波的形成和傳播

教學目標

知識目標

1、知道直線上機械波的形成過程.
2、知道什么是橫波，知道波峰和波谷；知道什么是縱波，知道疏部和密部.
3、知道"機械振動在介質中的傳播，形成機械波".知道波在傳播運動形成的同時也傳遞了能量.
4、通過學習使學生能明白用語言交流是利用聲波傳遞信息等生活中的機械波.

能力目標

培養學生對現象的觀察能力以及對科學的探究精神.

教學建議

本節重點是理解形成機械波的物理過程；學習中掌握振動質點的運動只在平衡位置附近振動，并不隨波遷移。知道橫波和縱波的區別是波形不同，橫波有波峰、波谷，而縱波有疏部和密部.認真分析下列問題：
1、機械波能離開媒質向外傳播嗎?
(解答)不能.機械波一定要依賴媒質才能傳播，若沒有媒質，相鄰質點間的相互作用就不能發生，前一個質點就不能帶動后一質點振動，所以振動形式無法傳播出去.
2、日常生活中，發現球掉入池塘里，能否通過往池塘丟人石塊，借助石塊激起的水波把球沖到岸邊呢?
（解答）不能.向水中投入石塊，水面受到石塊的撞擊開始振動，形成水波向四周傳去.這是表面現象，實際上水波向四周傳播而水只是上下振動并不向外遷移，所以球也僅僅是上下振動而不會向岸邊運動.

教學設計示例

（一）教學目標

1、明確機械波的產生條件；掌握機械波的形成過程及波動傳播過程的特征。

2、了解機械波的種類極其傳播特征；掌握描述機械波的物理量(波長、頻率、周期、波速)。  

3、要注意觀察演示實驗，對波的產生條件及形成過程有較深刻的理解，同時要求學生認真分析課本的插圖。

4、通過學習機械波使學生能解釋生活中的現象。

（二）教學重點：機械波的形成過程及描述；

（三）教學難點：機械波的形成過程及描述。

（四）教學用具：  

    1、演示繩波的形成的長繩；并用課件展示。

    2、橫波、縱波演示儀；并用課件展示。

    3、用幻燈展示機械波 。 

（五）教學過程

引入新課

我們已學習過機械振動，它是描述單個質點的運動形式，這一節課我們來學習由大量質點構成的彈性媒質整體的一種運動形式——機械波。

1、機械波的產生條件

演示——水波：教師用幻燈機做實驗：使平靜的水面振動，會看到水面上一圈圈起伏不平的波紋逐漸向四周傳播出去，形成水波。

演示——繩波：用手握住繩子的一端上下抖動，就會看到凸凹相間的波向繩的另一端傳  播出去，形成繩波。

以上兩種波都可以叫做機械波。

教師提問：水波離開水能看到上面的現象嗎？繩波離開繩行嗎？

學生回答：不行。

教師提問：當振動停止后我們又看到了什么現象？

學生回答：傳出去的仍然在傳播，以后水（繩）都靜止不動了。

請學生總結：（教師可引導）

(1)機械波的概念：機械振動在介質中的傳播就形成機械波

(2)機械波的產生條件：振源和介質。

振源——產生機械振動的物質，如在繩波中的手的不停抖動就是振源。

介質——傳播振動的媒質，如繩子、水。

2、機械波的形成過程（用課件把繩波的運動展示）

(1)介質模型：把介質看成由無數個質點彈性連接而成，可以想象為(圖1所示)

(2)機械波的形成過程：

    由于相鄰質點間力的作用，當介質中某一質點發生振動時，就會帶動周圍的質點振動起來，從而使振動向遠處傳播。例如：圖2表示繩上一列波的形成過程。圖中1到18各小點代表繩上的一排質點，質點間有彈力聯系著。圖中的第一行表示在開始時刻(t＝0)各質點的位置，這時所有質點都處在平衡位置。其中第一個質點受到外力作用將開始在垂直方向上做簡諧運動，設振動周期為T，則第二行表示經過了T/4時各質點的位置，這時質點1已達到最大位移，正開始向下運動；質點2的振動較質點1落后一些，仍向上運動；質點3更落后一些，此時振動剛傳到了質點4。第三行表示經過了T/2時各質點的位置，這時質點1又回到平衡位置，并繼續向下運動，質點4剛到達最大位移處，此時振動傳到了質點7。依次推論，第四、五、六行分別表示了經過3T/4、和5T/4后的各質點的位置，并分別顯示了各個對應時刻所有質點所排列成的波形。

教師講解后，請學生討論機械波在傳播過程中的特點：

3、對機械波概念的理解

(1)機械波是構成介質的無數質點的一種共同運動形式；

(2)當介質發生振動時，各個質點在各自的平衡位置附近往復運動，質點本身并不隨波遷移，機械波向外傳播的只是機械振動的形式(演示橫波演示器)；

(3)波是傳播能量的一種方式。

4、波的種類：

按波的傳播方向和質點的振動方向可以將波分為兩類：橫波和縱波。

(1)橫波的定義：質點的振動方向與波的傳播方向垂直。   

波形特點：凸凹相間的波紋(觀察橫波演示器)，

叫起伏波。如圖3波形所示。

(2)縱波的定義：質點的振動方向與波的傳播方向在一條直線上。

波形特點：疏密相間的波形，又叫疏密波。如圖4波形所示。

舉例：聲波是縱波，其中：振源——聲帶，介質——空氣、液體、固體。

聲波在空氣中的傳播速度大約為：340m/s；

聲波在水中中的傳播速度大約為：1500m/s；

聲波在鋼鐵中的傳播速度大約為：5000m/s；

地震波既有橫波又有縱波。其中橫波和縱波的傳播速度不同。

水波既不是橫波也不是縱波，叫做水紋波。

5、描述機械波的物理量

(1)波長定義：沿著波的傳播方向，兩個相鄰的在振動過程中對平衡位置的位移總是相等的質點間的距離。單位：米，符號：λ。

演示，（觀察演示儀器）：

①在橫波中波長等于相鄰兩個波峰或波谷之間的距離；在縱波中波長等于相鄰兩個密部或疏部的中央之間的距離。

②質點振動一個周期，振動形式在介質中傳播的距離恰好等于一個波長，即：振動在一個周期里在介質中傳播的距離等于一個波長。

(2)波速定義：波的傳播快慢，其大小由介質的性質決定的，在不同的介質中速度并不相同。

單位：米/秒    符號：v

表達式：v＝λ/T=λf

(3)周期和頻率：質點振動的周期又叫做波的周期(T)；質點振動的頻率又叫做波的頻率(f)。    波的振動周期和頻率只與振源有關，與媒質無關。（媒質質點的振動都是受迫振動，所以周期同振源的周期）。

探究活動
1、到湖邊觀察水波的情況，研究質點不隨波遷移的問題。

2、研究聲波的傳播情況。