3.2.1 波的描述 教学设计-2021-2022学年高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册
文档属性
| 名称 | 3.2.1 波的描述 教学设计-2021-2022学年高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册 |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 1.1MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2021-11-09 08:46:12 | ||
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文档简介
选择性必修一第三章机械波
第二节《波的描述》教学设计
教材分析
机械波作为物理学中重要的知识,在教学上既是重点内容又是难点内容。机械振动和机械波是"复合概念",学生难以区分理解，波的描述就是对二者概念进行区分的最好时机，因此波的描述这一部分需要教师进行科学有效的概念教学。
教学目标
1、物理观念：波形图，波长、频率和波速的概念
2、科学思维：掌握波形图的画法，判断波的传播方向和各质点振动方向。
3、科学探究：观察波纹图样，分析现象
4、科学态度与责任：养成探究物理规律与本质的学习习惯和学习方法。
教学重难点
教学重点：波长、频率和波速的意义及关系
教学难点：理解波的图像，判断波的传播方向和质点的振动方向
教学过程
引入新课观察水波，绳子形成的波？（现场演示）水波在时间和空间上在做周期性变化，我们如何去描述水波？(拍照定格研究某一时刻的水波)如果知道了某一时刻的水波，又如何判断上一时刻或下一时刻的水波呢？进行新课1、波的图像图3.2-1是根据一张绳上横波的照片画出的图，记录了绳上各质点在该时刻的具体位置。（1）教师提问：如何在直角坐标系中用图像描述这列波？教师引导思考：横纵坐标分别表示什么？学生回答：用横坐标x表示在波的传播方向上介质中各质点的平衡位置，纵坐标y表示某一时刻各个质点偏离平衡位置的位移 。 教师规定：横波中偏离平衡位置的位移方向向上时为正值，则位移向下时为负值。教师引导思考：如何画出波形图？学生回答：在x－y平面上，画出各个质点的平衡位置x与各质点偏离平衡位置的位移y的各点(x，y)，用平滑的曲线把各点连接起来就得到了横波的波形图象。教师实验演示横波图像：通过演示，我们发现机械波上的各个质点都在振动，波形图记录的是某个时刻各个质点偏离平衡位置的位移情况。并且发现机械波是由先振动的质点带动邻近的质点振动，朝着某个方向不断向后传播。（2）教师提问：图象的物理意义是什么？学生回答：波的图象记录的是某一时刻介质中各个质点偏离平衡位置的位移情况。 教师强调：波形图对应某一时刻还是某段时间？学生加深印象：波形图对应某一时刻（3）什么是简谐波？简谐波有什么特点？学生自学：波形图线是正弦或余弦曲线的波，叫做简谐波。教师总结特点：质点振动的最大位移都相同。2、波长、周期与频率在物理中，一些物理现象、过程、规律等，都需要用物理量进行描述。同样，机械波及其传播过程，也需要一些物理量进行描述。我们来学习和研究描述波的几个物理量，即波长、频率和波速。从t=0到t=T这段时间里，由质点P0发出的的振动传到P8，使质点P8开始振动。这时质点P0恰好结束了一次全振动而开始下一次振动，此后质点P0和质点P8的振动步调完全一致。质点P8发出的振动继续向下传动，传到P16， P16开始振动。 P0、 P8、 P16振动步调完全一致。观察波纹，我们发现波纹在空间上具有重复性，也就是，两个质点振动的相位相同（状态相同），它们在任何时刻相对平衡位置的位移的大小和方向总是相同的。为了描述波在空间上的重复性，我们提出了波长的概念。也就是，两个质点振动的相位相同，它们在任何时刻相对平衡位置的位移的大小和方向总是相同的。（1）在波动中，振动相位总是相同的两个相邻质点间的距离，叫作波长。在横波中，两个相邻波峰或两个相邻波谷之间的距离等于波长。在纵波中，两个相邻密部或两个相邻疏部之间的距离也等于波长。思考：质点P0发出的的振动经过多长时间传到P8？学生回答：一个周期（2）在波动中，各个质点的振动周期或频率是相同的，它们都等于波源的振动周期或频率，这个周期或频率也叫作波的周期或频率。教师引导：质点P0发出的的振动经过多长时间传到P8？学生思考回答：一个周期教师引导：周期与波长有什么关系呢？教师总结归纳：每经过一个周期的时间波就沿传播方向传播一个波长的距离。（3）机械波在介质中的传播速度是多大？而 ，因此，波长、频率和波速之间的关系：机械波的波速由介质的性质决定，同一列波在不同介质中传播速度不同。声波在空气中传播速度最小，在液体中传播速度较大，在固体中传播速度最大。某时刻的波形我们已经描述清楚，波是不断变化的，如果知道了某一时刻的波形，又如何判断上一时刻或下一时刻的波形呢？3、波的传播方向和质点振动方向的判断带动法：先振动的质点带动邻近的质点后振动。（先动带动后动）在质点P靠近波源一方附近的图象上另找一点P′，若P′在P上方，则P向上运动，若P′在P下方，则P向下运动。思考：如果已知P点的振动方向向下，判断波的传播方向。学生回答：不能判定波的传播方向教师提问：要画出某一时刻很邻近的下一时刻的波形图，还须知道什么？学生回答：波的传播方向或此时各质点的振动方向.随堂练习：图中的实线是一列正弦波在某一时刻的波形图。经过0.5s后，其波形如图中虚线所示。设该波的周期T大于0.5s。（1）如果波是向左传播的，波的速度是多大？波的周期是多大？（2）如果波是向右传播的，波的速度是多大？波的周期是多大？4、波形图与振动图像的区别是什么？（学生讨论，完成下列表格）四.课堂总结：（见板书设计）五．课后作业：第二节课后练习与应用：1、2、4
板书设计： 3.2波的描述一、波的图像: 描述的是某一时刻介质中各个质点偏离平衡位置的位移情况二、描述波的物理量：波长、频率、波速 三者关系：三、波的传播方向和质点振动方向的判断四、波形图与振动图像的区别
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第二节《波的描述》教学设计
教材分析
机械波作为物理学中重要的知识,在教学上既是重点内容又是难点内容。机械振动和机械波是"复合概念",学生难以区分理解，波的描述就是对二者概念进行区分的最好时机，因此波的描述这一部分需要教师进行科学有效的概念教学。
教学目标
1、物理观念：波形图，波长、频率和波速的概念
2、科学思维：掌握波形图的画法，判断波的传播方向和各质点振动方向。
3、科学探究：观察波纹图样，分析现象
4、科学态度与责任：养成探究物理规律与本质的学习习惯和学习方法。
教学重难点
教学重点：波长、频率和波速的意义及关系
教学难点：理解波的图像，判断波的传播方向和质点的振动方向
教学过程
引入新课观察水波，绳子形成的波？（现场演示）水波在时间和空间上在做周期性变化，我们如何去描述水波？(拍照定格研究某一时刻的水波)如果知道了某一时刻的水波，又如何判断上一时刻或下一时刻的水波呢？进行新课1、波的图像图3.2-1是根据一张绳上横波的照片画出的图，记录了绳上各质点在该时刻的具体位置。（1）教师提问：如何在直角坐标系中用图像描述这列波？教师引导思考：横纵坐标分别表示什么？学生回答：用横坐标x表示在波的传播方向上介质中各质点的平衡位置，纵坐标y表示某一时刻各个质点偏离平衡位置的位移 。 教师规定：横波中偏离平衡位置的位移方向向上时为正值，则位移向下时为负值。教师引导思考：如何画出波形图？学生回答：在x－y平面上，画出各个质点的平衡位置x与各质点偏离平衡位置的位移y的各点(x，y)，用平滑的曲线把各点连接起来就得到了横波的波形图象。教师实验演示横波图像：通过演示，我们发现机械波上的各个质点都在振动，波形图记录的是某个时刻各个质点偏离平衡位置的位移情况。并且发现机械波是由先振动的质点带动邻近的质点振动，朝着某个方向不断向后传播。（2）教师提问：图象的物理意义是什么？学生回答：波的图象记录的是某一时刻介质中各个质点偏离平衡位置的位移情况。 教师强调：波形图对应某一时刻还是某段时间？学生加深印象：波形图对应某一时刻（3）什么是简谐波？简谐波有什么特点？学生自学：波形图线是正弦或余弦曲线的波，叫做简谐波。教师总结特点：质点振动的最大位移都相同。2、波长、周期与频率在物理中，一些物理现象、过程、规律等，都需要用物理量进行描述。同样，机械波及其传播过程，也需要一些物理量进行描述。我们来学习和研究描述波的几个物理量，即波长、频率和波速。从t=0到t=T这段时间里，由质点P0发出的的振动传到P8，使质点P8开始振动。这时质点P0恰好结束了一次全振动而开始下一次振动，此后质点P0和质点P8的振动步调完全一致。质点P8发出的振动继续向下传动，传到P16， P16开始振动。 P0、 P8、 P16振动步调完全一致。观察波纹，我们发现波纹在空间上具有重复性，也就是，两个质点振动的相位相同（状态相同），它们在任何时刻相对平衡位置的位移的大小和方向总是相同的。为了描述波在空间上的重复性，我们提出了波长的概念。也就是，两个质点振动的相位相同，它们在任何时刻相对平衡位置的位移的大小和方向总是相同的。（1）在波动中，振动相位总是相同的两个相邻质点间的距离，叫作波长。在横波中，两个相邻波峰或两个相邻波谷之间的距离等于波长。在纵波中，两个相邻密部或两个相邻疏部之间的距离也等于波长。思考：质点P0发出的的振动经过多长时间传到P8？学生回答：一个周期（2）在波动中，各个质点的振动周期或频率是相同的，它们都等于波源的振动周期或频率，这个周期或频率也叫作波的周期或频率。教师引导：质点P0发出的的振动经过多长时间传到P8？学生思考回答：一个周期教师引导：周期与波长有什么关系呢？教师总结归纳：每经过一个周期的时间波就沿传播方向传播一个波长的距离。（3）机械波在介质中的传播速度是多大？而 ，因此，波长、频率和波速之间的关系：机械波的波速由介质的性质决定，同一列波在不同介质中传播速度不同。声波在空气中传播速度最小，在液体中传播速度较大，在固体中传播速度最大。某时刻的波形我们已经描述清楚，波是不断变化的，如果知道了某一时刻的波形，又如何判断上一时刻或下一时刻的波形呢？3、波的传播方向和质点振动方向的判断带动法：先振动的质点带动邻近的质点后振动。（先动带动后动）在质点P靠近波源一方附近的图象上另找一点P′，若P′在P上方，则P向上运动，若P′在P下方，则P向下运动。思考：如果已知P点的振动方向向下，判断波的传播方向。学生回答：不能判定波的传播方向教师提问：要画出某一时刻很邻近的下一时刻的波形图，还须知道什么？学生回答：波的传播方向或此时各质点的振动方向.随堂练习：图中的实线是一列正弦波在某一时刻的波形图。经过0.5s后，其波形如图中虚线所示。设该波的周期T大于0.5s。（1）如果波是向左传播的，波的速度是多大？波的周期是多大？（2）如果波是向右传播的，波的速度是多大？波的周期是多大？4、波形图与振动图像的区别是什么？（学生讨论，完成下列表格）四.课堂总结：（见板书设计）五．课后作业：第二节课后练习与应用：1、2、4
板书设计： 3.2波的描述一、波的图像: 描述的是某一时刻介质中各个质点偏离平衡位置的位移情况二、描述波的物理量：波长、频率、波速 三者关系：三、波的传播方向和质点振动方向的判断四、波形图与振动图像的区别
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