2022-2023學年粵教版選擇性必修第一冊 3.2機械波的描述 教案

《機械波的描述》教學設(shè)計教學目標：觀察波的實際圖像，能通過建立直角坐標系建模的方法畫出波的圖像來描述橫波，提高學生的科學思維能力；通過觀察、分析波的圖像，理解波峰、波谷的等概念；理解波速、波長和頻率的關(guān)系，能用波長、波速和頻率等概念解釋波的傳播問題；通過分析波形在相鄰質(zhì)點間的傳播過程，理解質(zhì)點間的作用和能量關(guān)系；能應(yīng)用波的圖像結(jié)合描述波的物理量解決實際問題，感受應(yīng)用物理學工具解決問題的樂趣。教學重點：用圖像結(jié)合物理量描述機械波的特點；通過圖像分析機械波傳播的相關(guān)問題。教學難點：機械波的圖像的物理意義；通過圖像分析機械波傳播過程中質(zhì)點的振動情況、時間、路程等信息。教學方法：通過創(chuàng)設(shè)問題，分析實例，進行小組討論，引導學生進行探究式學習課時安排：2課時問題引入：觀察水波，可以看出波在空間、時間上具有周期性，我們能否用圖像的方法來描述一列波呢？如果能，坐標軸表示的是什么物理量？新課教學：機械波的圖像1、簡諧波：波源做簡諧運動時，介質(zhì)的各個質(zhì)點隨之做簡諧運動，所形成的波就是簡諧波。情境：持續(xù)上下抖動軟繩?！舅伎紗栴}】（1）繩波圖有什么特點？與前面學習的哪個圖像相似？（2）請用大致畫出繩子抖動過程的圖像？建立直角坐標系：橫坐標表示介質(zhì)中各個質(zhì)點的平衡位置；縱坐標表示這一時刻各個質(zhì)點偏離平衡位置的位移，連接各位移矢量的末端，得出一條光滑曲線，這條曲線就是簡諧波在這一時刻的圖像?！居懻撆c交流】振動圖像與機械波的圖像有什么不同？總結(jié)：（1）振動圖像：表示某個質(zhì)點在各個時刻的位移。機械波的圖像：表示某一時刻各個質(zhì)點的位移。描述機械波的物理量波長：對平衡位置的位移總是相同的兩個相鄰質(zhì)點之間的距離，叫作波長，用表示?！舅伎紗栴}】（1）一列簡諧橫波，兩個相鄰波峰或者波谷之間的距離與波長有什么關(guān)系？波在任意兩個相鄰波峰或者波谷傳播所用的時間與周期有什么關(guān)系？總結(jié)：機械波傳播一個波長的時間正好等于波源的振動周期。（2）任意兩個位移總是相等的點的距離與波長有什么關(guān)系？波在任意兩個位移總是相等的點傳播所用的時間與周期有什么關(guān)系？波速：振動狀態(tài)在介質(zhì)中傳播的速度叫作波速，用表示。周期與頻率的關(guān)系：得到波長、波速與頻率的關(guān)系：【討論與交流】一列波在不同介質(zhì)中傳播時，其頻率（或周期）、波長及波速哪個會改變？哪個不會改變？例題1：一列簡諧橫波波源的振動圖像如圖所示，若已知該列波在某均勻介質(zhì)中的傳播速度為0.85m/s，請畫出該列波在時刻的波的圖像。取波源的平衡位置為坐標原點。例題2：兩人分別乘坐靜止在湖面上的甲、乙兩條小船，兩船在湖面上相距20m。有一列水波沿甲船到乙船的方向傳播，使每條小船每分鐘上下浮動30次。當甲船位于波峰時，乙船剛好在波谷，此時兩船間還有兩個波峰。這列水波的傳播速度是多少？情境：一簡諧橫波在時刻和時刻的波形圖如圖所示?！舅伎紗栴}】（1）設(shè)波在介質(zhì)中的傳播速度為，經(jīng)過時間，波的圖像沿著波的傳播方向運動的距離是多少？（2）沿波傳播方向，波形圖上每個質(zhì)點的振動方向是怎樣的？總結(jié)：沿波傳播方向，“上波”的質(zhì)點都向下振動，“下波”的質(zhì)點都向上振動。從實線到虛線，波的形式、能量沿軸傳播的距離是多少？若原點O是波源，虛線和實線任意兩個相鄰波峰或波谷之間的距離是多少？例題3：圖中的實線是一列正弦波在某一時刻的波形圖。經(jīng)過0.5s后，其波形如圖中虛線所示。設(shè)該波的周期大于0.5s。（1）如果波是向左傳播的，波的速度是多大？波的周期是多大？（2）如果波是向右傳播的，波的速度是多大？波的周期是多大？【討論與交流】（1）如圖所示的圖像（a）和圖像（b），波形從實線到虛線的變化所經(jīng)歷的時間和周期的關(guān)系式怎樣的？圖（a）：圖（a）：或如圖所示的圖像（c），時刻波剛好傳播到P點，且波形如圖中實線所示。若波傳到Q點后再經(jīng)過一段時間，部分波形如圖中虛線所示，那么與周期之間有什么關(guān)系？課堂小結(jié)：振動圖像與波動圖像的比較特點振動圖像波動圖像相同點圖線形狀正（余）弦曲線正（余）弦曲線縱坐標不同時刻某一質(zhì)點的位移某一時刻介質(zhì)中所有質(zhì)點的位移縱坐標最大值振幅振幅不同點描述對象某一振動質(zhì)點一群質(zhì)點（軸上各個點）物理意義振動位移隨時間的變化關(guān)系軸上所有質(zhì)點在某一