《波的形成和传播》教学设计

　　【教学目标】

 

　　一、知识与技能

 

　　1．通过对一些现象的观察，感性认识什么样的运动叫波动。

 

　　2．知道机械波的概念，知道其形成的条件，理解其形成的机理，会由机理判断某时刻某质点的振动方向。

 

　　3．理解机械波波动过程的特点，知道其传播的是运动形式、能量和信息。

 

　　4．知道机械波的分类及相关概念。

 

　　二、过程与方法

 

　　1．通过实验与课件、视频等从感性出发剖析机械波波动的规律，锻炼学生的观察能力与归纳能力。

 

　　2．通过对机械波形成原因的探究，培养学生透过现象看本质的意识和方法，并进一步从根本上理解机械波波动的规律。

 

　　三、情感态度和价值观

 

　　1．体会波动过程之美，体会物理研究的威力（表面上波动过程很复杂，分析后发现它如此简单），体会物理学分析过程的逻辑之美，使学生体会到只要多观察，多思考中学生也可以进行科学研究，培养学生的自信。

 

　　2．通过参与模拟波动的过程，体会与人合作能力的重要性，体会集体主义精神的重要性。

 

　　【教学重点】

 

　　1．机械波波动中各质点的运动规律。

 

　　2．质点间的带动作用造成的各质点振动的重复性和滞后性。

 

　　【教学难点】

 

　　1．各质点只是振动没有沿传播方向迁移的确定。

 

　　2．带动作用的应用，即如何判断某时刻某质点的振动方向。

 

　　【教学方法】

 

　　实验、多媒体课件与视频、讨论探究。

 

　　【教学过程】

 

　　师：本节课我们要学习第十二章的第一节：波的形成和传播（板书课题）

 

　　主要有两个内容，一是通过观察，探究机械波波动的运动规律；二是透过表面现象探究机械波形成的原因。

 

　　新课引入

 

　　教师演示三种运动形式：一为绳子的运动（用跳绳沿竖直方向演示）；二为弹簧的运动（用纵波演示器）；三为水面的运动（自己录制的视频）。

 

　　师：刚才看到的三种运动形式在日常生活中很常见，在物理学上称这样的运动为机械波。

 

　　新课教学

 

　　板书：一、感性认识波动，探究机械波波动的运动规律

 

　　投影出示问题1：机械波这种运动形式与过去我们学过的各种运动形式最大的区别是什么？（若学生回答不出，可以提醒从研究对象的角度考虑，进一步提示从研究对象的个数考虑。）

 

　　生讨论后得出：过去研究的运动都是单个或几个质点的运动，而机械波这种运动形式却是无数个质点的集体运动。

 

　　师点评：这是我们第一次研究多个质点的集体运动。

 

　　投影出示问题2：再次观察一次绳波与弹簧波的演示，说出各质点在做什么运动？（如果学生看不出来，演示中在绳和弹簧的某处系上红绳，并提醒眼睛盯着红绳看）

 

　　生讨论后得出：机械振动或说成振动（若学生说成简谐运动注意纠正），老师指明在怎样振动。

 

　　投影出示问题3：再一次观察绳波与弹簧波的演示，说出这两种波的最大区别是什么？

 

　　学生讨论回答出问题后，老师给出横波、纵波概念；波峰与波谷、疏部与密部概念（看课本即可）。指出声波为纵波，课本图12．1-6。

 

　　投影出示问题4：再一次观察绳波与弹簧波的演示，各质点不沿波动方向迁移，但是确实看到有东西在迁移，是什么？

 

　　生讨论后得出：波的形状在迁移，如波峰、波谷；疏部、密部。

 

　　投影出示问题5：再一次观察绳波演示，说出各质点的振动有无区别？（若看不出可提醒从相位方面考虑；如果学生还是看不出，老师用双手拉直绳子水平上下运动，提问：绳上多个质点同时运动，而且都是振动，为什么没有形成波动？）

 

　　生讨论后得出：振动步调或相位不同，沿传播方向各质点的振动相位依次落后。

 

　　师：由于人们认识到了波动中各质点之间这种步调差异的规律，反过来利用此规律就可以模拟波动。

 

　　演示：小球横波（课件），竖线纵波（课件），人浪视频，霹雳舞视频（同时用课件说明小球或竖线不迁移，峰、谷；密部、疏部向前平移。眼睛盯着1、2两个球，2球的相位或步调总比1球滞后。）

 

　　教师总结并板书：（或直接投影给出，给3分钟让学生记笔记）

 

　　一、机械波的运动规律

 

　　1．机械波是大量质点的同时运动。

 

　　2．各质点均在自己平衡位置两侧机械振动，并不沿波的传播方向迁移，发生迁移的是波形。

 

　　3．振动方向与波的传播方向垂直的波叫横波，波峰与波谷；振动方向与波的传播方向在一条直线上的波叫纵波，疏部与密部，声波为纵波。

 

　　4．各质点的振动步调不同，沿传播方向振动相位依次落后。

 

　　二、理性认识波动，探究波动成因

 

　　师：以上我们讨论的是波动的运动规律，那么各质点为什么这样运动呢？

 

　　投影出示问题：如果我们把最先振动的质点叫波源，那么波源振动起来后，为什么其他质点也会振动起来，但是在相位上又依次落后呢？以绳波为例谈一谈自己的看法？

 

　　生讨论后得出：绳子各部分之间有相互作用力，依靠此力的作用，与波源相邻的质点会被波源带动起来，这个点振动起来后，又会带动他的相邻点振动……，这样每个点被带动，同时又带动下一个点，振动被传播出去；又由于前点先动，后点才会跟着动，所以必然造成振动相位的滞后，所以波动形成．

 

　　教师用绳子演示说明质点间的带动力；演示横波课件说明这种带动关系。

 

　　师小结：可见这种带动关系就是造成波源的振动能够传播出去，而且形成波动的根本原因。象绳子、弹簧、水、空气等波借以传播的物质叫介质。

 

　　板书（或投影直接给出）

 

　　三、机械波形成的原因（给3分钟记笔记）

 

　　1．介质中各部分之间有相互作用力，依靠此力的带动作用波源的振动传播出去并形成波动。

 

　　2．各质点的起振方向、周期等都与波源相同，只是相位依次落后。

 

　　3．机械振动在介质中的传播形成机械波。

 

　　（教师在第3分钟时解释：（1）没有带动作用振动就不能传递出去，所以真空中不能传递声波。（2）每个质点的振动除相位外其他均相同，特别是起振方向（用小球横波课件演示说明）。（3）说明形成波动必须有两个条件：波源和介质）

 

　　师：由于知道了各质点之间的这种依次带动关系，利用此关系可以判定某时刻某个质点的振动方向。

 

　　以横波为例：一列向右传播的绳波某时刻的波的形状如图所示，判断此时刻质点A、B的振动方向。

 

 

　　再用带编号小球的课件验证。

 

　　如果时间允许，再做两道练习题。

 

　　1．一列向左传播的绳波某时刻的波的形状如图所示，判断此时刻质点A、B、C、D、E的振动方向。

 

 

　　2．一列绳波某时刻的波的形状如图所示，已知质点a此时正在向平衡位置运动，判断b的振动方向

 

 

　　四、了解波动的传播作用

 

　　师：波动这种运动形式不仅可以把振动这种运动形式传播出去，还可以传播能量和信息．不动的质点振动起来了，该质点肯定获得了能量；人们利用电磁波进行广播、通信，可见波动能够传递信息。

 

　　板书（或投影给出）

 

　　五、波动能够传播：振动这种运动形式、能量、信息

 

　　课堂小结

 

　　1．波的运动规律：各点都在振动不迁移，各点都在重复波源的振动，如起振方向、周期等都跟波源相同，只是相位依次落后。

 

　　2．波的形成原因：质点间的带动作用造成波源的振动能够传播出去，但相位依次滞后。

 

　　3．波的传播作用：振动形式、能量、信息。

 

　　学生活动

 

　　人浪表演

 

　　10名同学开始排成一排，男女间隔，身高最好相近．

 

 

　　1．模拟横波

 

　　初始状态：较紧密排列，半蹲．

 

　　动作：一向上；二还原；三蹲下；四还原．每个同学比前一个同学慢一拍。

 

　　动作适当慢．

 

　　2．模拟纵波

 

　　初始状态：不太紧密排列，直立。

 

　　动作：摆动头部，一向左；二还原；三向右；四还原。每个同学比前一个同学慢一拍。

 

　　动作适当慢

 

　　（表演结束后，让学生说感受：集体主义，与人合作的重要性）

 

　　霹雳舞表演

 

　　思考题：日常生活中，发现皮球掉入池塘里，能否通过往池塘里丢入石块，借助石块激起的水波把球冲到岸边？

 

　　学生讨论出结果后，演示实验验证：

 

　　用生物实验室的托盘，水波用笔触击水面激发，漂浮物用彩色塑料纸片，用实物投影在大屏幕上展示。（注意：水不能太浅，水面适当大，如果不做用视频替代也可以。）