第一节 波的形成和传播

关于波的形成和传播的教学设计方案（一）

　　一、教学目标

　　1．知道直线上机械波的形成过程．

　　2．知道什么是横波，知道波峰和波谷；知道什么是纵波，知道疏部和密部．

　　3．知道“机械振动在介质中的传播，形成机械波”．知道波在传播运动形式的同时也传递了能量．

　　二、重点难点

　　重点：横波的形成和传播．

　　难点：质点的振动和波的传播之间的关系．

　　三、教与学师生互动

　　教学过程：

　　在日常生活中，我们看到投石于水中，会激起一圈圈起伏不平的水面波向周围传播，物体发出的声音通过声波传给我们使我们能听到，远处发生的地震激起的地震波传给我们使我们受到震撼．如此等等，我们已在不断地感受到一种广泛存在的运动形式——波动．

　　（一）波的形成和传播

　　根据条件可让学生看录像，足球赛中看台上的“人浪”，大型团体操中翻滚的“波浪”，艺术体操中的长绸舞．

　　【演示】用抖动长绸，抖动绳子来说明波在长绸、绳子上传播及波的形成过程．

　　绳波的形成过程：

　　1．绳子各部分看成许多质点组成，各部分之间存在着相互作用的弹力．

　　2．沿波的传播方向上后一个质点比前一个质点落后一段时间，质点依次被带动．

　　3．振动的形式传播出去形成波．

　　（二）横渡和纵波

　　【演示】抖动绳子形成的绳波：绳上各个质点的振动方向和波的传播方向垂直，波形为凹凸相间的形状．

　　1．横波：质点的振动方向跟波的传播方向垂直的波叫做横波．

　　（1）波峰：在横波中凸起的最高处叫做波峰．

　　（2）波谷：在横波中凹下的最低处叫做波谷．

　　横波也叫凹凸波．

　　【演示】手提一根长而轻的螺旋弹簧，手有规律地上下振动，弹簧上各质点的振动方向和波的传播方向在一直线上，弹簧上产生密集的部分和稀疏的部分．

　　2，纵波：质点的振动方向跟波的传播方向在同一直线上的波叫做纵波．

　　（1）密部：在纵波中，质点分布最密的地方叫做密部．

　　（2）疏部：在纵波中，质点分布最疏的地方叫做疏部．

　　纵波也叫疏密波．

　　（3）声波是纵波，地震波既有横波又有纵波．

　　【演示】音叉振动产生声波．

　　音叉的叉股向一侧振动时，压缩空气使这部分空气变密，叉股向另一侧振动时，这部分空气变疏，形成疏密相间的波向外传播．

　　（三）机械波

　　1．介质和波源：介质——借以传播波的物质．波源——保持持续振动的物体．

　　2．机械波：机械振动在介质中的传播，形成机械波．

　　3．产生机械波的条件：同时存在振源和介质．

　　【注意】有振动不一定存在波，有波一定存在振动

　　4．机械波向外传播是振动形式的传播，介质中各质点不随波发生迁移．

　　（1）当波在介质中传播时，各个质点均在自己的平衡位置附近振动．

　　（2）在波的传播方向上各质点依次开始振动．

　　①各质点振动周期相同（由振源决定，即与振源振动周期相同）

　　②各质点振幅相同（不考虑能量损失时）

　　③各质点刚开始振动的方向相同．

　　5．波是传递能量的一种方式

　　波向外传播的是振动的形式（向外传递信息和能量）．

　　（四）波动和振动

　　1．区别

　　振动是一个质点的往复运动，而波动是介质中许多质点的集体运动．

　　2．联系

　　（1）都是周期性的运动：波动周期等于质点的振动周期．

　　（2）从构成介质的某一质点来看，所呈现的现象是振动，从构成介质的整体来看，所呈现的现象是波动．

　　（3）振动是形成波动的必要条件，但有振动不一定存在波动．

　　（4）波动是振动形式（信息）的传播过程．

　　例：日常生活中，发现球掉入池塘里，能否通过往池塘丢入石块，借助石块激起的水波把球冲到岸边？

　　【解析】不能．向水中投入石块，水面受到石块的撞击开始振动，形成水波向四周传去．这是表面现象，实际上水波向四周传播而水只是上下振动并不向外迁移，所以球也仅仅是上下振动而不会向岸边运动．

　　【小结】机械振动在介质中传播形成机械波，波有横波和纵波之分，波动的过程既是振动形式的传递过程又是振动能量的传递过程．

　　【作业】复习本节课文，明确波的形成过程和机械波的分类特点，加深对波的概念的理解．

　　四、课堂跟踪反馈

　　1．在以下各种波中，属于机械波的是（  ）

　　    A．水波  B．光波    C．无线电波  D地震波

　　2．关于机械振动和机械波的关系，应是（  ）

　　    A．有振动必有波

　　    B．有波必有振动

　　    C．有振动不一定有波

　　    D．有波不一定有振动

　　3．波在传播过程中，正确的说法是（  ）

　　    A．介质中的质点随波迁移

　　    B．波源的振动能置随波传递

　　    C．振动质点的频率随着波的传播而减小

　　    D．波源的能量靠振动质点的迁移随波传递

　　4．机械波是____________过程；形成机械波的条件是存在________和_________。

　　5．出现波峰和波谷的波是_________；出现密部和疏部的波是_____________。

　　参考答案

　　1．AD　2．BC　3．B 

　　4．机械振动在介质中的传播  波源  介质 

　　5．横波  纵波。

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关于波的形成和传播的教学设计方案（二）

　　一、教学目标

　　1．在物理知识方面的要求：

　　(1)明确机械波的产生条件；

　　(2)掌握机械波的形成过程及波动传播过程的特征；

　　(3)了解机械波的种类极其传播特征；

　　(4)掌握描述机械波的物理量(包括波长、频率、波速)。

　　2．要重视观察演示实验，对波的产生条件及形成过程有全面的理解，同时要求学生仔细分析课本的插图。

　　3．在教学过程中教与学双方要重视引导和自觉培养正确的思想方法。

　　二、重点、难点分析

　　1．重点是机械波的形成过程及描述；

　　2．难点是机械波的形成过程及描述。

　　三、教具

　　1．演示绳波的形成的长绳；

　　2．横波、纵波演示仪；

　　3．描述波的形成过程的挂图。

　　四、主要教学过程

　　(一)引入新课

　　我们学习过的机械振动是描述单个质点的运动形式，这一节课我们来学习由大量质点构成的弹性媒质的整体的一种运动形式——机械波。

　　(二)教学过程设计

　　1．机械波的产生条件

　　例子——水波：向平静的水面投一小石子或用小树枝不断地点水，会看到水面上一圈圈起伏不平的波纹逐渐向四周传播出去，形成水波。

　　演示——绳波：用手握住绳子的一端上下抖动，就会看到凸凹相间的波向绳的另一端传播出去，形成绳波。

　　以上两种波都可以叫做机械波。

　　(1)机械波的概念：机械振动在介质中的传播就形成机械波

　　(2)机械波的产生条件：振源和介质。

　　振源——产生机械振动的物质，如在绳波中的手的不停抖动就是振源。

　　介质——传播振动的媒质，如绳子、水。

　　2．机械波的形成过程

　　(1)介质模型：把介质看成由无数个质点弹性连接而成，可以想象为(图1所示)

　　(2)机械波的形成过程：

　　

　　由于相邻质点的力的作用，当介质中某一质点发生振动时，就会带动周围的质点振动起来，从而使振动向远处传播。例如：

　　

　　图2表示绳上一列波的形成过程。图中1到18各小点代表绳上的一排质点，质点间有弹力联系着。图中的第一行表示在开始时刻(t＝0)各质点的位置，这时所有质点都处在平衡位置。其中第一个质点受到外力作用将开始在垂直方向上做简谐运动，设振动周期为T，则第二行表示经过T/4时各质点的位置，这时质点1已达到最大位移，正开始向下运动；质点2的振动较质点1落后一些，仍向上运动；质点3更落后一些，此时振动刚传到了质点4。第三行表示经过T/2时各质点的位置，这时质点1又回到平衡位置，并继续向下运动，质点4刚到达最大位移处，此时振动传到了质点7。依次推论，第四、五、六行分别表示了经过3T/4、T和5T/4后的各质点的位置，并分别显示了各个对应时刻所有质点所排列成的波形。

　　3．对机械波概念的理解

　　(1)机械波是构成介质的无数质点的一种共同运动形式；

　　(2)当介质发生振动时，各个质点在各自的平衡位置附近往复运动，质点本身并不随波迁移，机械波向外传播的只是机械振动的形式(演示横波演示器)；

　　(3)波是传播能量的一种方式。

　　4．波的种类

　　按波的传播方向和质点的振动方向可以将波分为两类：横波和纵波。

　　(1)横波

　　

　　定义：质点的振动方向与波的传播方向垂直。

　　波形特点：凸凹相间的波纹(观察横波演示器)，又叫起伏波。如图3波形所示。

　　(2)纵波

　　定义：质点的振动方向与波的传播方向在一条直线上。

　　波形特点：疏密相间的波形，又叫疏密波。如图4波形所示。

　　

　　例：声波是纵波，其中：振源——声带；

　　介质——空气、固体、液体。

　　地震波既有横波又有纵波。

　　水波既不是横波也不是纵波，叫做水纹波。

　　6．思考题

　　机械振动与机械波的关系。

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