沪科版(上海)物理高一第二学期(试用版)第四章 E 机械波的描述教案

第四章 E 机械波的描述（第二课时）
一、教学任务分析
机械波的描述（第二课时）是在学习了机械波的产生以及用图像描述机械波以后，对机械波的传播的进一步学习。

学习机械波的描述需要机械振动和机械波、机械波的图像以及匀速直线运动的知识为基础。

通过有关“波”的录像揭示波在现实生活中的应用，激发学生的学习兴趣，同时也引出如何描述波的课题。

联系机械振动，通过多媒体课件与电子白板相辅助，从分析、比较波形图中波形的分布和重复，归纳得出波速、波长、频率等概念；根据机械波传播的特点，联系匀速直线运动的的规律，得出波速、波长、频率三者之间的的关系：v =λf。

通过课内学习训练巩固对波速、波长、频率的概念和关系的理解。

本节课的教学要鼓励学生主动参与，在概念形成过程中，让学生感受到分析、比较、归纳、演绎等科学方法的应用，感悟观察、实验对形成概念和发现规律的重要作用。

二、教学目标
1、知识与技能
（1）知道描述机械波的物理量振幅、波速、波长、频率和周期。

（2）理解波速、波长、频率的关系。

2、过程与方法
（1）通过对波形图的观察和探究过程建立波长、频率、周期等概念，明白正确的观察在建立概念过程中的重要作用。

（2）通过对波速、波长、频率的关系探究过程，感受根据实验事实进行分析、比较和归纳是探究物理规律的重要方法之一。

3、情感、态度与价值观
通过对绳波模拟程序的观察、探索，并由此得出波速、波长、频率的关系，感悟物理学是一门以实验为基础的科学，从而认真观察演示实验，自觉进行物理实验。

三、教学重点和难点
重点：波速、波长、频率的概念及三者之间的关系。

难点：通过机械波的图像理解波长的概念以及周期、频率和波长的关系。

四、教学资源
1、器材：电子白板。

2、课件：绳波模拟课件、横波的图像。

五、教学设计思路
本设计的内容包括波速、波长、频率的概念以及三者之间的关系。

本设计的基本思路是：以电子白板和多媒体课件辅助演示为基础，通过观察机械波的图像，从分析、比较波形图中波形的分布和重复，归纳得出波速、波长、频率等概念；根据机械波传播的特点，联系匀速直线运动的的规律，得出波速、波长、频率三者之间的的关系：v =λf。

本设计要突出的重点是：波速、波长、频率的概念及三者之间的关系。

方法是：利用多媒体课件演示绳波的产生过程，引导、组织学生进行讨论、交流，通过分析、比较，归纳出描述机械波的物理量——波速、波长、频率，然后让学生通过定义式推导探究波速、波长、频率的关系，再运用图像法等处理数据的手段归纳出波速、波长、频率的定量关系。

本设计要突破的难点是：描述机械波的各个物理量的理解。

方法是：通过模拟绳波产生的多媒体课件对机械波产生过程的动态过程和瞬态的模拟展示，并利用电子白板的实时批注功能可以在课件上直接作图，让学生在观察的基础上，通过讨论、交流和分析、比较，建立各个物理量的概念。

本设计通过电子白板和多媒体课件辅助演示等教学活动，使学生充分感受知识获得的过程，感悟物理学研究的方法，逐步养成良好的学习习惯。

六、教学流程
1、教学流程图
2、流程图说明
情景I复习，引入
复习上两课时的学习内容，引入本课教学内容
活动I课件演示
通过课件演示机械波的产生过程，并实时的在课件上进行批注，在此基础上引导学生通过课件演示的机械波的图像对各个物理量有形象、深入的认识。

教学时注意学生的观察力的培养，并对学生的观察给予激励性评价。

活动II公式推导
请同学利用波速的定义公式进行推导，并在白板上进行书写，在此基础上引入机械波波速、波长、频率的关系：v =λf。

活动III学习训练
通过课内学习训练巩固对波速、波长、频率的关系的的理解。

情景II随堂小结
3、教学主要环节
本本设计可分为四个教学环节。

第一环节，通过复习导入，建立通过波的图像探究描述波的物理量的学习方式。

第二环节，根据电子白板辅助多媒体演示，通过观察、交流、讨论，建立波速、波长、频率的概念，进而导出三者之间的的关系。

第三环节，通过学习训练帮助学生正确理解波速、波长、频率的概念及其关系。

第四环节，通过总结本节课的教学内容，使学生对所学内容加深记忆
七、教案示例（教学实录）
教学过程点评
一、复习导入：
教师：在前两次的课中，同学们学习了机械波的产生，以及
如何用图像来描述机械波，今天我们学习描述机械波的各个物理
量。

板书1：振幅
二、课件演示
在电子白板上演示一列绳波
（使用课件“绳波.jar”说明）
先拖动波源处的把手，让学生观察到一列绳波的产生和传播过程，对该课件有一定的了解，试着改变把手处振动的振幅，并引导学生观察后分析波的振幅与波源的振幅之间此处可以相当程度的激
发学生学习的兴趣，并养成认真观察的习惯
情景II
课后小结
波速、波长、频率的关系
活动III 学习训练
情景I
复习引入
活动I 课件演示
活动II 公式推导描述机械
波的物理
量
振幅、波
长、频率周
期和波速
的关系
定义：波上各个质点做机械振动的振幅就是波的振幅，在不考虑阻尼时，波的振幅由波源决定
练习在波形图中读出波的振
幅
板书2：波长
（使用课件“绳波.jar”说明）
产生一列不间断的振荡绳波，引导学生注意观察绳波上绿色的点在振动过程中所处的位置和速度之间的关系，引出波长的定义，并强调“振动总是情况相同”和“相邻”两个理解上的重点定义：在一列波中，偏离平衡位置的位移和速度（振动情况）总是相同的两个相邻质点间的距离，叫波长，用符号λ表示，波长的单位是m。

练习在波的图像中读出波长
三、随堂练习
1、关于波长，下列说法正确的是（）
A、波长等于一个周期内振动在介质中传播的距离
B、波长等于一个周期内振动质点通过的距离
C、两个振动情况完全相同的质点间的距离等于一个波长
D、同一时刻两个波峰间的距离等于一个波长
板书3：频率和周期
频率：波的频率是介质中任一质点在单位时间内完成的全振动次数，用符号f表示。

频率的单位是Hz
周期：波的周期是介质中任一质点完成一次全振动需要的时间，用符号T表示。

周期的单位是s。

机械波的频率和周期是由波源决定的，这列波上所有质点的振动频率和振动周期就是波源的振动频率和振动周期。

（使用课件“横波图像.swf”说明）
使用慢放按键产生一列横波，引导学生观察波源振动一个周期的过程中，波向外传播的距离与波长之间的关系
根据波的图像可以知道，波源振动一个周期，波向外传播的距离就是一个波长。

周期体现的是波动过程时间上的周期性，波长体现的是波动过程空间上的周期性。

该课件演示过程中各个质点的振动过程显示的相当清晰，在频率取到50Hz的情况下，相邻的两个绿色的点之间的距离恰为半个波长，能够使学生更加直观、形象的理解容易混淆的“相邻”以及“振动情况总是相同”两个概念
学生在图中自己寻找能够描述机械波的物理量，锻炼了学生的观察、分析和归纳能力，培养学生科学探究的能力。

该课件中，通过慢放的功能，可以使学生更加仔细的观察到质点的振动和波形的传播之间的关系
板书四：波速
定义：单位时间内波在介质中传播的距离，也就是波在介质中传播的速度叫做波速（而不是质点振动速度），用符号v表示，波速的单位是m/s。

波速的大小可以通过波传播的距离与所用时间之比来求得。

即：v=s/t。

机械波的波速大小由介质决定，在同种介质中，波速是不同的。

如不管何种声音在空气中的波速都约为340m/s，而在水中的波速都约为1500m/s。

随堂练习
2、一横波在t=0时刻的波形图
如图所示，此时波恰传到A点，
波的传播方向向右，当t=15s
时，该波传到B点，求：
（1）该波的波速；（2）B点第
一次出现波峰的时间
（使用白板图像拖动进行说明）
通过在白板上对波形进行拖动操作，理解波的传播其实是波形向外平移的过程，并初步学会通过波形平移的思路解决波的传播的实际问题
板书五：波速和波长、频率的关系
通过波速的定义式进行推导得到波速、波长和频率之间的关系：v=λ/T或v=λf
根据波速和频率的决定因素以及波速、波长和周期三者的关系可知一列波的频率或周期由波源的振动频率或周期决定，波速由所在介质决定，而其波长则由波源和介质决定。

因此，一列波从一种介质进入另一种介质后，其频率或周期不变，波速改变，波长也随之改变。

随堂练习
3、同一音叉发出的声波同时在水
和空气中传播，某时刻的波形曲
线如图所示，以下说法正确的是
（）
A、声波在水中波长较大，b是水中声波的波形图
B、声波在空气中波长较大，b是空气中声波的波形图
C、水中质点振动频率较高，a是水中声波的波形图
D、空气中质点振动频率较高，a是空气中声波的波形图
四、小结：
一、描述机械波的物理量有
1、振幅——描述振动强弱
2、波长——一个周期振动传播的距离
3、频率和周期——描述振动快慢
4、波速——波传播的速度
二、波速、波长和频率、周期之间的关系：v=λ/T 或v=λf
五、作业：
学案后回家作业，其中16、17为提高选做让习题中的波形图动起来，帮助同学解决波形传播的问题。