机械波的形成和传播教学设计.doc

南康中学 物理教师:何茜教学课题波的形成和传播所用教材教材名称：物理 选修3-4 ，第 十二 章 第1节 2427页出版社：人民教育出版社教材分析波是自然界一种普遍而重要的运动形式，广泛地涉及到物理学的各个领域，并且与生活中的水波、声音等现象有着密切联系，是学生学习物理的重要内容之一。机械波这一章的内容是以前面简谐运动的知识为基础，从机械振动在介质中传播形成机械波开始建立起振动与波动联系。“波的形成和传播”又是“机械波”这一章内容的基础，正确认识波的形成过程和传播规律，既可以巩固以前学过有关机械振动的知识，又对于顺利学习本章其他各节知识，以及今后学习光、电磁波都有着十分重要的意义，所以在知识上起着承上启下的重要作用。学情分析（一）知识层面本节课所涉及的波的内容与实际生活联系紧密，学生已经能够在生活现象中表面上认识波动现象，但是在理论上对波动的形成条件、传播特点还不了解。（二）能力层面高二的学生通过初中、高中一年多的物理学习，已经具备了一定的从现象中观察分析能力与实验能力，但是对波传播过程这种较复杂的运动形式进行抽象的思维和空间的想象仍有较大困难。教学目标（一）知识与技能1、知道波的产生的两个条件：振源与介质2、认识到波传播的过程中介质中各质点不随波迁移3、知道波在传播运动形式的同时也传递了能量、信息4、能够区分横波与纵波（二）过程与方法1、通过图片、播放录像让学生观察生活中的波动现象，通过思考讨论，能够提出所要研究问题，培养学生的观察和思考能力2、通过游戏的体验、实验的观察，体会从现象中探究物理知识的过程，获得成功的体验3、通过观察实验与多媒体课件比较横波与纵波的异同，学习观察辨析、归纳总结的方法（三）情感态度与价值观1、通过“人浪的形成”游戏，使学生亲身体验物理过程，激发学习物理的兴趣，并增强相互间的协作意识2、通过观看视频“地震波”，增强运用物理知识理解生活现象的能力。教学重点掌握波的形成过程和产生条件教学难点理解质点振动和波传播的关系设计特点与理念为了突出重点，突破难点，同时为了全面提高学生素质，培养学生的能力，激发学生的学习兴趣，培养学生深刻认识波的形成、波的传播规律和波的分类，在本教学过程中首先通过游戏“人浪的形成”与探究实验“真空中的声音”引导学生认识到波形成的两个条件波源与介质；进而通过“绳波实验”与多媒体课件的演示，使学生细致观察、分析总结波传播的特点，并且通过实际生活中的实例超声波除尘、超声波除水垢、声纳装置等让学生进一步认识到波可以传递能量与信息；然后通过学生将波按传播方向与振动方向关系的不同进行分类，得到横波与纵波的概念；最后通过小组讨论与归纳得到机械波的概念。整个教学过程注重了互动与实践，将实验和多媒体演示相结合、将知识应用和现代科技相结合，力争体现“由生活到物理，由物理到社会”的教学理念。教学方法情景激学、互动探究、实验演示、课件模拟、启发讲授、总结归纳教学器材1 教案2 实验仪器：绸带、钟罩实验仪、波动演示器、麻绳、弹簧波演示仪、玩具塑料弹簧3 多媒体：PPT、图片、视频资料、flash课件课时安排1节（45分钟）教学过程教师活动学生活动方法手段备注一、新课引入（5分钟）l 展示图片：上课首张ppt展示风景中的水波图片l 展示图片：奥运会赛场上艺术体操项目的带操运动员抖动绸带l 演示：绸带上的波动l 播放视频：2008年奥运会开幕式“活字印刷”表演形成波浪的片段提问：从刚才这些的例子中，我们都可以看到一种起伏的运动形式，它是什么呢？讲述：对，这是波动，它与我们之前学过的直线运用、圆周运动一样，都是我们自然界广泛存在的运动形式。我们把水波、绳波、声波这些波动都叫做机械波，这一章我们就来学习机械波的知识。首先一起来学习机械波的第一节内容：波的形成和传播。【板书】12.1波的形成和传播观察图片和视频，感受生活中的波动现象。重温奥运，提高兴趣。答:一种起伏的波动。情景激学二、新课教学1.波的形成（15分钟）讲述：刚才我们看到了奥运会上的“活字印刷”表演形成波浪，下面我们找同学来一起做个游戏，来模拟一下人浪。l 游戏“人浪的形成” （1）10名同学手挽手站成一排，闭上眼睛，让旁边的一名的同学每隔2s蹲下站起一次。其他同学根据自己的感受做动作。 （2）睁开眼睛，观察自己的运动状况和大家整体的运动 （3）让最初运动的同学停止运动 （4）让大家把挽着的胳膊放下，再闭上眼睛，让旁边的那名同学每隔2s蹲下站起一次，没有人浪形成。提问：哪位同学能为大家用自己的话描述一下刚才看到的现象？重述、归纳同学的回答引导：所以最开始运动的那名同学在刚才过程中的作用至关重要，他提供了让大家运动起来的动力和能量。第二名同学正是感受到了他施加给自己的作用力才开始运动起来，第三名同学又感受到第二名同学的作用力运动起来，依次地大家都运动了起来。所以从刚才的现象中我们可以知道:要形成人浪的波动，就要让一名同学先运动，他就是波形成的一个必备条件，我们把这个条件叫做波源。【板书】一、波的形成波的形成条件:波源提问：刚才我们看到绸带形成的波的波源是什么呢？引导：那么是否有了波源就一定会产生波呢？刚才的游戏我们看到，当最后大家把挽着的胳膊放下，再闭上眼睛，重复之前的过程，却不会形成人浪。这时有波源在运动，可是却没有波动形成，这是为什么呢？这说明要使波产生，仅有波源一个条件是不够的，还需要什么条件呢？下面我们通过声波的例子来探究一下。l 实验:“真空中的声波”实验装置：钟罩实验仪，在密闭的装置中有一发声装置，可通过一个排气孔，对装置进行抽气与充气。实验过程：（1）接通电动喇叭，让同学听装置中的声音，引导大家猜测在抽气后的状况（2）对钟罩装置进行抽气（3）引导大家思考听到声音变化的原因，猜测停止抽气后，充气过程声音的变化（4）停止抽气，充气提问：哪位同学能用自己的话描述一下刚才的现象？重述、归纳同学的回答提问：为什么在抽完气后听不到装置中的声音了？引导：为什么没有了空气就没有了声音呢？我们平时能够听到声音是因为声波传播到了我们的耳中，而空气在这过程中相当于传递声波的物质。空气作为一种有弹性的物质，可以传递来自声源的作用力，将振动最终传播到耳中，使我们听到声音。我们把像空气这种能够传递相互作用的物质叫做介质。刚才实验就告诉我们如果没有了介质，波就不能产生和传播？因此波形成的另一个必备条件是什么？【板书】介质总结：只要具备了波产生的两个条件：波源与介质，波就可以产生了。波源的振动带动和它相连的介质的振动。而由于介质能发生相互作用，使得与这部分相连的部分也开始振动，依次传递便形成了波。2.波的传播特点（9分钟）讲述：下面我们再来共同细致地研究一下波传播的特点。【板书】二、波传播的特点l 实验:绳波的传播实验装置：长约1.5m的麻绳，绳子中的一点系上一圈红布，做出明显的标记。实验过程：（1）请一名同学参与到实验中来，他拿住绳子一端固定不动，教师手拿另一端水平拉直，上下抖动。（2）请同学观察标记点的运动状况，会不会随波向波的传播方向迁移。提问：找几位同学描述一下刚才绳子的运动状况？红色标记的点是如何运动的，会不会随波传播出去？重述、归纳同学的回答l 演示波的传播实验装置：波动演示器、教师自制教具引导：刚才我们通过绳子、波动演示器等的演示大致地看到了波的传播过程，下面我们通过多媒体课件的模拟，进一步细致的观察一下波传播的特点。l 多媒体课件:绳波的传播分步播放课件，引导学生从振动的先后、单一质点的运动状况两个方面进行细致的观察引导：从刚才的试验中绳波的运动和课件的模拟，我们都可以看到从振动的先后角度来看，沿波的传播方向，介质中各质点由波源开始由近及远依次开始振动；对于介质中的各质点只在平衡位置附近做机械振动，并不随波迁移。这说明波传播的不是介质中的各质点，那传播的究竟是什么呢？我们看到的只是前一个质点的振动会依次传递给后面的质点，所以波传播的是波源的振动形式。而由于振动是有能量的，所以传播的也是能量。提问：刚才绳波实验中握住绳另一端的同学，你的手的感受是什么样的？讲述：他的手的感觉，就可以更直接的说明绳波传递过来的是振动的形式和能量。人们通过波可以传播能量的原理，制造了超声波除尘、超声波除水垢、洗牙的装置。l 展示图片： 超声波清洗器、相机中的超声波除尘装置讲述：波不但可以传递能量，而且可以传递信息。我们用语言进行交流，就是利用声波传递信息。再比如在船舶上经常使用的声纳，它利用蝙蝠的仿生学原理，用来探测水中的暗礁、潜艇，测量水的深度，这也说明波是可以传递信息的。l 展示图片： 蝙蝠、声纳装置、B超装置总结：（1）沿波的传播方向，介质中各质点由波源开始由近及远依次开始振动(2) 介质中的各质点只在平衡位置附近做机械振动，不随波迁移(3)波传递的是波源的振动形式、能量和信息。【板书】1、由近及远依次振动2 、介质中不随波迁移3、传播振动形式、能量与信息3.波的分类（7分钟）讲述：下面我们再来看一下这样的一个实验l 实验:弹簧波的传播实验装置：弹簧波演示仪：长约1m的大型软弹簧，一端固定，一端与可以摆动的弹簧片相连。实验过程：使弹簧片摆动，观察弹簧的运动现象l 演示：塑料玩具弹簧的运动提问：刚才弹簧的运动和塑料玩具弹簧的运动，大家看到了什么现象？引导：我们可以看到在弹簧中和塑料玩具弹簧中产生疏密相间的部分，由一端向另一端传播，这也是一种波，我们叫它弹簧波。但是弹簧波与我们刚才见到的绳波是否一样呢？它们的区别是什么？我们再通过多媒体课件的模拟细致地观察一下两种波。l 多媒体课件:绳波的传播、弹簧波的传播同时播放课件，引导学生对比两者的波传播的方向与振动方向的关系提问：通过刚才的对比观察，绳波的传播和弹簧波的传播两者的波传播的方向与振动方向的关系是什么样的？重述、归纳同学的回答讲述：我们把像绳波这样，波传播的方向与振动方向相互垂直的波，叫做横波；把像弹簧波这样，波传播的方向与振动方向相互平行的波，叫做纵波。【板书】三、波的分类：横波、纵波讲述：横波形成的是凹凸相间的波形，凹部叫做波谷，凸部叫做波峰；纵波形成的是疏密相间的波形，质点分布稀疏的部分叫疏部，质点分布密集的部分叫密部。4.机械波的概念（3分钟）讲述：之前我们已经通过实验与课件为大家讲述了波的形成、传播的特点分类，下面请大家相互讨论，用一句话概括出机械波的概念。提问：哪位同学与大家分享一下讨论的结果？总结:机械振动在介质中的传播过程叫做机械波【板书】四、机械波的概念：机械振动在介质中的传播过程兴趣高涨，踊跃参加答：一名同学先开始运动，其他同学会在他带动下随之运动，下形成人浪。先运动的同学停止运动后，大家也逐渐停止了运动，人浪消失。最后同学们放下胳膊后，一名同学先运动，没有人浪形成。聆听教师分析答：抖动的手。动脑思考答：说明只有波源是不够的。观察实验过程，仔细听钟罩内声音的变化。答：抽气过程中，听到钟罩中原有的声音逐渐减小，最后基本听不到声音。停止抽气后，向装置中充气的过程中，听到钟罩中的声音又逐渐变大。答：钟罩里面没有了空气。答：不能。答：介质。答：看到一列凸凹相间的波形向绳子的另一端传去，形成了波。会看到有红色标志的点在其原位置附近做上下振。不会发生迁移。聆听、思考答：觉得需要很用力气握住绳子，并且可以感受到传过来的波动。观看图片，提高兴趣重温知识点观察实验现象答：观察到弹簧中有的地方疏，有的地方密，由一端向另一端传播。答：绳波是上下振；弹簧波前后振。答：绳波传播的方向与振动方向相互垂直；弹簧波传播的方向与振动方向相互平行交流想法，总结概括各抒己见参与体验启发讲授实验演示启发讲授总结归纳实验演示课件模拟应用与实践总结归纳实验演示课件模拟对比观察小组讨论总结归纳三、 应用与实践（4分钟）l 播放视频：地震波引导大家认识地震波也是机械波，分析它的振源与介质。并告诉大家地震波中既有横波又有纵波。告诉大家地震波振源的能量的数量级，向外传播的危害是巨大的。讲述：通过视频我们看到地震给我们人类的生产生活带来了巨大的损伤，通过对波的学习，可以帮助我们进一步认识地震波，进而通过一定的科技手段、采取一定措施预防灾难的发生。观看视频理论联系实际四、 小结（2分钟）讲述：通过本节课的学习我们知道了：1、波的形成条件：波源与介质2、波的传播特点：（1）由近及远依次振动（2）介质中不随波迁移（3）传播振动形式、能量和信息3、波的分类：横波与纵波4、机械波的概念：机械振动在介质中的传播过程重温知识点总结归纳板书设计12.1波的形成和传播一、波的形成波的形成条件: 波源 介质二、波传播的特点： 1、由近及远依次振动2、介质中不随波迁移3、传播振动形式、能量与信息三、波的分类：横波、纵波四、机械波的概念：机械振动在介质中的传播过程评价与反思本课注重互动与实验，让学生通过视频与实验观察物理现象、通过游戏切身体会物理过程，并通过不断的设问与解决问题，引导同学探究物理知识，充分的调动学生的积极性，体现“教师主导，学生主体”的教学理念。由于本节课所涉及的波的内容与实际生活密切联系，从生活实际中挖掘更多的有关的波的例子，将会更有利于帮助学生认识波的形成和传播特点。