3.1波的形成 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

教学设计
科目： 物理
课题： 机械波的产生和传播
教材：粤教版高中物理选择性必修一
年级： 高二年级
姓名：
时间： 40分钟
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【教材分析】
1.《课程标准》对本节的要求
《普通高中物理课程标准（2017 年版）》对本节内容提出的要为“学生需要通过观察，认识波的特征，能区别横波和纵波”。对本节课学生活动提出建议“学生手拉手站成一排，依次下蹲、起立，模拟机械波”。
教材的地位和作用
本章《机械波》是在《机械振动》的基础上讲述波的基本知识。波是一种比较重要而普遍的运动形式,是后续电磁波、光波的基础。《机械波的产生和传播》一节是《机械波》的第一节,学好这一节的内容对后续课程波的描述、波的图象、波的各种特性至关重要,起着承上启下的作用。波是一种比较抽象的运动形式,是高中物理教学中的难点之一,本节教材对学生的理解能力、空间想象和逻辑推理能力及联系实际能力有较高的要求,它需要学生能想象出多个质点同时又不同步的运动，从整体上形成波的(空间传播)情景。
【学情分析】
学生对波的认识并不陌生，对波的作用结合生活实例，能够很快得出“波可以传递能量也可以传递信息的初步认识”。学生对本节的课中所涉及的问题能够产生较强的感性认识,但认识深度不够，尤其很难独立分析得到绳波各质点运动规律，需要老师引导和带领。其次,学生可能更多地关注活动视频的趣味性而缺少了对视频现象的深入思考和分析。另外,要求学生从现象中提炼出相关概念也是有一定难度的。
【教学目标及核心素养的落实】
1.物理观念
（1）知道机械波的概念,知道其形成的条件
（2）理解机械波传播过程的特点,知道其传播的是运动形式、能量和信息。
（3）知道机械波的分类及相关概念。
2.科学思维
（1）通过分组讨论结合课件、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的传播过程及特点。
3.科学探究
（1）通过问题思考，探究绳波、水波形成的条件，总结得到机械波的产生条件。
（2）通过绳波模型，观察各质点不同时刻的运动特点，探究绳波在传递过程中，各质点的运动情况。
（3）通过学生握住绳子终端，探究绳波在传递什么，总结得到机械波在传递能量。
（4）通过对比分析绳波和弹簧波运动的特点，探究横波和纵波的共同点与区别。
4.科学态度与责任
（1）通过活动拓展，参与模拟绳波的过程,从波的形成过程中,体会个体与整体的关系,明确个体动作要服从整体动作,培养学生的集体主义精神。
【教学重点】
1.机械波传播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.各质点只是上下振动,并没有沿传播方向迁移。
2.各质点间是带动作用,其传播的是振动形式、能量和信息。
【教学策略设计】
本节课教学的指导思想：坚持“以教师为主导，学生为主体”的原则，通过视频演示、小组讨论与交流、分析归纳、知识运用等，让学生亲历科学思维过程、科学探究过程和物理模型的建构过程，充分体现物理学科对提高学生核心素养的独特作用。
在教学方法和手段上，综合应用回归生活中的波动情境、设问和讨论等多种方法，并辅以多媒体等手段，把教学过程设计成研究“波在传播过程中各质点的运动规律为核心分析对象”，学生在已有知识的基础上，跟着老师的引导，建立波动模型，分析总结出机械波的形成条件和传播规律。并最终根据对比横波、纵波的特点，了解波的分类和依据。最后对振动和波动的区别及联系，交给学生来总结，教师做补充。课后组织学生玩“人浪游戏”模拟机械波。
在学法指导上，让学生尝试自主分析概括，得出结论；使学生在获取知识的过程中，领会物理学的研究法，受到科学思维方法训练以及探索精神等科学素养的教育。
【教学用具】
绳子、多媒体视频、波动模型、多媒体课件
【教学流程图】
【教学过程设计】
教学环节和教学内容 教师活动 学生活动 设计意图
（一） 创设情境 引入新课 结合动图重温生活中常见的水波、迎风飘扬的红旗上的波纹、彩带操上的绳波，知道今天要学习波的内容。 （二） 机械波的产生与传播 1.绳波是如何产生的？ 2.绳波和水波传播过程中，介质随着波一起向前运动了吗？ （三） 机械波的传播 演示绳波模型 （1）机械波的传播特点 提出问题：（PPT 展示） （四） 机械波分类及其特点 横波、纵波模拟展示 生活中的横波、纵波 （五） 现学现用 （六） 活动拓展 课后组织学生手拉手站成一排，一次下蹲、起立，模拟机械波 教师：通过以上三幅动态图，同学们能发现有什么共同点么？ 教师：同学们总结的非常好，今天我们就一起展开“波”的探究之旅。 通过刚才的观察，同学们首先思考一个问题，绳波是如何产生的？ 同学的观察的非常仔细，是由于老师不断上下抖动绳子产生的。掌声鼓励。 第二个问题：若手停止抖动绳子的一端，绳子上还会有持续的波存在么？在绳波的产生过程中手的抖动起到了什么作用？ 同学回答的非常好，抖动的手起到了绳波产生的源头的作用，我们将这种作用在波的产生过程中叫做波源。 第三个问题：只有手的抖动，但没有握住绳子的话，可以看到绳波么？绳子起到了什么作用？ 回答非常好，所以绳波的产生还需要绳子这种介质的存在。 绳波是一种机械波，通过刚才对绳波产生条件的探究，我们的得到，机械波的产生需要波源和介质同时存在。 （板书总结机械波产生的条件） 第四个问题：绳波在传播过程中，绳子是否跟着绳波向前移动了呢？ 水面形成水波后，若在水面上放一颗足球，是否一起随着水波向前运动了呢 听到同学们的回答，老师知道，同学们被自己眼中看到的现象欺骗了。为什么这么说呢？ 难道老师手中握着的绳子一起随着绳波向前运动了么？ 为什么我们会被眼中看到的现象欺骗呢？ 接下来我们一起揭开“视觉欺骗”的面纱，认识机械波是如何传播的。 以绳波为例，将绳子分割成无数个质点，同学们观察绳波模型，探究绳波传播过程中，各质点的运动特点。 绳波传播模型演示 每个小组回答的都非常好，同学们把掌声送给自己。 经过各小组的努力我们最终发现了机械波的以下传播特点：（PPT展示） 接下来同学们观察波的形状，对机械波进行分类。 同学们观察绳波模型，绳波在传播过程中，波的形状有什么特点呢？ 那么同学们有没有注意到，质点的运动方向和绳波的传播方向有什么特点？ 总结： 我们把与绳波类似的机械波叫做横波，横波特点是：有波峰和波谷，质点的振动方向与波的传播方向垂直。 其实自然界还有一种机械波，与弹簧波类似，接下来探究弹簧波的模型，并与绳波对比有什么不同？ 同学们回答的非常好。 那么弹簧波中各质点的运动方向和波的传播方向有什么特点呢？ 我们把类似于弹簧波这样，在传播过程中，有疏部，密部交替出现，质点运动方向与波的传播方向平行的波叫做横波。 例如声波就是一种横波，如图中所示，振动的音叉借助空气实现声音的传播，传播过程中，空气中交替出现疏部和弥补。 对建筑损害非常大的地震波是一种组合波，既有纵波，也有横波。 接下来进入“现学现用”抢答环节：判断下面问题的对错，并说明原因。 波的传播过程就是介质中的质点由近及远的运动过程。（ ） 波的传播过程就是波源提供的能量由近及远在介质中的传播过程。（ ） 质点的振动方向总是垂直于波传播的方向。（ ） 波在传播过程中，介质中的质点所做的振动属于自由振动。（ ） 有机械振动，必有机械波。（ ） 由某波源激起机械波，机械波和波源的频率始终相同。（ ） 一旦波源停止振动，由它激起的机械波也立即停止振动。（ ） 今天对机械波的学习就到这里，同学们下课后我们做一个小游戏“人浪游戏”，体验机械波传播过程中各质点的运动特点 同学们回答：都有波纹产生，有高低起伏的形状，都在波动。 学生回答：是通过老师不断上下抖动绳子形成的。 若手停止抖动，绳子上不会形成持续的波。抖动的手起到了绳波产生源头的作用。 学生答：不会看到绳波，绳子起到了传递波源振动的作用。 大部分学生回答：绳子一起向前运动了；足球随着水波一起向前运动了； 少数学生回答没有一起运动。 学生答：没有。 小组讨论，派代表回答观察到的绳波传播的特点。 A组派代表回答思考1：观察到绳子上的点没有随波迁移，而是上下在振动。 B组派代表回答思考2：绳子上各点不是同时开始振动的，靠近波源的先振动，远离波源的后振动，并且振动步调不一致，前面的质点在带动后面的质点振动。 C组代表回答思考3： 绳子各质点开始振动的方向与波源起振方向相同。 D组代表回答思考4： 振源振动停止后，波的传播不会立刻停止，还会继续向前传播一段时间。 E组代表回答思考5： 波在传播波源的振动形式，也在传递能量和信息。
学生代表回答： 绳波在传递能量 绳波在传递振源的振动。 绳波在形状上有凸起和凹陷，并且交替发生。 学生回答：垂直。 学生答：（1）没有看到有波峰和波谷 （2）但是有疏密交替出现。 学生答：平行。 学生抢答 吸引学生注意力，从课下分散的注意回归到课堂，观察现象，了解到本节课要学习波的内容。 A学生通过观看绳波产生的原因是由于老师握升绳的手在不断抖动，得出绳波产生的原因。 同学们的掌声能够在增加回答问题学生的信心和自我认同感，并使更多的学生参与到课堂提问中。 观察绳波产生的过程： 握绳子的手在持续上下抖动 停止抖动后观察绳波是否持续存在 思考绳子在绳波产生过程中的作用 循序递进的思考，得出绳波的产生需要同时具备握绳子的手持续抖动，绳子作为传递介质同时存在的条件，进而得出机械波产生的条件：需要有振源和介质。 循序渐进，加深思考和理解。 带动学生积极参思考，通过错误方向的引导，再正向得出正确的结论，形成强烈对比，给学生在认识上产生冲击，加深学生对波传播过程中各质点实际运动情况的探索欲望，并明白眼见不一定为实，必须利用所学知识，严谨分析后，找到问题的本质，揭开“视觉欺骗”的面纱。 使学生经历科学探究的过程， 重视物理规律的形成过程，让学生掌握物理模型建构和分析方法。 通过探索的过程得出绳波传播过程各质点的运动特点。 学生较难独立完成从现象到规律总结的凝练过程，在老师引导下，教会学生科学的思维方法，以及归纳总结的能力。 通过实验探索过程，及小组成员间讨论实验感受，得到机械波传播过程中，在传递振源振动形式的同时还在传递信息和能量。 对比中找区别，在对比中找联系。提高学生的科学分析能力，及对现象的总结归纳能力。 及时巩固所学知识，通过问题抢答及纠正错误论点，达到将所学知识融会贯通的目的。 通过活动拓展，组织学生参与小游戏，加深团队协作能力，评比最协调“人浪小组”增强学生间感情的同时，增强物理可得趣味性，和活动性。在游戏中感受机械波的传播特点。
【板书设计】
【教学反思】
1. 反思教材的设计给备课过程中教学理论、学习方法带来的认知变化。
2. 反思教学设计中的教学环节开展情况，教学目的的落实情况，核心素养的落实情况。
3. 反思教学过程中学生参与情况，学生在教学过程中遇到的问题，出现疑问的原因是什么，如何解决等。记录下来并后期改正。