机械波
教学目标
1.通过观察，认识波是振动传播的形式和能量传播的形式。能区别横波和纵波。能用图像描述横波。理解波速、波长和频率（周期）的关系。
2.了解惠更斯原理，能用来分析波的反射和折射。
3.通过实验，认识波的干涉现象、衍射现象。
4.通过实验感受多普勒效应。解释多普勒效应产生的原因。列举多普勒效应的应用实例。
重点难点
重点：理解波速、波长和频率（周期）的关系。波的图像。
难点：认识波的干涉现象、衍射现象。
设计思想
本章是上一章“机械振动”教学内容的延伸和扩展。机械振动只讨论物体的运动状态随时间的变化，而波动讨论的是振动在空间介质中的传播。本章着重介绍有关波的共性的知识，如波的形成与传播、波长、频率、波速、波传播的规律、波的图像、波的反射和折射、波的干涉、衍射、多普勒效应等。
教学资源 《机械波复习》多媒体课件
教学设计
【课堂学习】
学习活动一：理解基本概念
问题1：什么是机械波？机械波产生的条件？机械波的分类？
问题2：描述机械波的物理量？
问题3：波的图象特点、意义、应用？
问题4：波的干涉、衍射现象？
问题5：什么是多普勒效应？
学习活动二：掌握基本规律
问题1：描述机械波的物理量关系？（）
问题2：波的传播方向与质点的振动方向关系确定方法？
问题3：波的叠加原理？
问题4：波的独立传播原理？
学习活动三：熟悉基本题型
问题1：波动图像的分析
【例题】一简谐横波沿x轴正方向传播，某时刻其波形如图所示。下列说法正确的是
A 由波形图可知该波的波长
B 由波形图可知该波的周期
C 经1/4周期后质元P运动到Q点
D 经1/4周期后质元R的速度变为零
解析： 由波的图象的物理意义，可直接得出波长为4cm ，A项正确；波传递的是能量和振动形式，并不发生质点的迁移，质点只能在各自的平衡位置振动，C错误，D正确；波长、波速和周期（频率）三个量中要知道两个才能求出第三个，B项错误。
答案：AD
6
问题2：波长、波速和周期（频率）的关系
【例题】一简谐横波在某一时刻的波形图如图所示，图中位于a、b两处的质元经过四分之一周期后分别运动到、处。某人据此做出如下判断：①可知波的周期，②可知波的传播速度，③可知的波的传播方向，④可知波的波长。其中正确的是（ ）
A．①和④ B．②和④
C．③和④ D．②和③
解析：由题意b质点向下振动，可判断波向右传播，从图象上可得波的波长为4m，选答案C。
答案：C
【例题】一列沿x轴正方向传播的简谐横波，t=0时刻的波形如图中实线所示，t=0.2s时刻的波形如图中的虚线所示，则
Ａ．质点P的运动方向向右
Ｂ．波的周期可能为0.27s
Ｃ．波的频率可能为1.25Hz
Ｄ．波的传播速度可能为20m/s
解析：如果波向右传播，有（n+1/4）T=0.2s， 如果波向左传播，有有（n+3/4）T=0.2s，从波的图象可得，结合，可判断BD错误，C正确。
答案：C
【例题】如图6－11所示，一列在x轴上传播的横波t0时刻的图线用实线表示，经Δt＝0.2s时，其图线用虚线表示。已知此波的波长为2m，则以下说法正确的是：（ ）
A．若波向右传播，则最大周期为2s
B．若波向左传播，则最大周期为2s
C．若波向左传播，则最小波速是9m/s
D．若波速是19m/s，则波的传播方向向左
解析：首先题目中没有给出波的传播方向，因而应分为两种情况讨论。例如波向右传播，图中实线所示横波经过0.2s传播的距离可以为0.2m， (0。2+λ)m， (0.2+2λ)m……，其波形图均为图中虚线所示。因而不论求周期最小值还是求周期的最大值，都可以先写出通式再讨论求解。
解答：如果波向右传播，传播的距离为（0.2+nλ）m（n＝1，2，3……），则传播速度为m/s，取n=0时对应最小的波速为1m/s，根据周期，得最大的周期为2s。因此选项A是正确的；
如果波向左传播，传播的距离为（nλ－0.2） m（n=1，2，3……），则传播速度为m/s ，取n=1时对应最小的波速为9m/s，根据周期，得最大的周期为s。因此选项C是正确的，B是错误的；在向左传播的波速表达式中，当取n=2时，计算得波速为19 m/s，因此选项D是正确的。
问题3：判定波的传播方向和质点的振动方向
6
【例题】一简谐横波在x轴上传播，在某时刻的波形如图所示。已知此时质点F的运动方向向下，则（ ）
A．此波朝x轴负方向传播
B．质点D此时向下运动
C．质点B将比质点C先回到平衡位置
D．质点E的振幅为零
解析：本题主要考查对波的传播方向与波上某质点运动方向间的关系的推理判断，以及对波形图的想像能力。
对于本题，已知质点F向下振动，由上述方法可知，此列波向左传播。质点B此时向上运动，质点D向下运动，质点C比B先回到平衡位置。在此列波上所有振动质点的振幅都是相等的。故只有A、B选项正确。
问题4：能正确作出两列波叠加后的波形图
【例题】如图23甲所示，两列相同的波相向传播，当它们相遇时，图23乙中可能的波形是：
A．图（a）和图(b); B．图（b）和图(c);
C．图（c）和图(d); D．图（a）和图(d)。
a
b
c
d
解析：
当两列相遇时，达到图24所示的状态时，叠加以后的波形应是图23乙(b)。
当两列相遇时，达到图25所示的状态时，叠加以后的波形应是图23乙(c)。
所以正确答案应是B。
【例题】A、B两波相向而行，在某时刻的波形与位置如图26所示，已知波的传播速度为V，图中标尺每格长度为L，在图中画出又经过t=7L/V时的波形。(参考答案)
A
B
解析：根据波的叠加原理很容易确定经过t=7L/V时的波形如图27所示。
问题5：波动现象的应用
6
【例题】利用超声波可以探测鱼群的位置。在一只装有超声波发射和接收装置的渔船上，向选定的方向发射出频率f=5.8×104Hz的超声波后，经过时间t=0.64s收到从鱼群反射回来的反射波。已知这列超声波在水中的波长λ=2.5cm，求鱼群到渔船的距离是多少？
解析：所发射的超声波在水中的传播速度为：
超声波往返的路程为
渔船到鱼群的距离为：S1=S/2=464m。
【例题】关于多普勒效应的叙述，下列说法正确的是（ ）
A．产生多普勒效应的原因是波源频率发生了变化
B．产生多普勒效应的原因是观察者和波源之间发生了相对运动
C．甲乙两车相向行驶，两车均鸣笛，且发出的笛声频率相同，乙车中的某旅客听到的甲车笛声频率低于他听到的乙车笛声频率
D．波源静止时，不论观察者是静止的还是运动的，对波长“感觉”的结果是相等的
参考答案：B
【板书设计】
机械波单元复习
一、理解基本概念
二、掌握基本规律
三、熟悉基本题型
课堂反馈
1、下列关于横波、纵波的说法正确的是：（ ）
A．凸凹相间的波叫横波，凸起的最高处叫波峰，凹下的最低处叫波谷
B．质点振动方向和波的传播方向在同一直线上的波叫横波
C．纵波的波形是疏密相间的，质点分布最密的部分叫密部，分布最疏的地方叫疏部
D．质点的振动方向和波的传播方向在同一直线上的波叫纵波
2、如图为一列波某时刻的波的图象，已知波向右传播则下列叙述正确的是：（ ）
A．经过半个周期，C点将运动到E点处
B．M点和P点的振动情况完全相同
C．A点比F点先到达最低位置
D．B、D两点的振动步调相
3、一条水平的绳上有相距L的两点a和b，一列简谐波沿绳传播，其波长等于L，当a点经过平衡位置向上运动时，b点为：（ ）
A．经过平衡位置向上运动。 B．处于平衡位置上方位移最大处。
C．经过平衡位置向下运动。 D．处于平衡位置下方最大位移处。
6
4、下列说法正确的是：（ ）
A．水波在传播过程中，遇到的小孔越大水波的衍射越明显。
B．水波在传播过程中，遇到的障碍物越小水波的衍射越明显。
C．障碍物越小，波长越短的波越容易看到明显的衍射现象。
D．衍射现象是一切波特有的现象。
5、甲、乙二人在铁轨旁，相距1100 m，甲用铁锤敲击一下铁轨，乙用一只耳朵贴近铁轨，他听到第一个声音后按下计时秒表，3 s后又听到一个声音.已知声波在空气中传播速度为340 m/s，声波在铁轨中传播速度是多少?如果发出的声波频率为500 Hz，这声波在铁轨中的波长多大?
参考答案：
1、ACD
2、CD
3、C
4、BD
5、4675m/s,9.35m
课后测评
1、在平静的湖面上漂着一小木条，现向湖中央扔一石子，圆形波纹一圈圈地向外传播，当波传到小木条处时，小木条将：（ ）
A．随波纹漂向湖岸
B．波纹传到小木条处，小木条仍不动
C．向波源处漂动
D．在原来位置做上下振动
2、一列波在第一种均匀介质中的波长为λ1,它在第二种均匀介质中的波长为λ2，且λ1=3λ2，那么在这两种介质中的频率之比和波速之比为：（ ）
A．3:1；1:1； B．1: 3；1:4； C．1:1；3:1； D．1:1；1:3；
3、在波速方向上，波中两质点a和b平衡位置间距为1.05 m，当a到达最大位移时，b恰在平衡位置.已知波的频率为200 Hz，则波速可能为：（ ）
A．120 m/s B．140 m/sC．280 m/s D．420 m/s
4、关于多普勒效应，下列说法正确的是：（ ）
A．多普勒效应是由于波的干涉引起的
B．多普勒效应说明波源的频率发生改变
C．多普勒效应是由于波源与观察者之间有相对运动而产生的
D．只有声波才可以产生多普勒效应
5、关于波的干涉，下列说法正确的是：（ ）
A．一列波影响了另一列波，这就叫波的干涉。B．两列波相互叠加时，必定产生干涉。
C．两列波相互干涉是波叠加的结果。 D．频率不同的两列波不可能相互干涉
6、如图表示某时刻一列横波的波形，波中x=4 m的A点在此刻正通过平衡位置向-y方向振动.(1)画出1/4周期之前的波形；(2)如果从该时刻开始，A经过1.5 s第一次达到正向最大位移处，求波速大小.
6
7、一列简谐波在x轴上传播，图中的实线波形与虚线波形对应的时刻分别是t１＝０，ｔ２＝0.05 ｓ.(1)若波沿+x方向传播，波速多大?(2)若波沿-x方向传播，波速多大?(3)若波速的大小是280 m/s，波速方向如何?
参考答案：
1、D
2、C
3、AC
4、C
5、AB
6、4m/s
7、(1)=40(4n+1)(n=0,1,2,3. . .),(2)=40(4n+3)(n=0,1,2,3,. . .),(3)左传
6
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