机械波的形成与传播

第二章机械波

第一节机械波的形成与传播

【教学目标】

1.知识目标：

(1).掌握机械波的形成过程及特点

(2).明确机械波的产生条件及其传播特征

(3).理解机械波与机械振动的关系.

2.能力目标：

(1).通过探究机械波产生条件的探索培养学生进行科学探索的能力

(2).通过对绳波形成的观察，培养学生观察、分析和归纳的能力

(3).通过对机械波传播特点的分析培养学生的空间想象能力和思维能力

3.情感态度价值观：

本节课从具体的绳波形成出发，归纳出机械波的形成过程和传播特点，呈现出从具体直观到抽象概括的认知过程

【重点难点】

1．机械波的形成过程分析

2．机械波的传播特点归纳

3．机械振动与机械波的关系

【教学方法】

实验探究与课件辅助教学、小组讨论与归纳

【教学用具】

软绳、软弹簧、多媒体课件

【教材、学情分析】：

本节知识是教科版高中物理选修3-4第二章《机械波》的第一节。本章属于高考选考部分，常与《机械振动》结合，以选择题形式出现，考察机械波的形成和传播、以及波长、频率与波速的关系。主要是以波的图像为载体综合考察学生对波的理解、推理和空间想象能力。在上一章《机械振动》中我们学习了受迫振动。而本节课首先以绳波为例，探究机械波的产生条件；接着以介质各质点做受迫振动为切入点进一步分析机械波的形成过程和传播规律。重点是让学生掌握机械波的形成过程及传播特点。因此，本节课既是对上一章知识的运用和拓展也是

后面学习波动图像的基础。

【教学过程】

新课引入：寻找生活中的波：

1.耳朵听见的各种声波（如：自然界的虫鸣鸟叫、人的嬉笑怒骂、吹拉弹唱）

2.眼睛看到的被石块激起的水波，抖动绳子时的绳波、弹簧的弹簧波

3.亲生经历过但不愿再遇到的地震波，还如光波、电磁波等等

进行新课：

其实刚才提到的水波、声波以及地震波都是机械波，那么它又是怎么形成的？问题探究一：机械波的产生条件是什么？

静止的细绳看不见绳波，平静的水面也看不到涟漪就如不说话的人听不见他的声音一样. “有波就一定有运动”，可是该怎么动？

演示实验：把一条长为10m的细绳一端固定，手握绳的一端拉直：

（1）如果手迅速的向左振动一次，会看到什么现象呢？

（2）向右振动一次，又会看到什么现象呢？

（3）如果手持续的左右振动，结果会怎样呢？请画出某时刻软绳形状的草图

实验现象：

当手向左振动一次时会看到向左凸起的形状沿绳传向另一端；当手向右振动一次时会看到向右凹下的形状沿绳传向另一端；当手持续的左右振动时会看到凹凸相间的形状沿绳传到另一端。

（1）机械波产生条件一：能够产生持续振动的物体或质点（振动是波产生的起因）

有机械振动就一定有机械波吗？

演示徒手振动看不见绳波，太空讲话也听不见声波。

（2）机械波产生条件二：传播机械振动的物质（如固体、液体、气体）。

结论：我们把这种机械振动在介质中的传播称为机械波，持续振动的物体叫波源，传播振动的物质叫介质。

一：机械波的形成过程

1、概念：机械振动在介质中的传播称为机械波

2、形成条件：

(1)波源：能够产生机械振动的物体或质点

(2)介质：传播机械振动的物质（固体、液体、气体）

问题探究二：机械波的形成过程和传播特点

机械波的形成：（播放视频）

把绳子看成是许多小段组成，每一小段都可以看成是质点,质点间有相互作用的弹力连接。这样当紧靠手的质点1在外力作用下向上运动时，它会带动质点2向上运动，质点2又带动质点3向上运动；当手向下拉质点1回到平衡位置时，它会带动质点2回来，此后质点3、质点4也会依次跟着回到平衡位置。这样后一个质点总是在重复前一个质点的运动。但后一个质点的运动状态总是滞后于前一个质点的状态。或者说后一个质点总是在前一个质点的作用下作受迫振动，即“前带后，后跟前”。结果绳一端的运动状态在介质质点依次重复的过程逐渐传到另一端从而形成了绳波。

3.机械波的特点：

（1）介质中前面质点带动后面质点振动，后面质点重复前面质点运动，并在起振时间上依次滞后

（2）介质中的质点只是在平衡位置上下往复运动，质点本身并不随波迁移．（3）介质中后一个质点总是在前一个质点的作用下做受迫振动，因此各质点的起振方向、振幅A、振动周期T、振动频率f都与波源质点的相同。

(4) 波在同种均匀介质中匀速传播。即：波源质点振动一个周期,波沿传播方向传播一个完整的波形。

（5）波源质点停止振动时，波可以继续向前传播

4.机械波的传播：

（1）传播内容：

①.机械波传播的是波源的振动形式、信息：从波源开始，后一个质点

总是在重复前一个质点的运动状态。

②.机械波传播的是波源的能量：介质中原本静止的质点随着波的传来

而振动说明获得了能量,同时还带动其相邻的质点运动,故需向相邻质点

传输能量.

(2)传播方向：从波源开始，由近及远的匀速的向四面八方传播。而本章重点研究的是由简谐振动在一条直线上传播而形成的波。

二．机械振动与机械波的关系：

1. 区别：振动是一个质点的往复运动，波动是大量质点的集体运动

2.联系：（1）周期性运动：波的传播周期与质点振动周期相同

（2）振动是波动的起因，波动是振动形式的传播，是振动在时间和空间上的延伸

（3）有波动就一定有振动，有振动不一定有波动；

三．机械波的分类

按介质中质点振动方向和波的传播方向的关系不同常被分为横波和纵波

1.横波：振动方向和传播方向相互垂直，形成凹凸相间的波纹，凸起的最高点叫波峰，凹进的最低点叫波谷(如绳波、)

2.纵波：振动方向与传播方向在一条直线上，形成疏密相间的波纹，质点分布最密的地方叫密部,质点分布最疏的地方叫疏部.(如弹簧波)

贴别提示：

地震波里既有横波也有纵波，纵波比横波传播的快，所以人会感觉先上下振动，再左右摇摆。（地震的杀伤力就在于先动摇根基，再摧毁形体）不管是横波还是纵波，如果传播的振动是简谐运动，这种波就叫简谐波。

课堂练习：

例1：关于机械波，下列说法中正确的是( )．

A．各质点都在各自的平衡位置附近振动

B．相邻质点间必有相互作用力

C．机械波是机械振动在介质中的传播过程，它是传递能量的一种方式

D．纵波质点随波迁移，横波质点不随波迁移。

例2：关于振动和波的关系，不正确的是（）