《波的形成与传播》教学设计

摘要：高中物理要求培养学生的抽象思维能力，本设计通过实验操作、多媒体演示的方式将波的形成与传播过程化抽象为具体，实现了由物理现象探究现象本质，由现象本质得出物理规律，将物理规律迁移应用于不同情境的学习过程，使学生养成科学的物理思维方式。

关键词：机械波；机械振动；教学设计

中图分类号：G642.4 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）11-0065-02

一、教材分析

《波的形成与传播》是人教版高中物理新课标教材选修3-4中的内容，主要研究机械波的形成过程及传播规律、波的分类，以及机械波的定义。

二、学情分析

通过前一章机械振动的学习，学生已经具备了简谐运动的基本知识，理解了质点振动的特点和规律。但学生在学习本节课时很容易产生质点随波迁移的错觉、不能分辨质点振动与波的传播之间的关系等问题，这就需要引导学生对物理现象由形象思维向抽象思维转变。

三、教学目标

根据本节课知识内容的要求及学生的一般性认知规律，确定如下教学目标：

1.知识与能力目标。（1）知道机械波的形成过程及产生条件。（2）知道什么是横波和纵波，并能理解什么是波峰、波谷、疏部和密部。（3）通过学习能够得出机械波的定义并理解机械波的传播特点。

2.过程与方法目标。（1）通过演示、实验、分析推理等探究方法来引导学生认识机械波的形成过程，使他们形成严谨的物理学习思维。（2）使学生能由物理现象分析推理出现象的普遍规律，并能以得到的规律来解释类似的物理问题，达到知识迁移的目的。

3.情感与价值观目标。（1）通过问题驱动、动画模拟物理过程的手段，激励学生的有效思维，让学生养成积极思考、主动参与，习惯和能力。（2）开展合作讨论，激起学生的学习热情，培养合作意识及实践与理论结合的探究精神。

四、教学重、难点

1.重点：（1）波产生的条件以及其形成过程。（2）机械波概念的建立。

2.难点：正确理解波动（群体运动形式）和质点震动（个别运动形式）的关系。

五、教学策略

1.多媒体辅助教学。以PowerPoint为载体，配合图片、视频、Flas直观形象的演示，巧妙地解决了学生学习本节课时空间想象能力差的这一难点。

2.问题驱动教学法。创设问题情境，让学生分组讨论，在熟悉的场景轻松地答题，带着兴趣进入新课的学习。

3.实验探究法。让学生动手演示绳波，团体合作演示“人波”等基本实验，亲身体会波的运动。

六、教学准备

多媒体课件，投影仪，绳子（两人一根），弹簧纵波演示仪，展示台。

七、教学过程

1.创设情境，引入新知。播放红旗在风中抖动、水波荡漾和舞动的绸带等视频。师：“请同学们思考一下：我们生活中常见的这些现象有没有什么共同点呢？”同学们的回答中可能会提到“波”，这时就顺势引出本节课的内容。师：“这些波形是如何形成的？波的形成又需要哪些条件呢？带着这个问题开始我们这节的课程。”

2.演示操作，引导探究。师：前面给大家展示了三种波的现象，在日常生活中我们还见到过类似的很多波形，那么同学们想不想体验波呢？设置学生两人一组演示操作绳波的实验，实验步骤：（1）将绳子一端用手指按在桌面上，手持另一端沿水平桌面抖动，在绳子上产生一列凹凸相间的波向另一端传播。（2）在绳子上每隔大约2～3cm用墨水染上一个点，代表绳子上的质点。重复步骤（1）。观察绳子上的质点依次被带动着振动起来，振动沿绳子传播开去，在绳子上形成凹凸相间的波。根据实验思考分析：绳子的一端振动后，为什么后面的质点能被带动着运动起来？如果将绳子剪断，后面的质点还能运动吗？如果手不抖动，波能形成吗？这说明波形成需要？绳子上凹凸相间的波形是怎样产生的？（3）观察并描述绳子上用墨水染过的质点的运动路线。学生回答上面三个问题，老师补充完善。师：依据绳波实验，我们来分析绳波的形成，我们可以把绳子分成由许许多多依次相连的质点，请同学们分析：当外力带动第一个质点振动1/4周期时，第1、2、3、4质点的位置和速度方向是怎样的呢？引导学生分析第一个质点分别在第2/4、3/4和一个周期时绳波的波形，画出波形图，并分析在这三个时间点第2、3和5、6个质点的运动情况。完成后请部分学生展示他们画的图和分析的结果，老师评价完善。之后利用PPT课件为学生展示一个质点连续振动一个周期波形成的动画，展示波的形成和传播的动态过程。

3.探索性质，总结规律。探索1：探索波产生的一般规律和传播特点。师：“我们在研究一种物理现象的时候，要能够根据现象得出一般规律，本节课也是如此，请同学们来总结出波产生的一般规律和传播特点。”前面绳波的实验和波的动画演示使学生们深刻理解了波的形成过程，在此引导学生归纳得出波的产生规律和传播特点：（1）波产生的条件：振源和连续弹性介质。（2）介质中前面的质点带动后面质点振动，后面的质点重复前面的质点的运动，并且在时间上依次滞后。（3）介质中各个质点的起振方向、周期、频率、振幅和波源相同。（4）实质：波向前传播的是振动形式、能量和信息。探索2：探索两类波――横波和纵波的特点。利用弹簧纵波演示仪来给同学们演示弹簧波的运动过程，让同学们比较弹簧波与绳波的异同，从而引导学生对波进行分类：横波和纵波，并通过Flas对比演示横波与纵波运动的状况。师：“请同学们比较横波与纵波的运动图像，思考横波和纵波运动过程中质点振动方向与波的传播方向之间的关系。”在学生思考讨论过后，老师点评学生的观点，并通过对比的方式得出结论：横波：质点振动方向与传播方向垂直。纵波：质点振动方向与传播方向在同一条直线上。用课件展示横波的波峰、波谷和纵波的密部、疏部，并解释含义。师：“请同学们根据我们总结出的横波和纵波的特点分析音叉发出的声波和地震波分别属于哪种类型的波，声波都能在哪些介质中传播呢。”学生得出声波和地震波都是纵波的结论，进一步引导学生举出其他横波和纵波的其他例子，并总结出横波和纵波分别能在哪些介质中进行传播。探索3：探索介质中某一质点的运动规律。在横波的传播过程中，介质中的各个质点在波的传播过程中的运动特点和规律也是一个重要的知识点，学生也比较容易将其理解为是介质中的质点沿着波的传播方向运动，在此要引导学生总结介质中质点的运动规律。师：“在横波的运动过程中，介质中某一质点的运动路径、周期分别是什么？其运动状态与振源振动的状态有什么关系？”多媒体演示波动的动模拟画，让学生们观察思考，在同学们小组讨论得出结果之后，老师再引导学生总结得出结论：介质中各质点的振动周期相同，同于波源的振动周期。离波源越远的质点的振动越滞后，后一质点的振动总是落后于带动它振动的前一质点的振动。

4.迁移应用，知识升华。组织学生们讨论：“这节课我们研究的波动和前一章的振动有什么联系和区别？”让学生们对比波动和振动的异同，以此来回顾本节课和上节课所学习的内容。列举两个实际生活中的实例问题使学生将本节课学习的知识迁移应用。

八、教学总结

本节课基于以学生为主体，老师为主导的教学理念和思路设计，从日常生活物理情境入手，恰当地运用问题引领，设疑激趣，实验指导，体验教学活动，自主参与，小组合作探究，师生交流讨论等教学方法和环节，让学生轻松自如走入知识的海洋，汲取知识的精髓。