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| 机械波 |
1机械波的形成和传播 |
一、教学设计
在课堂教学实施的过程中，现代信息技术（包括多媒体及网络技术）作为一种先进的教学手段，在应用时既不能刻意追求为用而用，也不能惧怕麻烦能省则省，只有在最适当的内容和时刻与课程有机整合，最大限度地挖掘利于教和利于学的因素，才能显著发挥其功效，达到课堂教学的最优化。据此，在安排高中物理第二册第一章中《波的形成和传播》一节内容的教学时，适时插入多媒体课件，通过实景展示和动画模拟，以强化学生的感性认识，拓展其思维的空间。本节内容课堂教学总体构思如下：
首先通过媒体播放两组实景录像片段：一组是各种运动形式（直线运动、曲线运动、圆周运动等），另一组为波动（足球比赛中看台上的人浪、大型团体操——红旗飘飘、艺术体操——长绸舞）。通过类比的方法让学生明白：波动也是一种运动形式。多媒体的应用不仅强化学生的感性认识，而且能让学习气氛活跃，学生处于积极的思维状态。此时设问：波动是怎么形成的？怎样传播的？最为适宜。
物理学基于实验，不能完全依赖多媒体而脱离了物理学所研究的真实的自然世界。所以，做好“绳波的形成”的演示实验尤为重要。学生在演示实验的基础上自行总结机械波的形成条件（波源和介质）。之后，借助多媒体对绳波的动画模拟和再现，师生共同讨论，以学为主、教为辅，得出机械波传播的实质（振动这种运动形式在介质中的传播）。这个知识点是本节内容的重点，也是难点。利用多媒体的动画模拟和暂停功能，充分展示物理情景和过程，化抽象为具体，变瞬间为漫长，以拓展学生的思维空间。通过以下的操作达到突破难点、强化重点的目的。
（1）以一系列的点模拟介质中的各个质点。
（2）观察动画模拟绳波的形成过程，判断波动过程质点是否随波迁移。
（3）质点既不随波迁移，那么是什么在由近及远地传播开来？
（4）利用课件的慢放功能，观察每一个质点的起振情况并得出相关结论。
（5）观察波峰或波谷的推进，进一步巩固结论。
物理学是一门实验的科学，物理知识来源于生活实践，应用于生活实践，因此教学中应着重于如何设计好实验，并采用各种手段使实验现象更加明显、易于讲解，其中多媒体模拟课件就是一个非常有效的辅助手段。在本课的设计中基本上是以演示实验和学生实验为基础，再加上多媒体课件，二者有机地结合在一起，优势互补、相辅相成、缺一不可。
二、 教学目标
1．知识目标
⑴知道机械波的形成过程．
⑵知道什么是横波，知道波峰和波谷；知道什么是纵波，知道疏部和密部．
⑶知道“机械振动在介质中的传播，形成机械波”．知道波在传播运动的同时也传递了能量．
2．能力目标 通过本节的教学，培养学生的理解能力和空间想象能力．
3．素质目标 通过波的形成的教学，培养学生学习科学志趣和科学素养． 三、 重点难点
1．教学重点 ⑴机械波概念的建立．
⑵分析波传递的是运动形式和能量．
2．教学难点 ⑴机械波的形成． ⑵机械波的特点．
四、 使用教具 波的演示器、柔软长绳、投影仪、教学课件、视频
五、 教学过程
（一）引入新课
师：向平静的水面投一颗石子，水面受到石子的撞击，水面上会出现什么现象呢？把绳子的一端固定在远处，用手拿着另一端，上下抖动，又会出现什么现象呢？
（启发学生的想象力，引导学生正确描述上述两种现象）
视频：水波的形成
视频：绳波的形成
生：水面受到石子的撞击，开始振动，这种振动并不停留在一点，而是以水波的形式向四周传去；绳上出现一列凸凹相间的波由一端向另一端传去（图1）． 师：上述水波和绳波是怎么形成的呢？这节课我们就来学习这种新的运动形式——机械波．
（二）讲授新课
1．波的形成
师：同学们思考一下，水波和绳波是怎么被激起的？
生：水面的某处受到石子的撞击开始振动激起了水波；用手拿着绳的一端上下抖动激起了绳波．
师：想象一下，如果仅有某点的振动，而脱离开它周围的介质，能形成波吗？
生：不能． （通过回答上述问题，引导学生归纳出形成机械波的条件）
⑴形成机械波的条件：①有机械振动（有波源）；②是有介质．
师：有振动是否一定有波动？有波动是否一定有振动？
生：不一定；一定．
师：为什么机械振动能沿介质由近及远地传播，形成机械波呢？同学们阅读课本．
（学生带着上述问题阅读课本，教师引导学生总结出以下两点）
①从介质本身的性质看，介质可以看成由大量质点组成，而相邻的质点间具有相互作用力．
②当介质中某一质点受到某种作用而振动时，由于质点间的相互作用它会牵动邻近质点振动起来．这邻近的质点又会带动它邻近的质点振动起来．这样振动就会由近及远地传播出去，从而形成机械波．
（教师出示波的演示器，说明波的演示器上的各点代表了介质中的各质点，并慢摇演示器的手柄，让学生观察质点被依次带动，从而形成机械波的过程．也可以展示清华同方课件“机械波的形成与传播（二）”中“波的形成”部分．）
课件：机械波的形成与传播（一）
或课件：机械波的形成与传播（二）
⑵机械波：机械振动在介质中的传播过程叫机械波．
师：（再次慢摇手柄，让学生注意观察、对比）沿波的传播方向，后面质点的振动情况与前面质点的振动情况有何差异？
生：远离波源的质点的振动总落后于靠近波源的质点．
（教师继续演示课件“机械波的形成与传播（二）”中“波的传播”部分．，让学生观察）．
师：①某一时刻的波形——
②另一时刻的波形——
（引导学生总结出以下结论）
①在同一瞬间，各质点到达的位置不同（即位移不同），从总体上形成该瞬间的波形．
②不同时刻的波形不同．
⑶机械波是大量质点依次振动的总体表现．
（为使学生更好地理解这一形成过程，在此举一模拟例子）
师：如果我们请十位学生上讲台来做体操，每个学生都做同样的一种动作；一跷起脚使身体变高，二还原，三直体蹲下，四还原．要求从排头开始，依次每一个学生比他前面的一个慢一拍，十个学生都动起来以后，会出现什么局面呢？
生：会看到此起彼伏的情况．
师：再如全运会的团体操也是一幅波的生成图．
2．波的传播．
师：波在传播过程中能否把振动质点传播出去？
生：不能．
师：在波的传播过程中，介质中各质点怎样运动？
（教师使用清华同方课件“机械波的形成与传播（二）”
和视频“机械波传播特点”，学生总结出答案）
视频：机械波传播特点
生：各质点只能在其平衡位置附近振动．
师：从运动学角度来分析，波传播的是什么？
生：波传播的是振动形式．
⑴从运动学的角度分析：波传播的是振动形式，介质中的各质点并不随波向传播方向迁移，各质点只能在其平衡位置附近振动．
师：大家知道振动起来的物体具有能量，那么，在介质中本来静止的质点，随着波的传来，开始振动起来，这说明了什么？展示视频“波是传递能量的一种形式”．
视频：波是传递能量的一种形式
生：这表明它获得了能量．
师：质点获得的能量是从哪里来的？
生：是从波源传递来的．
师：波在传播振动的同时，也将波源的振动能量传递出去．
⑵从能量的角度来分析：波是传递能量的一种方式．
3．波的分类（展示视频“横波的形成”、“绳波分析”和“纵波”，指出它们分别为横波和纵波）
视频：横波的形成
视频：横波
视频：纵波
师：横波的传播方向与各质点的振动方向是什么关系？
生：垂直．
师：横渡所呈现的外形有什么特点？
生：横波的外形呈现凸部（波峰）、凹部（波谷）．
师：纵波的传播方向与各质点的振动方向是什么关系？
生：平行．
师：纵波所呈现的外形有什么特点？
生：纵波的外形呈现密部、疏部．
（三）反馈练习
（出示如图2所示的投影片）
1.关于振动和波的关系，下列说法正确的是（ ）
A.有机械波必有振动 B.有机械振动必有波
C.离波源远的质点振动得慢 D.波源停振时，介质中的波立即停住．
2.在课本所示的装置中，如果使金属球垂直于弹簧在水平方向来回振动，弹簧中形成的波是纵波还是横波？
3.一列波由波源向周围介质扩展开去，由此可知（ ）
A.介质中各质点由波源向外扩展． B.质点的振动由波源向外传播．
C.质点的振动能量由波源向外传播． D.各质点只是振动而不发生迁移．
4.右图表示某时刻一列横波的波形，此刻波中P点的振动方向向下，试确定这列波的传播方向．
（四）课堂总结
本节课要重点掌握：1．波动的物理实质．2．横波与纵波的区别和特点．（在板书中用红笔画出）
（五）布置作业 课后练习．
六、 教学反思
1、利用视频及多媒体课件成功突破了本节教学的难点
难点一：机械波的形成——机械振动在介质中的传播。
在学生的经验中，在介质中匀速运动的一般是有形的物体，如人、车、滑块等，而此处在介质中传动的却是一种抽象的运动形式——机械振动，与旧知识的联系性不强，因而缺乏感性认识。以往传统的教学，是借助横波发生器边演示边讲解，虽然能讲清原理，但由于缺乏感性经验的辅助理解，使教学双方都感到十分吃力。视频画面及多媒体课件的展现，增加了学生的感性认识，特别是借助课件的慢放功能，学生理解“振动”在传播变得容易多了。
难点二：机械波的特点
横波中波动方向与质点之间的关系，及质点间的带动关系，由课件中前后瞬间的对比，化抽象为形象，学生自己总结规律，难点自然被突破。
2、对欠缺处的思考 虽然多媒体课件的应用极大地调动了学生的学习热情，同时也帮助学生突破认知的难点，但课件应用仅停留在展示的层面，而人机交互性并不强。信息技术与课程整合的强大优势表现在交互性强、反馈迅速等方面，以后的教学中应加强这方面思考和尝试，以充分挖掘现代教育技术的优势，最大限度地提高课堂教学效率。 |