3.1 机械波的产生和传播 课件+学案+教学设计 -2025-2026学年高二上学期物理粤教版选择性必修第一册

该高中物理课件围绕机械波的产生、传播特点及分类展开，通过声波、彩带振动创设情境提出问题，经实验探究（转动手柄、小组活动）观察质点运动，再构建模型分析规律，最后结合地震波实例应用，形成从情境到应用的学习支架。 其亮点是以科学探究为主线，通过实验操作（如转动手柄观察质点振动方向与传播关系）和小组任务（构建不同模型）培养科学思维与模型建构能力，结合地震波实例渗透物理观念，帮助学生理解振动形式与能量传递，教师可借助此资料提升教学互动性与学生探究能力。

第三章 第一节《机械波的产生和传播》学习任务单 【知识目标】 （1）理解波的形成过程，会判断质点的振动方向(难点)。 （2）知道横波和纵波的概念，能够区别横波和纵波。 （3）知道机械波的产生条件和传播特点(重点)。 【学习任务】 一、创设情境，提出问题 1.机械波：机械振动在 中的传播。 2.机械波产生的条件 ①波源：产生机械波的 。 ②介质：传播机械振动的媒介。 【实验探究】 [提出问题] 1.机械波中，各质点都在做什么运动？ 2.各质点是同时开始进行振动的吗？ 3.机械波到底传播了什么？ [实验过程] [实验结论] 机械波的传播，应该具有着 、 ，并且各个质点，都在自己的平衡位置附近，做上下振动，并没有随着波 ，机械波传递 。 二、构建模型，探究规律 【理论探究】 [模型构建] [提出问题] 1.是什么力，使质点振动起来的？ 2.机械波中，各质点振动步调是否一致？ 3.机械波中，各质点振动的周期或频率，与振源是否相同？ [实验结论] 机械波可以传递信息：传递 ，以及 ，同时这种传递是依次进行，机械波的传播具有着 、重复性、以及滞后性。 [机械波的产生原因和特点] 1.机械波的产生原因 波源带动相邻质点做 ，该质点振动后会同样带动其相邻质点做 ，即绳子上每个振动的质点又如新的波源带动下一个质点的运动。 2.机械波的特点 ①机械波传播的是振动的运动形式。 ②波是传递能量的一种方式。 ③每个质点只是在平衡位置附近做上下振动，并未形成沿机械波传播方向的 。 三、规律应用，实例分析 [提出问题] 地震来临时，为什么先感受上下晃动，再感觉左右晃动？ [知识学习] 1.横波：质点的振动方向与波的传播方向 的波。 （1）波峰：在横波中，凸起的最高处叫作 ； （2）波谷：在横波中，凹下的最低处叫作 。 2.纵波：质点的振动方向跟波的传播方向 的波。 特点：有密部、疏部． 3.同一介质中，横波波速慢，纵波波速快。 [实例应用] 解释：为何地震来临，先感受上下晃动，再感受左右晃动。 4、 总结反思，能力提升 [知识结构] [思想方法] [态度与责任] 【例题】 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=T/4时，1到达最上方，5开始向上运动。问：请画出1T/2 、3T/4 、T、4T/5 时的波形图。 学科网（北京）股份有限公司 $ 第三章 第一节 机械波的产生和传播 声波 振动在彩带中传播 一、创设情境，提出问题 1.振动的传播，叫做波动，简称波。 2、机械波 （1）机械波的概念： 机械振动，在媒介中的传播叫作机械波。 （2）形成机械波的条件: 一、创设情境，提出问题 一、创设情境，提出问题 实验探究 【小组活动1】 机械波中，各质点都在做什么运动？ 各质点是同时开始进行振动的吗？ 机械波传播的是什么？ 问题1 问题2 问题3 操作：转动手柄 一、创设情境，提出问题 实验探究 问题1 问题2 问题3 机械波中，各质点都在做什么运动？ 机械波中，各质点是同时开始进行振动的吗？ 机械波传播的是什么？ 各质点都在进行上下振动，并没有随着波进行迁移。 随着第一个质点的上下振动，其他质点逐渐开始，重复第一个质点的上下振动。 机械波传播了波源的振动形式。 周期为T的简谐振动 二、构建模型，探究规律 理论探究 观察结构发现力的作用 二、构建模型，探究规律 理论探究 第1小组：画出观察到的t=0波形图 第3小组：画出观察到的t=1T/2 波形图 第6小组：画出观察到的t=5T/4 波形图 第2小组：画出观察到的t=1T/4 波形图 第4小组：画出观察到的t=3T/4 波形图 第5小组：画出观察到的t=T波形图 小组任务 机械波中，各质点的“集体照” 传播方向 二、建构模型，探究规律 问题1 是什么使质点振动起来的？ 问题2 机械波中，各质点振动步调是否一致？ 问题3 机械波中，各质点振动的周期或频率，与振源是否相同？ 【小组活动2】 理论探究 二、建构模型，探究规律 问题1 是什么使质点振动起来的？ 质点间的相互作用力。 问题2 机械波中，各质点振动步调是否一致？ 不一定。 问题3 机械波中各质点振动的周期或频率，与振源是否相同？ 机械波中，各质点的振动频率、周期都与振源相同。 理论探究 传播方向 二、建构模型，探究规律 机械波可以传递信息：传递振动形式，以及能量，同时这种传递是依次进行，机械波的传播具有着带动性、重复性、以及滞后性。 【探究结论】 理论探究 二、建构模型，探究规律 （1）机械波产生的原因 波源带动相邻质点做受迫振动，该质点振动后会同样带动其相邻质点做受迫振动，即绳子上每个振动的质点又如新的波源带动下一个质点的运动。 （2）特点： ①机械波传播的是振动的运动形式。 ②波是传递能量的一种方式。 ③每个质点只是在平衡位置附近做上下振动，并未形成沿机械波传播方向的宏观移动。 【互动展示】 请同学们来创造一列“波”...... 活动规则： 仅仅最左侧的同学，按照接收到 的指令，进行执行！其他同学，请 跟随你的受力情况，随之运动。 二、建构模型，探究规律 请谈谈你的感受： （1）你是否被迫进行了“蹲下”与“站起”？ 哪一边的同学带动的你呢？ （2）你有离开，原来所站的位置，左右移动吗？ (3) 指令停止之后，所有同学都立即停下来了吗？ 是的 没有 没有，过了一段时间才停。 总是右侧的同学 二、建构模型，探究规律 生活中的波： 三、规律应用，实例分析 地 震 波 三、机械波的分类及其特点 现象： 地震时，先上下晃动，再左右晃动 三、规律应用，实例分析 互相垂直 同一直线上 【观察与思考】观察绳波和推拉弹簧形成的波，判断这两种波在传播的过程中各质点的振动方向和波的传播方向间有怎样的关系？ 纵波 横波 你也动手试一试 （1）定义：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（疏密波） （2）特点：有密部、疏部． （质点分布较密的部分叫密部，质点分布较稀的部分叫疏部） 2、纵波 三、规律应用，实例分析 同一介质中，横波的传播的慢，纵波传播的快。 问题 请回答，地震来临时，为什么会感受到，先上下晃动，再左右晃动呢？ 四、总结反思，能力提升 知识结构 本节课的学习，你获得了哪些物理知识呢？ 思想方法 通过本节课的实验探究，你学习到了哪些科学探究方法呢？ 态度与责任 结合本节课的学习，你对生活多了什么样的感悟呢？ 四、总结反思，能力提升 知识结构 本节课的学习，你获得了哪些物理知识呢？ 思想方法 通过本节课的实验探究，你学习到了哪些科学探究方法呢？ 态度与责任 结合本节课的学习，你对生活多了什么样的感悟呢？ 思想方法 知识结构 责任态度 核心素养 　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：请画出1T/2 、3T/4 、T、4T/5 时的波形图。 例1 Lavf58.46.101 Lavf59.6.100 Lavf58.46.101 $《机械波的产生和传播》教学设计（教案） 一、教学重难点分析 教学重点：横波的形成与传播过程的规律。 教学难点：质点振动和波传播的关系。 二、 教学目标： 1、知识目标： (1)理解波的形成过程，会判断质点的振动方向（难点）。 (2)知道横波和纵波的概念，能够区别横波和纵波。 (3)知道机械波的产生条件和传播特点（重点）。 2、 能力目标： (1)通过波动模型的建立过程，提高学生的抽象想象能力。 1 (2)根据对机械波模型的分析判断，提高分析推理能力。 3 情感目标： (1)从波的形成过程中，体会个体与整体的关系，明确个体动作要服从整体动作，培养学生的集 体主义精神。 (2)通过观察波的形成过程，体验科学美感，陶冶学生的审美情操。体验大自然各种波动的自然 美感。 三、教学方法设计： 在教学中，通过创设具体实际情境，让学生结合切身感受，带着问题去观察演示实验，进行动手 实验等，从而进行推理与总结，达到教学目标的要求。此过程中培养了，学生的推理能力、建立物理 模型的能力，以及合作探究等能力。本节课的设计，主体上围绕实验观察开展。 四、教学过程设计： 1、创设情境，导入课题： 首先，敲击音叉，让学生回答为什么可以听到声音，学生结合初中的知识，可以回答：声音振动 在空气中的传播-声波，向学生介绍，彩带波浪状的翻动，也是因为振动在彩带中传播了。 结合以上两种实际现象，向学生介绍波的概念：振动的传播，就是波动，简成波。如果是机械振 动进行传播，则产生了机械波。从而引出了机械波的定义。 机械波的产生需要振源（即：波源），彩带所做的即为机械振动，振动需要以彩带为载体，才得 以传播，其实机械波产生的还需要介质。从而介绍了，机械产生的两个条件：(1)需要波源(2)需 要媒介。 2、教学过程 有了第一环节，对于机械波的基本了解之后，向学生展示动图内容：将绳子的一端固定，另一端进 行机械振动，则在绳子中就产生了绳波，我们通过以绳波为例，通过问题来引导学生，探究出机械波 的产生原因和特点。 一、机械波的产生与特点 【建立物理模型】 将绳子看成无数的小段，每一个小段看成质点（忽略掉阻力的影响），就对绳子建立起了理想化 的物理模型，刚刚的情境中，同学们就好比一个个“质点”。 【情境模拟】 先让学生从自己的切身感受入手：我们让全部的学生，在自己的座位上起立，每个横排的学生们 交叉式手拉手--同学们连成了一条“绳”，将自己想象成绳子中的一部分。每一组只有右侧第一位 同学，按照黑板上播放的指令：“蹲下”、"站起”做动作，从而形成"人浪”。 通过“人浪”学生观察到，随着第一个同学进行了“蹲下、站起”的动作，其余的同学地都开始， 逐渐重复第一个同学的动作，只不过左边的同学，先重复，右边的同学后重复，当第一个同学停止他 的动作后，其他的同学并不是同一时间停止的，是逐渐从左到右依次停止下来的。 由此，学生可以推断出：机械波的传播应该具有滞后性、重复性、周期性。 接下来，让学生分享自己的感受，提出如下问题： (1)你是被迫"蹲下站起”的么？ (2)你有“随波逐流”离开自己最初站立的位置么？ 通过采访，我们知道了，各同学之间存在了力的作用，并且都没离开过自己站立的位置。那么绳 波中各质点之间也存在力的作用，同时我们也可以推测出，这些质点都是在自己的平衡位置上，做和 波源一样的机械振动。 以上让学生对于接下来研究绳波，建立理想物理模型，以及总结出机械波的产生原因与特点等研 究，形成了自我感知。 4 【推理与探究】 向学生展示：波源为周期为T的简谐振动的绳波，并且在t=0时刻，四分之一周期时刻，二分之 一周期时刻，四分之三周期时刻，一个周期时刻，四分之五周期时刻，对绳波进行截图，学生将以上 几个时刻的图片进行对比分析，思考与讨论以下问题： (1)绳上各质点是否随波前进？绳上的质点起振的方向相同吗？绳上各质点都在做什么运动？ (2)波源和绳上各质点都是同时开始的振动吗？开始振动的先后顺序是怎样的？ (3)是什么力使后面的质点振动起来的？绳上各质点振动的周期或频率与振源是否相同？振动步 调是否一致？ (4)当质点“1”完成一次全振动时，波的传播情况是怎样的？ (5)当波源停止振动后，波的传播情况是怎样的？波传播的是什么？ 此时，学生通过“人浪”中的感受，结合对以上问题的分析，最后在教师的帮助下，可以推理总 结出： 机械波的产生原因与规律：()原因：波源带动相邻质点做受迫振动，该质点振动后，同样带动 其相邻质点做受迫振动。(2)规律：机械波传播的是振动的运动形式；同时也传递了能量；每个质点 只是在平衡位置附近做上下振动，并未形成沿机械波传播方向的宏观移动。 二、横波与纵波 让学生观看两组视频进行对比： 通过对比，学生发现，一组的振动方向与传播方向互相垂直；一组的振动方向与传播方向在同一 条直线上。 5 当振动方向与传播方向在同一方向时，就叫做纵波；振动方向与传播方向互相垂直是，就是横波。 用图片展示横波，介绍波峰与波谷。 三、思考与讨论： (1)机械振动与机械波的区别与联系 机械振动：研究的是单一质点的振动过程。 机械波：研究的是多个质点的同时振动过程。而多个质点的同时振动不一定能形成机械波。 (2)光波是何种形式的波？属于机械波吗？光可以在太空中传播，一定需要介质么？这个问题， 同学们可以放在课下进行研究。 四、课堂练习 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=T/4 时，1到达最上方，5开始向上运动。请画出。一个周期内的，波动图像。 1=01234567891021314151617181920 4567891011121314151617181920 6 五、板书设计 一、机械波的形成与传播 1、机械波的概念 2、机械波的形成条件：(1)振源(2)媒介 3、机械波形成和传播过程的特点（规律） 二、横波与纵波 1、横波的定义 2、纵波的定义 三、机械振动与机械波的区别与联系。 7