《波的形成和传播》教学设计

 

                            眉山车城中学　     物理组

　　

一、教材分析

    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。《波的形成与传播》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。

 【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．各质点间带动作用，即如何判断某时刻某质点的振动方向。

二、教学目标：

 1、知识与技能：

（1）理解波的形成与传播。知道产生机械波的条件。

 （2）知道横波和纵波，知道波峰和波谷，密部和疏部。

 （3）知道机械波，理解机械波传播振动形式，传递能量和信息。

 2、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。

 3、情感态度和价值观

 （1）通过参与模拟波动的过程，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。

 （2）体会波动过程之美，体会物理研究的力量（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。

三、教学方法：

 本节课采用实验、多媒体课件与视频、讨论探究。在教学中渗透问题探究式学习，充分体现以学生为主体的新课程教学理念（教师只是起引导作用）。

 四、教学过程：

 1、创设情景，引入课题：

 首先让学生观看四个视频（绳波、弹簧波、水波、彩带舞等四种波动情景），学生观看后对波有个初步印象。并提出两个问题以引入本节课要完成的教学内容：

 (1)  这些运动是什么运动？

（2）这些运动与我们学习过的物体的运动有什么不同？

新课教学

师：刚才看到的几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。

一、机械波

 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？

　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：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：波究竟是怎样产生的呢？ （师生一起作绳波实验）

学生活动:   找一根大绳子，先老师演示，后学生作绳波实验

通过实验总结出：

机械波产生的条件：振源和介质

振源——引起初始振动的装置。如：在手中的不停抖动绳端；触动水面的笔尖。

介质——传播振动的媒质。如：绳子、水、  空气。

机械波——机械振动在介质中的传播称为机械波。

投影出示问题3：波是如何形成并传播出去的呢？　

　学生先观看视频：运动会上人浪表演。然后由十个学生表演实验（分两种不同情况）：

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，提问:个体的运动如何才能形成波？让学生说感受：集体主义，与人合作的重要性）

 请思考下列问题:

1、每个同学开始振动时在时间上同步吗？

2、每个同学起振的方向和第一个同学起振方向是否相同？

3、各个同学在振动的过程中有没有随波迁移？

4、波向什么方向传播？每个同学做的是什么运动？

应用与思考

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

解析：不能．向水中投入石块，水面受到石块的撞击开始振动，形成水波向四周传去．这是表面现象，实际上水波向四周传播而水只是上下振动并不向外迁移，所以球也仅仅是上下振动而不会向岸边运动．

介绍波的两种形式：横波和纵波

横波：质点的振动方向与波的传播方向垂直，

纵波：质点的振动方向与波的传播方向平行。

（观看视频：珠子横波.mp4     横波的形成.mp4）

观看后，详细分析：绳波的形成过程：

1．绳子各部分看成许多质点组成，各部分之间存在着相互作用的弹力．

2．沿波的传播方向上后一个质点比前一个质点落后一段时间，质点依次被带动．即离振源比较远的质点振动时间依次滞后，离振源比较近的质点带动离振源比较远的质点依次做受迫振动。

3．振动的形式传播出去形成波．    4.  各质点并不随波迁移.

二、横波的特性：

1、横波定义：质点的振动方向跟波的传播方向垂直的波叫做横波．

2、波峰：在横波中凸起的最高处叫做波峰．

3、波谷：在横波中凹下的最低处叫做波谷．

4、横波也叫凹凸波．

纵波的形成过程:   观看视频：纵波精讲.flv

三、纵波的特性：

1、纵波定义：质点的振动方向跟波的传播方向在同一直线上的波叫做纵波．

2、密部：在纵波中，质点分布最密的地方叫做密部．

3、疏部：在纵波中，质点分布最疏的地方叫做疏部．

4、纵波也叫疏密波．

四、声波和地震波

声波是纵波.    观看视频：地震波既有横波又有纵波． 

波到底传播的是什么呢？    观看视频：海啸 、 地震

得到结论：1、波是传递能量的一种方式。

2、波传递的是振动的形式，或者说波传递的是信息。为什么这样说？

①各质点振动的周期相同，是由振源来决定，并与振源周期相同；

②各质点振幅相同； ③.各质点刚开始的振动方向相同。即所有质点的运动都仿效波源，把波的振动的形式，或者说信息传递出去 。就像现在老师讲课，通过声波让同学们学到知识。

练习   1、关于振动和波的关系，下列说法正确的是 （    ）

A、有机械振动必有机械波      B、有机械波必有机械振动  C、如果振源停止振动，在介质中传播的波也立即停止       D、地球上爆炸的声波可以传到月球上去   

E、机械波一定有波峰和波谷

2、关于波动过程特点的论述，正确的是（    ）

A、后振动的质点总是跟着先振动的质点重复振动

B、在任何情况下，所有质点的振动方向与波的传播方向垂直

C、介质中各质点只在自己的平衡位置附近振动

D、机械波中各个质点振动的起始时刻是相同的

E、介质中的质点由近及远的传播形成机械波

如果时间允许，再做两道练习题。

 3．一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。

 

 

 

　4．一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

 

 

 

 

 

板书设计

一、机械波

1．介质和波源：介质——借以传播波的物质．波源——保持持续振动的物体．

2．机械波：机械振动在介质中的传播，形成机械波．

3．产生机械波的条件：同时存在振源和介质．

【注意】有振动不一定存在波，有波一定存在振动

4．机械波向外传播是振动形式的传播，介质中各质点不随波发生迁移．

（1）当波在介质中传播时，各个质点均在自己的平衡位置附近振动．

（2）在波的传播方向上各质点依次开始振动．

 ①各质点振动周期相同（由振源决定，即与振源振动周期相同）

 ②各质点振幅相同（不考虑能量损失时） ③各质点刚开始振动的方向相同．

5．波是传递能量的一种方式

      波向外传播的是振动的形式（向外传递信息和能量）．

6.  波按振动方向和传播方向的关系分为横波和纵波。

二、波动与振动

1．区别

     振动是一个质点的往复运动，而波动是介质中许多质点的集体运动．

2．联系

  （1）都是周期性的运动：波动周期等于质点的振动周期．

  （2）从构成介质的某一质点来看，所呈现的现象是振动，从构成介质的整体来看，所呈现的现象是波动．

  （3）振动是形成波动的必要条件，但有振动不一定存在波动．

  （4）波动是振动形式（能量、信息）的传播过程．

 

今天作业：

1、教材P24：练习与评价1—4题；              2、练习册P20——P21。