高中物理：波的形成

物理剧本 2020-04-24

观察图1中提供的生活情境，说一说图片中表述的现象，从物理的角度找到表述它们的共同特征的关键词。

当振动在介质中传播时，能够形成由介质中的大量质点参与的群体振动，这种运动称为波动，简称波。由机械振动产生的波称为机械波，产生波动的振源称为波源，参与波动的物质称为介质。

波的形成

图2是某绳波形成过程示意图，1、2、3、4……为绳上的一系列等间距的质点，绳处于水平方向。当质点1在外界作用下沿竖直方向做简谐振动时，能带动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，质点振动周期为T。经过四分之一周期，质点4开始运动，再经过四分之一周期，质点7开始振动……

波的形式

横波：象绳波那样，介质中质点的振动方向与波的传播方向相垂直的波，称为横波。横波凸起的最高点称为波峰，凹陷的最低点称为波谷，如图3所示。

纵波：若介质中质点的振动方向与波的传播方向在一条直线上，形成的波称为纵波。在纵波中质点的分布有密有疏，并且随时间变化。分布密集处称为密部，稀疏处称为疏部，疏部和密部是间隔出现的。

声波是纵波，当声源振动时，带动周围的空气振动，使空气的分布不均匀，形成疏密相间的区域，形成声波。

波的本质

波动的过程是波源振动形式和振动能量的传播过程，在传播过程中同时也把波携带的信息传播出去。参与波动的质点是波源振动形式和振动能量的传播工具，它们在各自的平衡位置附近往复运动，通过相邻质点间的作用力的带动使大量质点先后开始做受迫振动，介质中的质点并没有“随波逐流”发生永久性迁移。

思考约练习（略）

编后记

本节课主要有三方面的内容：波的形成、波的形式、波的本质，其中波的形成是重点内容。要让学生从不同角度理解波的形成过程，从形成过程出发认识两种形式的波具有的特点，理解波动的本质。

物质观、运动观、能量观是物理观念的具体体现。在波的形成教学中，材料从绳波的形成过程的图解出发，利用两个“思考与讨论”设置的问题，引导学生从参与波动的质点的运动特征、受力特征、能量传递特征等方面，认识波的形成机理，有意识地渗透物理观念方面的教育。这样做一方面引导学生利用已有的知识认识新问题，树立运动观、能量观；另一方面可以培养学生多角度认识问题的意识，提升学生的分析综合能力。

对波的概念教学，材料是从生活现象入手的，通过列举学生身边的生活现象，让学生寻找这些生活现象中相同的物理要素，引入波的概念，明确机械波对应的要素——振源、介质。

关于波的形成教学，在展示绳波形成过程的基础上，利用“思考与讨论”给出的5个问题，组织学生讨论波动的运动特征，主要解决波源与介质质点间的运动关系问题，包括主动与被动，振动形式，相位关系等内容。在此基础上，仍以图2为背景，设置第二组“思考与讨论”，目的是引导学生从力与运动关系上和做功与能量转移关系上认识波动的特征，以实现深层次学习。通过研究质点4的受力情况，说明质点4与质点3和质点5间的振动关系，质点4的振动回复力来源，从等到运动定律上认识质点振动的回复力等，使学生在解决问题的过程中感受知识间的联系，增加物理学习的情感；通过讨论相邻质点间作用力的功，认识波动中的能量传递实现的过程。这部分内容是学生学习中比较模糊的地方，利用这样的方法实现对难点的突破。

关于波的形式的教学，难点是纵波的问题。材料设计了两个学生活动，一是利用“做一做”观察弹簧波的特征，从振动方向与波的传播方向的关系上、形成的波的介质分布上与横波比较，得出纵波的概念和特点；二是设置“思考与讨论”通过地震波产生的现象，讨论地震波的成分，设置的两种情景——震源的位置不同时同一种现象产生的机理是不同的。这一活动是对横波和纵波的理解加深和验收。

波的本质部分，实际上是对本节课的总结和提升