第一节 机械波的形成和传播（表格式教学设计）物理沪科版选择性必修第一册

该高中物理教学设计聚焦机械波的形成机制、传播特点及横纵波分类，通过抖绳实验观察质点振动与波传播的关系导入，以“带动‐重复‐落后”模型为支架，衔接后续波速、波长等定量分析内容。 特色在于以“带动‐重复‐落后”模型建构科学思维，结合抖绳实验与例题探究突破“质点不随波迁移”的物理观念，带动法判定质点方向培养科学推理能力。助力学生深化波动本质理解，为教师提供重难点突破的清晰教学路径。

第一节 机械波的形成和传播（教学设计） 年级 高二 学科 物理 课时数 课题 第三章 机械波 3.1机械波的形成和传播（教学设计） 教学 目标 1.知道机械波的产生条件，理解机械波的形成过程。 2.知道横波和纵波的概念。 3.知道机械波传播的特点。 教材 分析 在“力与运动”任务群中提出“认识能量和信息的传递”这一核心内容。本课“机械波的形成和传播”是学生第一次系统学习波动现象，既是后续“波的图象”“声波”及选修“光波干涉衍射”的奠基，又深度服务于“能量守恒”与“信息技术”核心概念的理解。 教材紧扣生活情境（抖绳实验）与科学探究，从“介质质点的振动”入手，揭示机械波的形成条件与传播特点，并用横波、纵波的分类深化认识。本课同时渗透“带动‐重复‐落后”这一典型模型，为后续定量分析波速、相位差、波长提供方法论支撑。 教学重点 1. 机械波形成的微观机制； 2. 机械波传播特点的六条总结； 3. 横波、纵波的本质区分与判定。 教学难点 1. “质点振动不随波迁移”的观念突破； 2. “带动‐重复‐落后”与“带动法”在判定质点运动方向中的运用。 教学过程 教师活动 学生活动 导入新课 如图所示，手拿绳的一端，上下振动一次，使绳上形成一个凸起状态，随后形成一个凹落状态，可以看到，这个凸起状态和凹落状态在绳上从一端向另一端移动。如果在绳子上某处做一红色标记，观察这一红色标记的运动。 (1)红色标记有没有随波迁移？ 答案　没有，红色标记只在竖直方向上下振动。 (2)当手停止抖动后，绳上的波会立即停止吗？ 答案　不会，当手停止抖动后，波仍向右传播。 结合实例思考问题 学习新课 一、波的形成及特点 1. 波的形成(以绳波为例) (1)一条绳子可以分成一个个小段，这些小段可以看作一个个相连的质点，这些质点之间存在着弹性力的作用。 (2)当手握绳端上下振动时，绳端带动相邻的质点，使它也上下振动。这个质点又带动更远一些的质点…绳子上的质点都跟着振动起来，只是后面的质点总比前面的质点迟一些开始振动。 2. 介质 (1)定义：波借以传播的物质。 (2)特点：组成介质的质点之间有相互作用，一个质点的振动会引起相邻质点的振动。 3. 机械波的形成 机械振动在介质中传播，形成了机械波。 4. 波的特点 (1)像绳波这种一维(只在某个方向上传播)机械波，若不计能量损失，各质点的振幅相同。 (2)各质点都在做受迫振动，所以各质点振动的周期(频率)均与波源的振动周期(频率)相同。 (3)离波源越远，质点振动越滞后，但每一个质点的起振方向与波源起振方向相同。 (4)机械波向前传播的是振动这种运动形式，各质点只在各自的平衡位置附近振动，并不随波迁移。 (5)波是传递能量的一种方式。 (6)波可以传递信息。 5.振动和波动的联系 (1)振动是波动的原因，波动是振动的结果；有波动必然有振动，有振动不一定有波动。 (2)波动中各质点振动的性质、频率和振幅与波源相同。 【例1】如图所示，是某绳波形成过程的示意图。质点1在外力作用下沿竖直方向做简谐运动，带动2、3、4…各个质点依次上下振动，把振动从绳的左端传到右端。已知t＝0时，质点1开始向上运动，t＝时，1到达最上方，5开始向上运动。问： (1)t＝时，质点6、10、14的运动状态(是否运动、运动方向)如何？ (2)画出t＝时的波形图，并说明质点6、10、14的运动状态。 【解析】（1）各质点在t＝时的情况如图甲所示： 由图甲可知，t＝ 时，质点6未达到波峰，正在向上运动，质点10、14未运动。 （2）t＝ 时的波形图如图乙所示，质点6正在向下运动，质点10向上运动，质点14未运动。 波动过程中介质中各质点的运动特点 波动过程中介质中各质点的振动周期都与波源的振动周期相同，其运动特点可用三句话来描述： (1)先振动的质点带动后振动的质点； (2)后振动的质点重复前面质点的振动； (3)后振动的质点的振动状态落后于先振动的质点的振动状态。 概括起来就是“带动、重复、落后”。 【针对训练】在一条软绳上选18个等间距的质点，质点1在外力作用下首先向上振动，其余质点在相互作用力的带动下依次振动，从而形成简谐波，由波的形成及图可知，下列说法中正确的是（ C ） A.每个质点均在其平衡位置附近自由振动 B.每个质点开始运动后，均在水平方向做匀速运动，在竖直方向做简谐运动 C.绳上的每一个质点开始振动时，方向都向上，振动周期都相同 D.绳上波的传播过程也是能量的传递过程，每个质点均做等幅振动，故每个质点的机械能守恒 【例2】关于振动和波的关系，下列说法正确的是（ B ） ①振动是波的成因，波是振动的传播 ②振动是单个质点呈现的运动现象，波是许多质点联合起来呈现的运动现象 ③波的传播速度就是质点振动的速度 ④波源停止振动时，波立即停止传播 A.①③ B.①② C.②③ D.①④ 掌握波的形成、介质和特点 理解振动和波动之间的关系 学习新课 二、横波和纵波 1. 横波和纵波 如图所示： (1)图甲是绳波，其中质点的振动方向与波的传播方向是什么关系？ 答案　相互垂直 (2)图乙是声波，其中质点的振动方向与波的传播方向是什么关系？ 答案　在同一条直线上 横波和纵波的比较 注意：水波既不是横波也不是纵波，它属于比较复杂的机械波。 【例3】关于横波和纵波，下列说法正确的是（ D ） A.对于横波和纵波，质点的振动方向和波的传播方向有时相同，有时相反 B.对于纵波，质点的振动方向与波的传播方向一定相同 C.形成纵波的质点随波一起迁移 D.空气介质中只能传播纵波 2. “带动法”判定质点的振动方向 (1)原理：先振动的质点带动邻近的后振动的质点。 (2)方法：在质点P靠近波源一方附近的图像上另找一点P′，P′为先振动的质点，若P′在P上方，则P向上运动，若P′在P下方，则P向下运动，如图所示。 【例4】如图所示是一列水平向右传播的横波，请标出这列波中a、b、c、d、…、h等质点在这一时刻的速度方向。 【解析】由波的传播特点可知，介质中先振动的质点将带动它后面的质点振动，后面质点的振动是前面质点振动的重复，比较沿波传播方向上相邻的两质点，可知后面质点的振动总是滞后于前面的质点。题图中质点c和g此时在最大位移处，速度为零，无速度方向可言。若以此时最大位移处的c点为参考点，由波的传播方向和传播的特点可知，d点相对于c点为后面的质点，d点的振动滞后于c，要追随c运动到负的最大位移处，所以速度方向向下，e、f依次跟上，速度方向都向下； b的振动超前，已从负的最大位移处回振，所以速度方向向上； a超前b，已回到平衡位置，速度最大也向上； 同理以g点为参考点，可知h点速度方向向上，如图所示。 【针对训练】如图所示，一列绳波沿着绳由左向右传播，A是波源，t时刻，波刚传到B点。下列说法正确的是（ D ） A.质点C在t时刻的振动方向向下 B.质点D的起振方向与A相反 C.质点B在t时刻的振动方向向下 D.波源A开始振动时振动方向向上 掌握横波和纵波之间的区别 理解带动法判定质点振动方向的方法 课 堂 练 习 1. 如图所示为某绳波形成过程的示意图，1、2、3、4…为绳上的一系列等间距的质点，绳处于水平方向。质点1在外力作用下沿竖直方向做简谐运动，带动2、3、4…各个质点依次上下振动，把振动从绳的左端传到右端。t＝0时，质点1开始竖直向上运动，经过四分之一周期，质点5开始运动。下列判断正确的是（ B ） A.t＝时质点5的运动方向向下 B.t＝时质点7的运动方向向上 C.t＝时质点11的运动方向向下 D.t＝T时质点17开始向下运动 2. 关于波的形成和特点，下列说法正确的是（ C ） A.随着波的传播，介质中各质点都在沿波的传播方向运动 B.随着波的传播，介质中的各质点也将由近及远地迁移出去 C.传播波的过程中相邻各质点间必有相互作用力 D.某一横波在介质中沿水平方向传播，介质中的质点必沿竖直方向上下振动 3. 关于横波和纵波，下列说法正确的是（ D ） A.质点的振动方向和波的传播方向垂直的波叫纵波 B.质点的振动方向与波的传播方向在同一直线上的波叫横波 C.横波有波峰和波谷，纵波有密部和疏部 D.地震波是横波，声波是纵波 4. 一列横波沿绳子向右传播，某时刻绳子形成如图所示的形状，对此时绳上A、B、C、D、E、F六个质点，下列说法正确的是（ D ） A.质点B向右运动 B.质点D和质点F的速度方向相同 C.质点A和质点C的速度方向相同 D.从此时算起，质点B比质点C先回到平衡位置 板 书 设 计 3.1机械波的形成和传播 一、波的形成及特点 1. 波的形成(以绳波为例) (1)一条绳子可以分成一个个小段，这些小段可以看作一个个相连的质点，这些质点之间存在着弹性力的作用。 (2)当手握绳端上下振动时，绳端带动相邻的质点，使它也上下振动。这个质点又带动更远一些的质点…绳子上的质点都跟着振动起来，只是后面的质点总比前面的质点迟一些开始振动。 2. 介质 (1)定义：波借以传播的物质。 (2)特点：组成介质的质点之间有相互作用，一个质点的振动会引起相邻质点的振动。 3.机械波的形成 机械振动在介质中传播，形成了机械波。 4.波的特点 (1)波是传递能量的一种方式。 (2)波可以传递信息。 二、横波和纵波 1. 横波和纵波 2. “带动法”判定质点的振动方向 (1)原理：先振动的质点带动邻近的后振动的质点。 (2)方法：在质点P靠近波源一方附近的图像上另找一点P′，P′为先振动的质点，若P′在P上方，则P向上运动，若P′在P下方，则P向下运动。 作业布置 教学反思 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $