備課人
學(xué)科
物理
課題
3.2 波的描述
教學(xué)內(nèi)容分析
波的描述是本章的教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)，教材首先介紹了圖像法，然后再介紹波長(zhǎng)、頻率和波速等物理量，為用解析法描述波打好基礎(chǔ)，教學(xué)中應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況，采用多種教學(xué)手段，如通過(guò)波動(dòng)演示箱或者利用多媒體動(dòng)畫課件模擬演示各個(gè)時(shí)刻的波形，幫助學(xué)生在頭腦中形成正確的物理圖景，以橫波為例說(shuō)明波的圖像的物理意義，通過(guò)這一過(guò)程提高學(xué)生的抽象思維能力。
教材重點(diǎn)說(shuō)明波的圖像表現(xiàn)的是各個(gè)質(zhì)點(diǎn)在某一時(shí)刻偏離平衡位置的位移。對(duì)此，學(xué)生在初學(xué)時(shí)并不容易理解，波的圖像與某時(shí)刻橫波的形狀相似，但波的圖像的意義充竟是什么？首先要讓學(xué)生弄清波的圖像中橫、縱坐標(biāo)各表示什么物理量，理解波形圖中各點(diǎn)所表示的是質(zhì)點(diǎn)相對(duì)平衡位置處的位移，最高（低）位置表示質(zhì)點(diǎn)位移達(dá)到最大。在學(xué)習(xí)用圖像法描述波以后，要讓學(xué)生切實(shí)理解波長(zhǎng)、頻率和波速是描述波的特性的物理量，能用這些物理量描述機(jī)械波。在學(xué)生認(rèn)識(shí)波長(zhǎng)、頻率和波速三者的關(guān)系后，應(yīng)進(jìn)一步加深對(duì)波的圖像的認(rèn)識(shí)，在本節(jié)課后，學(xué)生應(yīng)能從波的圖像中獲取相關(guān)信息，對(duì)有關(guān)問(wèn)題進(jìn)行分析和推理，并能解釋生產(chǎn)生活中的有關(guān)現(xiàn)象。
學(xué)情分析
通過(guò)前面的學(xué)習(xí)，學(xué)生已經(jīng)具備運(yùn)動(dòng)學(xué)的基本知識(shí)及質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的特點(diǎn)和規(guī)律，但尚未涉及波的知識(shí)。因此，本節(jié)課從研究質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)出發(fā)，去掌握波的形成過(guò)程，使學(xué)生能順利地掌握新知識(shí)。通過(guò)初中和高一物理的學(xué)習(xí)，學(xué)生已有一定的觀察、實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，但抽象思維、推理和綜合分析的能力較差。因此，本節(jié)課通過(guò)實(shí)驗(yàn)和計(jì)算機(jī)模擬輔助教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生分析動(dòng)態(tài)過(guò)程，來(lái)進(jìn)一步提高學(xué)生這幾個(gè)方面的能力。
教學(xué)目標(biāo)
1.能用描點(diǎn)法作橫波的圖像，理解波的圖像的物理意義。
2.理解波長(zhǎng)，頻率和波速的意義及其關(guān)系。
3.能判斷波的傳播方向和質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向。
教學(xué)重難點(diǎn)
1.教學(xué)重點(diǎn)：理解波的圖像的意義，理解波長(zhǎng)、周期（頻率）和波速的物理意義及它們之間的關(guān)系，并會(huì)應(yīng)用這一關(guān)系進(jìn)行計(jì)算和分析實(shí)際問(wèn)題。
2.教學(xué)難點(diǎn)：能夠區(qū)分振動(dòng)圖像與波形圖各自的物理意義，并清楚他們之間的聯(lián)系。
教學(xué)過(guò)程
教學(xué)環(huán)節(jié)
教師活動(dòng)
學(xué)生活動(dòng)
設(shè)計(jì)意圖
新課導(dǎo)入
展示課件，觀察水波
提問(wèn)：水波在時(shí)間和空間上在做周期性變化，我們?nèi)绾稳ッ枋鏊ǎ?br>提問(wèn)：波是不斷變化的，如果知道了某一時(shí)刻的水波，又如何判斷上一時(shí)刻或下一時(shí)刻的水波呢？
學(xué)生觀察圖片思考回答問(wèn)題。
引導(dǎo)學(xué)生深入思考問(wèn)題，學(xué)會(huì)見到一個(gè)物理現(xiàn)象，想辦法解得。
新課教學(xué)
一、波的圖像
（一）波的圖象表示法
在學(xué)生回答問(wèn)題的基礎(chǔ)上提示：我們可以用照象機(jī)把波的形狀攝下來(lái)，就是按下快門瞬間各個(gè)質(zhì)點(diǎn)離開各自平衡位置時(shí)的情形。我們就把這些質(zhì)點(diǎn)連成曲線，就是該時(shí)刻的波的圖象。
我們?cè)趺礈?zhǔn)確描述上述圖形中各個(gè)質(zhì)點(diǎn)的位置？
可以建立直角坐標(biāo)系：
（1）用橫坐標(biāo)表示在波傳播方向上各質(zhì)點(diǎn)的平衡位置。
（2）用縱坐標(biāo)表示某時(shí)刻各質(zhì)點(diǎn)偏離平衡位置的位移。
波的圖像是在波的傳播方向上介質(zhì)中各振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)的連線在某一時(shí)刻的波形．
（3）圖像的物理意義：波的圖像表示某一時(shí)刻各個(gè)質(zhì)點(diǎn)相對(duì)平衡位置的位移。
（4）波的圖象也稱波形圖或波形曲線．
（5）簡(jiǎn)諧波：如果波的圖像是正弦曲線，這樣的波叫作正弦波，也叫簡(jiǎn)諧波。
①簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)在介質(zhì)中傳播形成簡(jiǎn)諧波.
②簡(jiǎn)諧波是一種最基本、最簡(jiǎn)單的波.
然后提問(wèn)：我們可以根據(jù)波的圖像得出那些信息？
應(yīng)用一：波的傳播方向 質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向
（1）質(zhì)點(diǎn)帶動(dòng)法
先振動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)帶動(dòng)鄰近的后振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)，在質(zhì)點(diǎn)P靠近波源一方附近的圖像上另找一點(diǎn)P′，若P′在P點(diǎn)下方，則P向下振動(dòng)，若P′在上方，則P向上振動(dòng)。
（2）圖象微平移法
將波形圖沿傳播方向進(jìn)行微小平移，再由x軸上某一位置的兩波形曲線上的點(diǎn)來(lái)判定.
從波源沿傳播方向看：上坡下，下坡上
上下坡法
判斷方法：上坡上的質(zhì)點(diǎn)向下振動(dòng)，下坡上的質(zhì)點(diǎn)向上振動(dòng)
（4）三角形法
三角形頂部表示波峰或波谷
（5）同側(cè)法
在波的圖像上的某一點(diǎn)，沿豎直方向畫出一個(gè)箭頭表示質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向，并設(shè)想在同一點(diǎn)沿水平方向畫一個(gè)箭頭表示波的傳播方向，那么這兩個(gè)箭頭總是在曲線的同側(cè)。
應(yīng)用二：求波在任意時(shí)刻的波形圖
畫出經(jīng)t=T/4后的波形圖
（1）描點(diǎn)法：
操作：先找出兩點(diǎn)（平衡位置和波峰及波谷特殊點(diǎn)）并確定其運(yùn)動(dòng)方向；然后確定經(jīng)△t時(shí)間內(nèi)這兩點(diǎn)所達(dá)到的位置；最后按正弦規(guī)律畫出新的波形。
（2）平移法:
操作：經(jīng)過(guò)時(shí)間 ?t，波在傳播方向上移動(dòng)的距離?x,把圖象沿傳播方向平移?x=v?t即得到相對(duì)應(yīng)的圖象．
學(xué)生嘗試回答問(wèn)題。
嘗試回答對(duì)波的波形圖的描述問(wèn)題。
學(xué)生按提示完成填空。
學(xué)生嘗試完成畫，然后進(jìn)行交流。
引領(lǐng)學(xué)生思考問(wèn)題。
引導(dǎo)學(xué)生思考波的圖型的建立過(guò)程。
該部分有學(xué)生直接完成會(huì)有點(diǎn)難，采用填空的形式既能有探究又能完成內(nèi)容。
理解圖像的應(yīng)用。
二、波長(zhǎng)、頻率和波速
（一）波長(zhǎng)
在上節(jié)圖中，從 t=0 到 t=T 這段時(shí)間里，由質(zhì)點(diǎn) P0 發(fā)出的振動(dòng)傳到質(zhì)點(diǎn) P8，使質(zhì)點(diǎn) P8 開始振動(dòng)。這時(shí)質(zhì)點(diǎn) P0 恰好結(jié)束了一次全振動(dòng)而開始下一次全振動(dòng)，此后質(zhì)點(diǎn) P0 和質(zhì)點(diǎn) P8 的振動(dòng)步調(diào)相位是否完全一致？
此后質(zhì)點(diǎn) P0 和質(zhì)點(diǎn) P8 的振動(dòng)步調(diào)相位完全一致。
像這樣的質(zhì)點(diǎn)你還能找到哪些？他們有什么共同點(diǎn)？
質(zhì)點(diǎn) P1和 P9 、P2和 P10……，他們振動(dòng)的步調(diào)完全一致，且每?jī)牲c(diǎn)的距離相等。
閱讀課文，請(qǐng)總結(jié)波長(zhǎng)的概念。
1.定義: 在波動(dòng)中，對(duì)平衡位置的位移總是相等的兩個(gè)相鄰質(zhì)點(diǎn)間的距離，叫做波的波長(zhǎng)。
2.幾點(diǎn)說(shuō)明 ：
（1）“位移總相等” 的含義是“每時(shí)每刻都相等”
（2）位移總相等的兩個(gè)質(zhì)點(diǎn),其速度也總是相等的，相位也相同。
（3）在橫波中，兩個(gè)相鄰波峰或兩個(gè)相鄰波谷之間的距離等于波長(zhǎng)。在縱波中，兩個(gè)相鄰密部或兩個(gè)相鄰疏部之間的距離等于波長(zhǎng)。
（4）相距λ整數(shù)倍的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)步調(diào)總是相同的；相距λ/2奇數(shù)倍的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)步調(diào)總是相反的。
（二）周期（T）、頻率（f）
在振源 P0完成一次全振動(dòng)的時(shí)間里,波是否也完成了一次周期性的波動(dòng)?
提示：波源振動(dòng)一個(gè)周期,其他被波源帶動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)也剛好完成一次全振動(dòng)。
每個(gè)質(zhì)點(diǎn)是否都在做受迫振動(dòng)？如果都在做受迫振動(dòng)，那么每個(gè)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)周期與波源振動(dòng)的關(guān)系是怎樣的？
提示：各點(diǎn)都做受迫振動(dòng)，受迫振動(dòng)的一個(gè)規(guī)律是振動(dòng)周期等于驅(qū)動(dòng)力的周期。機(jī)械波的波源提供驅(qū)動(dòng)力。
由振源 P0 發(fā)出的振動(dòng)，經(jīng)過(guò)一個(gè)周期 T，振動(dòng)在介質(zhì)中傳播的距離等于多長(zhǎng)一段距離？
提示：每經(jīng)過(guò)一個(gè)周期的時(shí)間波就沿傳播方向傳播一個(gè)波長(zhǎng)的距離。
閱讀課文，請(qǐng)總結(jié)周期（T）、頻率（f）
的概念。
1.定義：波源質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的周期（或頻率）就是波的周期（或頻率）。
2.幾點(diǎn)說(shuō)明：
（1）波的周期和頻率的關(guān)系：
（2）波的周期（或頻率）應(yīng)由波源決定，與傳播波的介質(zhì)無(wú)關(guān)。
（3）每經(jīng)過(guò)一個(gè)周期的時(shí)間波就沿傳播方向傳播一個(gè)波長(zhǎng)的距離。
（4）每經(jīng)歷一個(gè)周期的時(shí)間，當(dāng)前的波形圖與原有的波形圖相同。
（三）波速（v）
閱讀課文，請(qǐng)總結(jié)波速（v）的概念。
1.定義：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)振動(dòng)所傳播的距離叫做波速。
2.物理意義：反映振動(dòng)在介質(zhì)中傳播的快慢程度.
3.幾點(diǎn)說(shuō)明：
（1）波速的大小由介質(zhì)的性質(zhì)決定，同一列波在不同介質(zhì)中傳播速度不同。
2）一列波在同一均勻介質(zhì)中是勻速傳播的。
（3）要區(qū)分波速與質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度的含義。
學(xué)生嘗試回答問(wèn)題。
學(xué)生閱讀課文并回答波長(zhǎng)的概念。
學(xué)生在老師的引導(dǎo)下總結(jié)說(shuō)明。
學(xué)生嘗試回答問(wèn)題
學(xué)生閱讀課文并回答周期（T）、頻率（f）的概念。
學(xué)生在老師的引導(dǎo)下總結(jié)說(shuō)明。
學(xué)生閱讀課文并回答周期（T）、頻率（f）的概念。
學(xué)生在老師的引導(dǎo)下總結(jié)說(shuō)明。
讓學(xué)生感受波長(zhǎng)的建立過(guò)程。
鍛煉學(xué)生總結(jié)歸納能力。
讓學(xué)生感受周期、頻率的建立過(guò)程。
鍛煉學(xué)生總結(jié)歸納能力。
鍛煉學(xué)生總結(jié)歸納能力。
三、波的多解性
思考與討論
思考與討論：圖中實(shí)線為t＝0時(shí)刻的波形圖，虛線為t＝0.1 s時(shí)刻的波形圖。據(jù)此能否判定波的傳播方向？
在學(xué)生思考基礎(chǔ)上，引領(lǐng)學(xué)生總結(jié)：
（二）波的多解問(wèn)題
1．造成波動(dòng)問(wèn)題多解的主要因素
(1)周期性
①時(shí)間周期性：相隔周期整數(shù)倍時(shí)間的兩個(gè)時(shí)刻的波形圖完全相同，時(shí)間間隔Δt與周期T的關(guān)系不明確造成多解．
②空間周期性：沿傳播的方向上，相隔波長(zhǎng)的整數(shù)倍距離的兩質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)情況完全相同，質(zhì)點(diǎn)間距離Δx與波長(zhǎng)λ的關(guān)系不明確造成多解．
(2)雙向性
對(duì)給定的波形圖，波的傳播方向不同，質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向也不同，反之亦然。
①傳播方向雙向性：波的傳播方向不確定．
②振動(dòng)方向雙向性：質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向不確定．
2．波動(dòng)問(wèn)題的幾種可能性
(1)質(zhì)點(diǎn)達(dá)到最大位移處，則有正向和負(fù)向最大位移兩種可能。
(2)質(zhì)點(diǎn)由平衡位置開始振動(dòng)，則有起振方向向上、向下(或向左、向右)的兩種可能。
(3)只告訴波速不指明波的傳播方向，應(yīng)考慮沿x軸正方向和x軸負(fù)方向兩個(gè)方向傳播的可能。
(4)只給出兩時(shí)刻的波形，則有多次重復(fù)出現(xiàn)的可能等。
3．解決波的多解問(wèn)題的方法
(1)解決周期性多解問(wèn)題時(shí)，一般采用從特殊到一般的思維方法，即找出一個(gè)周期內(nèi)滿足條件的關(guān)系Δ t或Δ x，若此關(guān)系為時(shí)間，則t ＝ nT＋ Δ t(n ＝ 0，1，2，…)；若此關(guān)系為距離，則x ＝ n λ＋Δ x(n ＝ 0，1，2，…)。
(2)解決雙向性多解問(wèn)題時(shí),養(yǎng)成全面思考的習(xí)慣，熟知波有向正、負(fù)(或左、右)兩方向傳播的可能，質(zhì)點(diǎn)有向上、下(或左、右)兩方向振動(dòng)的可能。
現(xiàn)在你可以回答思考與討論了嗎？
提示：只知道兩個(gè)時(shí)刻的波形,不能判斷波的傳播方向。圖示波形中,若0.1s=(n+ )T,可判定波向-x方向傳播，若0.1s=(n+ )T,可判定波向+x方向傳播。
學(xué)生充分思考并寫下自己的答案。
學(xué)生回答空白部分。
學(xué)生修正自己答案并交流。
先讓學(xué)生充分思考，激發(fā)學(xué)生深入思考。
簡(jiǎn)化思考難度，引導(dǎo)學(xué)生思考。
學(xué)以致用，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)分析問(wèn)題。
課堂總結(jié)
板書設(shè)計(jì)
第2節(jié) 波的描述
作業(yè)設(shè)計(jì)
作業(yè)分為兩塊，一是課堂練習(xí)，旨在對(duì)本堂課學(xué)習(xí)中動(dòng)量的概念和實(shí)驗(yàn)思路進(jìn)行檢測(cè)，一是分層練習(xí)，分層次的訓(xùn)練學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握情況。
教學(xué)反思與評(píng)價(jià)
本次教學(xué)活動(dòng)，教師采用了演示法，討論法、實(shí)驗(yàn)法和計(jì)算法等多種教學(xué)方法，形式多樣，使學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程更加生動(dòng)有趣。通過(guò)本次教學(xué)，學(xué)生不僅掌握了波的基本概念和分類，還深入了解了波的傳播和疊加等方面的知識(shí)，同時(shí)提高了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰蛿?shù)學(xué)運(yùn)算能力。但是，教師在教學(xué)過(guò)程中也存在一些不足。首先，時(shí)間的分配需要更加合理，兩節(jié)課的時(shí)間對(duì)于本章節(jié)的內(nèi)容來(lái)說(shuō)有些緊張，教師需要更好地安排時(shí)間，保證每個(gè)部分的教學(xué)效果。其次，教師需要更多地引導(dǎo)學(xué)生界考，讓學(xué)生自主探究，培養(yǎng)學(xué)生的思維能力和探究精神，增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性和自我學(xué)習(xí)能力。
本篇文檔主要針對(duì)人教版高中物理選擇性必修第一冊(cè)《波的描述》一章，介紹了該章節(jié)的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和教學(xué)反思。在教學(xué)的實(shí)踐過(guò)程中,要根據(jù)學(xué)生的實(shí)際情況和教學(xué)目標(biāo),靈活運(yùn)用各種教學(xué)方法，注重培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰蛿?shù)學(xué)運(yùn)算能力，同時(shí)引導(dǎo)學(xué)生思考，培養(yǎng)學(xué)生的思維能力和探究精神,提高學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性和自我學(xué)習(xí)能力。

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2 波的描述

版本： 人教版 (2019)

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