高中物理必修二教案

高二物理《波的形成和傳播》教案分析。

一位優(yōu)秀的教師不打無準(zhǔn)備之仗，會提前做好準(zhǔn)備，作為高中教師就需要提前準(zhǔn)備好適合自己的教案。教案可以讓上課時(shí)的教學(xué)氛圍非常活躍，幫助授課經(jīng)驗(yàn)少的高中教師教學(xué)。那么如何寫好我們的高中教案呢？為滿足您的需求，小編特地編輯了“高二物理《波的形成和傳播》教案分析”，僅供參考，希望能為您提供參考！

高二物理《波的形成和傳播》教案分析

課時(shí)12.1波的形成和傳播

1.通過觀察和分析,認(rèn)識波是振動的傳播,知道波在傳播振動形式的同時(shí)也傳播能量和信息。
2.能區(qū)分橫波和縱波,知道什么是波峰和波谷、密部和疏部。
3.知道什么是機(jī)械波和機(jī)械波形成的條件。
重點(diǎn)難點(diǎn):機(jī)械波的形成過程及傳播。
教學(xué)建議:本節(jié)討論的是機(jī)械波的產(chǎn)生和傳播,并定性研究波的一些基本特征。對機(jī)械波的認(rèn)識和理解需要一個(gè)過程,教學(xué)中不可急于求成,應(yīng)該注意教學(xué)方式的選擇。要從注重教師的講解轉(zhuǎn)變?yōu)樽⒅貙W(xué)生的親身體驗(yàn)和學(xué)生對實(shí)驗(yàn)的觀察,并通過播放錄像、模擬動畫等方法,幫助學(xué)生逐步體會和理解本節(jié)知識。注意運(yùn)用學(xué)生已經(jīng)有的運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)知識,分析和研究波的基本特征和規(guī)律。
導(dǎo)入新課:自從人類發(fā)明牙刷以來,關(guān)于牙刷的發(fā)明就層出不窮。從變化多端的造型和硬度不一的刷毛到后來的電動牙刷,在刷牙這件事情上,似乎所有人都熱衷于更有趣、更高科技的體驗(yàn)。隨著科技的發(fā)展,一種新型牙刷近來悄然興起,它的名字叫聲波牙刷。什么是聲波牙刷?它與聲波有什么關(guān)系?它是怎樣刷牙的呢?
1.波的形成和傳播
(1)波
波動就是振動的①傳播,簡稱波。
(2)波的形成
在一根軟繩上,用手握住一端拉平后上下抖動,繩上形成一列波。這是因?yàn)槔K上相鄰的質(zhì)點(diǎn)之間存在②相互作用,前面先振動的質(zhì)點(diǎn)③帶動后面的質(zhì)點(diǎn)。
2.橫波與縱波
(1)橫波
質(zhì)點(diǎn)的振動方向與波的傳播方向相互④垂直(填“平行”或“垂直”)的波叫作橫波。在橫波中,凸起的最高處叫⑤波峰,凹下的最低處叫⑥波谷。
(2)縱波
振動方向與波的傳播方向⑦在同一直線上的波,叫作縱波。在縱波中,質(zhì)點(diǎn)分布最密的位置叫⑧密部,質(zhì)點(diǎn)分布最稀疏的位置叫⑨疏部。
(3)實(shí)例:繩波是⑩橫波,聲波是縱波。
3.機(jī)械波
(1)介質(zhì)
繩、彈簧、水、空氣等都是波借以傳播的物質(zhì),叫作介質(zhì)。
(2)機(jī)械波
機(jī)械振動在介質(zhì)中傳播,叫作機(jī)械波。
(3)波的傳播特點(diǎn):波在介質(zhì)中傳播時(shí),各質(zhì)點(diǎn)只在自己的平衡位置附近振動,介質(zhì)本身并不隨波遷移。波只是傳播“振動”這種運(yùn)動形式和能量。波不但傳遞能量,而且還可以傳遞信息。
1.先有振動還是先有波?

解答:先有振動。
2.聲波能在液體中傳播嗎?
解答:聲波在氣體、液體、固體中都能傳播。
3.機(jī)械波能傳遞信息嗎?
解答:能。

主題1:波的形成與傳播
情景:你看過藝術(shù)體操的“帶操”表演嗎?觀看課本“彩帶飛舞”的圖片,在圖片中,運(yùn)動員手持細(xì)棒抖動彩帶的一端,彩帶隨波翻卷,這是振動在彩帶上傳播的結(jié)果。
問題:(1)是不是運(yùn)動員一抖動細(xì)棒,整個(gè)波就形成了?
(2)彩帶上的波形是怎樣形成的?
解答:(1)不是,波是振動的傳播,它的形成有一個(gè)過程。
(2)細(xì)棒振動帶動與它相鄰的質(zhì)點(diǎn)發(fā)生振動,并依次帶動離細(xì)棒更遠(yuǎn)的質(zhì)點(diǎn)振動,細(xì)棒的振動逐漸傳播出去,形成了波。
知識鏈接:波源的振動引起了相鄰質(zhì)點(diǎn)的振動,先振動的質(zhì)點(diǎn)帶動了后面的質(zhì)點(diǎn),后面的質(zhì)點(diǎn)重復(fù)前面質(zhì)點(diǎn)的振動形式。
主題2:橫波和縱波
情景:做一做課本的“演示”實(shí)驗(yàn),觀察沿繩傳播的橫波,如圖甲所示;再做一做軟彈簧上的縱波實(shí)驗(yàn),觀察縱波在彈簧上的傳播,如圖乙所示。
問題:(1)從整體感觀上說,你看到的情景分別是怎樣的?
(2)如果你的關(guān)注點(diǎn)只放在介質(zhì)的一個(gè)點(diǎn)上,你觀察到的情況分別又是怎樣的?

解答:(1)圖甲中波峰和波谷都在水平向右勻速移動;圖乙中密部和疏部都在水平向右勻速移動。
(2)圖甲中,如果我們盯著繩子上某一個(gè)點(diǎn)(可以做個(gè)標(biāo)記)看,它就是在上下往復(fù)運(yùn)動,并沒有移動它的平衡位置。圖乙中,如果我們盯著彈簧上某一個(gè)圈或點(diǎn)(可以做個(gè)標(biāo)記)看,它就是在左右往復(fù)運(yùn)動,也沒有移動它的平衡位置。
知識鏈接:橫波和縱波是機(jī)械波的兩種基本類型,可以同時(shí)存在于同一介質(zhì)中,如地震波中既有橫波,又有縱波。
主題3:機(jī)械波
情景:生活中有大量的波動現(xiàn)象發(fā)生,如敲打鼓發(fā)出的聲音是在空氣中傳播的,水波是在水面上傳播的,繩子上和彈簧上的波是在繩子和彈簧上傳播的。
問題:(1)閱讀課本“機(jī)械波”部分內(nèi)容,思考機(jī)械波產(chǎn)生的條件是什么?
(2)結(jié)合主題2和課本“做一做”,總結(jié)機(jī)械波的特點(diǎn)。
(3)思考并討論,課本“做一做”中波浪成功的關(guān)鍵是什么?
解答:(1)機(jī)械波的產(chǎn)生要同時(shí)滿足兩個(gè)條件。①要有機(jī)械振動;②要有傳播振動的介質(zhì)。
(2)①波只是傳播振動這種運(yùn)動形式和能量,而介質(zhì)中的質(zhì)點(diǎn)并不隨波遷移。②波在傳遞運(yùn)動形式的同時(shí),也在傳遞能量和信息。
(3)一是各同學(xué)蹲、起的快慢程度一樣,二是每位同學(xué)滯后相鄰前一位同學(xué)開始蹲、起的時(shí)間間隔一樣。
知識鏈接:機(jī)械波在傳播時(shí),介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)的振動都是受迫振動,每個(gè)質(zhì)點(diǎn)的振動頻率都與波源的振動頻率相同。jAb88.com

1.(考查橫波和縱波)關(guān)于橫波和縱波,下列說法正確的是()。
A.質(zhì)點(diǎn)的振動方向和波的傳播方向垂直的波叫橫波
B.質(zhì)點(diǎn)振動方向跟波的傳播方向在同一直線上的波叫縱波
C.橫波有波峰和波谷,縱波有密部和疏部
D.地震波是橫波,聲波是縱波
【解析】根據(jù)橫波和縱波的定義知,A、B、C三項(xiàng)正確;聲波是一種縱波,但地震波中既有橫波,又有縱波,D選項(xiàng)錯(cuò)誤。
【答案】ABC
【點(diǎn)評】地震波中既有橫波的成分,也有縱波的成分。
2.(考查對機(jī)械波的理解)下列關(guān)于機(jī)械波的概念的說法中,正確的是()。
A.質(zhì)點(diǎn)振動的方向總是垂直于波傳播的方向
B.橫波和縱波可同時(shí)存在于介質(zhì)中
C.機(jī)械波傳播的不僅僅是運(yùn)動形式,還能傳播能量,傳遞振動信息
D.橫波中質(zhì)點(diǎn)不隨波遷移,縱波中質(zhì)點(diǎn)隨波遷移
【解析】機(jī)械波包括橫波和縱波,橫波中質(zhì)點(diǎn)振動方向與波的傳播方向垂直,縱波中質(zhì)點(diǎn)振動方向和波的傳播方向在同一直線上,A錯(cuò);振動質(zhì)點(diǎn)只是在平衡位置附近振動,都不隨波遷移,D錯(cuò);橫波和縱波可以同時(shí)在介質(zhì)中傳播,它們傳播運(yùn)動形式的同時(shí)還傳播能量和信息,B、C正確。
【答案】BC
【點(diǎn)評】機(jī)械波傳播的是振動形式、能量、信息,質(zhì)點(diǎn)并不隨波遷移。
3.(考查機(jī)械波的特點(diǎn))在波的傳播中,下列說法正確的是()。
A.相鄰質(zhì)點(diǎn)間必有相互作用力
B.各質(zhì)點(diǎn)都在各自的平衡位置附近做受迫振動,但振動頻率不等于振源頻率
C.前一質(zhì)點(diǎn)的振動帶動相鄰的后一質(zhì)點(diǎn)振動,后一質(zhì)點(diǎn)必定落后于前一質(zhì)點(diǎn)
D.各質(zhì)點(diǎn)隨波的傳播而遷移
【解析】在波的傳播過程中,質(zhì)點(diǎn)之間依靠相互作用依次振動,故A正確;介質(zhì)中的各個(gè)質(zhì)點(diǎn)都在振源的帶動下做受迫振動,所以頻率都是一樣的,B錯(cuò);由于是前一質(zhì)點(diǎn)的振動帶動了相鄰的后一質(zhì)點(diǎn)振動,所以后一質(zhì)點(diǎn)必定落后于前一質(zhì)點(diǎn),C正確;各質(zhì)點(diǎn)都在各自的平衡位置附近振動,并不隨波遷移,D錯(cuò)。
【答案】AC
【點(diǎn)評】機(jī)械波傳播時(shí),介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)做受迫振動,模仿波源的振動,但相位依次落后。
4.(考查振動和波的關(guān)系)關(guān)于振動和波的關(guān)系,下列說法正確的是()。
A.有機(jī)械波必有振動
B.有機(jī)械振動必有波
C.離波源遠(yuǎn)的質(zhì)點(diǎn)振動周期長
D.波源停振時(shí),介質(zhì)中的波動立即停止
【解析】一個(gè)質(zhì)點(diǎn)的振動會帶動鄰近質(zhì)點(diǎn)的振動,使振動這種運(yùn)動形式向外傳播出去而形成機(jī)械波,但在缺少介質(zhì)的情況下,波動現(xiàn)象就無法發(fā)生,故A選項(xiàng)對,B選項(xiàng)錯(cuò)。波動形成以后,各質(zhì)點(diǎn)的振動都先后重復(fù)波源的振動,故各質(zhì)點(diǎn)的振動周期是一樣的,C錯(cuò)。大量質(zhì)點(diǎn)的振動所形成的波動不會因波源的停振而立即消失,因?yàn)槟芰坎粫o緣無故地消失,故D選項(xiàng)錯(cuò)。
【答案】A
【點(diǎn)評】有機(jī)械振動是有機(jī)械波的前提條件。
拓展一:機(jī)械波的形成和傳播
1.關(guān)于機(jī)械波的形成和傳播,下列說法中正確的是()。
A.物體做機(jī)械振動,一定產(chǎn)生機(jī)械波
B.后振動的質(zhì)點(diǎn)總是跟著先振動的質(zhì)點(diǎn)重復(fù)振動,只是時(shí)間落后一步
C.參與振動的所有質(zhì)點(diǎn)有相同的頻率
D.機(jī)械波傳播過程中各質(zhì)點(diǎn)隨波遷移,波的傳播也是振動能量的傳遞
【分析】考查機(jī)械波的形成與傳播以及機(jī)械波的特點(diǎn)。要明確機(jī)械波的傳播必須有振源和介質(zhì),而且波源周圍介質(zhì)的振動是由波源質(zhì)點(diǎn)帶動而產(chǎn)生的受迫振動。
【解析】機(jī)械波的形成必須具備兩個(gè)條件:振源和介質(zhì)。只有物體做機(jī)械振動,而其周圍沒有傳播這種振動的介質(zhì),遠(yuǎn)處的質(zhì)點(diǎn)不可能振動起來形成機(jī)械波,故A選項(xiàng)錯(cuò)誤;任何一個(gè)振動的質(zhì)點(diǎn)都是由波源帶動的,并將振動傳播開來,所以后一質(zhì)點(diǎn)總是落后前一質(zhì)點(diǎn),故選項(xiàng)B、C正確;形成機(jī)械波的各個(gè)質(zhì)點(diǎn),只在平衡位置附近往復(fù)運(yùn)動,并沒有隨波遷移,離振源遠(yuǎn)的質(zhì)點(diǎn)振動的能量是通過各質(zhì)點(diǎn)的傳遞從振源獲得的,故選項(xiàng)D錯(cuò)誤。
【答案】BC
【點(diǎn)撥】本題考查機(jī)械波的產(chǎn)生及其傳播特點(diǎn)。機(jī)械波是由于機(jī)械振動在介質(zhì)中的傳播形成的,在機(jī)械波傳播過程中各質(zhì)點(diǎn)的振動周期都與波源的振動周期相同;離波源越遠(yuǎn),質(zhì)點(diǎn)的振動越滯后,但各質(zhì)點(diǎn)的起振方向與波源起振方向相同;波傳播的是振動形式,而各質(zhì)點(diǎn)并不隨波遷移;波在傳播振動形式的同時(shí),也在傳播能量和信息。
拓展二:機(jī)械波和機(jī)械振動的關(guān)系
2.關(guān)于振動和波的關(guān)系,下列說法正確的是()。
A.振動是形成波的原因,波動是振動的傳播
B.振動是單個(gè)質(zhì)點(diǎn)呈現(xiàn)的現(xiàn)象,波動是許多質(zhì)點(diǎn)聯(lián)合起來呈現(xiàn)的現(xiàn)象
C.波的傳播速度就是質(zhì)點(diǎn)振動的速度
D.有波動一定有振動,有振動一定有波動
【分析】考查振動與波的聯(lián)系。振動的研究對象是一個(gè)質(zhì)點(diǎn),波動的研究對象是很多連續(xù)的質(zhì)點(diǎn),質(zhì)點(diǎn)的振動速度與波的傳播速度是兩個(gè)不同的概念。
【解析】由于介質(zhì)中的各部分存在相互作用,所以某一點(diǎn)的振動會引起相鄰部分質(zhì)點(diǎn)發(fā)生振動,這樣振動就由近及遠(yuǎn)傳播開去而形成波,所以A、B正確;波的傳播速度和質(zhì)點(diǎn)振動的速度不是一回事,C不對;有波動一定有振動,但有振動不一定有波動,D不對。
【答案】AB
【點(diǎn)撥】機(jī)械波是由機(jī)械振動引起的,并且形成機(jī)械波的各個(gè)質(zhì)點(diǎn)也都在做機(jī)械振動。機(jī)械波傳播的是振動形式和能量;質(zhì)點(diǎn)只在各自的平衡位置附近振動,并不隨波遷移;離波源近的質(zhì)點(diǎn)帶動離波源遠(yuǎn)的質(zhì)點(diǎn)依次振動。
一、物理百科
什么是地震
地震是由地殼的運(yùn)動而造成的。地震時(shí),巖層破裂產(chǎn)生的強(qiáng)烈振動以波的形式從震源向各個(gè)方向傳播,形成地震波。地震波分為縱波、橫波和面波,縱波和橫波在地球內(nèi)部傳播,而面波只能沿地球表面?zhèn)鞑ァ？v波的傳播能引起地面沿垂直方向的振動。橫波的傳播能引起地面產(chǎn)生前后或左右的晃動。面波既能使地面產(chǎn)生上下和前后方向的振動,也能使地面產(chǎn)生近似水平方向的左右擺動。
在震中區(qū),縱波、橫波、面波三種波并未分離,且振幅較大,互相疊加,地面產(chǎn)生相當(dāng)復(fù)雜的震動,造成建筑物的破壞。隨著距離的增加,各類波互相分離,波的振動能量逐漸減弱,破壞力也在逐步減小。強(qiáng)烈地震造成的危害是巨大的。如我國1976年的唐山大地震,死亡20多萬人,近7000戶斷門絕煙,全部建筑幾乎毀于一旦;再如2001年1月份的印度大地震,導(dǎo)致幾萬人死亡,許多人無家可歸,許多古建筑受到嚴(yán)重破壞。2008年5月12日,四川汶川發(fā)生的大地震,也造成了重大的人員傷亡和巨大的經(jīng)濟(jì)損失。2010年4月14日,青海玉樹發(fā)生7.1級地震,也造成了重大的人員傷亡。
我國處在環(huán)太平洋地震帶,是一個(gè)多地震國家。為了人民生命財(cái)產(chǎn)安全,我們國家建立了遍布全國的地震觀測網(wǎng),為地震預(yù)報(bào)做了充分的準(zhǔn)備?，F(xiàn)在我國的地震預(yù)報(bào)水平處在世界先進(jìn)行列。
二、備用試題
1.下列有關(guān)機(jī)械振動與機(jī)械波的說法中正確的是()。
A.有機(jī)械振動就一定有機(jī)械波
B.機(jī)械波中各質(zhì)點(diǎn)振幅一定相同
C.機(jī)械波中各質(zhì)點(diǎn)均做受迫振動
D.機(jī)械波中各質(zhì)點(diǎn)振動周期相同
【解析】有機(jī)械振動不一定有機(jī)械波,故A錯(cuò)誤;機(jī)械波傳播過程中要消耗能量,所以振動幅度逐漸減小,各質(zhì)點(diǎn)的振幅不一定相等,故B錯(cuò);機(jī)械波傳播過程中各質(zhì)點(diǎn)都要受到它前面質(zhì)點(diǎn)的作用,每個(gè)質(zhì)點(diǎn)都在做受迫振動,各質(zhì)點(diǎn)振動的周期相同,故C、D選項(xiàng)正確。
【答案】CD
2.下列說法中正確的是()。
A.機(jī)械波的傳播方向就是波中各質(zhì)點(diǎn)的振動方向
B.機(jī)械波的傳播方向就是振動能量傳遞的方向
C.機(jī)械波傳播的是振動這種運(yùn)動形式,質(zhì)點(diǎn)并不隨波遷移
D.波不但能傳遞能量也能傳遞信息
【解析】機(jī)械波的傳播方向不同于質(zhì)點(diǎn)的振動方向,它是振動能量傳遞的方向。機(jī)械波傳播的是振動這種運(yùn)動形式,介質(zhì)本身不隨波遷移,我們用語言交流,利用聲波傳遞信息,因此波不但能傳遞能量也能傳遞信息。所以本題的正確答案為B、C、D。
【答案】BCD

1.科學(xué)探測表明,月球表面無大氣層,也沒有水,更沒有任何生命存在的痕跡。在月球上,兩名宇航員面對面講話也無法聽到,這是因?yàn)?)。
A.月球太冷,聲音傳播太慢
B.月球上沒有空氣,聲音無法傳播
C.宇航員不適應(yīng)月球,聲音太輕
D.月球上太嘈雜,聲音聽不清楚
【解析】兩名宇航員面對面講話卻無法聽到,說明有振源卻傳播不出去,即缺乏聲波傳播的另一條件,沒有介質(zhì),故B選項(xiàng)正確。
【答案】B
2.關(guān)于介質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)的振動方向和波的傳播方向,下列說法正確的是()。
A.在橫波中二者方向有時(shí)相同
B.在橫波中二者方向一定不同
C.在縱波中二者方向有時(shí)相同
D.在縱波中二者方向一定不同
【解析】在橫波中質(zhì)點(diǎn)振動方向和波的傳播方向相互垂直,所以二者方向一定不同,故A錯(cuò)、B對;在縱波中二者方向在同一直線上,兩者方向有時(shí)相同,有時(shí)相反,故C對、D錯(cuò)。
【答案】BC
3.下列關(guān)于機(jī)械波的說法中正確的是()。
A.介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)都在各自的平衡位置附近振動
B.傳播波的過程中相鄰質(zhì)點(diǎn)間必有相互作用力
C.隨著波的傳播,介質(zhì)中的各質(zhì)點(diǎn)也將由近及遠(yuǎn)地遷移出去
D.將相鄰的兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)比較,離波源近的質(zhì)點(diǎn)帶動離波源遠(yuǎn)的質(zhì)點(diǎn)振動
【解析】介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)都在各自的平衡位置附近振動,不會隨波遷移,A正確、C錯(cuò)誤;由于介質(zhì)中的各部分存在相互作用,所以某一點(diǎn)的振動會引起相鄰部分質(zhì)點(diǎn)振動,這樣振動就由近及遠(yuǎn)傳播開去而形成波,B、D都正確。
【答案】ABD
4.振源A帶動細(xì)繩上各點(diǎn)上下做簡諧運(yùn)動,t=0時(shí)刻繩上形成的波形如圖所示。規(guī)定繩上質(zhì)點(diǎn)向上運(yùn)動的方向?yàn)閤軸的正方向,則P點(diǎn)的振動圖象是()。
【解析】根據(jù)前一質(zhì)點(diǎn)的位置確定后一質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動方向,t=0時(shí)刻P點(diǎn)前一質(zhì)點(diǎn)在下方,確定P點(diǎn)的起振方向是從平衡位置向下振動,故只有選項(xiàng)B正確。
【答案】B
5.一個(gè)小石子投向平靜的湖面中心,會激起一圈圈波紋向外傳播,如果此時(shí)水面上有一片樹葉,下列對樹葉運(yùn)動情況的敘述正確的是()。
A.樹葉慢慢向湖心運(yùn)動
B.樹葉慢慢向湖岸漂去
C.在原處上下振動
D.沿著波紋做圓周運(yùn)動
【解析】由于波在傳播過程中,只傳遞振動能量和波源所發(fā)出的信息,而各質(zhì)點(diǎn)不隨波遷移,只在各自的平衡位置附近做振動,故選C。
【答案】C
6.圖示是某繩上波形成過程的示意圖。質(zhì)點(diǎn)1在外力作用下沿豎直方向做簡諧振動,帶動2、3、4……各個(gè)質(zhì)點(diǎn)依次上下振動,將振動由繩的左端傳到右端。已知t=0時(shí),質(zhì)點(diǎn)1開始向上運(yùn)動,t=時(shí),質(zhì)點(diǎn)1到達(dá)最上方,質(zhì)點(diǎn)5開始向上運(yùn)動。問:
(1)t=時(shí),質(zhì)點(diǎn)8、12、16的運(yùn)動狀態(tài)(是否運(yùn)動,運(yùn)動方向)如何?
(2)t=T時(shí),質(zhì)點(diǎn)8、12、16的運(yùn)動狀態(tài)如何?
(3)t=T時(shí),質(zhì)點(diǎn)8、12、16的運(yùn)動狀態(tài)如何?
【解析】由于質(zhì)點(diǎn)間的相互作用,前面的質(zhì)點(diǎn)總是帶動后面的質(zhì)點(diǎn)振動,所以后面的質(zhì)點(diǎn)總是滯后于前面的質(zhì)點(diǎn)。
(1)t=時(shí),質(zhì)點(diǎn)8正在向上振動,未達(dá)到最高點(diǎn),質(zhì)點(diǎn)12、16未動。
(2)t=T時(shí),質(zhì)點(diǎn)8正在向下振動,質(zhì)點(diǎn)12向上振動,質(zhì)點(diǎn)16未振動。
(3)t=T時(shí),質(zhì)點(diǎn)8、12正在向下振動,質(zhì)點(diǎn)16向上振動。
【答案】見解析
7.一列波由波源處向周圍擴(kuò)展開去,下列說法正確的是()。
A.介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)由近及遠(yuǎn)地傳播開去
B.介質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)的振動形式由近及遠(yuǎn)地傳播開去
C.介質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)振動的能量由近及遠(yuǎn)地傳播開去
D.介質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)只是振動而沒有遷移
【解析】波動過程是振動形式和振動能量的傳遞過程,介質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)并不隨波遷移。
【答案】BCD
8.把鬧鐘放在密閉的玻璃鐘罩內(nèi),在罩外仍然可以聽到鬧鐘的鈴聲。但如果將玻璃罩內(nèi)的空氣用抽氣機(jī)抽出去,就聽不到鬧鐘的鈴聲,這說明()。
A.聲波能在空氣中傳播
B.抽去罩內(nèi)的空氣后,鬧鐘不再運(yùn)轉(zhuǎn)了
C.聲波能在固體中傳播
D.聲波不能在真空中傳播
【解析】聲波只能在介質(zhì)中傳播,同時(shí)聲波可以在固、液、氣三種形態(tài)的物質(zhì)中傳播,所以A、C、D正確。
【答案】ACD
9.圖示為波沿著一條右端固定的繩子傳播到B點(diǎn)的波形示意圖,由圖可判斷出A開始振動的方向是()。
A.向左B.向右C.向上D.向下
【解析】波的傳播過程中各質(zhì)點(diǎn)的振動是在振源的帶動下依次進(jìn)行的,所以每個(gè)質(zhì)點(diǎn)開始的振動方向一定和振源的起振方向相同,從圖中可知B點(diǎn)將開始向上振動,所以振源的起振方向向上,故選C。
【答案】C
10.圖示是沿水平方向的介質(zhì)中的部分質(zhì)點(diǎn),每相鄰質(zhì)點(diǎn)間的距離相等,其中O為波源,設(shè)波源的振動周期為T,自波源通過平衡位置豎直向下振動開始計(jì)時(shí),經(jīng)過,質(zhì)點(diǎn)1開始振動,則下列關(guān)于各質(zhì)點(diǎn)的振動和介質(zhì)中的波的說法正確的是()。
A.介質(zhì)中所有的質(zhì)點(diǎn)的起振方向都豎直向下,且圖中質(zhì)點(diǎn)9起振最晚
B.圖中所畫出的質(zhì)點(diǎn)起振時(shí)間都是相同的,起振的位置和起振的方向是不同的
C.圖中質(zhì)點(diǎn)8的振動完全重復(fù)質(zhì)點(diǎn)7的振動,只是質(zhì)點(diǎn)8起振、通過平衡位置或最大位移處的時(shí)間總是比質(zhì)點(diǎn)7落后
D.只要圖中所有的質(zhì)點(diǎn)都已振動了,質(zhì)點(diǎn)1與質(zhì)點(diǎn)9的振動步調(diào)就完全一致,但如果質(zhì)點(diǎn)1發(fā)生的是第100次振動,則質(zhì)點(diǎn)9發(fā)生的是第98次振動
【解析】從圖中可知,質(zhì)點(diǎn)9是圖中距波源最遠(yuǎn)的點(diǎn),盡管與振源起振方向相同,但起振時(shí)刻最晚,故A正確、B錯(cuò)誤;質(zhì)點(diǎn)7與質(zhì)點(diǎn)8相比較,質(zhì)點(diǎn)7是質(zhì)點(diǎn)8的前質(zhì)點(diǎn),7、8質(zhì)點(diǎn)間的振動步調(diào)相差,故C正確;質(zhì)點(diǎn)9與質(zhì)點(diǎn)1相距2個(gè)波長,質(zhì)點(diǎn)9比質(zhì)點(diǎn)1晚2T開始振動,一旦質(zhì)點(diǎn)9起振后,1、9振動步調(diào)就完全一致,故D正確。
【答案】ACD
11.一列橫波沿繩子向右傳播,某時(shí)刻繩子形成如圖所示的凹凸形狀。對此時(shí)繩上A、B、C、D、E、F六個(gè)質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動情況的描述正確的是()。
A.不考慮傳播中的能量損耗,它們的振幅相同
B.質(zhì)點(diǎn)D和F的速度方向相同
C.質(zhì)點(diǎn)A和C的速度方向相同
D.從此時(shí)算起,質(zhì)點(diǎn)B比C先回到平衡位置
【解析】波源振動時(shí),繩上各質(zhì)點(diǎn)通過相互間的彈力跟著做受迫振動,不考慮傳播中的能量損耗時(shí),各質(zhì)點(diǎn)的振幅相同,A正確。波傳播時(shí),離波源遠(yuǎn)的質(zhì)點(diǎn)的振動落后于離波源近的質(zhì)點(diǎn)的振動,并跟隨著近的質(zhì)點(diǎn)振動。由圖可知,波源在左端,因此,質(zhì)點(diǎn)D跟隨近波源的質(zhì)點(diǎn)C向上運(yùn)動,質(zhì)點(diǎn)F跟隨近波源的質(zhì)點(diǎn)E向下運(yùn)動,兩者速度方向相反,B錯(cuò)。同理,此時(shí)質(zhì)點(diǎn)A正向下運(yùn)動,質(zhì)點(diǎn)C正向上運(yùn)動,兩者速度方向也相反,C錯(cuò)。由于此時(shí)B、C兩質(zhì)點(diǎn)都向上運(yùn)動,所以質(zhì)點(diǎn)C比質(zhì)點(diǎn)B晚一些到達(dá)最大位移處,質(zhì)點(diǎn)C回到平衡位置也比質(zhì)點(diǎn)B遲,D正確。
【答案】AD
12.如圖(a)所示,有一條均勻的繩,0、1、2、3、4、…是繩上一系列等間隔的點(diǎn)?，F(xiàn)有一列簡諧橫波沿此繩傳播。某時(shí)刻,繩上9、10、11、12四點(diǎn)的位置和運(yùn)動方向如圖(b)所示(其他點(diǎn)的運(yùn)動情況未畫出),其中點(diǎn)12的位移為零,向上運(yùn)動,點(diǎn)9的位移達(dá)到最大值。試在圖(c)中畫出再經(jīng)過周期時(shí)點(diǎn)3、4、5、6的位置和速度方向,其他點(diǎn)不必畫。[圖(c)的橫、縱坐標(biāo)與圖(a)、(b)完全相同]
【解析】根據(jù)橫波的形成原理,由題中給出9、10、11、12四點(diǎn)的位置和運(yùn)動方向,可畫出其他各點(diǎn)的位置和運(yùn)動方向,如圖甲所示,居中的直線為各點(diǎn)的平衡位置,根據(jù)各點(diǎn)此時(shí)的運(yùn)動方向(如圖甲中實(shí)線所示),即可找到再過T時(shí)各個(gè)質(zhì)點(diǎn)的位置和運(yùn)動方向,如圖甲中的虛線所示。

甲
則可知再經(jīng)過周期時(shí)點(diǎn)3、4、5、6的位置和速度方向,如圖乙所示。
乙
【答案】如圖乙所示

相關(guān)推薦

高二物理教案：《波的反射和折射》教學(xué)設(shè)計(jì)

一名優(yōu)秀負(fù)責(zé)的教師就要對每一位學(xué)生盡職盡責(zé)，高中教師要準(zhǔn)備好教案，這是高中教師的任務(wù)之一。教案可以保證學(xué)生們在上課時(shí)能夠更好的聽課，幫助高中教師營造一個(gè)良好的教學(xué)氛圍。那么，你知道高中教案要怎么寫呢？小編經(jīng)過搜集和處理，為您提供高二物理教案：《波的反射和折射》教學(xué)設(shè)計(jì)，供大家借鑒和使用，希望大家分享！

高二物理教案：《波的反射和折射》教學(xué)設(shè)計(jì)

教學(xué)目標(biāo)

1、知道波傳播到兩種介質(zhì)的交界面時(shí)，會發(fā)生反射和折射；

2、理解波的反射、折射遵守的規(guī)律，會根據(jù)波面和波線進(jìn)行分析；

能力目標(biāo)

1、讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上理解波面、波線，能夠根據(jù)想象建立空間概念。

2、對比光的反射和折射，提高學(xué)生類比分析的能力。

教學(xué)建議

在學(xué)生初中學(xué)習(xí)光的反射和折射的基礎(chǔ)上，教師通過實(shí)驗(yàn)演示、類比光的反射和折射講解機(jī)械波的反射和折射。

對于實(shí)驗(yàn)的建議：

1、注意實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)備以及操作；

2、在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上引入波線、波面的概念。

注意從現(xiàn)象——規(guī)律——現(xiàn)象這一過程，師生結(jié)合實(shí)際共同討論、分析。

擴(kuò)展資料

回聲

當(dāng)聲投射到距離聲源有一段距離的大面積上時(shí)，聲能的一部分被吸收，而另一部分聲能要反射回來，如果聽者聽到由聲源直接發(fā)來的聲和由反射回來的聲的時(shí)間間隔超過0.1秒，它就能分辯出是兩個(gè)聲音，這種反射回來的聲叫“回聲”。如果聲速已知，當(dāng)測得聲音從發(fā)出到反射回來的時(shí)間間隔，就能計(jì)算出反射面到聲源之間的距離。利用這個(gè)道理，已設(shè)計(jì)成水聲測位儀，用以測量海水的深度?；芈暿巧焦戎谢虼髲d中常有的現(xiàn)象，夏天響雷轟轟不絕，也是雷聲經(jīng)天空密云層多次反射的回聲。廣義講，凡有這種性質(zhì)的其他信號，都屬回聲。例如，反射回來的超聲波信號。利用回聲制造的回聲探測儀、水聲定向器、超聲波探傷儀等用聲波探測魚群、或用地面上爆炸聲波的反射用以探測地下的油礦等。

擴(kuò)展資料

機(jī)械振動、機(jī)械波知識表解

擴(kuò)展資料

基本知識技能

1、波的反射：當(dāng)波到達(dá)兩種性質(zhì)不同媒質(zhì)的分界面時(shí)，改變傳播方向，但仍在原來媒質(zhì)里傳播的現(xiàn)象．

2、波的折射：當(dāng)波到達(dá)兩種性質(zhì)不同媒質(zhì)的分界面時(shí)，改變傳播方向，進(jìn)入另一種媒質(zhì)的現(xiàn)象

>

高二物理教案：《波的衍射》教學(xué)設(shè)計(jì)

俗話說，居安思危，思則有備，有備無患。作為高中教師就要早早地準(zhǔn)備好適合的教案課件。教案可以讓學(xué)生更好的吸收課堂上所講的知識點(diǎn)，幫助高中教師更好的完成實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)。那么怎么才能寫出優(yōu)秀的高中教案呢？下面是小編為大家整理的“高二物理教案：《波的衍射》教學(xué)設(shè)計(jì)”，相信您能找到對自己有用的內(nèi)容。

高二物理教案：《波的衍射》教學(xué)設(shè)計(jì)

教學(xué)目標(biāo)

1、知道什么是波的衍射現(xiàn)象和發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件．

2、知道衍射現(xiàn)象是波特有的現(xiàn)象．

3、通過觀察水波的衍射現(xiàn)象，認(rèn)識衍射現(xiàn)象的特征．

教學(xué)建議

本節(jié)重點(diǎn)是理解發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件，了解一切波都能發(fā)生衍射現(xiàn)象，且僅有明顯與不明顯之分．一般來說，波長大的波容易產(chǎn)生衍射，波長十分小的波，觀察它的衍射現(xiàn)象就不容易了．

例如：將一只小瓶立于水波槽中，在槽中激發(fā)水波，若想在瓶子后面看到水波繞進(jìn)的現(xiàn)象，激發(fā)水波的振子振動頻率大些好還是小些好?為什么?

當(dāng)障礙物或孔的尺寸比波長小或相差不多時(shí)，能發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象；由于瓶子的直徑已確定，故水波的波長越長越好，所以，激發(fā)水波的振子振動頻率越小越好， 越小，水波的 越大， 就更接近瓶子的直徑，衍射現(xiàn)象就越明顯．

請教師參考下列表中的概念

項(xiàng)目

波的衍射

備注

概念

衍射是波離開直線傳播的位置繞到障礙物后的現(xiàn)象．

衍射現(xiàn)象是波的特有現(xiàn)象，一切波都會發(fā)生衍射現(xiàn)象

產(chǎn)生明顯衍射條件

障礙物或小孔 的尺寸比波長小或能與波長相比較．

產(chǎn)生的原因

波疊加的結(jié)果

實(shí)例

隔墻有耳

> 教學(xué)設(shè)計(jì)示例> 教學(xué)重點(diǎn)：波的衍射

教學(xué)難點(diǎn)：產(chǎn)生明顯衍射現(xiàn)象的條件的理解

教學(xué)方法：實(shí)驗(yàn)討論法

教學(xué)儀器：水槽演示儀，長條橡膠管，計(jì)算機(jī)多媒體

教學(xué)過程：

引入新課：我們向平靜的湖面上投入一個(gè)小石子，可以看到石子激起的水波形成圓形的波紋，并向周圍傳播．當(dāng)波紋遇到障礙物后會怎樣？請學(xué)生思考、想象、猜測．（本節(jié)課就要通過對現(xiàn)象的觀察，對其進(jìn)行初步解釋．）

一、波的衍射

1、波的衍射現(xiàn)象：

首先觀察水槽中水波的傳播：圓形的水波向外擴(kuò)散，越來越大．然后，在水槽中放入一個(gè)不大的障礙物，觀察水波繞過障礙物傳播的情況．由此給出波的衍射定義．

讓學(xué)生仔細(xì)觀察演示現(xiàn)象．因?yàn)檠菔緦?shí)驗(yàn)的不穩(wěn)定，所以再用計(jì)算機(jī)多媒體演示衍射現(xiàn)象．

請學(xué)生思考討論后給出定義，教師請學(xué)生回答并板書．

波繞過障礙物的現(xiàn)象，叫做波的衍射．

引導(dǎo)學(xué)生觀察：在水槽中放入一個(gè)有孔的障礙物，水波通過孔后也會發(fā)生同樣的現(xiàn)象——衍射現(xiàn)象．再請學(xué)生看教材中的插圖，解釋“繞過障礙物”的含義．

2、發(fā)生明顯波的衍射的條件：

在前面觀察的基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行下面的觀察：

①在不改變波源的條件下，將障礙物的孔由較大逐漸變?。梢钥吹讲ǖ难苌洮F(xiàn)象越來越明顯．

②引導(dǎo)學(xué)生思考障礙物的大小變化也會引起上述現(xiàn)象嗎？

由此得出結(jié)論：障礙物越小，衍射現(xiàn)象越明顯．

③在不改變障礙物大小的條件下，使水波的波長逐漸變大或逐漸變?。垖W(xué)生回答是否也出現(xiàn)上述現(xiàn)象．

引導(dǎo)學(xué)生得出結(jié)論：當(dāng)障礙物的大小與波長相差不多時(shí)，波的衍射現(xiàn)象較明顯．

（教師板書） 發(fā)生明顯衍射的條件是：障礙物或孔的大小比波長小，或者與波長相差不多．

最后告訴學(xué)生：波的衍射現(xiàn)象是波所特有的現(xiàn)象．（只有明顯與不明顯）

二、應(yīng)用

請學(xué)生思考和討論在我們生活中是否遇到過波的衍射現(xiàn)象，舉例說明：

例1、俗話說：“隔墻有耳”：是聲波的衍射現(xiàn)象，既聲音繞過障礙物到了耳朵．

例2、水波的衍射現(xiàn)象．

例3、在房間中可以接受到收音機(jī)和電視信號，是電磁波的衍射現(xiàn)象> > > 探究活動

讓學(xué)生自己動手回家做衍射實(shí)驗(yàn)和觀察聲音的衍射現(xiàn)象．

高二物理教案：《波的干涉》教學(xué)設(shè)計(jì)

每個(gè)老師不可缺少的課件是教案課件，規(guī)劃教案課件的時(shí)刻悄悄來臨了。將教案課件的工作計(jì)劃制定好，新的工作才會如魚得水！你們會寫一段適合教案課件的范文嗎？考慮到您的需要，小編特地編輯了“高二物理教案：《波的干涉》教學(xué)設(shè)計(jì)”，僅供參考，歡迎大家閱讀。

高二物理教案：《波的干涉》教學(xué)設(shè)計(jì)

教學(xué)目標(biāo)

1、知道兩列頻率相同的波才能發(fā)生干涉現(xiàn)象；知道干涉現(xiàn)象的特點(diǎn)．

2、知道波的干涉現(xiàn)象是特殊條件下的疊加現(xiàn)象，知道干涉現(xiàn)象是波特有的現(xiàn)象．

3、通過觀察波的獨(dú)立前進(jìn)，波的疊加和水波的干涉現(xiàn)象，認(rèn)識波的干涉條件及干涉現(xiàn)象的特征．

教學(xué)建議

本節(jié)重點(diǎn)是對干涉概念的理解和產(chǎn)生穩(wěn)定干涉條件的應(yīng)用．學(xué)習(xí)中要注意兩列波的波峰、波峰相遇處是振動最強(qiáng)的地方，波谷、波谷相遇處也是振動最強(qiáng)的地方；而波峰、波谷或波谷、波峰相遇處則是振動最弱的地方．干涉的圖樣是穩(wěn)定的，振動加強(qiáng)的地方永遠(yuǎn)加強(qiáng)，振動減弱的地方永遠(yuǎn)減弱．

為什么頻率不同的兩列波相遇，不發(fā)生干涉現(xiàn)象?

因?yàn)轭l率不同的兩列波相遇，疊加區(qū)各點(diǎn)的合振動的振幅，有時(shí)是兩個(gè)振動的振幅之和，有時(shí)是兩個(gè)振動的振幅之差，沒有振動總是得到加強(qiáng)或總是減弱的區(qū)域，這樣的兩個(gè)波源不能產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象，不能形成穩(wěn)定干涉圖樣．而波的干涉是波疊加中的一個(gè)特例，即產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉圖樣.

請教師閱讀下表：

class=Normal vAlign=top width=90>

項(xiàng)目

class=Normal vAlign=top width=250>

波的干涉

class=Normal vAlign=top width=83>

備注

class=Normal vAlign=top width=90>

概念

class=Normal vAlign=top width=250>

頻率相同的兩列波疊加，使某些區(qū)域的振動始終加強(qiáng)，某些區(qū)域的振動始終減弱，并且振動的加強(qiáng)區(qū)和減弱區(qū)相互間隔的現(xiàn)象

class=Normal vAlign=top width=83 rowSpan=3>

波的干涉是波特有的現(xiàn)象

class=Normal vAlign=top width=90>

產(chǎn)生穩(wěn)定干涉條件

class=Normal vAlign=top width=250>

(1) 兩列波的頻率相同；

(2) 振動情況相同.

class=Normal vAlign=top width=90>

產(chǎn)生的原因

class=Normal vAlign=top width=250>

波疊加的結(jié)果

教學(xué)設(shè)計(jì)示例

教學(xué)重點(diǎn)：波的疊加及發(fā)生波的干涉的條件．

教學(xué)難點(diǎn)：對穩(wěn)定的波的干涉圖樣的理解．

教學(xué)方法：實(shí)驗(yàn)討論法>

教學(xué)儀器：水槽演示儀，長條橡膠管，計(jì)算機(jī)多媒體

新課引入：

問題1：上節(jié)課我們研究了波的衍射現(xiàn)象，什么是波的衍射現(xiàn)象呢？（波繞過障礙物的現(xiàn)象）

問題2：發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象的條件是什么？（障礙物或孔的大小比波長小，或者與波長相差不多）

這節(jié)課我們研究波的干涉現(xiàn)象，如果同時(shí)投入兩個(gè)小石子，形成了兩列波，當(dāng)它們相遇在一起時(shí)又會怎樣?請學(xué)生注意觀察演示實(shí)驗(yàn)．

一、波的干涉> 觀察現(xiàn)象：

①在水槽演示儀上有兩個(gè)振源的條件下，單獨(dú)使用其中的一個(gè)振源，水波按該振源的振動方式向外傳播；再單獨(dú)使用另一個(gè)振源，水波按該振源的振動方式向外傳播．

現(xiàn)象結(jié)論：每一個(gè)波源都按其自己的方式，在介質(zhì)中產(chǎn)生振動，并能使介質(zhì)將這種振動向外傳播．

②找兩個(gè)同學(xué)拉著一條長繩，讓他們同時(shí)分別抖動一下繩的端點(diǎn)，則會從兩端各產(chǎn)生一個(gè)波包向?qū)Ψ絺鞑ィ?dāng)兩個(gè)波包在中間相遇時(shí)，形狀發(fā)生變化，相遇后又各自傳播．（由于這種現(xiàn)象一瞬間完成，學(xué)生看不清楚，教師可用計(jì)算機(jī)多媒體演示）

現(xiàn)象結(jié)論：波相遇時(shí)，發(fā)生疊加．以后仍按原來的方式傳播，是獨(dú)立的．

1.波的疊加：

在前面的現(xiàn)象的觀察的基礎(chǔ)上，向?qū)W生說明什么是波的疊加．

教師板書：兩列波相遇時(shí)，在波的重疊區(qū)域，任何一個(gè)質(zhì)點(diǎn)的總位移都等于兩列波分別引起的位移的矢量和．

結(jié)合圖下圖解釋此結(jié)論．

解釋時(shí)可以這樣說：在介質(zhì)中選一點(diǎn) 為研究對象，在某一時(shí)刻，當(dāng)波源l的振動傳播到 點(diǎn)時(shí)，若恰好是波峰，則引起 點(diǎn)向上振動；同時(shí)，波源2的振動也傳播到了 點(diǎn)，若恰好也是波峰，則也會引起 點(diǎn)向上振動；這時(shí)， 點(diǎn)的振動就是兩個(gè)向上的振動的疊加， 點(diǎn)的振動被加強(qiáng)了．(當(dāng)然，在某一時(shí)刻，當(dāng)波源1的振動傳播到 點(diǎn)時(shí)，若恰好是波谷，則引起戶點(diǎn)向下振動；同時(shí)，波源2的振動傳播到了 點(diǎn)時(shí)，若恰好也是波谷，則也會引起 點(diǎn)向下振動；這時(shí)， 點(diǎn)的振動就是兩個(gè)向下的振動的疊加， 點(diǎn)的振動還是被加強(qiáng)了．)用以上的分析，說明什么是振動加強(qiáng)的區(qū)域．

波源l經(jīng)過半周期后，傳播到P點(diǎn)的振動變?yōu)椴ü龋蜁筆點(diǎn)的振動向下，但此時(shí)波源2傳過來的振動不一定是波谷(因?yàn)閮刹ㄔ吹闹芷诳赡懿煌?，所以，此時(shí)P點(diǎn)的振動可能被減弱，也可能是被加強(qiáng)的．(讓學(xué)生來說明原因)

問題：如果希望P點(diǎn)的振動總能被加強(qiáng)，應(yīng)有什么條件?如果在介質(zhì)中有另一質(zhì)點(diǎn)

高二物理《單擺》教案分析

一名優(yōu)秀的教師就要對每一課堂負(fù)責(zé)，作為教師就要在上課前做好適合自己的教案。教案可以讓學(xué)生們充分體會到學(xué)習(xí)的快樂，幫助教師更好的完成實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)。您知道教案應(yīng)該要怎么下筆嗎？考慮到您的需要，小編特地編輯了“高二物理《單擺》教案分析”，歡迎閱讀，希望您能夠喜歡并分享！

《單擺》教案分析

課時(shí)11.4單擺

1.知道什么是單擺,了解單擺運(yùn)動的特點(diǎn)。
2.通過實(shí)驗(yàn),探究單擺的周期與擺長的關(guān)系。
3.知道單擺的周期與擺長、重力加速度的關(guān)系。會用單擺測定重力加速度。
重點(diǎn)難點(diǎn):單擺運(yùn)動的特點(diǎn)和對單擺周期公式的探究,對單擺的回復(fù)力分析及對小角度擺動的近似處理。
教學(xué)建議:單擺是簡諧運(yùn)動的典型應(yīng)用實(shí)例,要掌握其運(yùn)動規(guī)律、受力情況和圖象特點(diǎn)。教學(xué)中應(yīng)該首先明確單擺是一種理想化的模型,通過演示實(shí)驗(yàn)觀察單擺的振動圖象,使學(xué)生在感觀上得到單擺的圖象,加深感性認(rèn)識。為了研究周期與各種因素的關(guān)系以及有怎樣的關(guān)系,可以采用控制變量法研究,按照定性和定量結(jié)合的方案進(jìn)行。教材將傳統(tǒng)的“用單擺測重力加速度”的實(shí)驗(yàn)改為對知識的應(yīng)用,其目的是加強(qiáng)學(xué)生對學(xué)習(xí)過程的體會,以及對科學(xué)探究方法的掌握。
導(dǎo)入新課:你家有擺鐘嗎?你知道座鐘是誰首先發(fā)明的嗎?座鐘的鐘擺擺一個(gè)來回需要多少時(shí)間?荷蘭的惠更斯對擺的研究最為突出,他在1656年利用擺的等時(shí)性發(fā)明了帶擺的計(jì)時(shí)器,并在1657年獲得專利,在1658年就出版了《鐘表論》一書。
1.單擺的理想化條件
(1)質(zhì)量關(guān)系:細(xì)線質(zhì)量與①小球質(zhì)量相比可以忽略。
(2)線度關(guān)系:小球的②直徑與線的長度相比可以忽略。
(3)力的關(guān)系:空氣等對小球的③阻力與小球重力和線的拉力相比可以忽略。
單擺是實(shí)際擺的④理想化模型,實(shí)驗(yàn)中為滿足上述條件,我們盡量選擇⑤質(zhì)量大、⑥體積小的球和盡量細(xì)的線。
2.單擺的回復(fù)力
(1)回復(fù)力來源:擺球的重力沿⑦圓弧切向的分力是使擺球沿圓弧振動的回復(fù)力。
(2)回復(fù)力大小:若擺球質(zhì)量為m、擺長為l、偏離平衡位置的位移為x,在偏角很小時(shí),單擺的回復(fù)力為⑧F=-x。
(3)回復(fù)力的特點(diǎn):在偏角很小時(shí),單擺所受的回復(fù)力與它偏離平衡位置的位移成⑨正比,方向總指向⑩平衡位置,即F=-kx。
3.單擺的周期
(1)實(shí)驗(yàn)表明,單擺振動的周期與擺球質(zhì)量無關(guān),在振幅較小時(shí)與振幅無關(guān),但與擺長有關(guān),擺長越長,周期也越大。
(2)周期公式:荷蘭物理學(xué)家惠更斯發(fā)現(xiàn)單擺的周期T與擺長l的二次方根成正比,與重力加速度g的二次方根成反比,他確定了計(jì)算單擺周期的公式為T=2π。
4.用單擺測定重力加速度
(1)原理:由T=2π得g=,即只要測出單擺的擺長l和周期T,就可以求出當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣取?br> (2)畫圖法處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù):分別以l和T2為縱坐標(biāo)和橫坐標(biāo),畫出函數(shù)l=T2的圖象,它應(yīng)該是一條直線,由該直線的斜率可求出的值,進(jìn)而求出重力加速度g。
1.作為一個(gè)理想化模型,應(yīng)該怎樣認(rèn)識單擺的擺線和小球?
解答:擺線是沒有彈性、沒有質(zhì)量的細(xì)繩,小球直徑與線的長度相比可以忽略,小球擺動時(shí)空氣等阻力可以忽略。
2.單擺的周期跟哪些因素有關(guān)?
解答:單擺的周期跟擺長以及所在地的重力加速度有關(guān)。
3.探究單擺周期與擺長關(guān)系實(shí)驗(yàn)中,測量周期的始末計(jì)時(shí)位置是選擺球的最高點(diǎn)還是最低點(diǎn)?
解答:最低點(diǎn)。

主題1:單擺的動力學(xué)分析
甲
情景:某同學(xué)想研究單擺的運(yùn)動,他把擺球拉到某一位置然后釋放,發(fā)現(xiàn)小球總在關(guān)于最低點(diǎn)對稱的圓弧上振動,并且越靠近最低點(diǎn)運(yùn)動得越快,如圖甲所示。他馬上想到了剛剛學(xué)過的彈簧振子的簡諧運(yùn)動。
問題:(1)單擺沿圓弧運(yùn)動的向心力由哪些力來提供?
(2)單擺往復(fù)運(yùn)動的回復(fù)力由哪幾個(gè)力來提供?
(3)閱讀課本相關(guān)內(nèi)容,思考單擺做簡諧運(yùn)動的條件。
解答:
(1)圓周運(yùn)動的向心力是指向圓心的。如圖乙所示,當(dāng)擺球運(yùn)動到P點(diǎn)時(shí)受到重力G和細(xì)線的拉力F的作用,將重力G沿切線和細(xì)線兩方向分解為F和G1。沿細(xì)線方向:Fn=F-G1=F-Gcosθ,它的作用是改變擺球的運(yùn)動方向,提供擺球做圓周運(yùn)動的向心力。
(2)小球靜止在O點(diǎn)時(shí),懸線豎直,懸線的拉力和小球的重力平衡,這個(gè)位置即為單擺的平衡位置。當(dāng)擺球運(yùn)動到P點(diǎn)時(shí),將重力G沿切線和細(xì)線兩方向分解,切線方向F=Gsinθ,它的作用是改變擺球速度的大小,使小球回到平衡位置,即為擺球提供做振動的回復(fù)力。
(3)只有擺角很小時(shí),擺球相對于O點(diǎn)的位移x才和θ角所對的弧長近似相等,所以有sinθ≈(x表示擺球偏離平衡位置
的位移,l表示單擺的擺長),因此單擺的回復(fù)力F=mgsinθ=。又因?yàn)閱螖[回復(fù)力的方向與擺球偏離平衡位置的位移方向相反,所以F=-mgsinθ=-=-kx,滿足簡諧運(yùn)動的條件。由此可以知道在偏角很小(通常θ5°)時(shí),單擺做簡諧運(yùn)動。
知識鏈接:單擺做簡諧運(yùn)動過程中,回復(fù)力并不是合力提供的(僅在左、右最大位移處合力提供回復(fù)力)。
主題2:單擺的周期公式及其應(yīng)用
問題:(1)“探究單擺周期與擺長的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)主要采用了哪種實(shí)驗(yàn)方法?
(2)為減小誤差,實(shí)驗(yàn)中測周期和擺長時(shí)都要取平均值,二者取平均值的方法有何不同?
(3)王紅同學(xué)學(xué)習(xí)了單擺周期公式后,想把奶奶家墻上越走越慢的老式“掛鐘”調(diào)準(zhǔn),她該怎么做?
(4)某?？萍夹〗M利用單擺周期公式測當(dāng)?shù)刂亓铀俣?發(fā)現(xiàn)測出的結(jié)果比上網(wǎng)查到的結(jié)果總是偏大。請討論后分析可能的原因。
解答:(1)控制變量法。
(2)測周期要用“累積法”,一次測量幾十次全振動的時(shí)間,然后計(jì)算周期;測擺長是多次測量后取平均值。
(3)老式“掛鐘”越走越慢是因?yàn)椤皰扃姟钡闹芷诒葮?biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘的周期大,應(yīng)把鐘擺下面的小螺母適當(dāng)上調(diào),通過減小擺長來調(diào)小周期。
(4)可能的原因有兩個(gè):一是把擺線長度加上小球的直徑當(dāng)作了擺長;二是測周期記錄全振動次數(shù)時(shí)多數(shù)了開始計(jì)時(shí)的一次。
知識鏈接:測擺長時(shí),應(yīng)懸掛擺球后測量,擺長是擺線長和擺球半徑之和;測周期時(shí),為減小誤差應(yīng)從平衡位置開始計(jì)時(shí)。
1.(考查單擺的回復(fù)力)單擺振動的回復(fù)力是()。
A.擺球所受的重力
B.擺球重力在垂直懸線方向上的分力
C.懸線對擺球的拉力
D.擺球所受重力和懸線對擺球拉力的合力
【解析】單擺的回復(fù)力是重力沿圓弧切線方向的分力;重力的另一個(gè)分力與細(xì)線的拉力的合力提供擺球的向心力。
【答案】B
【點(diǎn)評】注意單擺的回復(fù)力與單擺所受合力的區(qū)別。
2.(考查單擺的周期公式)將秒擺的周期變?yōu)?s,下列措施正確的是()。
A.只將擺球質(zhì)量變?yōu)樵瓉淼?br> B.只將振幅變?yōu)樵瓉淼?倍
C.只將擺長變?yōu)樵瓉淼?倍
D.只將擺長變?yōu)樵瓉淼?6倍
【解析】單擺的周期與擺球的質(zhì)量和振幅均無關(guān),A、B均錯(cuò);對秒擺,T0=2π=2s,對周期為4s的單擺,T=2π=4s,故l=4l0。故C對,D錯(cuò)。
【答案】C
【點(diǎn)評】單擺的周期與擺球的質(zhì)量和振幅均無關(guān),當(dāng)所在位置及環(huán)境條件不變時(shí),只與擺長有關(guān)。
3.(考查單擺的周期)在一個(gè)單擺裝置中,擺動物體是一個(gè)裝滿水的空心小球,球的正下方有一小孔,當(dāng)擺開始以小角度擺動時(shí),讓水從球中連續(xù)流出,直到流完為止,則擺球的周期將()。
A.逐漸增大B.逐漸減小
C.先增大后減小D.先減小后增大
【解析】單擺小角度擺動,做簡諧運(yùn)動的周期為T=2π,式中l(wèi)為擺長,其值為懸點(diǎn)到擺動物體重心之間的距離。當(dāng)小球裝滿水時(shí),重心在球心,水流完后,重心也在球心,但在水剛流出過程中重心要降低。因此,在水流出的整個(gè)過程中,重心位置先下降后上升,即擺長l先增大后減小,所以擺動周期將先增大后減小。
【答案】C
【點(diǎn)評】隨著水的流出,物體重心位置發(fā)生改變,擺長也隨之變化。
4.(考查單擺的振動圖象)圖示為在同一地點(diǎn)的A、B兩個(gè)單擺做簡諧運(yùn)動的圖象,其中實(shí)線表示A的運(yùn)動圖象,虛線表示B的運(yùn)動圖象。以下關(guān)于這兩個(gè)單擺的判斷中正確的是()。

A.這兩個(gè)單擺的擺球質(zhì)量一定相等
B.這兩個(gè)單擺的擺長一定不同
C.這兩個(gè)單擺的最大擺角一定相同
D.這兩個(gè)單擺的振幅一定相同
【解析】從題中圖象可知:兩單擺的振幅相等,周期不等,所以,兩單擺的擺長一定不同,故B、D對,C錯(cuò)。單擺的周期與質(zhì)量無關(guān),故A錯(cuò)。
【答案】BD
【點(diǎn)評】單擺簡諧運(yùn)動的位移大小與單擺圓周運(yùn)動的弧長是不同的。
拓展一:單擺周期公式的應(yīng)用
1.有一單擺,其擺長l=1.02m,擺球的質(zhì)量m=0.10kg,已知單擺做簡諧運(yùn)動,單擺振動30次用的時(shí)間t=60.8s。試求當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣取?br> 【分析】本題考查單擺周期公式的應(yīng)用,注意單擺周期與擺球質(zhì)量無關(guān)。
【解析】用振動30次的時(shí)間計(jì)算出周期,再將單擺的周期公式變形就可解得當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?。?dāng)單擺做簡諧運(yùn)動時(shí),其周期公式T=2π,由此可得g=,只要求出T值后將其代入公式即可。因?yàn)門==s=2.027s,所以g==m/s2=9.79m/s2。
【答案】9.79m/s2
【點(diǎn)撥】根據(jù)單擺的周期公式T=2π可知,同一單擺在重力加速度不同的兩地周期也不相同,所以可以根據(jù)周期公式的變形式g=測重力加速度。
拓展二:用單擺測定重力加速度實(shí)驗(yàn)
2.利用單擺做簡諧運(yùn)動的周期公式,可以很精確地測量當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?。如圖甲所示,利用一根長細(xì)線,一個(gè)帶孔的小鐵球,一個(gè)鐵架臺組成一個(gè)簡單的單擺,再利用毫米刻度尺測出單擺的擺長,用秒表測出單擺的周期,最后通過計(jì)算就可以求出當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣鹊闹怠?br> (1)根據(jù)所給情景,單擺擺長應(yīng)該如何測量?
(2)單擺周期的測量往往是先測出若干個(gè)周期(如50個(gè)周期)的時(shí)間,再求出一個(gè)周期。在測量時(shí)間時(shí),開始計(jì)時(shí)(也是停止計(jì)時(shí))的位置應(yīng)選在哪里?
(3)下表是用單擺測定重力加速度實(shí)驗(yàn)中獲得的有關(guān)數(shù)據(jù):
擺長l/m0.50.60.81.1
周期T2/s21.92.43.24.8

①利用上述數(shù)據(jù)在圖乙坐標(biāo)系中描出l-T2圖象。
②利用圖線可知,取T2=4.2s2時(shí),l=m,重力加速度g=m/s2。
乙
【分析】(1)單擺擺長是指懸掛點(diǎn)到球心的距離;(2)測量時(shí)間的開始位置應(yīng)該是小球經(jīng)過它時(shí)能夠準(zhǔn)確判斷出來的位置;(3)根據(jù)單擺周期公式T=2π,得g=,由于表格中的數(shù)據(jù)已經(jīng)處理好了,所以可以直接描點(diǎn)畫圖象。
【解析】(1)先測量出懸掛點(diǎn)到小球的細(xì)線長度l,再測出小球的直徑D,則擺長l=l+。
(2)測量時(shí)間的開始位置應(yīng)該是單擺的平衡位置,因?yàn)樾∏蛲ㄟ^該位置時(shí)速度最快。
(3)①l-T2圖象如圖丙所示。
丙

②T2=4.2s2時(shí),從圖丙中畫出的直線上可讀出其擺長l=1.05m,將T2與l代入公式g=得g=9.86m/s2。
【答案】(1)見解析(2)平衡位置(3)①如圖丙所示
②1.059.86
【點(diǎn)撥】提高實(shí)驗(yàn)精度從兩個(gè)方面下手:(1)盡可能準(zhǔn)確地測量出擺長和周期;(2)多次改變擺長,重做實(shí)驗(yàn)得到多組數(shù)據(jù),并用圖象法處理數(shù)據(jù)。