高中物理-第2章機械波 第1節(jié)波的形成和描述教學(xué)設(shè)計學(xué)情分析教材分析課后反思

課標(biāo)分析本節(jié)是《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)》選修3-4模塊中第一個二級主題“機械振動與機械波”中的內(nèi)容，相應(yīng)的內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)為：通過觀察，認識波是振動傳播的形式和能量傳播的形式。能區(qū)別橫波和縱波。能用圖像描述橫波。理解波速、波長和頻率（周期）的關(guān)系。相應(yīng)的活動建議為：學(xué)生們站成一排，依次下蹲、起立，模擬機械波。本節(jié)是在機械振動的基礎(chǔ)上學(xué)習(xí)波的基本知識，這也是以后學(xué)習(xí)電磁波和光波的基礎(chǔ)。波動是高中物理的一個難點，主要是因為它需要學(xué)生想象多個質(zhì)點同時又不同步的運動。從整體上看，形成波在空間的傳播，這對學(xué)生的理解力和空間想象力有較高的要求，教學(xué)中一定要盡量用形象的比喻、圖示和分析來幫助學(xué)生理解。本節(jié)的設(shè)計從生活中常見的池塘水波和歌曲的聲波來導(dǎo)入新課的教學(xué)，讓學(xué)生從熟悉的生活體驗開始認識機械波，引發(fā)學(xué)生對本節(jié)的興趣。理解波的形成過程是學(xué)習(xí)波動知識的基礎(chǔ)，為了形象化借助多媒體課件輔助教學(xué)，詳細分析繩波的形成與傳播，進而按質(zhì)點振動方向與傳播方向的關(guān)系，將機械波分為橫波和縱波兩大類。通過多媒體輔助教學(xué)形象的構(gòu)建博得圖象，使學(xué)生對波動的特點有更深入的認識，從而理解并掌握描述波動特征的物理量——周期、頻率、波長及波速，為后面學(xué)習(xí)各種波動內(nèi)容打下基礎(chǔ)。學(xué)情分析通過前面的學(xué)習(xí)，學(xué)生已經(jīng)具備運動學(xué)的基本知識及質(zhì)點振動的特點和規(guī)律，但尚未涉及波的知識。因此，本節(jié)課從研究質(zhì)點的振動出發(fā)，去掌握波的形成過程，使學(xué)生能順利地掌握新知識。通過初中和高一物理的學(xué)習(xí)，學(xué)生已有一定的觀察、實驗?zāi)芰?，但抽象思維、推理和綜合分析的能力較差。因此，本節(jié)課通過實驗和計算機模擬輔助教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生分析動態(tài)過程，來進一步提高學(xué)生這幾個方面的能力。為此采用下列教學(xué)設(shè)計組織教學(xué)：一、教法設(shè)想：1、實驗法：物理實驗具有形象、生動、有趣、極易調(diào)動學(xué)生積極性，化抽象為具體之功效，所以本節(jié)課采用實驗法，利于從人的聽覺和視覺同時強化刺激，增加感性認識（學(xué)生準(zhǔn)備器材：長繩），使學(xué)生對波有直觀的認識，培養(yǎng)學(xué)生觀察、分析問題的能力。2、計算機模擬輔助教學(xué)：由于波的形成是一個動態(tài)的過程，細節(jié)不容易體現(xiàn)出來，學(xué)生不易掌握。因此采用計算機模擬輔助教學(xué)，通過CAI課件模擬物理過程的方法進行重點的突出、難點的突破，使學(xué)生獲得較直觀的信息；3、講解法：本節(jié)課是新授課，所以由教師對新教材作系統(tǒng)概括，重點深入的啟發(fā)性講解。4、談話法：在展示圖片和動畫的同時，提出問題，讓學(xué)生邊觀察邊思考，能充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用和教師的主導(dǎo)作用，充分調(diào)動學(xué)生的主觀能動作用，以激發(fā)學(xué)生研究物理問題的濃厚興趣。二、學(xué)法指導(dǎo)：本節(jié)課主要采用“指導(dǎo)——自主學(xué)習(xí)法”，通過課件和實驗，引導(dǎo)學(xué)生進行問題探究和討論，使學(xué)生懂得通過觀察、推理達到接受知識的目的，培養(yǎng)學(xué)生的觀察、分析和知識遷移能力。評測練習(xí)一、課堂例題：1、思考：關(guān)于一列簡諧波，下列正確的是（）A、前一質(zhì)點的振動帶動相鄰的后一質(zhì)點振動，后一質(zhì)點的振動必須落后于前一質(zhì)點B、波動過程是能量由近及遠傳播的過程C、振動狀態(tài)完全相同的兩個質(zhì)點間距離應(yīng)等于一個波長D、波源振動一個周期，質(zhì)點通過的位移為一個波長E、波源停止振動，在介質(zhì)中傳播的振動也立即停止F、波的傳播速度等于波源的振動速度G、波在介質(zhì)中的傳播頻率，與介質(zhì)性質(zhì)無關(guān)僅由波源的振動頻率決定H、物體做機械振動，一定產(chǎn)生機械波2、思考：（1）有人說，有振動就有波，有波就有振動，你認為對嗎？（2）由多媒體課件輔助分析一列波形，經(jīng)過四分之一周期后的波形的畫法。二、課后鞏固練習(xí)（課后作業(yè)，請同學(xué)們下課完成）1、下列說法正確的是：（1）有機械波就有機械振動；（2）有機械振動就有機械波；（3）沒有機械振動就沒有機械波；（4）沒有機械波就沒有機械振動；（5）沒有媒質(zhì)就沒有機械波；（6）有媒質(zhì)就有機械波。2、如圖是某時刻某一橫波的波形，質(zhì)點3、11在波峰，質(zhì)點7在波谷，已知質(zhì)點9的振動方向向上，則：（1）此橫波的傳播方向是___。（2）此時質(zhì)點5的振動方向是__。（3）質(zhì)點2和3比較，___先回到平衡位置。（4）經(jīng)過T/4質(zhì)點12的振動方向是___。（5）請用虛線畫出再過3T/4的波形。3、教材上的練習(xí)。教材分析一、教材所處的地位及前后聯(lián)系：《第1節(jié)波的形成和描述》是高二物理選修3-4第二章第一節(jié)的內(nèi)容，它研究的是質(zhì)點的振動在連續(xù)介質(zhì)中傳播的過程，由于其運動形式相對復(fù)雜、形成過程較抽象。因此，是本章的難點內(nèi)容之一。因為理解機械波要用到以前學(xué)過的運動學(xué)和動力學(xué)的知識，且是對前半部分機械振動的進一步深化和應(yīng)用，又為以后學(xué)習(xí)電磁振蕩、電磁波、光波作下鋪墊，故這部分內(nèi)容起著承前啟后的作用。通過本節(jié)課的教學(xué)，對培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的思維，研究方法，發(fā)展學(xué)生智力有著特殊的意義。二、教學(xué)目標(biāo)：1、知識與技能（1）知道直線上機械波的形成過程；（2）知道什么是橫波，波峰和波谷；（3）知道什么是縱波，密部和疏部；（4）知道“機械振動在介質(zhì)中傳播，形成機械波”，知道波在傳播運動形式的同時也傳遞了能量。（5）理解波的圖象，知道橫、縱坐標(biāo)各表示什么物理量，知道簡諧波；能區(qū)別波動圖象和振動圖象。（6）掌握波的特征，能在簡諧波的圖象中指出波長和質(zhì)點振動的振幅。理解波長、頻率和波速的物理意義和定量關(guān)系。2、過程與方法：通過實驗演示、觀察、分析，培養(yǎng)學(xué)生進行科學(xué)探索的能力。從而，培養(yǎng)學(xué)生的抽象思維、觀察、推理、空間想象能力和綜合分析的思維能力。3、情感態(tài)度與價值觀：（1）在學(xué)生自主學(xué)習(xí)和小組合作中培養(yǎng)自主探究能力和交流合作的能力，提升對文本的理解和閱讀能力以及敢于發(fā)表觀點的勇氣。（2）了解波動知識對人類生活與社會發(fā)展的影響。激發(fā)學(xué)生對科學(xué)的好奇心和求知欲，培養(yǎng)科學(xué)探索精神。（3）培養(yǎng)學(xué)生用辨證的觀點，探究物理過程及其規(guī)律，對學(xué)生進行唯物主義世界觀和科學(xué)方法論的教育。三、教材的重點、難點、疑點和關(guān)鍵點：（1）重點：機械波的形成過程及傳播規(guī)律及波的圖象認識及畫波形圖。（2）難點：機械波的形成過程。（3）疑點：機械波在介質(zhì)中傳播時，介質(zhì)中的質(zhì)點只是在各自的平衡位置附近振動，并不隨波向外遷移。（4）關(guān)鍵點：建立振動與波的聯(lián)系。上述重難點的依據(jù):波的形成是一個動態(tài)的過程，細節(jié)不容易體現(xiàn)出來，學(xué)生不易掌握。學(xué)生的抽象思維、推理和綜合分析的能力較差。第2章機械波《第1節(jié)波的形成和描述》教學(xué)設(shè)計教學(xué)目標(biāo)1、知識與技能（1）知道直線上機械波的形成過程；（2）知道什么是橫波，波峰和波谷；（3）知道什么是縱波，密部和疏部；（4）知道“機械振動在介質(zhì)中傳播，形成機械波”，知道波在傳播運動形式的同時也傳遞了能量。（5）理解波的圖象，知道橫、縱坐標(biāo)各表示什么物理量，知道簡諧波；能區(qū)別波動圖象和振動圖象。（6）掌握波的特征，能在簡諧波的圖象中指出波長和質(zhì)點振動的振幅。理解波長、頻率和波速的物理意義和定量關(guān)系。2、過程與方法：通過實驗演示、觀察、分析，培養(yǎng)學(xué)生進行科學(xué)探索的能力。從而，培養(yǎng)學(xué)生的空間想象能力和思維能力。3、情感態(tài)度與價值觀：（1）在學(xué)生自主學(xué)習(xí)和小組合作中培養(yǎng)自主探究能力和交流合作的能力，提升對文本的理解和閱讀能力以及敢于發(fā)表觀點的勇氣。（2）了解波動知識對人類生活與社會發(fā)展的影響。激發(fā)學(xué)生對科學(xué)的好奇心和求知欲，培養(yǎng)科學(xué)探索精神。教學(xué)重點：機械波的形成過程及傳播規(guī)律及波的圖象認識及畫波形圖。教學(xué)難點：機械波的形成過程及傳播規(guī)律及波的圖象的物理意義教學(xué)方法：多媒體教學(xué)整合，學(xué)生自學(xué)，小組合作，教師激發(fā)學(xué)生探究學(xué)習(xí)與小組合作。教學(xué)流程：嘗試練習(xí)反饋升華置疑拓展總結(jié)歸納學(xué)生表述教師點撥嘗試練習(xí)反饋升華置疑拓展總結(jié)歸納學(xué)生表述教師點撥思考激疑小組交流提出問題學(xué)生自學(xué)創(chuàng)設(shè)情境引入新課教學(xué)過程一、創(chuàng)設(shè)情境，引入新課演示水波的形成。老師：請同學(xué)們看多媒體屏幕，用竹竿輕擊水面，水面上就產(chǎn)生了不斷向外傳播的水波。演示：依次演示音樂、海浪、地震圖片，激發(fā)學(xué)生興趣。老師：聲音從聲源發(fā)出，在空氣中形成聲波，傳入我們耳朵。海浪攜帶巨大的能量在海面上傳播，地震波在地殼中傳播，給我們?nèi)祟悗順O大的災(zāi)難。還有無線電波、光波。這些都是波動。波動有什么特點呢？讓我們一起來探索波動，這一章我們學(xué)習(xí)機械波的知識，以后還會學(xué)習(xí)電磁波的知識?，F(xiàn)在學(xué)習(xí)第1節(jié)，波的形成和描述。二、提出問題，學(xué)生自學(xué)請同學(xué)們自學(xué)導(dǎo)入和第一部分，回答下列問題：一、波的形成與傳播1、機械波與電磁波的區(qū)別是什么？2、什么介質(zhì)？3、機械波的定義是什么？形成條件_________________4、嘗試分析波的形成過程？5、機械波只是_________________的傳播。介質(zhì)本身__________。波也是傳遞______的方式。三、思考激疑，小組交流請思考上述問題，以前后位4人一組，合作學(xué)習(xí)回答問題。四、學(xué)生表述，教師點撥請同學(xué)回答問題，教師點撥深化問題。表揚學(xué)生回答的1、2、3、5問題。演示橫波的形成視頻，加深學(xué)生印象。借助多媒體課件，重點探究波的形成過程。借助多媒體課件，總結(jié)機械波的傳播特征（1）機械波傳播的是振動的形式和能量。質(zhì)點只在各自的平衡位置附近振動，并不隨波遷移。（2）機械波在傳播過程中，介質(zhì)中各質(zhì)點都在各自的平衡置附近做同周期、同頻率的簡諧運動，且都與波源的振動周期和頻率相同。（3）前帶后，后跟前，振動形式向后傳。教學(xué)方法：對每一條的特征都要密切聯(lián)系多媒體課件中動畫，整合物理與信息技術(shù)。五、提出問題，學(xué)生自學(xué)請同學(xué)們自學(xué)第二部分，回答下列問題：二、波的分類1、什么是橫波？何為波峰？何為波谷？2、什么是縱波？何為密部？何為疏部？思考激疑，小組交流，學(xué)生表述，教師點撥請同學(xué)回答問題，教師點撥深化問題。表揚學(xué)生回答的問題。2、演示縱波的形成視頻，加深學(xué)生印象。3、借助多媒體課件，分析兩種波的特征，理解兩種波的分類要點。六、提出問題，學(xué)生自學(xué)請同學(xué)們自學(xué)第三部分，回答下列問題：1、什么是波形曲線或波形？什么是簡諧波？其波形曲線怎樣？2．描述機械波的物理量：(1)周期T：_________________________。波在介質(zhì)中傳播時，各質(zhì)點的振動周期都等于______的振動周期。(2)頻率f：__________________________。(3)波長λ:__________________________。(4)波速v:___________________________。波長λ、周期T和頻率f之間的關(guān)系是什么？七、思考激疑，小組交流，學(xué)生表述，教師點撥請思考上述問題，以前后位4人一組，合作學(xué)習(xí)。請同學(xué)回答問題，教師點撥深化問題。表揚學(xué)生回答的問題1和問題2。借助多媒體課件，歸納總結(jié)并深入理解簡諧波的圖象特征（1）簡諧波的圖象為正弦或余弦曲線（2）在不同時刻波形圖不同（3）波的傳播方向：波峰（波谷）的推進方向為波的傳播方向老師：請大家思考問題：如果波向右傳播，則b,d點的振動方向向哪？教師點撥，小組合作探究。借助多媒體課件分析波長λ、周期T和頻率f之間的關(guān)系：請大家總結(jié)思考波動圖象與振動圖象的區(qū)別：

振動圖象

波動圖象

研究對象

一個振動質(zhì)點

沿波傳播方向所有質(zhì)點

研究內(nèi)容

一個質(zhì)點位移隨時間變化規(guī)律

某時刻所有質(zhì)點的空間分布規(guī)律

圖象

物理意義

表示某一質(zhì)點在各個時刻的位移

表示同一時刻各個質(zhì)點的位移

圖象變化

隨時間推移圖象延續(xù)但已有形態(tài)不變

隨時間推移，圖象沿傳播方向平移

一完整曲線占橫坐標(biāo)距離

表示一個周期

表示一個波長七、置疑拓展，總結(jié)歸納，鞏固練習(xí)，反饋升華（一）課堂例題：1、思考：關(guān)于一列簡諧波，下列正確的是（）A、前一質(zhì)點的振動帶動相鄰的后一質(zhì)點振動，后一質(zhì)點的振動必須落后于前一質(zhì)點B、波動過程是能量由近及遠傳播的過程C、振動狀態(tài)完全相同的兩個質(zhì)點間距離應(yīng)等于一個波長D、波源振動一個周期，質(zhì)點通過的位移為一個波長E、波源停止振動，在介質(zhì)中傳播的振動也立即停止F、波的傳播速度等于波源的振動速度G、波在介質(zhì)中的傳播頻率，與介質(zhì)性質(zhì)無關(guān)僅由波源的振動頻率決定H、物體做機械振動，一定產(chǎn)生機械波2、思考：（1）有人說，有振動就有波，有波就有振動，你認為對嗎？（2）由多媒體課件輔助分析一列波形，經(jīng)過四分之一周期后的波形的畫法。（二）課后鞏固練習(xí)（課后作業(yè)，請同學(xué)們下課完成）1、下列說法正確的是：（1）有機械波就有機械振動；（2）有機械振動就有機械波；（3）沒有機械振動就沒有機械波；（4）沒有機械波就沒有機械振動；（5）沒有媒質(zhì)就沒有機械波；（6）有媒質(zhì)就有機械波。2、如圖是某時刻某一橫波的波形，質(zhì)點3、11在波峰，質(zhì)點7在波谷，已知質(zhì)點9的振動方向向上，則：（1）此橫波的傳播方向是___。（2）此時質(zhì)點5的振動方向是__。（3）質(zhì)點2和3比較，___先回到平衡位置。（4）經(jīng)過T/4質(zhì)點12的振動方向是___。（5）請用虛線畫出再過3T/4的波形。3、教材上的練習(xí)。（三）課堂小結(jié)1．只有振動才有可能引起波動。2．只有通過介質(zhì),才能由局部的振動引起全局的波動。3．每一局部都在平衡位置附近做住復(fù)運動——振動。4．每一局部并不隨波向波的傳播方向遷移。5．每一局部的振動在時間上有先后。6．機械波是機械振動在介質(zhì)中的傳播過程，它是一種振動形式，又是能量傳遞的一種方式。八、板書設(shè)計：第一節(jié)波的形成和描述(五)波的分類1、橫波：振動方向與波的傳播方向垂直。(凹凸相間的波形(五)波的分類1、橫波：振動方向與波的傳播方向垂直。(凹凸相間的波形——波峰，波谷)2、縱波：振動方向與波的傳播方向在同一直線上。(疏密相間的波形——疏部，密部)(一)機械波：機械波振動在介質(zhì)中的傳播。(二)產(chǎn)生條件：1、振源2、介質(zhì)(三)形成過程：每個質(zhì)點的振動都會帶動周圍質(zhì)點振動，從而使振動在介質(zhì)中傳播開來。（四）機械波的特點：1．介質(zhì)中各點都在各自的平衡位置作往復(fù)運動——振動。2．各質(zhì)點并不隨波向波的傳播方向遷移。3．各質(zhì)點在振動時有時間上的先后。4．波是能量傳播的一種方式。效果分析本節(jié)課能結(jié)合學(xué)生的思維基礎(chǔ)，密切聯(lián)系學(xué)生的學(xué)習(xí)實際，精心設(shè)計了教學(xué)的流程：主要采用自主學(xué)習(xí)、小組合作學(xué)習(xí)法，利用用實驗，從人的聽覺和視覺同時強化刺激，增加感性認識，使學(xué)生對波有直觀的認識，培養(yǎng)學(xué)生觀察、分析問題的能力。由于波的形成是一個動態(tài)的過程，細節(jié)不容易體現(xiàn)出來，學(xué)生不易掌握。故因此采用動畫，通過課件模擬物理過程的方法進行重點的突出、難點的突破。同時通過提問，能把學(xué)生引入“問題情景”，能引導(dǎo)學(xué)生聯(lián)系、分析、綜合、概括，從而獲得新知識。通過本節(jié)學(xué)習(xí)，引導(dǎo)學(xué)生進行問題探究和討論，使學(xué)生懂得通過觀察、推理達到接受知識的目的，培養(yǎng)學(xué)生的觀察、分析和知識遷移能力。學(xué)生分組回答展示的內(nèi)容，突出了學(xué)生的主體地位，通過學(xué)生自學(xué)探究式的教學(xué)情境，設(shè)計符合學(xué)生實際的課堂活動，，激發(fā)學(xué)生興趣，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性；設(shè)計的探究問題科學(xué)合理、有思維價值，讓學(xué)生在感悟、討論、交流、探究中深化自己的思想認識，達成正確的知識目標(biāo)，同時培養(yǎng)學(xué)生自主合作、分析探究問題的能力。從學(xué)生表現(xiàn)看學(xué)生理解很深入，充分發(fā)揮了小組在學(xué)習(xí)中的帶頭引領(lǐng)作用。從三維目標(biāo)的達成來看，效果不錯。課后反思一、本課的亮點1.努力利用小組組織教學(xué)，開展合作探究學(xué)習(xí)，充分激發(fā)學(xué)生興趣。物理學(xué)科邏輯性強，理解要求比較高，思維挑戰(zhàn)性強，很多學(xué)生對物理課有懼怕心理，學(xué)生理解層次拉開很大，所以本節(jié)我利用小組互助學(xué)習(xí)，充分突出學(xué)生的主體地位，給學(xué)生充分的自學(xué)和研討的時間，利用小組合作學(xué)習(xí)，帶動整個班級的學(xué)習(xí)熱情，讓學(xué)生給學(xué)生做小老師，并加強展示和點評，讓不同層次的學(xué)生都得到鍛煉，提升了每一部分學(xué)生的能力。2.重視學(xué)生的情感體驗，通過學(xué)生活動引領(lǐng)教學(xué)。體驗來源于生活，又扎根于內(nèi)心，學(xué)生只有在親身實踐、體會和感悟中去學(xué)習(xí)，才能獲得積極的情感體驗，明確道理提高認識；才能使心靈受到震撼、情感受到觸動、思想受到啟發(fā)。本課通過探究合作、展示點評，將情感、態(tài)度和價值觀有機地融入到課堂教學(xué)中去，使其成為課堂教學(xué)內(nèi)容的血與肉，成為教學(xué)過程的靈魂。精彩的課堂一定是以豐富的學(xué)生活動作為載體貫穿其中。在教學(xué)中我注重以活動引領(lǐng)教學(xué)，讓學(xué)生在活動中感悟、體驗、討論、交流、深化自己的思想認識，加深對概念的理解，同時培養(yǎng)學(xué)生自主合作、分析探究問題的能力。通過豐富的教學(xué)活動引導(dǎo)學(xué)生體驗，感悟，從而營造出生動活潑的課堂氛圍。3.科學(xué)巧妙地設(shè)計問題，重視及時有效的評價。好的設(shè)問可以激發(fā)學(xué)生的思維，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神。教師可以用恰當(dāng)?shù)摹皢栴}”激起學(xué)生思維的浪花，使他們于“無疑”處生“疑難”，產(chǎn)生新奇感和探索感，主動探索社會現(xiàn)實與自我成長中的問題，使思維向新的廣度和