《波的形成與傳播》教學(xué)設(shè)計(jì)

馬惠超,徐青青

摘要：高中物理要求培養(yǎng)學(xué)生的抽象思維能力，本設(shè)計(jì)通過(guò)實(shí)驗(yàn)操作、多媒體演示的方式將波的形成與傳播過(guò)程化抽象為具體，實(shí)現(xiàn)了由物理現(xiàn)象探究現(xiàn)象本質(zhì)，由現(xiàn)象本質(zhì)得出物理規(guī)律，將物理規(guī)律遷移應(yīng)用于不同情境的學(xué)習(xí)過(guò)程，使學(xué)生養(yǎng)成科學(xué)的物理思維方式。

關(guān)鍵詞：機(jī)械波；機(jī)械振動(dòng)；教學(xué)設(shè)計(jì)

中圖分類(lèi)號(hào)：G642.4 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2014）11-0065-02

一、教材分析

《波的形成與傳播》是人教版高中物理新課標(biāo)教材選修3-4中的內(nèi)容，主要研究機(jī)械波的形成過(guò)程及傳播規(guī)律、波的分類(lèi)，以及機(jī)械波的定義。

二、學(xué)情分析

通過(guò)前一章機(jī)械振動(dòng)的學(xué)習(xí)，學(xué)生已經(jīng)具備了簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的基本知識(shí)，理解了質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的特點(diǎn)和規(guī)律。但學(xué)生在學(xué)習(xí)本節(jié)課時(shí)很容易產(chǎn)生質(zhì)點(diǎn)隨波遷移的錯(cuò)覺(jué)、不能分辨質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)與波的傳播之間的關(guān)系等問(wèn)題，這就需要引導(dǎo)學(xué)生對(duì)物理現(xiàn)象由形象思維向抽象思維轉(zhuǎn)變。

三、教學(xué)目標(biāo)

根據(jù)本節(jié)課知識(shí)內(nèi)容的要求及學(xué)生的一般性認(rèn)知規(guī)律，確定如下教學(xué)目標(biāo)：

1.知識(shí)與能力目標(biāo)。（1）知道機(jī)械波的形成過(guò)程及產(chǎn)生條件。（2）知道什么是橫波和縱波，并能理解什么是波峰、波谷、疏部和密部。（3）通過(guò)學(xué)習(xí)能夠得出機(jī)械波的定義并理解機(jī)械波的傳播特點(diǎn)。

2.過(guò)程與方法目標(biāo)。（1）通過(guò)演示、實(shí)驗(yàn)、分析推理等探究方法來(lái)引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)機(jī)械波的形成過(guò)程，使他們形成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)奈锢韺W(xué)習(xí)思維。（2）使學(xué)生能由物理現(xiàn)象分析推理出現(xiàn)象的普遍規(guī)律，并能以得到的規(guī)律來(lái)解釋類(lèi)似的物理問(wèn)題，達(dá)到知識(shí)遷移的目的。

3.情感與價(jià)值觀(guān)目標(biāo)。（1）通過(guò)問(wèn)題驅(qū)動(dòng)、動(dòng)畫(huà)模擬物理過(guò)程的手段，激勵(lì)學(xué)生的有效思維，讓學(xué)生養(yǎng)成積極思考、主動(dòng)參與，習(xí)慣和能力。（2）開(kāi)展合作討論，激起學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，培養(yǎng)合作意識(shí)及實(shí)踐與理論結(jié)合的探究精神。

四、教學(xué)重、難點(diǎn)

1.重點(diǎn)：（1）波產(chǎn)生的條件以及其形成過(guò)程。（2）機(jī)械波概念的建立。

2.難點(diǎn)：正確理解波動(dòng)（群體運(yùn)動(dòng)形式）和質(zhì)點(diǎn)震動(dòng)（個(gè)別運(yùn)動(dòng)形式）的關(guān)系。

五、教學(xué)策略

1.多媒體輔助教學(xué)。以PowerPoint為載體，配合圖片、視頻、Flash動(dòng)畫(huà)直觀(guān)形象的演示，巧妙地解決了學(xué)生學(xué)習(xí)本節(jié)課時(shí)空間想象能力差的這一難點(diǎn)。

2.問(wèn)題驅(qū)動(dòng)教學(xué)法。創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境，讓學(xué)生分組討論，在熟悉的場(chǎng)景輕松地答題，帶著興趣進(jìn)入新課的學(xué)習(xí)。

3.實(shí)驗(yàn)探究法。讓學(xué)生動(dòng)手演示繩波，團(tuán)體合作演示“人波”等基本實(shí)驗(yàn)，親身體會(huì)波的運(yùn)動(dòng)。

六、教學(xué)準(zhǔn)備

多媒體課件，投影儀，繩子（兩人一根），彈簧縱波演示儀，展示臺(tái)。

七、教學(xué)過(guò)程

1.創(chuàng)設(shè)情境，引入新知。播放紅旗在風(fēng)中抖動(dòng)、水波蕩漾和舞動(dòng)的綢帶等視頻。師：“請(qǐng)同學(xué)們思考一下：我們生活中常見(jiàn)的這些現(xiàn)象有沒(méi)有什么共同點(diǎn)呢？”同學(xué)們的回答中可能會(huì)提到“波”，這時(shí)就順勢(shì)引出本節(jié)課的內(nèi)容。師：“這些波形是如何形成的？波的形成又需要哪些條件呢？帶著這個(gè)問(wèn)題開(kāi)始我們這節(jié)的課程。”

2.演示操作，引導(dǎo)探究。師：前面給大家展示了三種波的現(xiàn)象，在日常生活中我們還見(jiàn)到過(guò)類(lèi)似的很多波形，那么同學(xué)們想不想體驗(yàn)波呢？設(shè)置學(xué)生兩人一組演示操作繩波的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)步驟：（1）將繩子一端用手指按在桌面上，手持另一端沿水平桌面抖動(dòng)，在繩子上產(chǎn)生一列凹凸相間的波向另一端傳播。（2）在繩子上每隔大約2～3cm用墨水染上一個(gè)點(diǎn)，代表繩子上的質(zhì)點(diǎn)。重復(fù)步驟（1）。觀(guān)察繩子上的質(zhì)點(diǎn)依次被帶動(dòng)著振動(dòng)起來(lái)，振動(dòng)沿繩子傳播開(kāi)去，在繩子上形成凹凸相間的波。根據(jù)實(shí)驗(yàn)思考分析：繩子的一端振動(dòng)后，為什么后面的質(zhì)點(diǎn)能被帶動(dòng)著運(yùn)動(dòng)起來(lái)？如果將繩子剪斷，后面的質(zhì)點(diǎn)還能運(yùn)動(dòng)嗎？如果手不抖動(dòng)，波能形成嗎？這說(shuō)明波形成需要？繩子上凹凸相間的波形是怎樣產(chǎn)生的？（3）觀(guān)察并描述繩子上用墨水染過(guò)的質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)路線(xiàn)。學(xué)生回答上面三個(gè)問(wèn)題，老師補(bǔ)充完善。師：依據(jù)繩波實(shí)驗(yàn)，我們來(lái)分析繩波的形成，我們可以把繩子分成由許許多多依次相連的質(zhì)點(diǎn)，請(qǐng)同學(xué)們分析：當(dāng)外力帶動(dòng)第一個(gè)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)1/4周期時(shí)，第1、2、3、4質(zhì)點(diǎn)的位置和速度方向是怎樣的呢？引導(dǎo)學(xué)生分析第一個(gè)質(zhì)點(diǎn)分別在第2/4、3/4和一個(gè)周期時(shí)繩波的波形，畫(huà)出波形圖，并分析在這三個(gè)時(shí)間點(diǎn)第2、3和5、6個(gè)質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)情況。完成后請(qǐng)部分學(xué)生展示他們畫(huà)的圖和分析的結(jié)果，老師評(píng)價(jià)完善。之后利用PPT課件為學(xué)生展示一個(gè)質(zhì)點(diǎn)連續(xù)振動(dòng)一個(gè)周期波形成的動(dòng)畫(huà)，展示波的形成和傳播的動(dòng)態(tài)過(guò)程。

3.探索性質(zhì)，總結(jié)規(guī)律。探索1：探索波產(chǎn)生的一般規(guī)律和傳播特點(diǎn)。師：“我們?cè)谘芯恳环N物理現(xiàn)象的時(shí)候，要能夠根據(jù)現(xiàn)象得出一般規(guī)律，本節(jié)課也是如此，請(qǐng)同學(xué)們來(lái)總結(jié)出波產(chǎn)生的一般規(guī)律和傳播特點(diǎn)?！鼻懊胬K波的實(shí)驗(yàn)和波的動(dòng)畫(huà)演示使學(xué)生們深刻理解了波的形成過(guò)程，在此引導(dǎo)學(xué)生歸納得出波的產(chǎn)生規(guī)律和傳播特點(diǎn)：（1）波產(chǎn)生的條件：振源和連續(xù)彈性介質(zhì)。（2）介質(zhì)中前面的質(zhì)點(diǎn)帶動(dòng)后面質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)，后面的質(zhì)點(diǎn)重復(fù)前面的質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)，并且在時(shí)間上依次滯后。（3）介質(zhì)中各個(gè)質(zhì)點(diǎn)的起振方向、周期、頻率、振幅和波源相同。（4）實(shí)質(zhì)：波向前傳播的是振動(dòng)形式、能量和信息。探索2：探索兩類(lèi)波——橫波和縱波的特點(diǎn)。利用彈簧縱波演示儀來(lái)給同學(xué)們演示彈簧波的運(yùn)動(dòng)過(guò)程，讓同學(xué)們比較彈簧波與繩波的異同，從而引導(dǎo)學(xué)生對(duì)波進(jìn)行分類(lèi)：橫波和縱波，并通過(guò)Flash動(dòng)畫(huà)對(duì)比演示橫波與縱波運(yùn)動(dòng)的狀況。師：“請(qǐng)同學(xué)們比較橫波與縱波的運(yùn)動(dòng)圖像，思考橫波和縱波運(yùn)動(dòng)過(guò)程中質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向與波的傳播方向之間的關(guān)系。”在學(xué)生思考討論過(guò)后，老師點(diǎn)評(píng)學(xué)生的觀(guān)點(diǎn)，并通過(guò)對(duì)比的方式得出結(jié)論：橫波：質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向與傳播方向垂直?？v波：質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向與傳播方向在同一條直線(xiàn)上。用課件展示橫波的波峰、波谷和縱波的密部、疏部，并解釋含義。師：“請(qǐng)同學(xué)們根據(jù)我們總結(jié)出的橫波和縱波的特點(diǎn)分析音叉發(fā)出的聲波和地震波分別屬于哪種類(lèi)型的波，聲波都能在哪些介質(zhì)中傳播呢?！睂W(xué)生得出聲波和地震波都是縱波的結(jié)論，進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生舉出其他橫波和縱波的其他例子，并總結(jié)出橫波和縱波分別能在哪些介質(zhì)中進(jìn)行傳播。探索3：探索介質(zhì)中某一質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。在橫波的傳播過(guò)程中，介質(zhì)中的各個(gè)質(zhì)點(diǎn)在波的傳播過(guò)程中的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)和規(guī)律也是一個(gè)重要的知識(shí)點(diǎn)，學(xué)生也比較容易將其理解為是介質(zhì)中的質(zhì)點(diǎn)沿著波的傳播方向運(yùn)動(dòng)，在此要引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)介質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。師：“在橫波的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，介質(zhì)中某一質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)路徑、周期分別是什么？其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)與振源振動(dòng)的狀態(tài)有什么關(guān)系？”多媒體演示波動(dòng)的動(dòng)模擬畫(huà)，讓學(xué)生們觀(guān)察思考，在同學(xué)們小組討論得出結(jié)果之后，老師再引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)得出結(jié)論：介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)周期相同，同于波源的振動(dòng)周期。離波源越遠(yuǎn)的質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)越滯后，后一質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)總是落后于帶動(dòng)它振動(dòng)的前一質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)。

4.遷移應(yīng)用，知識(shí)升華。組織學(xué)生們討論：“這節(jié)課我們研究的波動(dòng)和前一章的振動(dòng)有什么聯(lián)系和區(qū)別？”讓學(xué)生們對(duì)比波動(dòng)和振動(dòng)的異同，以此來(lái)回顧本節(jié)課和上節(jié)課所學(xué)習(xí)的內(nèi)容。列舉兩個(gè)實(shí)際生活中的實(shí)例問(wèn)題使學(xué)生將本節(jié)課學(xué)習(xí)的知識(shí)遷移應(yīng)用。

八、教學(xué)總結(jié)

本節(jié)課基于以學(xué)生為主體，老師為主導(dǎo)的教學(xué)理念和思路設(shè)計(jì)，從日常生活物理情境入手，恰當(dāng)?shù)剡\(yùn)用問(wèn)題引領(lǐng)，設(shè)疑激趣，實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)，體驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)，自主參與，小組合作探究，師生交流討論等教學(xué)方法和環(huán)節(jié)，讓學(xué)生輕松自如走入知識(shí)的海洋，汲取知識(shí)的精髓。endprint