上海地区优秀高一物理 第四章 E 机械波的描述教案 沪科版

高考资源网第四章 E 机械波的描述 一、教学任务分析机械波的描述是在学习了匀速圆周运动、机械振动和机械波以后，对机械运动的进一步学习，关于波的概念也是今后学习交流电、电磁波等内容的基础。学习机械波的描述需要匀速圆周运动、机械振动和机械波以及匀速直线运动的知识为基础。高考资源网通过有关“波”的录像揭示波在现实生活中的应用，激发学生的学习兴趣，同时也引出如何描述波的课题。通过绳波演示和相应多媒体课件的演示，揭示机械波的产生过程，在此基础上引人机械波的图像。联系匀速圆周运动、机械振动等周期性运动，通过DIS实验（或演示多媒体课件），从分析、比较波形图中波形的分布和重复，归纳得出波速、波长、频率等概念；根据机械波传播的特点，联系匀速直线运动的的规律，得出波速、波长、频率三者之间的的关系：v =f。通过课内学习训练巩固对波速、波长、频率的关系的理解。本节课的教学要鼓励学生主动参与，在概念形成过程中，让学生感受到分析、比较、归纳、演绎等科学方法的应用，感悟观察、实验对形成概念和发现规律的重要作用。二、教学目标1、知识与技能（1）理解机械波的图像。（2）知道描述机械波的物理量波速、波长、频率和周期。（3）理解波速、波长、频率的关系。2、过程与方法（1）通过对波形图的认知过程，明白正确的观察在建立概念过程中的重要作用。（2）通过对波速、波长、频率的关系探究过程，感受根据实验事实进行分析、比较和归纳是探究物理规律的重要方法之一。3、情感、态度与价值观（1）通过对有关“波”的录像的观察，感悟物理源于生活，从而重视对生活中物理现象的观察。（2）通过对绳波的观察、探索，并由此得出波速、波长、频率的关系，感悟物理学是一门以实验为基础的科学，从而认真观察演示实验，自觉进行物理实验。三、教学重点和难点重点：波速、波长、频率的概念及三者之间的关系。难点：机械波的图像。四、教学资源1、器材：DIS实验设备、长绳。2、录像：“泰坦尼克”号被冰山撞沉、海洋渔业勘测等。3、课件：机械波的形成。五、教学设计思路本设计的内容包括两个部分：一是机械波的图像；二是波速、波长、频率的概念以及三者之间的关系。本设计的基本思路是：以DIS实验、多媒体课件演示为基础，通过观察机械波形成过程引人波形图，然后从分析、比较波形图中波形的分布和重复，归纳得出波速、波长、频率等概念；根据机械波传播的特点，联系匀速直线运动的的规律，得出波速、波长、频率三者之间的的关系：v =f。本设计要突出的重点是：波速、波长、频率的概念及三者之间的关系。方法是：利用多媒体课件演示绳波的产生过程，引导、组织学生进行讨论、交流，通过分析、比较，归纳出描述机械波的物理量波速、波长、频率，然后让学生通过DIS实验（或演示实验、课件）探究波速、波长、频率的关系，再运用图像法等处理数据的手段归纳出波速、波长、频率的定量关系。本设计要突破的难点是：机械波的图像。方法是：通过绳波产生的实验演示、多媒体课件对机械波产生过程的动态过程和瞬态的模拟展示，让学生在观察的基础上，通过分组讨论、交流，通过分析、比较，建立波形图的概念。对部分有兴趣的学生还可提供有关多普勒效应方面的学习指导。教师可根据学校和学生的具体情况，由部分有兴趣的学生以小组形式进行课外拓展探究，教师应在背景资料搜集、探究目标制定、研究方法选择等方面发挥指导作用，注意不要因此加重学生的负担。本设计首先通过对录像的观察，激发学生的学习兴趣；然后通过实验、多媒体演示等教学活动，使学生充分感受知识获得的过程，感悟物理学研究的方法，逐步养成良好的学习习惯。完成本设计的内容约需2课时。六、教学流程1、教学流程图*情景II拓展联想波速、波长、频率的关系活动III学习训练情景I录像设问活动I实验演示课件演示活动IIDIS实验机械波的图像2、流程图说明情景I 录像，设问录像“泰坦尼克”号被撞沉、海洋渔业勘测等。通过录像揭示有关“波”在现实生活中应用的信息，从人文教育的角度激发学生的学习兴趣，同时也使学生对“从生活到物理”产生深刻印象。活动I 演示实验，课件演示包括绳波实验和课件演示两部分。通过绳波的演示，再应用课件演示揭示机械波的产生过程，在此基础上引人机械波的图像。教学时注意学生的观察力的培养，并对学生的观察给予激励性评价。活动II DIS实验为DIS实验探究活动（也可以用传统演示实验或课件代替。）。通过DIS实验（或传统演示实验、课件演示）探究活动培养学生的科学探究能力，并在此基础上引人机械波波速、波长、频率的关系：v =f。活动III 学习训练通过课内学习训练巩固对波速、波长、频率的关系的的理解。*情景II 拓展联想有关多普勒效应的录像资料或课件。这部分内容属于拓展型课程的选学内容，对部分有兴趣的学生提供探究的课题。3、教学主要环节本本设计可分为四个教学环节。第一环节，通过情景导入、演示实验和多媒体课件演示，建立波的图像的概念。第二环节，根据实验和多媒体演示，通过交流、讨论，建立波速、波长、频率的概念，进而导出三者之间的的关系。第三环节，通过学习训练帮助学生正确理解波速、波长、频率的关系。* 第四环节，通过有关多普勒效应的录像，对部分有兴趣的学生提供探究的课题。七、教案示例（教学实录）执教：奉贤区景秀高中 宋佩红 赵娣霞教 学 过 程点 评一、录像导入：学生活动：观看“泰坦尼克”沉船片段。教师：这是一个历史上的悲剧，同学们说一说如果在现代的话，这样的悲剧能不能避免呢？若可以又如何去避免呢？学生跃跃欲试，通过自己查找的资料，让学生发表自己见解。很多同学提到可以用激光探测，或者其它的探测仪探测船的前面有没有障碍物。教师：同学们的思维很活跃，回答也很精彩，这些探测仪其实都利用了波，人们是如何利用波工作的呢？这节课我们一起来探讨吧。二、实验探究和课件演示演示：在讲台桌上放好一根长绳，让一个同学手握住一端静止不动，另一个同学握住另一端让其上下振动，请同学描绘一下所看到的现象。学生：随着手的上下抖动，绳上有凹凸波形向前传播。教师：观察，思考这列拨是如何产生和传播的？学生思考后，小组充分讨论，一位学生代表发言。教师：机械波形是怎样的？课件演示：演示一列绳波要求学生画出某一时刻看到的机械波的形状并展示几位同学的图像。（使用课件“机械波的描述.swf”说明）如果我们在波源开始振动后的某一时刻对其拍一张照片，就能得到该时刻的机械波的形状。如果在这个波形上再添上坐标系：横坐标 x ：波上各质点的平衡位置。纵坐标 y ：表示某一时刻各质点偏离平衡位置的位移。这样就组成了该时刻的机械波的图像，简称波形图。（使用课件“简谐振动（分析）.exe”说明）波形图与振动图像的相似之处及区别：（启发学生一起找）相似处 ： 简谐波的波形图 与 简谐振动的振动图像 都是正弦曲线。区别：波形图振动图像水平坐标轴：xt质点数量：无数个1个时间：某时刻，随时间发生平移一段时间，随时间增添教师：要想知道波从A传到B这段距离需要多长时间，我们还需要什么物理量呢？学生充分思考，讨论交流。学生代表回答。思考讨论：1、为什么绳波上每一个质点的振动频率和周期都相同呢？2、为什么经过特定的时间振动形式可以从第一个质点传到第二个质点，这个传播的快慢由谁决定？3、为什么经过一个周期振动形式传到第13个点，而不是其他质点呢？学生分组讨论后，小组交流发言。教师：很好。机械波的速度我们就用一个新的物理量来表示：板书：1、波速（v）：（1）物理意义：用来描述机械波的传播快慢的物理量。教师：仿照前面学的速度的定义式，用数学表达式怎样来表示波速呢？学生：有学生回答 板书：（2）数学表达式： 单位： m/s教师：慢慢演示绳波的传播，让学生观察波源在振动一个周期时波的传播特点，以及一个周期以后以后波的传播特点。波的传播方向学生：思考，交流，讨论。34个学生回答，波源振动一个周期，波向前传播的距离是一定的，当传播一个周期以后波的形状就重复前面的波形。教师：我们给波在一个周期内传播的一定距离给它一个新的物理量叫波长。板书：2、波长（）：（1）物理意义：波源振动一个周期（T），波向前传播的距离；（使用课件“机械波的描述.swf”说明波源振子全振动一次所需时间与传播一波长所需时间相同）教师：若振动周期T一定，那么波速越大，波长会怎样？学生：越大。教师：波长的大小用数学表达式怎样表示呢？学生：（思考） 可能是vT吧？教师：很好啊！板书：（2）数学表达式： 单位：m教师：大家已经发现机械波传播一个波长后就会出现重复的波形，那么有这样的规律我们就很容易在波的图像中找到一个波长了。展示学生画的图像，老师给出不同的点，要求学生找到一个波长的距离。师生：总结，横波中波峰（波谷）与相邻一个波峰（波谷）的距离就是一个波长。教师：由于波的周期就是有波源的振动周期决定的，所以波的周期就是T，波的频率f怎样表示呢？学生：板书：（3） 频率（）： 单位：Hz教师：有上面的物理量及相应的关系，那么波长、波速、频率的关系你能推导出来吗？学生：板书：（4）关系式：， ， 教师：注意点：波源的振动不变化，那么波的周期与频率就保持不变；波在不同种介质中传播，波速要变化。演示：波动（横波、纵波）演示器，观察、分析各时刻的质点的运动情况。三、运用实例：例1：如图曲线表示一列简谐波在某一时刻的波形，已知波沿x轴负方向传播，波y/cmx/m2410-100ABv速v =1m/s，求：（1）波长和周期；（2）画出质点A、B的振动方向；（3）画出经过1s后的波形。例2：有学生从图中读出波的波长，利用，学生练习交流。例3：举例生活中声音的传播，一定距离时多长时间能听到对方的声音。利用。回忆光在真空中的传播速度，声音在常见介质中的传播速度，老师和学生共同解答本题。四、拓展联想：课件多普勒效应。课外探究活动：【探究课题】验证多普勒效应。【探究目的】加深理解多普勒效应，锻炼学生自己动手实验的能力。【组织形式】学生小组（25人）活动。【总体设计】25人为一组，设计验证多普勒效应的实验方案，注意利用现有条件。【活动过程】具体实验过程可由学生依据自己的实际情况确定。五、学习训练：学生课后练习：课文P12训练与应用4、5题。通过课前布置的查找资料以及上课时的冰山沉船事件的观看，激发学生的探求欲望，同时培养了学生的社会责任感。虽然学生有很多的经验，但到了课堂上还是要给予机会再次体验，落实“以物讲理”的教学方式。给予学生充分的交流发言的机会，“大家谈”的探讨方式。多媒体的演示可以动。由接受式学习转变为主动获取式学习，通过创设物理情景，制造悬念，通过引导、启发、讨论从而进行探究，建立正确的波及相关的物理概念。学生在获取知识的同时，培养了学习能力。由于学校条件限制，不能开展DIS实验，但通过传统的的实验和生活物理现象、课外的资料查阅弥补了一些缺憾。学生的能力也有一定的提高。学生在图中自己寻找能够描述机械波的物理量，锻炼了学生的观察、分析和归纳能力，培养学生科学探究的能力。三个题目有不同的层次要求，满足了不同学生的学习要求。“以物讲理”的再次体现，通过学习后把知识运用到实践中。课外拓展的实验探究是课堂知识的进一步延伸。