3.1波的形成教學沒計

一、核心素養(yǎng)目標

1.物理觀念：明確機械波的定義，理解波的形成是介質中質點間相互作用的結果；

掌握橫波與縱波的本質區(qū)別，能識別波的傳播方向與質點振動方向的關系；建立“質點

振動一能量傳遞一波形傳播”的物理模型，形成清晰的運動與相互作用觀念。

2.科學探究：通過設計繩波、彈簧波等實驗，觀察波的形成過程與傳播特點，記錄

不同條件下波形的變化；經歷“提出問題一設計方案一實驗操作一分析歸納”的探究流

程，提升實驗觀察、現象分析及歸納總結能力。

3.科學思維：運用質點振動的規(guī)律分析波的形成機制，能通過波形圖判斷質點振動

方向與波的傳播方向；通過對比橫波與縱波的形成過程，培養(yǎng)模型建構、邏輯推理及分

類辨析能力。

4.科學態(tài)度與責任：認識波在生產生活中的廣泛應用（如地震波、聲波、通信波），

體會波的形成規(guī)律對解釋自然現象和推動技術發(fā)展的作用；培養(yǎng)嚴謹求實的科學態(tài)度，

激發(fā)對波動現象的探索興趣。

二、教學重難點

1.教學重點：機械波的形成條件與傳播特點；橫波的基本概念（波峰、波谷、波長）;

波的傳播方向與質點振動方向的判斷方法；橫波與縱波的區(qū)別與識別。

2.教學難點：波的傳播本質是“振動形式和能量的傳遞，而非質點的遷移”這一核

心觀點的理解；波形圖中質點振動方向與波傳播方向的雙向判斷；縱波的形成機制及疏

密相間波形的理解。

三、教學過程

1.情境導入：感知波的存在

多維情境呈現：自然情境：播放“海浪拍打海岸”“地震引發(fā)地面波動”的視頻；生

活情境：展示“繩子抖動形成的波紋”“聲音在空氣中傳播”的圖片；實驗演示：教師手

持一端固定的彈性繩，水平抖動另一端，讓學生直觀觀察繩上形成的波形。

問題鏈驅動思考：“海浪中的水分子會隨海浪一起涌向海岸嗎？”“抖動繩子時,

手只在原地振動，為什么波紋會向遠處傳播？”“這些不同的波動現象，是否存在共同

的形成規(guī)律？”

舊知銜接導入：回顧"機械振動”的概念一一物體在平衡位置附近的往復運動，引

出新問題：“當振動的物體與周圍物體存在相互作用時，振動會如何傳遞？”從而導入本

節(jié)課主題“波的形成”。

2.實驗探究：解構波的形成

實驗一：繩波的形成一一探究橫波特點

實驗準備：彈性繩（一端固定在鐵架臺）、彩色標記筆（在繩上標記3個質點A、B、

C,間距10cm）、秒表、刻度尺。

實驗操作：教師手持繩的自由端，沿垂直于繩的方向（上下）做簡諧運動，讓學生

觀察繩上質點A、B、C的振動情況及波形的傳播方向；改變振動頻率（快慢）和振幅（幅

度），重復實驗，記錄波形的變化；用慢動作視頻回族，讓學生清晰觀察“質點振動與波

形傳播的先后關系二

現象分析：質點運動特點：質點A、B、C僅在各自平衡位置上下振動，并未隨波形

向遠處移動；傳播規(guī)律：質點A先振動，帶動相鄰的質點B振動，質點B再帶動質點C

振動，振動形式沿繩向固定端傳播；波形特征：出現“凸起的波峰”和“凹陷的波谷”，

且波峰、波谷隨振動持續(xù)向遠處移動。

實驗二：彈簧波的形成一探究縱波特點

實驗準備：水平放置的輕質彈簧（一端固定）、彩色膠帶（在彈簧上標記3個質點P、

Q、R,間距5cm）o

實驗操作：教師手持彈簧自由端，沿彈簧軸線方向（前后）做簡諧運動，觀察彈簧

上質點P、Q、R的振動情況及波形的傳播；用手機拍攝實驗過程，結合動畫演示，展示

彈簧的“疏密變化二

現象分析：質點運動特點：質點P、Q、R僅在彈簧軸線方向往復振動，不隨波形遷

移；傳播規(guī)律：質點P的振動通過彈簧的彈性力帶動質點Q,振動形式沿彈簧軸線傳播;

波形特征：出現“質點密集的密部”和“質點稀疏的流部”，密部和疏部隨振動向固定端

傳播。

規(guī)律歸納：機械波的形成本質

形成條件：波源：做機械振動的物體（如抖動繩子的手、振動的彈簧端）；介質：能

夠傳播振動的物質（如繩子、彈簧、空氣、水），明確“真空中不能傳播機械波

核心本質：波的傳播是“振動形式和能量的傳遞二而非質點的遷移；介質中質點問

的相互作用力（如繩子的張力、彈簧的彈力）是振動傳遞的橋梁；各質點的振動頻率、

振幅與波源相同，振動的相位依次滯后（后振動的質點重復先振動質點的運動）。

波的分類：橫波：質點振動方向與波的傳播方向相互垂直的波（如繩波、電磁波），

特征是有波峰和波谷；縱波：質點振動方向與波的傳播方向在同一直線上的波（如彈簧

波、聲波），特征是有密部和疏部。

3.規(guī)律深化：波形分析與方向判斷

橫波的基本概念

核心概念界定：波峰：橫波中凸起的最高點；波谷：橫波中凹陷的最低點；波長（入）:

相鄰兩個波峰（或波谷）間的距離，或相鄰兩個振動相位相同的質點間的距離；波速（V）：

波形傳播的速度，等于波長與周期的比值（v=入/T）。

概念辨析：強調“波長是空間距離，周期是時間間隔”，波速由介質決定，與波源的

振動頻率無關（如同一根繩上，無論抖動快慢，波速基本不變）。

波的傳播方向與質點振動方向的判斷

方法一：“帶動法”（本質法）：原理：波的傳播過程中，后振動的質點重復先振動質

點的運動，即“前一質點帶動后一質點振動”；操作：在波形圖上，確定某質點的前一質

點（靠近波源一側的質點），若前一質點在該質點的上方，則該質點將向上振動，反之向

下振動。

方法二：“微平移法”（直觀法）：原理：波沿傳播方向勻速傳播，經過極短時間At

后，波形將沿傳播方向平移一小段距離Ax二vAt;操作：在原波形圖上，沿波的傳播方

向畫出微平移后的波形，該質點在新波形中的位置即為其振動方向（如質點在新波形中

位于原位置上方，則向上振動）。

方法三：“上下坡法口訣法）：口訣：”沿著波的傳播方向，上坡時質點向下振動,

下坡時質點向上振動”；說明：將波形圖視為“山坡”，波的傳播方向為“上坡”或“下

坡”的走向，快速判斷質點振動方向。

即時練習：給出簡諧橫波的波形圖（標注波的傳播方向），讓學生用三種方法判斷指

定質點的振動方向，強化萬法應用。

縱波的波形理解

波形表示：縱波的疏密分布可通過“位移一位置圖像”表示，以質點平衡位置為橫

軸，位移為縱軸，密部對應位移為零的密集區(qū)域，疏部對應位移最大的分散區(qū)域。

本質關聯：縱波與橫波的本質相同，都是振動形式和能量的傳遞，區(qū)別僅在于質點

振動方向與波傳播方向的關系，通過動畫對比兩者的傳播過程，消除學生對縱波的認知

障礙。

4.例題講解：應用波的規(guī)律

例題1：波的形成與質點運動判斷

題目：關于機械波的形成，下列說法正確的是O

A.介質中各質點都同時開始振動

B.波源停止振動后，波會立即消失

C.介質中質點只在平衡位置附近振動，不隨波遷移

D.橫波中質點的振動萬向與波的傳播方向相同

解析：選項A錯誤，介質中質點沿波的傳播方向依次振動，并非同時開始；選項B

錯誤，波源停止振動后，已形成的波會繼續(xù)向遠處傳播，直至能量耗盡；選項C正確，

這是波的核心特征；選項D錯誤，橫波中質點振動方向與波傳播方向垂直。答案：Co

小結：判斷波的形成桓關問題，核心是抓住“質點不遷移、振動依次滯后、波源停

止后波繼續(xù)傳播”三個關鍵點。

例題2:波形圖中方向判斷

題目：如圖所示為一列沿x軸正方向傳播的簡諧橫波的波形圖，判斷質點A、B、C

的振動方向。

解析：方法一（帶動法）：波沿x軸正方向傳播，質點A的前一質點（左側質點）在

A的上方，故A向上振動；質點B的前一質點在B的-卜方，故B向1、振動；質點C的前

一質點在C的上方，故C向上振動。方法二（上下坡法）：沿x軸正方向，質點A處于“下

坡”，向上振動；質點B處于“上坡”，向下振動；質點C處于“下坡”，向上振動。

小結：波形圖方向判斷的關鍵是“明確波的傳播方向“，選擇合適的方法（帶動法最

本質，上下坡法最快捷），避免混淆質點振動方向與波傳播方向。

例題3:橫波與縱波的識別與應用

題目：下列現象中，屬于橫波的是（）

A.敲擊音叉時，空氣中傳播的聲波

B.地震時，地殼中傳播的地震波（既有橫波也有縱波）

C.抖動水平彈簧產生的彈簧波

D.水面上傳播的水波

解析：選項A錯誤，聲波是縱波，質點振動方向與傳播方向共線；選項B中地震波

的橫波（剪切波）屬于橫波，但選項表述不明確；選項C錯誤，水平彈簧波是縱波，質

點沿彈簧軸線振動；選項D正確，水波中質點振動方向與傳播方向垂直，屬于橫波。答

案：Do

小結：識別橫波與縱波的核心是“判斷質點振動方向與波傳播方向的關系”，結合常

見實例（橫波：繩波、水波、電磁波；縱波：聲波、彈簧波）強化記憶。

5.課堂練習：鞏固提升

（1）下列關于機械波的說法，正確的是O

A.沒有介質，機械波也能傳播

B.波源振動的頻率越高，波的傳播速度越大

C.波的傳播過程中，介質中各質點的振動周期與波源相同

D.縱波中，質點的振動方向與波的傳播方向垂直

（2）一列沿x軸負方向傳播的橫波，波形圖如圖所示，判斷質點P的振動方向，并

說明判斷方法。

（3）簡述機械波的形成條件，并解釋“為什么在月球上，宇航員不能直接聽到對方

的聲音？”

（4）在繩波的形成實驗中，若增大手的振動幅度，繩波的波長、波速和頻率會發(fā)生

怎樣的變化？若增大振動頻率，這些物理量又會如何變化？

（5）區(qū)分橫波和縱波的關鍵是什么？列舉生活中3種屬于橫波的現象和2種屬于縱

波的現象。

（學生獨立完成后，小組內交叉批改，教師針對“波速與介質的關系”“方向判斷錯

誤”“橫縱波識別混淆”等問題集中講解）

6.課堂小結與作業(yè)布置

課堂小結

知識框架梳理：波的形成：條件（波源+介質）、本質（振動形式和能量傳遞，質點

不遷移）；波的分類：橫波（波峰、波谷，振動與傳播垂直）、縱波（密部、疏部，振動

與傳播共線）；核心規(guī)律：質點振動方向與波傳播方向的判斷方法（帶動法、微平移法、

上下坡法）。

核心素養(yǎng)回顧：通過實驗探究培養(yǎng)科學探究能力，通過波形分析強化科學思維，通

過波的應用樹立物理觀念。

作業(yè)布置

基礎題：教材習題第1、3、5題，鞏固波的形成條件、橫縱波區(qū)別及方向判斷。

實驗題：利用家中的毛線（或跳繩）和記號筆，模擬繩波的形成實驗，記錄“振動

頻率、振幅”對波形的影響，撰寫簡短實驗報告（包含實驗步驟、現象、結論）。

拓展題：查閱資料，了解“地震波中的橫波和縱波”的傳播特點，解釋“為什么地

震發(fā)生時，人們先感受到上下振動，后感受到左右搖晃？”（不少于300字）。

四、重點知識歸納總結

1.機械波的形成核心知識

定義：機械振動在介質中的傳播形成機械波，簡稱波。

形成條件；波源：能夠產生機械振動的物體（如抖動繩子的手、振動的音叉）；介質：

能夠傳播振動的物質（如固體、液體、氣體），介質中的質點間必須存在相互作用力（如

彈力、分子力），真空中無介質，不能傳播機械波。

形成過程：波源先振動，通過介質中質點間的相互作用力，帶動相鄰質點振動，相

鄰質點再帶動更遠的質點振動，使振動形式沿介質由近及遠傳播，形成波。

本質特征：傳播的是“振動形式和能量”，并非質點的遷移，介質中各質點僅在各自

平衡位置附近往復振動；各質點的振動規(guī)律（頻率、振幅）與波源完全相同，振動的相

位（先后順序）沿波的傳播方向依次滯后；波源停止振動后，已傳播出去的波會繼續(xù)向

前傳播，直至振動能量被介質吸收殆盡。

2.波的分類及對比

對比項目橫波縱波

定義質點振動方向與波的傳播質點振動方向與波的傳播方向在同一

方向相互垂直的波直線上的波

波形特征有波峰（凸起最高點）和有密部（質點密集區(qū)域）和疏部〔質

波谷（凹陷最低點）點稀疏區(qū)域）

傳播介質只能在固體中傳播（如繩、可在固體、液體、氣體中傳播（如空

地殼）氣、水、彈簧）

常見實例繩波、水波、地震橫波、聲波、彈簧波、地震縱波

電磁波

核心區(qū)別質點振動方向與波傳播方向的關系不同

3.波的傳播方向與質總振動方向的判斷方法

帶動法（本質法）：原理：波的傳播是“前一質點帶動后一質點”，后一質點重復前

一質點的運動；步驟：①確定波的傳播方向，明確某質點的“前一質點”（靠近波源一側

的質點）；②觀察前一質點相對于該質點的位置（上萬或下方）；③該質點將向“前一質

點的位置“振動。

微平移法（直觀法）：原理：波沿傳播方向勻速傳播，極短時間后波形會微平移；步

驟：①沿波的傳播方向，畫出微平移后的波形（平移距離遠小于波長）；②對比該質點在

原波形和微平移波形中的位置；③質點的振動方向即為“從原位置指向新位置的方向”。

上下坡法（口訣法）；口訣；“沿波傳播方向，上坡下振，下坡上振"；步驟：①將波

形圖視為“山坡”，波的傳播方向為“上坡”或“下坡”的走向；②若質點位于上坡段，

振動方向向下；若位于下坡段，振動方向向上。

適用場景：帶動法適用于所有橫波判斷，尤其適合理解原理；上下坡法適用于快速

判斷，適合選擇題和填空題；微平移法適用于復雜波形的精確判斷。

4.波的基本物理量及影響因素

波長（入）：相鄰兩個波峰（或波谷）間的距離，或相鄰兩個振動相位相同的質點問

的距離（單位：m）o影響因素：由波源的振動頻率（f）和介質中的波速（v）共同決定,

關系為入二v/f；同一介質中，波速v不變，頻率f增大，波長入減小。

波速（V）：波形傳播的速度（單位：m/s）o影響因素：僅由介質的性質決定，與波

源的振動頻率、振幅無關［如同一根繩上，無論抖動快慢，波速基本相同；不同介質中，

波速不同，如聲波在固體中傳播速度大于液體和氣體）。

頻率（f）：單位時間內波源完成振動的次數，等于介質中各質點的振動頻率（單位：

Hz）。影響因素：僅由波源決定，與介質無關（如用不同的繩抖動，只要手的振動頻率不

變，波的頻率就不變）。

振幅（A）：質點振動的最大位移（單位：m）o影響因素：僅由波源決定，與介質無

關，振幅反映波的能量大小，振幅越大，波的能量越大。

5.易錯點與規(guī)避方法

易錯點1:混淆“質點遷移”與“波形傳播”：認為“波傳播時質點隨波遷移”，如

認為海浪中的水分子隨海浪涌向海岸。規(guī)避方法：通過實驗觀察（如繩波上的標記質點）

和慢動作視頻，直觀認識“質點僅在平衡位置振動”，E月確波傳播的是振動形式而非質點。

易錯點2：誤解波速的影響因素：認為“波源振動頻率越高，波速越大”或“振幅

越大，波速越大”。規(guī)避方法：通過對比實驗（同一繩上改變頻率和振幅，觀察波速），

總結”波速由介質決定，與波源無關”的規(guī)律，牢記入=v/f的關系。

易錯點3：方向判斷時“前后質點”混淆：判斷質點振動方向時，誤將“遠離波源

一側的質點”當作“前一質點規(guī)避方法：明確“前一質點”是“先振動的質點”，即

靠近波源一側的質點，可在波形圖上標注波源位置，輔助判斷。

易錯點4：橫縱波識別錯誤：將聲波歸為橫波，或將繩波歸為縱波。規(guī)避方法：抓

住核心區(qū)別一一質點振動萬向與波傳播方向的關系，牢記常見實例，如聲波是縱波，繩

波、水波是橫波。

易錯點5；認為“波源停止振動，波立即消失“；忽略波的傳播具有獨立性,規(guī)避方

法：結合生活實例，如“敲擊音叉后，停止敲擊，音叉不再振動，但聲音仍會傳播一段

時間”，理解“波源停止后，已形成的波繼續(xù)傳播”。

五、練習及答案解析

(一)基礎鞏固練習

1.關于機械波的形成，下列說法正確的是()

A.介質中的質點一旦振動，就會形成波

B.波源和介質是形成機械波的兩個必要條件

C.機械波傳播的是質點的振動能量，不傳播振動形式

D.沿水平方向振動的波源，只能產生水平方向傳播的波

答案：B

解析：A項錯誤，質點振動需通過介質傳遞才能形成波；B項正確，波源和介質缺一

不可；C項錯誤，波既傳播振動形式也傳播能量；D項錯誤，振動方向與傳播方向可垂直，

如水平振動的波源可產生豎直方向傳播的橫波。

2.下列波中，屬于縱波的是()

A.無線電波B.光波C.聲波D.水波

答案：C

解析：無線電波和光波屬于電磁波，是橫波；水波是橫波；聲波是縱波，質點振動

方向與傳播方向共線。

3.一列沿x軸正方向傳播的橫波，某時刻的波形圖如圖所示，下列說法正確的是()

A.質點M此時向上振動B.質點N此時向下振動

C.質點P的振動周期小于波源的振動周期D.波的傳播速度由波源決定

答案：A

解析：用帶動法判斷，波沿x軸正方向傳播，質點M的前一質點在其上方，故M向

上振動，A正確；質點N的前一質點在其上方，故N向上振動，B錯誤；質點振動周期與

波源相同，C錯誤；波速由介質決定，D錯誤。

4.簡述機械波中“質點不隨波遷移”的原因，并舉例說明這一特征。

答案：原因：介質中質點間的相互作用力是彈性力，波源帶動相鄰質點振動時，質

點僅在平衡位置附近做往復運動，不會隨振動形式的傳播而遷移。舉例：抖動繩子時，

繩上的標記點只上下振動，不會向繩子固定端移動；海浪傳播時，水分子僅在原地振動,

不會隨海浪涌向海岸。

5.在繩波實驗中，若波源的振動頻率為2Hz,波速為4m/s,求該繩波的波長。若將

波源的振動頻率增大到4Hz,波速和波長會發(fā)生怎樣的變化？

答案：由入=v/f得，波長入=4/2=2口；波速由介質（繩子）決定，頻率增大后波速

不變，仍為4m/s；新波長入‘二v/f'=4/4=1m,故波長減小。

（二）提升拓展練習

6.一列橫波沿水平方向傳播，某時刻的波形圖如留所示，已知波沿x軸負方向傳播，

質點A的振動方向為向上，判斷該判斷是否正確，并說明理由。

答案：不正確。用上下坡法判斷，波沿x軸負方向傳播，將波形圖視為山坡，質點

A位于“上坡”段，根據“上坡下振”的口訣，質點A應向下振動；用帶動法判斷，質

點A的前一質點（靠近波源，即右側質點）在A的下方，故A向下振動，因此原判斷錯

誤。

7.為什么地震發(fā)生時，位于震中附近的人會先感受到上下顛簸，后感受到左右搖晃？

答案：地震波包含縱波（P波）和橫波（S波），縱波質點振動方向與傳播方向共線，

能在固體、液體中傳播，傳播速度較快；橫波質點振動方向與傳播方向垂直，僅