篇）

篇1：高三物理教案：机械振动与机械波

高三物理教案：机械振动与机械波

【摘要】鉴于大家对查字典物理网十分关注，小编在此为大家搜集整理了此文高三物理教案：机械振动与机械波，供大家参考!

本文题目：高三物理教案：机械振动与机械波

机械振动

1、判断简谐振动的方法

简谐运动：物体在跟偏离平衡位置的位移大小成正比，并且总指向平衡位置的回复力的作用下的振动。特征是：F=-kx,a=-kx/m.要判定一个物体的运动是简谐运动，首先要判定这个物体的运动是机械振动，即看这个物体是不是做的往复运动;看这个物体在运动过程中有没有平衡位置;看当物体离开平衡位置时，会不会受到指向平衡位置的回复力作用，物体在运动中受到的阻力是不是足够小。然后再找出平衡位置并以平衡位置为原点建立坐标系，再让物体沿着x轴的正方向偏离平衡位置，求出物体所受回复力的大小，若回复力为F=-kx,则该物体的运动是简谐运动。

2、简谐运动中各物理量的变化特点

简谐运动涉及到的物理量较多，但都与简谐运动物体相对平衡位置的位移x存在直接或间接关系：

如果弄清了上述关系，就很容易判断各物理量的变化情况

3、简谐运动的对称性

简谐运动的对称性是指振子经过关于平衡位置对称的两位置时，振子的位移、回复力、加速度、动能、势能、速度、动量等均是等大的(位移、回复力、加速度的方向相反，速度动量的方向不确定)。运动时间也具有对称性，即在平衡位置对称两段位移间运动的时间相等。

理解好对称性这一点对解决有关问题很有帮助。

4、简谐运动的周期性

5、简谐运动图象

简谐运动图象能够反映简谐运动的运动规律，因此将简谐运动图象跟具体运动过程联系起来是讨论简谐运动的一种好方法。

6、受迫振动与共振

(1)、受迫振动：物体在周期性驱动力作用下的振动，其振动频率和固有频率无关，等于驱动力的频率;受迫振动是等幅振动，振动物体因克服摩擦或其它阻力做功而消耗振动能量刚好由周期性的驱动力做功给予补充，维持其做等幅振动。

(2)、共振：○1共振现象：在受迫振动中，驱动力的频率和物体的固有频率相等时，振幅最大，这种现象称为共振。○2产生共振的条件：驱动力频率等于物体固有频率。○3共振的应用：转速计、共振筛。

(3)理解共振曲线的意义

单摆 考点分析：

一、周期公式的理解

1、周期与质量、振幅无关

2、等效摆长

3、等效重力加速度

二、摆钟快慢问题

三、利用周期公式求重力加速度，进而求高度

四、单摆与其他力学知识的综合机械波

二、考点分析:

①.波的波速、波长、频率、周期和介质的关系： ②.判定波的传播方向与质点的振动方向

方法一：同侧原理波的传播方向与质点的振动方向均位于波形的同侧。

方法二：逆描波形法用笔沿波形逆着波的传播方向描，笔势向上该处质点振动方向即向

③、已知波的图象，求某质点的坐标,波速,振动图象等

④已知波速V和波形，作出再经t时间后的波形图

方法

一、平移法：先算出经t时间波传播的距离x=Vt，再把波形沿波的传播方向平移x即可。因为波动图象的重复性，若已知波长，则波形平移n个时波形不变，当x=n+x时，可采取去n留零x的方法，只需平移x即可。

方法

二、特殊点法：在波形上找两特殊点，如过平衡位置的点和与它相邻的峰(谷)点，先确定这两点的振动方向，再看t=nT+t,由于经nT波形不变，所以也采取去整nT留零t的方法，分别作出两特殊点经t后的位置，然后按正弦规律画出新波形。

⑤已知某质点的振动图象和某时刻的波动图象进行分析计算

⑥已知某两质点的振动图象进行分析计算

⑦已知某两时刻的波动图象进行分析计算。

篇2：高三物理教案：机械振动与机械波

2.理解简谐运动图象的物理意义并会利用简谐运动图象求振动的振幅、周期及任意时刻 的位移。

3.会利用振动图象确定振动质点任意时刻的速度、加速度、位移及回复力的方向。教学重点:简谐运动的特点和规律

教学难点:谐运动的动力学特征、振动图象 教学方法:讲练结合,计算机辅助教学 教学过程:

一、简谐运动的基本概念 1.定义

物体在跟偏离平衡位置的位移大小成正比,并且总指向平衡位置的回复力的作用下的振 动,叫简谐运动。表达式为:F =-kx(1简谐运动的位移必须是指偏离平衡位置的位移。也就是说,在研究简谐运动时所说 的位移的起点都必须在平衡位置处。

(2回复力是一种效果力。是振动物体在沿振动方向上所受的合力。

(3 “平衡位置”不等于“平衡状态”。平衡位置是指回复力为零的位置,物体在该位置 所受的合外力不一定为零。(如单摆摆到最低点时,沿振动方向的合力为零,但在指向悬点方 向上的合力却不等于零,所以并不处于平衡状态

(4 F=-kx是判断一个振动是不是简谐运动的充分必要条件。凡是简谐运动沿振动方向的合 力必须满足该条件;反之,只要沿振动方向的合力满足该条件,那么该振动一定是简谐运动。

2.几个重要的物理量间的关系

要熟练掌握做简谐运动的物体在某一时刻(或某一位置的位移 x、回复力 F、加速度 a、速度 v 这四个矢量的相互关系。

(1由定义知:F ∝ x ,方向相反。(2由牛顿第二定律知:F ∝ a ,方向相同。(3由以上两条可知:a ∝ x ,方向相反。

(4 v 和 x、F、a 之间的关系最复杂:当 v、a 同向(即 v、F 同向,也就是 v、x 反向 时 v 一定增大;当 v、a 反向(即 v、F 反向,也就是 v、x 同向时, v 一定减小。

3.从总体上描述简谐运动的物理量

振动的最大特点是往复性或者说是周期性。因此振动物体在空间的运动有一定的范围, 用振幅 A 来描述;在时间上则用周期 T 来描述完成一次全振动所须的时间。

(1振幅 A 是描述振动强弱的物理量。(一定要将振幅跟位移相区别,在简谐运动的振 动过程中,振幅是不变的而位移是时刻在改变的

(2周期 T 是描述振动快慢的物理量。(频率 f =1/T 也是描述振动快慢的物理量周期由 振动系统本身的因素决定,叫固有周期。任何简谐运动都有共同的周期公式:k m T π2=(其

中 m 是振动物体的质量, k 是回复力系数,即简谐运动的判定式 F =-kx 中的比例系数,对于弹 簧振子 k 就是弹簧的劲度,对其它简谐运动它就不再是弹簧的劲度了。

二、典型的简谐运动 1.弹簧振子(1周期 k m T π2=,与振幅无关,只由振子质量和弹簧的劲度决定。(2可以证明,竖直放置的弹簧振子的振动也是简谐运动,周期公式也是 k m T π2=。

这个结论可以直接使用。(3在水平方向上振动的弹簧振子的回复力是弹簧的弹力;在竖直方向上振动的弹簧振 子的回复力是弹簧弹力和重力的合力。

【例 1】 有一弹簧振子做简谐运动,则(A.加速度最大时,速度最大 B.速度最大时,位移最大 C.位移最大时,回复力最大 D.回复力最大时,加速度最大

解析:振子加速度最大时,处在最大位移处,此时振子的速度为零,由 F =mg =ma ,越往下弹力越大;在平衡位置以上, 弹力小于重力, mg-F=ma, 越往上弹力越小。平衡位置和振动的振幅大小无关。因此振幅越大, 在最高点处小球所受的弹力越小。极端情况是在最高点处小球刚好未离开弹簧,弹力为零, 合力就是重力。这时弹簧恰好为原长。

(1最大振幅应满足 kA=mg, A =k mg(2小球在最高点和最低点所受回复力大小相同,所以有:F m-mg=mg, F m =2 mg 【例 4】弹簧振子以 O 点为平衡位置在 B、C 两点之间做简谐运动.B、C 相距 20 cm.某 时刻振子处于 B 点.经过 0.5 s,振子首次到达 C 点.求:(1振动的周期和频率;(2振子在 5 s内通过的路程及位移大小;

(3振子在 B 点的加速度大小跟它距 O 点 4 cm处 P 点的加速度大小的比值.解析:(1设振幅为 A ,由题意 BC =2A =10 cm ,所以 A =10 cm.振子从 B 到 C 所用时 间 t =0.5s.为周期 T 的一半,所以 T =1.0s;f =1/T =1.0Hz.(2振子在 1个周期内通过的路程为 4A。故在 t =5s =5T 内通过的路程 s =t/T×4A =200cm.5 s 内振子振动了 5个周期, 5s 末振子仍处在 B 点,所以它偏离平衡位置的位移大小 为 10cm.(3振子加速度 x m k a-=.a ∝ x ,所以 a B :a P =x B :x p =10:4=5:2.【例 5】一弹簧振子做简谐运动.周期为 T A.若 t 时刻和(t +△ t 时刻振子运动速度的大小相等、方向相反,则 Δt 一定等于 T /2的 整数倍

D.若 t 时刻和(t+△ t 时刻振子运动位移的大小相等、方向相同,则 △ t 一定等于 T 的 整数倍

C.若 △ t =T /2,则在 t 时刻和(t-△ t 时刻弹簧的长度一定相等 D.若 △ t =T ,则在 t 时刻和(t-△ t 时刻振子运动的加速度一定相同

解析:若 △ t =T /2或 △ t =nT-T /2,(n =1, 2, 3....,则在 t 和(t +△ t 两时刻振子 必在关于干衡位置对称的两位置(包括平衡位置 ,这两时刻.振子的位移、回复力、加速度、速度等均大小相等, 方向相反.但在这两时刻弹簧的长度并不一定相等(只有当振子在 t 和(t-△ t 两时刻均在平衡位置时,弹簧长度才相等.反过来.若在 t 和(t-△ t ,两时刻振子 的位移(回复力、加速度和速度(动量均大小相等.方向相反,则 △ t 一定等于 △ t =T /2的奇数倍.即 △ t =(2n-1 T /2(n =1, 2, 3„.如果仅仅是振子的速度在 t 和(t +△ t , 两时刻大小相等方向相反,那么不能得出 △ t =(2n 一 1 T /2,更不能得出 △ t =nT /2(n =1, 2, 3„.根据以上分析.A、C 选项均错.若 t 和(t +△ t 时刻,振子的位移(回复力、加速度、速度(动量等均相同,则 △ t =nT(n =1, 2, , 3„ ,但仅仅根据两时刻振子的位移相同,不能得出 △ t =nT.所以 B 这项 错.若 △ t =T ,在 t 和(t +△ t 两时刻,振子的位移、回复力、加速度、速度等均大 小相 等方向相同, D 选项正确。

2.单摆。

(1单摆振动的回复力是重力的切向分力,不能说成是重力和拉力的合力。在平衡位置 振子所受回复力是零,但合力是向心力,指向悬点,不为零。

(2当单摆的摆角很小时(小于 5°时,单摆的周期 g l T π2=,与

摆球质量 m、振幅 A 都无关。其中 l 为摆长,表示从悬点到摆球质心的距离，要区分摆长和摆线长。

(3小球在光滑圆弧上的往复滚动,和单摆完全等同。只要摆角足够小, 这个振动就是简谐运动。这时周期公式中的 l 应该是圆弧半径 R 和小球半径 r 的差。

(4摆钟问题。单摆的一个重要应用就是利用单摆振动的等时性制成摆钟。在计算摆钟 类的问题时, 利用以下方法比较简单:在一定时间内, 摆钟走过的格子数 n 与频率 f 成正比(n 可以是分钟数,也可以是秒数、小时数„„ ,再由频率公式可以得到: l l g f n 121 ∝=∝π

【例 6】 已知单摆摆长为 L ,悬点正下方 3L /4处有一个钉子。让摆球做小角度 摆动,其周期将是多大? 解析:该摆在通过悬点的竖直线两边的运动都可以看作简谐运动,周期分别为 g l T π21=和 g l T π=2,因此该摆的周期为 :g l T T T 23222 1 π =+= 【例 7】 固定圆弧轨道弧 AB 所含度数小于 5°,末端切线水平。两个相同的小球 a、b 分别从轨道的顶端和正中由静止开始下滑,比较它们到达轨道底端所用的时间和动能:t a __t b , E a __2E b。

解析:两小球的运动都可看作简谐运动的一部分, 时间 都等于四分之一周期,而周期与振幅无关,所以 t a = t b;从

图中可以看出 b 小球的下落高度小于 a 小球下落高度的一 半,所以 E a >2E b。

【例 8】 将一个力电传感器接到计算机上,可以测量

快速变化的力。用这种方法测得的某单摆摆动过程中悬线上 拉力大小随时间变化的曲线如右图所示。由此图线提供的信 息做出下列判断:① t =0.2s 时刻摆球正经过最低点;② t =1.1s 时摆球正处于最高点;③摆球摆动过程中机械能时而增大时而减小;④摆球摆动的周 期约是 T=0.6s.上述判断中正确的是 A.①③ B.②④ C.①② D.③④ 解析:注意这是悬线上的拉力图象,而不是振动图象.当摆球到达最高点时,悬线上的 拉力最小;当摆球到达最低点时,悬线上的拉力最大.因此①②正确.从图象中看出摆球到 达最低点时的拉力一次比一次小,说明速率一次比一次小,反映出振动过程摆球一定受到阻 力作用,因此机械能应该一直减小.在一个周期内,摆球应该经过两次最高点,两次最低点, 因此周期应该约是 T=1.2s.因此答案③④错误.本题应选 C.三,简谐运动的图象 1.简谐运动的图象:以横轴表示时间 t,以纵轴表示位移 x,建立坐标系,画出的简谐运 动的位移——时间图象都是正弦或余弦曲线.2.振动图象的含义:振动图象表示了振动物体的位移随时间变化的规律.3.图象的用途:从图象中可以知道:(1任一个时刻质点的位移(2振幅 A.(3周期 T(4速度方向:由图线随时间的延伸就可以直接

看出(5加速度:加速度与位移的大小成正比,而方向总与位移方向相反.只要从振动图象 中认清位移(大小和方向随时间变化的规律,加速度随时间变化的情况就迎刃而解了 点评:关于振动图象的讨论(1简谐运动的图象不是振动质点的轨迹.做简谐运动质点的轨迹是质点往复运动的那 一段线段(如弹簧振子或那一段圆弧(如下一节的单摆.这种往复 往复运动的位移图象.就是 往复 以 x 轴上纵坐标的数值表示质点对平衡位置的位移.以 t 轴横坐标数值表示各个时刻,这样在 x—t 坐标系内,可以找到各个时刻对应质点位移坐标的点,即位移随时间分布的情况——振 动图象.(2简谐运动的周期性,体现在振动图象上是曲线的重复性.简谐运动是一种复杂的非 匀变速运动.但运动的特点具有简单的周期性,重复性,对称性.所以用图象研究要比用方 程要直观,简便.简谐运动的图象随时间的增加将逐渐延伸,过去时刻的图形将永远不变, 任一时刻图线上过该点切线的斜率数值代表该时刻振子的速度大小 大小.正负表示速度的方向, 大小 正时沿 x 正向,负时沿 x 负向.【例 9】 劲度系数为 20N/cm 的弹簧振子,它的振 动图象如图所示,在图中 A 点对应的时刻 A.振子所受的弹力大小为 0.5N,方向指向 x 轴的 负方向

B.振子的速度方向指向 x 轴的正方向 C.在 0～4s 内振子作了 1.75 次全振动 D.在 0～4s 内振子通过的路程为 0.35cm,位移为 0 解析:由图可知 A 在 t 轴上方,位移 x=0.25cm,所以弹力 F=-kx=-5N,即弹力大 小为 5N,方向指向 x 轴负方向,选项 A 不正确;由图可知过 A 点作图线的切线,该切线与 x 轴的正方向的夹角小于 90°,切线斜率为正值,即振子的速度方向指向 x 轴的正方向,选项 B 正确.由图可看出,t=0,t=4s 时刻振子的位移都是最大,且都在 t 轴的上方,在 0～4s 内完成两次全振动, 选项 C 错误.由于 t=0 时刻和 t=4s 时刻振子都在最大位移处, 所以在 0～ 4s 内振子的位移为零,又由于振幅为 0.5cm,在 0～4s 内振子完成了 2 次全振动,所以在这 段时间内振子通过的路程为 2×4×0.50cm=4cm,故选项 D 错误.综上所述,该题的正确选项为 B.【例 10】 摆长为 L 的单摆做简谐振动,若从某时刻开始计时,(取作 t=0 ,当振动至 t= 3π 2 L 时,摆球具有负向最大速度,则单摆的振动图象是图中的(g 解析:从 t=0 时经过 t = 3π 2 L 3 3 时间,这段时间为 T ,经过 T 摆球具有负向最大速 4 4 g 3 4 度,说明摆球在平衡位置,在给出的四个图象中,经过 T 具有最大速度的有 C,D 两图,而 具有负向最大速度的只有 D.所以选项 D 正确.四,受迫振动与共振 受迫振动与共振 1.受迫振动

物体在驱动力(既周期性外力作用下的振动叫受迫振动.⑴物体做受迫振动的频率等于驱动力的频率,与物体的固有频率无关.⑵物体做受迫振动的振幅由驱动力频率和物体的固有频率共同决定:两者越接近,受迫 振动的振幅越大,两者相差越大受迫振动的振幅越小.2.共振

当驱动力的频率跟物体的固有频率相等时,受迫振动的振幅最大,这种现象叫共振.要求会用共振解释现象,知道什么情况下要利用共振,什么情况下要防止共振.(1利用共振的有:共振筛,转速计,微波炉,打夯机,跳板跳水,打秋千……(2防止共振的有:机床底座,航海,军队过桥,高层建筑,火车车厢…… 【例 11】 把一个筛子用四根弹簧支起来,筛子上装一个电动偏心轮,它每转一周,给筛 子一个驱动力,这就做成了一个共振筛.不开电动机让这个筛子自由振动时,完成 20 次全振 动用 15s;在某电压下,电动偏心轮的转速是 88r/min.已知增大电动偏心轮的电压可以使其 转速提高,而增加筛子的总质量可以增大筛子的固有周期.为使共振筛的振幅增大,以下做 法正确的是 A.降低输入电压 C.增加筛子质量 B.提高输入电压 D.减小筛子质量 解析:筛子的固有频率为 f 固=4/3Hz,而当时的驱动力频率为 f 驱=88/60Hz,即 f 固< f 驱.为 了达到振幅增大,应该减小这两个频率差,所以应该增大固有频率或减小驱动力频率.本题 应选 AD.【例 12】 一物体做受迫振动,驱动力的频率小于该物体的固有频率.当驱动力的频率 逐渐增大时,该物体的振幅将:(A.逐渐增大 B.先逐渐减小后逐渐增大;C.逐渐减小 D.先逐渐增大后逐渐减小 解析:此题可以由受迫振动的共振曲线图来判断.受迫振动中物体振幅的大小和驱动力频率与系统固有频率之差有关.驱动力的频率越接近系统的固有频率,驱动力与固有频率的差值越小,作受迫振动的振子的振幅就越大.当外加 驱动力频率等于系统固有频率时,振动物体发生共振,振幅最大.由共振曲线可以看出, 当驱动力的频率小于该物体的固有频率时,增大驱动力频率,振幅增大,直到驱动力频率等 于系统固有频率时,振动物体发生共振,振幅最大.在此之后若再增大驱动力频率,则振动 物体的振幅减小.所以本题的正确答案为 D.【例 13】如图所示,在一根张紧的水平绳上,悬挂有 a,b,c, d,e 五个单摆,让 a 摆略偏离平衡位置后无初速释放,在垂直纸面 的平面内振动;接着其余各摆也开始振动.下列说法中正确的有:

篇3：高三物理教案：机械振动与机械波

本课件由界面、各个知识点网页和Flash动画三部分构成。

界面由html网页组成。主要分为两个框架:左边是Windows XP风格的可伸缩的竖式菜单, 它提供了本课件各个内容的链接, 便于操作, 一目了然;右边窗口是显示课件各个内容的区域;当点击左边菜单的超级链接后, 所选的内容或Flash动画就显示在右边的框架内。这样, 该课件既可以用来授课, 又便于学生在校园网上浏览自学和网络远程教学。

1. 网页部分图文并茂, 归纳和总结了机械振动和机械波基本的知识点。

2.Flash动画部分是本课件的核心部分。演示了机械振动和机械波较为复杂的运动和现象 (如图1～图5) 。

●教学内容分析与教学策略

简谐运动中回复力特点及相关物理量——位移、速度、加速度的变化规律, 机械波的形成原因及传播过程的特征是高中物理机械振动机械波这部分内容的两大难点。尽管教师在上新课时对简谐运动中每个物理量都逐一分析, 但还是有不少学生在面对具体问题, 特别是对这些物理量的方向变化讨论时, 把它们混淆在一起。简谐运动研究的是单个质点的运动, 而波动要求学生理解并想象多个质点同时又不同步运动的情况以及这种运动在空间的传播, 这对高中学生是有相当难度的。学生很容易产生质点随波迁移的错觉, 从而由质点振动推断波的传播, 或由波的传播推断质点运动就产生困难。有的学生甚至会把振动图像和波动图像混淆起来。波的叠加和干涉就变得更糊涂了。

造成上述现象的根源是学生心中没有明确的物理概念, 没有建立清晰准确的物理运动模型。究其原因无非两个。首先, 由于课堂教学试验器材演示的效果不佳, 有时过程太快, 稍纵即逝, 观察不清晰;有时受到干扰不稳定, 得出错误观察结果。学生的观察角度往往也不好, 有时注意力也不一定集中在点上, 看不出细节。其次, 有些现象, 如波的叠加干涉找不到好的实验器材来演示, 教师单纯依靠语言很难描述清楚。

针对这样的情况, 用合适的多媒体动画来再现整个运动过程, 展示运动细节, 更容易使学生建构清晰、准确、可靠的物理模型, 形成明确的物理概念。恰当的多媒体动画是突破教学难点的利器。

●设计思路及表现手法

课件总的目的是为了使学生建构清晰、准确、可靠的物理模型, 形成明确的物理概念, 对多媒体课件有以下要求。

(1) 能完整清晰地再现整个运动过程, 展示运动细节。

(2) 科学准确, 直观清晰, 生动形象。

(3) 多个重要物理量可以灵活设置, 以便得到预期的演示效果。

(4) 界面友好, 操作方便, 既可以让教师上课演示, 也可以方便学生自主探究。

由于课件设计的主要目的是为了突破难点, 它的使用时机应该在新课知识点分析之后的综合巩固阶段, 或者是复习运用阶段。所以简谐运动动画设计去掉一些次要的细节, 把最重要的物理量:位移、回复力、速度、加速度、动能势能的变化过程同时演示出来。鼠标拖动弹簧振子开始振动, 一键暂停, 方便观察某时刻的运动状态。解决学生综合分析时对这些物理量的混淆问题。波的传播设计成集成度比较高的形式, 设置两个波源, 波长、波速、振幅、相位都可以设置, 可以方便地演示波的传播、波的叠加和干涉、波的反射、驻波的形成、拍等运动形式。有可任意拖动的五条参考线, 与其重合的质点变为红色, 以便观察某个质点的振动。这样有利于学生透过现象认识机械波传播的本质, 建立一个清晰、准确、可靠的物理模型。

教师和学生都是课件的使用者。为了让教师在课堂上灵活使用动画, 简谐运动, 横波运动, 纵波运动, 水波干涉等都设计成单独的动画形式。为了方便学生自主学习探究, 把各个Flash动画插到网页中, 并在网页中增加了一些基础知识的讲解, 学生通过左边的导航菜单可以自由选择学习内容。横波运动动画中可以通过菜单选择预先设置的演示内容自动设置参数, 方便老师使用。这些参数也可以任意设置, 创设学生探究未知现象的情景, 激发学生探究兴趣。

●内容结构与艺术布局

课件的内容结构是按照高中物理“机械振动机械波”的课程知识顺序安排的, 其中适当增加趣味性知识, 如波浪的形成, 拓展学生的知识面, 提高物理素养。课件的整体是网页, 分左右两个部分, 左边是导航菜单, 右边是知识点讲解和Flash动画演示。

Flash动画风格一致, 黑色背景, 浅色动画内容居中, 控制界面靠下且控制按钮尽量少。这样操作方便, 观察清晰, 视觉干扰少。在“简谐运动”动画中, 弹簧振子固定在木纹框架上, 下方有刻度清晰的坐标尺。动画的驱动采用鼠标直接拖动振子的方法提高动画的仿真度。所有矢量用动态箭头表示, 标量用动态饼图表示, 更加形象直观。“横波运动”动画的控制采用菜单选择、进度条拖动和动态文本框输入相结合的方式, 这样无论你出于什么样的目的使用课件, 都会有一个良好的人机界面。

●元件要素与技术处理

1.简谐运动

主要元件:静态元件有支架和标尺 (如图6) 。动态元件有:弹簧振子和向量箭头 (如图7、图8) 。

动画的实现原理如下。

弹簧振子球心横坐标属性x=x0+Acos (ωt) , X0是小球平衡位置, W是预先设置的常量, 小球可以被横向拖动, 当鼠标释放时, 距离的改变量dx=xt-x0被赋给A, t归零。每个Flash时钟周期运行t=t+a, 实现振子坐标位置周期性运动, 直到按下按钮执行stop命令为止。

位移箭头起点在平衡位置长度等于Acos (ωt) ;回复力、加速度、速度等向量箭头的起点位置绑定振子球心横坐标, 回复力、加速度的大小属性按-kAcos (ωt) 比例缩放, 速度按k Asin (ωt) 比例缩放。

动能势能饼图由三部分组成。底下一层是蓝色圆代表势能, 中间部分左边黄色半圆, 右上遮罩层, 上面部分右边黄色半圆, 左上遮罩层, 它们代表动能。势能变化规律Ep=kxdx=kx2=k[Acos (ωt) ]2, 调整参数令Ep=cos2 (ωt) , Ep+Ek=1, 则动能Ek=sin2 (ωt) 。因此先按A2比例缩放整个饼图, 再利用遮罩和旋转黄色半圆ωt度实现动能势能的变化演示, 部分脚本代码如下。

2. 横波运动

主要元件:质点小球与参考线 (如图9) 。

动画的实现原理如下。

质点小球根据设置动态生成, 质点和参考线经过碰撞检测决定是否改变颜色, 控制面板主要起参数设置作用, 不再赘述。

横波运动相邻两个质点起振时间相差d/v, d为质点间距。左边波源A引起质点i振动方程为ya=Aasin[ (ωa (tdi/v) +фa], 右边波源B引起质点i振动方程为yb=Absin[ (ωa (tdn-i=1/v) +фb], 质点i振动方程为y=ya+yb;考虑当波经过质点i时, 质点才振动, 动画脚本代码如下。

●课件评价及反思

这个机械振动机械波课件2003年制作至今已经好几年了, 也用过多次。暴露出一些问题:第一, 由于“简谐运动”和“横波运动”集成度较高, 给首次使用课件的陌生用户带来不清楚如何操作的麻烦。专家多次指出应该在课件中配上简单明了的使用说明, 但由于种种原因至今未补上, 感觉很惭愧。第二, 内容安排过于平直, 导致学生使用课件自主学习达不到预期效果。很多学生只是看个热闹, 没有发现问题, 引发思考。我想如果在课件中设置一些问题情境, 或者建立由浅入深具有难度梯度的任务, 让学生带着问题, 具有目的地进行探究效果会更好。

点评

突破教学难点是中学物理教学中应用课件的根本目的, 设计制作课件应以能突破难点为原则。《机械振动和机械波》是高中物理最难教的内容之一, 虽然教材中安排了不少实验, 学生学习起来仍感到非常困难。课件《机械振动和机械波》在很大程度上能解决教学中的难题。

本课件是一个基于Web页的积件式的课件, 组合了多个小积件, 基本涵盖了机械振动和机械波在教学中所需的全部内容。教师和学生操作简单, 也方便二次开发, 具有极大的通用性。任何版本的教材, 任何地区的师生, 只要是学习这部分内容, 都可方便地使用本课件。

每个积件都采用交互式动画, 充分发挥了Flash中Action Script的强大功能, 演示了较为复杂的运动和现象。操作时, 可设置参数来改变条件, 按钮控制也很方便, 动画可见度较大、形象直观, 能展示抽象的物理过程, 使学生建构清晰、准确的物理模型, 形成明确的物理概念。这也是课件最精彩的部分。

课件实用性强, 既可用在每节课堂实际实验教学之后的分析巩固阶段, 也可在章节复习时使用, 还可以放到网上供学生课后自主学习。

篇4：高三物理教案：机械振动与机械波

关键词：课程体系；机械振动与模态分析；教学改革

中图分类号：G642.3文献标识码：A文章编号：1002-4107（2012）01-0031-02

“机械振动与模态分析”课程是桂林电子科技大学机械工程领域内研究生的一门重要课程， 它综合应用了高等数学、工程力学、矩阵理论、信号分析、计算机技术等学科知识， 与工程实际问题有着密切的联系， 是一门理论性强、应用范围广的课程[1-2]。该课程要求学生既要掌握基本的振动理论， 又要掌握这些基本理论在工程实际中的具体应用。

从2009专业硕士学位研究生招收以来，不同类型的研究生对课程体系要求不同，由于不断扩招以及学校所处位置关系，导致研究生生源质量有所下降。此外，随着本科生培养方案的不断修改，一些专业基础课学时不断减少，有些原本在本科生中讲解的课程内容需要在研究生的相应课程中进行适当补充，造成一些在读研之前就应该具备的知识点和内容成了难点，增加了教师的工作量，降低了授课效率。机械工程领域硕士研究生课程机械振动与模态分析课程只有32学时，课时数较少，虽然研究生在入学时需要考高等数学，但是多数学生都是为了考研而作准备，对Fourier变换、微分方程的求解等数学问题掌握得不好，对一些数学问题求解和概念不是很熟悉。另外，有些学生本科阶段所学的工程力学课程学时数偏少，在机械振动这门课中要用到的相关知识点掌握不牢固，甚至有的学校根本就没有讲解相关部分内容，因此，在研一给学生开课时，研究生对该门课程的学习普遍感觉难度较大，对内容掌握只局限于基础理论，谈不上工程实际应用。

近年来，根据实际教学过程以及学生在做具体研究项目时遇到的问题，桂林电子科技大学围绕如何把学生培养成为能力和创新兼备的复合型人才， 从课程内容体系、教学手段和教学方法等方面进行了改革。

一、教学目标和教学内容改革

“机械振动与模态分析”课程是桂林电子科技大学机电工程学院研究生的必修课程，目标是使学生掌握机械振动的基本理论和基本研究方法，了解机械振动的应用状况和应用前景，并能应用振动理论知识研究和解决工程中的各种振动问题，为研究生进入相应课题的研究作好理论准备。

根据学院研究生生源的来源，考虑各专业的不同，在制定教学大纲时，主要的授课内容包括：相关的数学知识、单自由度系统的自由振动和强迫振动、多自由度系统的自由振动和强迫振动、弹性体的振动、振动控制技术等。主要研究振动理论及应用，包括系统的自振频率、振型、结构动力响应等的求解方法；系统振动规律的分析方法、实际工程振动测试、振动控制中的应用等问题。由于该门课程涉及较多数学课程，因此，在授课时除了要考虑本课程的特点外，还要特别加强学生数学应用能力、编程能力以及求解微分（偏微分）方程能力的培养。在内容组织上，注意从简单的单自由度系统的分析过渡到多自由度系统的分析。矩阵特征值问题是分析工程问题的一个重要方法，因此，在弹性体振动分析以及多自由度分析中，注意将矩阵理论的求解应用到振动分析中。在讲解弹性体的振动分析问题时，注意将材料力学和理论力学相关的基础知识引入到课程当中，让学生从熟悉的内容转入到陌生的课程中，利用已有知识解决弹性体振动问题，作好本课程与先修课程的衔接工作。针对不同类型的问题进行振动分析与求解，为解决工程实际问题提供研究方法和研究手段。

二、教学方法和教学手段的改革

根据近几年机械振动与模态分析课程内容和体系的改革，要切实落实好课程内容、教学方法和教学手段的改革成为一个至关重要的问题。

传统的板书授课的教学方式，是以教为主，研究生阶段如果还继续采用这种教学方法，不但不能教会学生学习方法、总结能力和研究方法，而且还让学生失去学的主动地位。研究生阶段教学的目的是为了培养学生学习和解决问题的能力，而不是为教学而教学。在本课程的教学过程中，为更好地解决这一问题，在采用板书加电教的传统授课方法的基础上，增加了任务驱动教学法，主要措施有：一是让学生在已学过的课程内容基础上，以学生导师研究方向为例，查阅相关机械振动方面的应用以及前沿动态，以制作PPT汇报自主学习成果、教师进行点评的形式来考查学生学习能力及对课程内容的掌握情况，通过这种形式达到提高学生语言表达能力、学习总结能力等目的；二是教师提供国外参考文献，让学生通过翻译和阅读文献，掌握国外在该领域的研究动态、专业术语的英文表达方式以及专业英文论文的写作方法，通过这种形式培养学生自学能力、撰写论文能力和掌握研究领域动态变化的能力；三是让学生自选和机械振动有关的实例题目，利用课程所学到的知识，对具体工程实例进行振动分析。在解决具体振动问题时，学生会主动查阅与专业相关的学习资料，会对所欠缺的基础知识进行补充和学习，会用到研究生所学的数值分析等课程内容。求解微分方程需要编程来完成，这就需要学生独立学习和应用编程软件，增强学生的自学能力、查阅文献能力、相互学习能力以及研究能力和方法。通过大作业形式可以充分发挥学生的个体优势，培养学生分析问题、解决问题的能力以及创新能力。总之，在教学过程中要打破原有单一的授课和听课模式，使学生的学习变被动为主动，避免出现学生因所学专业不同、基础不同和有些知识点掌握不牢固等而造成的被动应付的局面，从而更好地培养学生独立解决问题的素质，为今后的研究工作和解决工程实际问题打下良好基础。

传统的授课方式是一种不可替代的教学方式，教学方法为教学目的服务，教学手段为教学方法服务。在讲授“机械振动与模态分析”课程中，我们没有指定教材，只有参考教材。在授课过程中，主要采取多媒体教学，为让学生对振动产生的过程及危害有深刻认识，通过播放具体实例的视频加深学生的感性认识。通过图片让学生认识到振动就在生活中，对振动产生深刻认识并让学生产生解决振动问题的意愿。

通过数学软件MATLAB的强大功能，对一些振动过程进行模拟仿真，让学生从定量与定性的角度去了解振动过程中各参数对弹簧振子的振幅、频率、速度等的影响规律。在学生对振动有一个较为清晰的概念之后，再讲解振动的概述和解决振动问题的方法与手段。为提高学生解决工程问题的意识，直接选择一些振动方面的项目，如：有些教师的研究方向是解决汽车车身振动问题，在授课过程中将导师的研究成果拿到课堂，讲解解决车身振动问题的思路、方法及已取得的效果，讲解减振措施等，使学生对解决具体工程问题有一个认识过程和解决问题的思路。这样既可有效地学习本课程的内容，又可以让学生了解一些实际的工程问题，与以后的工程实践接轨。总之，在教学过程中所选择的教学实例和采用的教学手段，应让学生能够从感性到理性、从定性到定量、从书本理论到工程实际等不同层面循序渐进地学习。

三、考核模式改革

傳统的考试模式使考生的知识结构、思维结构都被限定在一个既定的模式中，考试本身从内容到形式都对考生的思维有着严格的限制，从而导致考场上的成功者往往只善于考试而没有创造性思维，鼓励了只会应试的考试人才，学生则变成了考试的奴隶[3]。研究生阶段的学习与考核和本科生有较大区别。经过几年的实践，我们对“机械振动与模态分析”课程的考核方式进行了改革。在本课程考核中，主要以平时的PPT汇报、英文翻译、以工程项目为例解决具体问题的大作业、编程完成的振动微分方程的求解等作为平时成绩，并加大其所占比例。课程结业考试以写作论文的形式来代替，并降低其所占比例，选择以论文写作模式替代闭卷或者开卷考试模式，主要是方便学生可以自主选择自己感兴趣的课题（也可以选择教师提供的课题），充分发挥他们的主动性，培养学生深入解决问题的能力。

课程教学体系的改革是一个综合性的系统工程。一门课程的改革，不仅要考虑本课程拥有的特点，而且要考虑本课程与该专业系列课程中其他课程之间在内容上的衔接和分工[4]。机械振动课程体系的改革，涉及教学内容、教学手段、教学方法和学生考核模式等问题，以学生知识结构为主体，在提高教师教学艺术性的同时，尽最大可能发挥学生的自主学习积极性，侧重培养学生的工程素质和解决实际问题的能力。在实践中，这只是迈向改革的第一步， 还要进一步深入做大量工作，才能使机械振动课程的教学上一个新的台阶。

参考文献：

[1]王彪.机械振动课程教学改革实践[J].华东冶金学院学

报：社会科学版，2000，（2）.

[2]崔志琴，景银萍.机械振动学课程教学改革初探[J].中

北大学学报：社会科学版，2005，（4）.

[3]梁时伟等.改革考试制度，建立高校考试新模式[J].成

都理工大学学报：社会科学版，2005，（2）.

[4]魏德强等.机械工程材料课程教学改革的探讨[J].湘潭

篇5：高三物理教案：机械振动与机械波

能的概念、功和能的关系以及各种不同形式的能的相互转化和守恒的规律是自然界中最重要、最普遍、最基本的客观规律，它贯穿于整个物理学中。本章的功和功率、动能和动能定理、重力的功和重力势能、弹性势能、机械能守恒定律是历年高考的必考内容，考查的知识点覆盖面全，频率高，题型全。动能定理、机械能守恒定律是力学中的重点和难点，用能量观点解题是解决动力学问题的三大途径之一。考题的内容经常与牛顿运动定律、曲线运动、动量守恒定律、电磁学等方面知识综合，物理过程复杂，综合分析的能力要求较高，这部分知识能密切联系实际、生活实际、联系现代科学技术，因此，每年高考的压轴题，高难度的综合题经常涉及本章知识。例如：2001年的全国卷第22题、2001年上海卷第23题、2002年全国理综第30题、2003年全国理综第34题、2004年上海卷第21题、2004年物理广西卷第17题、2004年理综福建卷第25题等。同学平时要加强综合题的练习，学会将复杂的物理过程分解成若干个子过程，分析每一个过程的始末运动状态量及物理过程中力、加速度、速度、能量和动量的变化，对于生活、生产中的实际问题要建立相关物理模型，灵活运用牛顿定律、动能定理、动量定理及能量转化的方法提高解决实际问题的能力。

1.深刻理解功的概念

功是力的空间积累效应。它和位移相对应（也和时间相对应）。计算功的方法有两种：

⑴按照定义求功。即：W=Fscosθ。在高中阶段，这种方法只适用于恒力做功。当02时F做正功，当2时F不做功，当

2时F做负功。

这种方法也可以说成是：功等于恒力和沿该恒力方向上的位移的乘积。

⑵用动能定理W=ΔEk或功能关系求功。当F为变力时，高中阶段往往考虑用这种方法求功。

这种方法的依据是：做功的过程就是能量转化的过程，功是能的转化的量度。如果知道某一过程中能量转化的数值，那么也就知道了该过程中对应的功的数值。

1用力和位移的夹角α判断;○2用力(3)．会判断正功、负功或不做功。判断方法有：○

3用动能变化判断.和速度的夹角θ判断定;○(4)了解常见力做功的特点:

重力做功和路径无关，只与物体始末位置的高度差h有关：W=mgh，当末位置低于初位置时，W＞0，即重力做正功；反之则重力做负功。

滑动摩擦力做功与路径有关。当某物体在一固定平面上运动时，滑动摩擦力做功的绝对值等于摩擦力与路程的乘积。

在弹性范围内，弹簧做功与始末状态弹簧的形变量有关系。

1一对作用力和反作用力在同一段时间内做的（5）一对作用力和反作用力做功的特点：○

2一对互为作用反作用的摩擦力做的总功可能为零总功可能为正、可能为负、也可能为零；○（静摩擦力）、可能为负（滑动摩擦力），但不可能为正。

2.深刻理解功率的概念

（1）功率的物理意义：功率是描述做功快慢的物理量。

（2）功率的定义式：PWt，所求出的功率是时间t内的平均功率。

（3）功率的计算式：P=Fvcosθ，其中θ是力与速度间的夹角。该公式有两种用法：①求某一时刻的瞬时功率。这时F是该时刻的作用力大小，v取瞬时值，对应的P为F在该时刻的瞬时功率；②当v为某段位移（时间）内的平均速度时，则要求这段位移（时间）内F必须为恒力，对应的P为F在该段时间内的平均功率。(4)重力的功率可表示为PG=mgVy，即重力的瞬时功率等于重力和物体在该时刻的竖直分速度之积。

3.深刻理解动能的概念，掌握动能定理。

（1）动能Ek12mV2是物体运动的状态量，而动能的变化ΔEK是与物理过程有关的过程量。

(2)动能定理的表述

合外力做的功等于物体动能的变化。（这里的合外力指物体受到的所有外力的合力，包括重力）。表达式为W=ΔEK.动能定理也可以表述为：外力对物体做的总功等于物体动能的变化。实际应用时，后一种表述比较好操作。不必求合力，特别是在全过程的各个阶段受力有变化的情况下，只要把各个力在各个阶段所做的功都按照代数和加起来，就可以得到总功。

动能定理建立起过程量（功）和状态量（动能）间的联系。这样，无论求合外力做的功还是求物体动能的变化，就都有了两个可供选择的途径。功和动能都是标量，动能定理表达式是一个标量式，不能在某一个方向上应用动能定理。

4.深刻理解势能的概念，掌握机械能守恒定律。

1.机械能守恒定律的两种表述

⑴在只有重力做功的情形下，物体的动能和重力势能发生相互转化，但机械能的总量保持不变。

⑵如果没有摩擦和介质阻力，物体只发生动能和重力势能的相互转化时，机械能的总量保持不变。

对机械能守恒定律的理解：

①机械能守恒定律的研究对象一定是系统，至少包括地球在内。通常我们说“小球的机械能守恒”其实一定也就包括地球在内，因为重力势能就是小球和地球所共有的。另外小球的动能中所用的v，也是相对于地面的速度。

②当研究对象（除地球以外）只有一个物体时，往往根据是否“只有重力做功”来判定机械能是否守恒；当研究对象（除地球以外）由多个物体组成时，往往根据是否“没有摩擦和介质阻力”来判定机械能是否守恒。

③“只有重力做功”不等于“只受重力作用”。在该过程中，物体可以受其它力的作用，只要这些力不做功。

2.机械能守恒定律的各种表达形式 ⑴mgh12mv2mgh12； Ekmv，即EpEkEp2⑵EPEk0；E1E20；E增E减

用⑴时，需要规定重力势能的参考平面。用⑵时则不必规定重力势能的参考平面，因为重力势能的改变量与参考平面的选取没有关系。尤其是用ΔE增=ΔE减，只要把增加的机械能和减少的机械能都写出来，方程自然就列出来了。

5.深刻理解功能关系，掌握能量守恒定律。

（1）做功的过程是能量转化的过程，功是能的转化的量度。

能量守恒和转化定律是自然界最基本的规律之一。而在不同形式的能量发生相互转化的过程中，功扮演着重要的角色。本章的主要定理、定律都可由这个基本原理出发而得到。

需要强调的是：功是一个过程量，它和一段位移（一段时间）相对应；而能是一个状态量，它与一个时刻相对应。两者的单位是相同的（都是J），但不能说功就是能，也不能说“功变成了能”。

（2）复习本章时的一个重要课题是要研究功和能的关系，尤其是功和机械能的关系。突出：“功是能量转化的量度”这一基本概念。

1物体动能的增量由外力做的总功来量度：W外=ΔEk，这就是动能定理。○2物体重力势能的增量由重力做的功来量度：WG=-ΔEP，这就是势能定理。○3物体机械能的增量由重力以外的其他力做的功来量度：○W其=ΔE机，（W其表示除重力以外的其它力做的功），这就是机械能定理。

篇6：高三物理教案：机械振动与机械波

2010年高考物理试题分类汇编——机械振动、机械波

（全国卷1）21．一简谐振子沿x轴振动，平衡位置在坐标原点。t0时刻振子的位移4x0.1m；ts时刻x0.1m；t4s时刻x0.1m。该振子的振幅和周期可能为

388A．0.1 m，s

B．0.1 m, 8s

C．0.2 m，s

D．0.2 m，8s 33【答案】A

△t2 △t1 【解析】在t=43s和t=4s两时刻振子的位移相同，第一种情况是此时间差是周期的整数倍443nT，当n=1时T83s。在43s的半个周期内振子的位移由负的最大变为正的最大，所以振幅是0.1m。A正确。

第二种情况是此时间差不是周期的整数倍则(430)(443)nTT2，当n=0时T8s，且由于t2是t1的二倍说明振幅是该位移的二倍为0.2m。如图答案D。

【命题意图与考点定位】振动的周期性引起的位移周期性变化。

（全国卷2）15.一简谐横波以4m/s的波速沿x轴正方向传播。已知t=0时的波形如图所示，则

A．波的周期为1s B．x=0处的质点在t=0时向y轴负向运动

C．x=0处的质点在t= 14s时速度为0 D．x=0处的质点在t= 14s时速度值最大

答案：AB 解析：由波的图像可知半个波长是2m，波长是4m，周期是Tv441s，A正确。波在沿x轴正方向传播，则x=0的质点在沿y轴的负方向传播，B正确。x=0的质点的位移是振幅的一半则要运动到平衡位置的时间是13T41112s，则t4时刻x=0的质点越过了平衡位置速度不是最大，CD错误。

【命题意图与考点定位】本题属于波的图像的识图和对质点振动的判断。

（新课标卷）33.[物理——选修3-4](2)(10分)波源S1和S2振动方向相同，频率均为4Hz，分别置于均匀介质中x轴上的Phy8.Com 您的良师益友！高中物理吧（）全站精品资源免费开放下载！欢迎收藏访问！

O、A两点处，OA=2m，如图所示.两波源产生的简谐横波沿x轴相向传播，波速为4m/s.己知两波源振动的初始相位相同.求：

（i）简谐波的波长；

（ii）OA间合振动振幅最小的点的位置。解析：

（i）设波长为，频率为v，则v，代入已知数据，得1m。

（ii）以O为坐标原点，设P为OA间的任意一点，其坐标为x，则两波源到P点的波长差为lx(2x)，0x2。期中x、l以m为单位。

合振动振幅最小的点的位置满足l(k)，k为整数

解得：x=0.25m，0.75m，1.25m，1.75m。

（北京卷）17．一列横波沿x轴正向传播，ａ，ｂ，ｃ，ｄ为介质中的沿波传播方向上四个质点的平衡位置。某时刻的波形如图1所示，此后，若经过3／4周期开始计时，则图2描述的是

Ａ．ａ处质点的振动图像

Ｂ．ｂ处质点的振动图像 Ｃ．ｃ处质点的振动图像

Ｄ．ｄ处质点的振动图像 答案：B 【解析】由波的图像经过

3周期，a到达波谷，b达到平衡位置向下运动，c达到波峰，d4达到平衡位置向上运动，这是四质点在0时刻的状态，只有b的符合振动图像，答案B。（上海物理）2.利用发波水槽得到的水面波形如a,b所示，则

（A）图a、b均显示了波的干涉现象（B）图a、b均显示了波的衍射现象

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（C）图a显示了波的干涉现象，图b显示了波的衍射现象（D）图a显示了波的衍射现象，图b显示了波的干涉现象 答案：D

解析：本题考查波的干涉和衍射。难度：易。

（上海物理）3.声波能绕过某一建筑物传播而光波却不能绕过该建筑物，这是因为（A）声波是纵波，光波是横波（B）声波振幅大，光波振幅小（C）声波波长较长，光波波长很短（D）声波波速较小，光波波速很大 答案：C

解析：本题考查波的衍射条件：障碍物与波长相差不多。难度：易。

（上海物理）16.如图，一列简谐横波沿x轴正方向传播，实线和虚线分别表示＜时的波形，能正确反映t37.5s时波形的是图

答案：D 解析：因为t2＜T，可确定波在0.5s的时间沿x轴正方向传播

11，5.s，即T0所以T=2s，44331t37.5s3T，波峰沿x轴正方向传播，从处到处，选D。

444本题考查波的传播及波长、周期等。难度：中等。

（上海物理）20.如图，一列沿x轴正方向传播的简谐横波，振幅为2cm，波速为2ms，Phy8.Com 您的良师益友！高中物理吧（）全站精品资源免费开放下载！欢迎收藏访问！

在波的传播方向上两质点a,b的平衡位置相距0.4m（小于一个波长），当质点a在波峰位置时，质点b在x轴下方与x轴相距1cm的位置，则

（A）此波的周期可能为0.6s（B）此波的周期可能为1.2s

（C）从此时刻起经过0.5s，b点可能在波谷位置（D）从此时刻起经过0.5s，b点可能在波峰位置

解析：如上图，1.2110.6s，A正确，从0.4，1.2。根据v，TTv2412565=1.0m，波峰到x=1.2m处，b不在波峰，6此时刻起经过0.5s，即T，波沿x轴正方向传播C错误。如下图，0.61110.3s，B错误； 0.4，0.6m，根据v，TTv22412535=1.0m，波峰到x=1.0m处，x=0.4的3从此时可起经过0.5s，即T，波沿x轴正方向传播b在波峰，D正确。

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本题考查波的传播，出现非难度：难。

（天津卷）4.一列简谐横波沿x轴正向传播，传到M点时波形如图所示，再经0.6s，N点开始振动，则该波的振幅A和频率f为

11T和非得整数倍的情况，有新意。44

A．A=1m

f=5Hz B．A=0.5m

f=5Hz C．A=1m

f=2.5 Hz D．A=0.5m

f=2.5 Hz 答案：D（重庆卷）14.一列简谐波在两时刻的波形如题14图中实线和虚线所示，由图可确定这列波的

A 周期 B波速 C波长 D频率 【答案】C

【解析】只能确定波长，正确答案C。题中未给出实线波形和虚线波形的时刻，不知道时间差或波的传播方向，因此无法确定波速、周期和频率。

（福建卷）

15、一列简谐横波在t=0时刻的波形如图中的实线所示，t=0.02s时刻的波形如图中虚线所示。若该波的周期T大于0.02s，则该波的传播速度可能是

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A.2m/s

B.3m/s

C.4m/s

D.5m/s

【答案】B 【解析】这类问题通常有两种解法： 解法一：质点振动法

（1）设波向右传播，则在0时刻x=4m处的质点往上振动，设经历t时间时质点运动到波峰的位置，则t(n)T，即T当n=0时，T=0.08s＞0.02s，符合要求，此时v144t0.08 4n14n1T0.081m/s 0.08当n=1时，T=0.016s＜0.02s，不符合要求。

（2）设波向左传播，则在0时刻x=4m处的质点往下振动，设经历t时间时质点运动到波峰的位置，则t(n)T，即T当n=0时，T=

344t0.08

4n34n30.080.08s＞0.02s，符合要求，此时v3m/s 3T0.0830.08s＜0.02s，不符合要求。当n=1时，T=7综上所述，只有B选项正确。解法一：波的平移法

（1）设波向右传播，只有当波传播的距离为x0.020.08n时，实线才会和虚线重合，即0时刻的波形才会演变成0.02s时的波形，t0.02s

所以vx0.020.08n14n t0.020.08T

v4n1当n=0时，T=0.08s＞0.02s，符合要求，此时v14n1m/s 当n=1时，T=0.016s＜0.02s，不符合要求。

（2）设波向左传播，只有当波传播的距离为x0.060.08n时，实线才会和虚线重合，即0时刻的波形才会演变成0.02s时的波形，t0.02s

x0.060.08n34n t0.020.08T

v4n30.08当n=0时，T=s＞0.02s，符合要求，此时v34n3m/s

3所以vPhy8.Com 您的良师益友！高中物理吧（）全站精品资源免费开放下载！欢迎收藏访问！

当n=1时，T=0.08s＜0.02s，不符合要求。7综上所述，只有B选项正确。

【命题特点】本题考查机械波传播过程中的双向性。

【启示】波的双向性、每一个质点的起振方向、质点的运动特征（不随波逐流）、波长与波速间的联系、机械波与电磁波的比较是主要考查对象，在复习中应重点把握。（山东卷）37．[物理—物理3-4]（4分）（1）渔船常利用超声波来探测远处鱼群的方位。已知某超声波频率快为1．0×10Hz，某时刻该超声波在水中传播的波动图象如图所示。

①从该时刻开始计时，画出x=7．5×10m处质点做简谐运动的振动图象（至少一个周期）。②现测得超声波信号从渔船到鱼群往返一次所用时间为4s，求鱼群与渔船间的距离（忽略船和鱼群的运动）。37.(1)【解析】①如下图。

33②从图读出1510m，求出vf1500m/s，svt3000m。2（浙江卷）18.在O点有一波源，t＝0时刻开始向上振动，形成向右传播的一列横波。t1=4s时，距离O点为3m的A点第一次达到波峰；t2=7s时，距离O点为4m的B点第一次达到波谷。则以下说法正确的是

A.该横波的波长为2m B.该横波的周期为4s C.该横波的波速为1m/s D.距离O点为1m的质点第一次开始向上振动的时刻为6s末 答案：BC（四川卷）16.一列间谐横波沿直线由A向B传播，A、Ｂ相距0.45m，右图是A处质点的震动图像。当A处质点运动到波峰位置时，B处质点刚好到达平衡位置且向y轴正方向运Phy8.Com 您的良师益友！高中物理吧（）全站精品资源免费开放下载！欢迎收藏访问！

动，这列波的波速可能是

A．4.5/s

B.3.0m/s

C.1.5m/s

D.0.7m/s 答案：A 解析：在处理相距一定距离的两个质点关系时必须尝试作出两质点间在该时刻的最少波形，然后根据间距和波长关系求波长（注意波的周期性）。波是由A向B船舶的，而且在A到达波峰的时刻，处于B平衡位置向上运动，则最少波形关系如图，所以有ln14l，，24n1vT4l40.454.5，当n=0时，v=4.5m/s，当n=1时v=0.9m/s，当T(4n1)0.4(4n1)4n1n=2时v=0.5m/s等，正确答案为A。

（安徽卷）15.一列沿X轴方向传播的简谐横波，某时刻的波形如图所示。P为介质中的一个质点，从该时刻开始的一段极短时间内，P的速度v和加速度a的大小变化情况是

A.B.C.D.v变小，a变大

v变小，a变小 v变大，a变大 v变大，a变小

答案：D 解析：由题图可得，波沿x轴方向传播，P质点在该时刻的运动方向沿y轴正方向，向平衡位置靠近，做加速度减小的加速运动，v变大，a变大，选项C正确。

篇7：高三物理教案：机械振动与机械波

http:// 机械振动和机械波·波的衍射 波的干涉·教案

一、教学目标

1．在物理知识方面的要求：

(1)知道什么是波的衍射现象和发生明显衍射现象的条件。

(2)知道波的干涉现象是特殊条件下的叠加现象；知道两列频率相同的波才能发生干涉现象；知道干涉现象的特点。

(3)知道衍射和干涉现象是波动特有的现象。2．通过观察水波的干涉现象，认识衍射现象的特征。通过观察波的独立前进，波的叠加和水波的干涉现象，认识波的干涉条件及干涉现象的特征。

二、重点、难点分析

1．重点是波的衍射、波的叠加及发生波的干涉的条件。2．难点是对稳定的波的干涉图样的理解。

三、教具

水槽演示仪，长条橡胶管，投影仪。

四、主要教学过程(一)引入新课

我们向平静的湖面上投入一个小石子，可以看到石子激起的水波形成圆形的波纹，并向周围传播。当波纹遇到障碍物后会怎样？如果同时投入两个小石子，形成了两列波，当它们相遇在一起时又会怎样？本节课就要通过对现象的观察，对以上现象进行初步解释。

(二)教学过程设计

主要思想是：遵照教材的编写意图，按“观察现象，归纳特征，而后得出结论”的大顺序进行教学。观察中注意引导，分析中注意启发。

1．波的衍射(1)波的衍射现象

首先观察水槽中水波的传播：圆形的水波向外扩散，越来越大。

然后，在水槽中放入一个不大的障碍屏，观察水波绕过障碍屏传播的情况。由此给出波的衍射定义。波绕过障碍物的现象，叫做波的衍射。

再引导学生观察：在水槽中放入一个有孔的障碍屏，水波通过孔后也会发生衍射现象。看教材中的插图，解释“绕过障碍物”的含义。(2)发生明显波的衍射的条件

在前面观察的基础上，引导学生进行下面的观察：①在不改变波源的条件下，将障碍屏的孔由较大逐渐变小。可以看到波的衍射现象越来越明显。由此得出结论：障碍物越小，衍射现象越明显。②可能的话，在不改变障碍孔的条件下，使水波的波长逐渐变大或逐渐变小。可以看到，当波长越小时，波的衍射现象越明显。由此指出：当障碍物的大小与波长相差不多时，波的衍射现象较明显。

发生明显衍射的条件是：障碍物或孔的大小比波长小，或者与波长相差不多。最后告诉学生：波的衍射现象是波所特有的现象。

在生活中，可遇到的波的衍射现象有：声音传播中的“隔墙有耳”现象；在房间中可以接受到收音机和电视信号，是电磁波的衍射现象。

2．波的干涉

观察现象①：在水槽演示仪上有两个振源的条件下，单独使用其中的一个振源，水波按照该振源的振动方式向外传播；再单独使用另一个振源，水波按照该振源的振动方式向外传播。现象的结论：每一个波源都按其自己的方式，在介质中产生振动，并能使介质将这种振动向外传播。

观察现象②：找两个同学拉着一条长橡皮管，让他们同时分别抖动一下橡皮管的端点，则会从两端各产生

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http:// 一个波包向对方传播。当两个波包在中间相遇时，形状发生变化，相遇后又各自传播。现象的结论：波相遇时，发生叠加。以后仍按原来的方式传播。

(1)波的叠加

在前面的现象的观察的基础上，向学生说明什么是波的叠加。

两列波相遇时，在波的重叠区域，任何一个质点的总位移，都等于两列波分别引起的位移的矢量和。

结合图1，解释此结论。

解释时可以这样说：在介质中选一点P为研究对象，在某一时刻，当波源1的振动传播到P点时，若恰好是波峰，则引起P点向上振动；同时，波源2的振动也传播到了P点，若恰好也是波峰，则也会引起P点向上振动；这时，P点的振动就是两个向上的振动的叠加，P点的振动被加强了。(当然，在某一时刻，当波源1的振动传播到P点时，若恰好是波谷，则引起P点向下振动；同时，波源2的振动传播到了P点时，若恰好也是波谷，则也会引起P点向下振动；这时，P点的振动就是两个向下的振动的叠加，P点的振动还是被加强了。)用以上的分析，说明什么是振动被加强。

波源1经过半周期后，传播到P点的振动变为波谷，就会使P点的振动向下，但此时波源2传过来的振动不一定是波谷(因为两波源的周期可能不同)，所以，此时P点的振动可能被减弱，也可能是被加强的。(让学生来说明原因)提问：如果希望P点的振动总能被加强，应有什么条件？

提问：如果在介质中有另一质点Q，希望Q点的振动总能被减弱，应有什么条件？ 结论：波源1和波源2的周期应相同。(2)波的干涉

观察现象③：水槽中的水波的干涉。对水波干涉图样的解释中，特别要强调两列水波的频率是相同的，所以产生了在水面上有些点的振动加强，而另一些点的振动减弱的现象，加强和减弱的点的分布是稳定的。

详细解释教材中给出的插图，如图2所示。在解释和说明中，特别应强调的几点是：①此图是某时刻两列波传播的情况；②两列波的频率(波长)相等；③当两列波的波峰在某点相遇时，这点的振动位移是正的最大值，过半周期后，这点就是波谷和波谷相遇，则这点的振动位移是负的最大值；④振动加强的点的振动总是加强的，振动减弱的点的振动总是减弱的。

在以上分析的基础上，给出干涉的定义：频率相同的两列波叠加，使某些区域的振动加强，某些区域的振动减弱，并且振动加强和振动减弱的区域互相间隔，这种现象叫波的干涉，形成的图样叫做波的干涉图样。

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http:// 反复观察水槽中的水波的干涉，分清哪些区域为振动加强的区域，哪些区域为振动减弱的区域。

最后应帮助学生分析清楚：介质中某点的振动加强，是指这个质点以较大的振幅振动；而某点的振动减弱，是指这个质点以较小的振幅振动，这与只有一个波源的振动在介质中传播时，各质点均按此波源的振动方式振动是不同的。

(3)波的干涉与叠加的关系

有了前面的基础，可以启发学生说一说干涉与叠加的关系。帮助学生认识：干涉是一种特殊的叠加。任何两列波都可以进行叠加，但只有两列频率相同的波的叠加，才有可能形成干涉。

最后指出：干涉是波特有的现象。(三)课堂小结

今天，我们学习了波特有的现象：波的衍射和波的干涉。请同学再表达一下：什么叫波的衍射？什么叫波的干涉？什么条件下可能发生波的干涉？

课后的任务是认真阅读课本。

五、说明

教学中，教师应知道：(1)“障碍物或孔的大小比波长小，或者与波长相差不多”是产生明显衍射现象的条件，而不是产生衍射现象的条件。波遇到障碍物就会发生衍射，只是在上述的条件下可以明显观察到。(2)波的干涉的条件是：同一类的两列波，频率(波长)相同，相差恒定，在同一平面内振动。当它们发生叠加时，会出现干涉现象，由于课本中没有提出相和相差的概念，并且只讨论一维的振动情况，所以，教学中只强调“频率相同”的条件就可以了。更多的时间，应放在认识干涉与一般叠加相比的特殊之处上。

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