波的形成和傳播

教學(xué)目標(biāo)

知識(shí)目標(biāo)

　　1、知道直線上機(jī)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(jī)械振動(dòng)在介質(zhì)中的傳播，形成機(jī)械波"．知道波在傳播運(yùn)動(dòng)形成的同時(shí)也傳遞了能量．
　　4、通過學(xué)習(xí)使學(xué)生能明白用語言交流是利用聲波傳遞信息等生活中的機(jī)械波．

能力目標(biāo)

　　培養(yǎng)學(xué)生對(duì)現(xiàn)象的觀察能力以及對(duì)科學(xué)的探究精神．

教學(xué)建議

　　本節(jié)重點(diǎn)是理解形成機(jī)械波的物理過程；學(xué)習(xí)中掌握振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)只在平衡位置附近振動(dòng)，并不隨波遷移。知道橫波和縱波的區(qū)別是波形不同，橫波有波峰、波谷，而縱波有疏部和密部．認(rèn)真分析下列問題：
　　1、機(jī)械波能離開媒質(zhì)向外傳播嗎?
　　(解答)不能．機(jī)械波一定要依賴媒質(zhì)才能傳播，若沒有媒質(zhì)，相鄰質(zhì)點(diǎn)間的相互作用就不能發(fā)生，前一個(gè)質(zhì)點(diǎn)就不能帶動(dòng)后一質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)，所以振動(dòng)形式無法傳播出去．
　　2、日常生活中，發(fā)現(xiàn)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(dòng)，形成水波向四周傳去．這是表面現(xiàn)象，實(shí)際上水波向四周傳播而水只是上下振動(dòng)并不向外遷移，所以球也僅僅是上下振動(dòng)而不會(huì)向岸邊運(yùn)動(dòng)．

 

教學(xué)設(shè)計(jì)示例

（一）教學(xué)目標(biāo)

　　1、明確機(jī)械波的產(chǎn)生條件；掌握機(jī)械波的形成過程及波動(dòng)傳播過程的特征。

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

　　3、要注意觀察演示實(shí)驗(yàn)，對(duì)波的產(chǎn)生條件及形成過程有較深刻的理解，同時(shí)要求學(xué)生認(rèn)真分析課本的插圖。

　　4、通過學(xué)習(xí)機(jī)械波使學(xué)生能解釋生活中的現(xiàn)象。

（二）教學(xué)重點(diǎn)：機(jī)械波的形成過程及描述；

（三）教學(xué)難點(diǎn)：機(jī)械波的形成過程及描述。

（四）教學(xué)用具：  

　　    1、演示繩波的形成的長(zhǎng)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(jī)械波 。 

（五）教學(xué)過程

　　 引入新課

　　我們已學(xué)習(xí)過機(jī)械振動(dòng)，它是描述單個(gè)質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)形式，這一節(jié)課我們來學(xué)習(xí)由大量質(zhì)點(diǎn)構(gòu)成的彈性媒質(zhì)整體的一種運(yùn)動(dòng)形式——機(jī)械波。

　　1、機(jī)械波的產(chǎn)生條件

　　演示——水波：教師用幻燈機(jī)做實(shí)驗(yàn)：使平靜的水面振動(dòng)，會(huì)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(dòng)，就會(huì)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(jī)械波。

教師提問：水波離開水能看到上面的現(xiàn)象嗎？繩波離開繩行嗎？

學(xué)生回答：不行。

教師提問：當(dāng)振動(dòng)停止后我們又看到了什么現(xiàn)象？

學(xué)生回答：傳出去的仍然在傳播，以后水（繩）都靜止不動(dòng)了。

請(qǐng)學(xué)生總結(jié)：（教師可引導(dǎo)）

　　(1)機(jī)械波的概念：機(jī)械振動(dòng)在介質(zhì)中的傳播就形成機(jī)械波

　　(2)機(jī)械波的產(chǎn)生條件：振源和介質(zhì)。

　　振源——產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)的物質(zhì)，如在繩波中的手的不停抖動(dòng)就是振源。

　　介質(zhì)——傳播振動(dòng)的媒質(zhì)，如繩子、水。

　　2、機(jī)械波的形成過程（用課件把繩波的運(yùn)動(dòng)展示）

　　(1)介質(zhì)模型：把介質(zhì)看成由無數(shù)個(gè)質(zhì)點(diǎn)彈性連接而成，可以想象為(圖1所示)

　　(2)機(jī)械波的形成過程：

    由于相鄰質(zhì)點(diǎn)間力的作用，當(dāng)介質(zhì)中某一質(zhì)點(diǎn)發(fā)生振動(dòng)時(shí)，就會(huì)帶動(dòng)周圍的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)起來，從而使振動(dòng)向遠(yuǎn)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(diǎn)代表繩上的一排質(zhì)點(diǎn)，質(zhì)點(diǎn)間有彈力聯(lián)系著。圖中的第一行表示在開始時(shí)刻(t＝0)各質(zhì)點(diǎn)的位置，這時(shí)所有質(zhì)點(diǎn)都處在平衡位置。其中第一個(gè)質(zhì)點(diǎn)受到外力作用將開始在垂直方向上做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，設(shè)振動(dòng)周期為T，則第二行表示經(jīng)過了T／4時(shí)各質(zhì)點(diǎn)的位置，這時(shí)質(zhì)點(diǎn)1已達(dá)到最大位移，正開始向下運(yùn)動(dòng)；質(zhì)點(diǎn)2的振動(dòng)較質(zhì)點(diǎn)1落后一些，仍向上運(yùn)動(dòng)；質(zhì)點(diǎn)3更落后一些，此時(shí)振動(dòng)剛傳到了質(zhì)點(diǎn)4。第三行表示經(jīng)過了T／2時(shí)各質(zhì)點(diǎn)的位置，這時(shí)質(zhì)點(diǎn)1又回到平衡位置，并繼續(xù)向下運(yùn)動(dòng)，質(zhì)點(diǎn)4剛到達(dá)最大位移處，此時(shí)振動(dòng)傳到了質(zhì)點(diǎn)7。依次推論，第四、五、六行分別表示了經(jīng)過3T／4、和5T／4后的各質(zhì)點(diǎn)的位置，并分別顯示了各個(gè)對(duì)應(yīng)時(shí)刻所有質(zhì)點(diǎn)所排列成的波形。

教師講解后，請(qǐng)學(xué)生討論機(jī)械波在傳播過程中的特點(diǎn)：

3、對(duì)機(jī)械波概念的理解

　　(1)機(jī)械波是構(gòu)成介質(zhì)的無數(shù)質(zhì)點(diǎn)的一種共同運(yùn)動(dòng)形式；

　　(2)當(dāng)介質(zhì)發(fā)生振動(dòng)時(shí)，各個(gè)質(zhì)點(diǎn)在各自的平衡位置附近往復(fù)運(yùn)動(dòng)，質(zhì)點(diǎn)本身并不隨波遷移，機(jī)械波向外傳播的只是機(jī)械振動(dòng)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(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向可以將波分為兩類：橫波和縱波。

　　(1)橫波的定義：質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向垂直。   

波形特點(diǎn)：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(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向在一條直線上。

　　波形特點(diǎn)：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(zhì)——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(jī)械波的物理量

　　(1)波長(zhǎng)定義：沿著波的傳播方向，兩個(gè)相鄰的在振動(dòng)過程中對(duì)平衡位置的位移總是相等的質(zhì)點(diǎn)間的距離。單位：米，符號(hào)：λ。

　　演示，（觀察演示儀器）：

　�、僭跈M波中波長(zhǎng)等于相鄰兩個(gè)波峰或波谷之間的距離；在縱波中波長(zhǎng)等于相鄰兩個(gè)密部或疏部的中央之間的距離。

　　②質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)一個(gè)周期，振動(dòng)形式在介質(zhì)中傳播的距離恰好等于一個(gè)波長(zhǎng)，即：振動(dòng)在一個(gè)周期里在介質(zhì)中傳播的距離等于一個(gè)波長(zhǎng)。

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

　　單位：米／秒    符號(hào)：v

　　表達(dá)式：v＝λ／T=λf

　　(3)周期和頻率：質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的周期又叫做波的周期(T)；質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的頻率又叫做波的頻率(f)。    波的振動(dòng)周期和頻率只與振源有關(guān)，與媒質(zhì)無關(guān)。（媒質(zhì)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)都是受迫振動(dòng)，所以周期同振源的周期）。

 

探究活動(dòng)
　　1、到湖邊觀察水波的情況，研究質(zhì)點(diǎn)不隨波遷移的問題。

　　2、研究聲波的傳播情況。

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