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波的描述教学设计:图像法+波长/频率/波速,三大重点深度解析

2025-11-24 15:33:20教育资讯0

物理高中必修一3-2 波的描述》(教案)jGO物理好资源网(原物理ok网)

在必修一人教版本的高中物理里,针对高二这个年级所设置的选择性必修一这一教材,其中第三章第二节的内容是波的描述,此部分教学设计的课题为波的描述,该单元属于学科物理的讲解范畴,教材剖析表明物理高中必修一3-2 波的描述》(教案),波的描述乃是本章教学的重点内容同时还是难点所在,教材先是对图像法予以介绍,之后又对波长频率以及波速等物理量展开讲述,以此为运用解析法去描述波做好铺垫,对于学科教学而言,得依据实际情形,采用多种教学手段,像是借助波动演示箱,又或者利用多媒体动画课件来模拟演示各个时刻的波形,从而助力学生在头脑当中形成正确的物理图景 。以横波情况作为例子,来说明波的图像所具有的物理意义,借由这一整个过程来提高学生的抽象思维能力,教材着重说明波的图像展现的是什么,是处于各个质点在某一个时刻偏离平衡位置的位移,对于这一点,学生在刚开始学习的时候并不是很容易理解,波的图像跟某一个时刻横波的样子相似,然而波的图像的意义到底是什么呢,首先必须要让学生弄清楚波的图像里边横、纵坐标各自表示的是什么物理量,要理解波形图里各个点所表示的是质点相对于平衡位置处的位移,处于最高或者最低位置表示质点位移达到最大 。把学生置于学习用图像法描述波之后的情境里,要促使学生切切实实地领会到,波长、频率以及波速乃是用于描述波的特性的物理量,并且能够运用这些物理量去描述机械波。处于学生认识波长、频率以及波速三者之间关系的状况下,应当进一步地加深对于波的图像的认识。就本节课之后的情形而言,学生应该能够从波的图像里边获取相关的信息,针对有关问题展开分析以及推理,并且能够对生产生活当中的有关现象作出解释。教学目标与核心价值观:其一,能够运用描点法作出横波的图像,领会波的图像的物理意义。其二,领略波长、频率以及波速的意义及其相互关系。(3)具备判断波的传播方向以及质点振动方向的能力。物理观念方面:对波的图像的意义予以理解。科学思维方面:能够依据波的图像判定传播方向与质点振动方向的关联,凭借相关信息画出波的图像。科学探究方面:会对波动图像和振动图像加以区分。科学态度与方法方面:掌握运用图像来分析问题的方法。重点在于深入理解波的图像的意义。难点在于通过波的图像判断传播方向与质点振动方向的关系,依据有关信息画出波的图像。进入教学过程中的教学环节,教师开展如下活动,就关于简谐运动的图像提出问题,其一,图线的x轴也就是横坐标所表示的是什么具体的物理量?其二,图象所具备的物理意义究竟是什么?其三,曲线是不是被视为质点的运动轨迹呢?其四,质点做的到底是什么样的运动?其五,从简谐运动图象能够求解出哪些物理量?学生针对以上问题展开思考,并予以回答。如此这样,借助问题的形式,对有关简谐运动图像的相关知识进行复习,进而引出新课的具体内容。讲解新的课程内容,其中方面一为波的图像,对此进行思考,简谐运动的图像能够直观映照出质点做简谐运动的物理进程,依据该图像能够知晓质点在任意时刻的位移情况。那么怎样运用图像去描绘机械波在同一时刻各个质点的位移呢?我们能够借助照像机将波的形状拍摄下来物业经理人,此即按下快门瞬间各个质点脱离各自平衡位置时的状况。我们把这些质点连接成曲线,这便是该时刻的波的图象,也称作波形图 。1、定义:要是波源开展简谐运动,各介质随之开展简谐运动,所形成的波称作简谐波,2、图象:正弦曲线或者余弦曲线,3、简谐波是一种最为基本、最为简单的波,4、波的图像的物理 意义:展现某时刻各个质点偏离平衡位置的位移,二、波长、频率和波速,1、波长,沿着波的传播方向,振动相位一律相同的两个相邻质点间的距离,叫做波长,通常用λ表示,观察,在波动里,相隔等同于波长的两个点的振动特点?(1)它为这两点针对于平衡位置所产生位移的大小以及方向始终维持相同状态。(2)这两点的速度大小以及方向持续性地保持相同不变。彼此相隔λ的两个质点,其步调究竟存在怎样的关系呢?相互间隔为λ/2的两个质点,它们的步调又有着何种关系呢?2、频率(或者周期):介质当中各个质点进行振动的频率(或者周期)全部等同于波源的振动频率(或者周期),我们将这个频率(或者周期)称作是波的频率(或者周期)。描述频率时,一般会用字母f来进行表示,其单位是Hz 。周期呢,通常会用字母T来表示,单位是s 。有几点需要说明,第一点是,波的周期或者频率,应该由波源来决定,和传播波的介质并没有关系 。第二点是,每经过一个周期的时间,波就会沿着传播方向传播一个波长的距离 。第三点是,每经历一个周期,原有的波形图不会发生改变 。还有波速,单位时间内振动所传播的距离就被叫做波速 。反映振动于介质里传播的快慢程度,此乃物理意义,波速于数值上等于在单位时间内某一波峰推进移动的距离,或者等于某一波谷向前挪动的距离,也等于疏部向前行进的距离,还等于密部向前移动的距离,波速大小由介质性质所决定,同一列波在差别介质里传播速度不一样,一列波在同一均匀介质中呈匀速传播态势,波速和振动速度究竟有啥区别,波速由啥决定,波速由介质决定啊,波的频率只取决于波源,跟波速、波长没有关系,波速由介质决定的同时是与波的频率无关联的,也是与质点的振幅没有关系哦 。波于传播进程之中,当从一种介质踏入另一种介质之际,频率保持不变 ③波长究竟由什么来决定呢 波长乃是由波速以及频率所决定的 波从一种介质进入到另一种介质时,波速会产生变化、频率不变,波长也会发生变化 波在同一介质里进行传播,要是频率出现变化,波长同样会出现变化 例题:图里的实线是一列正弦波于某一个时刻的波形图 经过0.5s之后,其波形如图里虚线所呈现的那样 设该波的周期T大于0.5s 。设若波是朝着左边传播的,那么波的速度究竟是多大呀,波的周期又是多大呢,设若波是朝着右边传播的,波的速度是多大啊,波的周期是多大啊,解答表明向左传播时,从图中能够看出,虚线所呈现的波形等同于实线所现波形向左移动了6厘米也就是四分之一波长,据此可以求出波速大小,向右传播时,从图中可知,虚线所示波形相当于实线波形往右移动了18厘米也就是四分之三个波长,依此能够求出波速大小 。课堂练习 1、(多选),对于波长而言,下列说法正确的是 (  ),在一个周期之内,振动于介质里传播的距离等同于波长 ,在一个周期之内,某个质点所走过的路程等于波长 ,这样的说法是错误的 ,在波的传播方向上,位移始终保持相同的相邻两质点间的距离等于波长 ,解析如下 ,在波动当中,对于平衡位置的位移总是一样的两个相邻质点之间的距离等于波长 ,在一个周期里,振动在介质里的传播距离等于一个波长 ,所以选项 A、C 是正确的物理高中必修一3-2 波的描述》(教案),在波传播的过程中,质点仅仅是上下振动而已,并不会随着波进行迁移 ,所以选项 B 是错误的 ,在波的传播方向上,振动速度始终保持相同的相邻两质点间的距离等于波长 ,所以选项 D 是正确的 。答案乃是:ACD,三、波的图象的应用,从波的图象之上能够获取哪一些信息呢?其一,振幅A:图像的峰值之处;其二,波长λ:相邻的两个波峰或者波谷相互之间的距离;其三,各个质点的位移Y:对应于图像之上某一个点的坐标(x,y)。 1.求波的传播方向,(1)已知波是朝着右边进行传播的,试对P点振动方向作出判断?波的成因法,是前一质点依照次序带动后一质点出现延迟振动,思考,要是已知P点的振动方向朝着下方,怎样判断波的传播方向呢。上下坡法,是把波的图像当作蜿蜒起伏的“山坡”,顺着波的传播方向去看,“上坡路段”上的各个质点都朝着下方振动,“下坡路段”上的各个质点都朝着上方振动,简单称作“上坡下,下坡上”,思考,如果已知P点的振动方向向上,怎样判断波的传播方向呢。课堂练习2,图示展示的是一列朝着右方传播的简谐波在某个时刻的波形图,试着去求出波形图上A、B、C、D四个质点的振动方向。思考,如果这列波是向着左方传播的,那么这四个质点的振动方向又会是怎样的呢?求波在任意时刻的波形图,首先是特殊点法,先需要找出两点,这两点是平衡位置和波峰及波谷这些特殊点,接着要确定其运动方向,之后要确定经过t时间内这两点所达到的位置,最后按照正弦规律画出新的波形;其次是图象平移法,经过时间Δt,波在传播方向移动的距离Δx等于vΔt,所以,要把图象沿传播方向平移Δx才能得到相对应的图象,机械波的振动状态和波形是以波速匀速传播的。课堂练习3,图甲是某一波在t等于1.0 s时的图像,图乙是参与该波动的P质点的振动图像。(1)讲出两图里头 AA 展现的含义。(2)讲出甲图之中 OAB 图线呈现出的意涵,并且判别甲图里头波的传播走向。(3)绘出甲图之中各个质点再经历 3.5 s 时候的波形图。有这样一个关于振动图像与波动图像对比的课堂练习,其中有一道题是,在t = 0时刻的时候,有一列简谐波,它的波形呈现如图甲所示的样子,同时呢,图乙展示的是该波传播的介质里某一个质点在之后一段时间内的振动图像,然后相关的选择题是这样的,若波沿着x轴正方向传播,那么图乙应该是a点的振动图像嘛,若波沿着x轴正方向传播,图乙难道是b点的振动图像吗,若波沿着x轴正方向传播,图乙会不会是c点的振动图像呀,若波沿着x轴正方向传播,图乙是不是d点的振动图像呢,其解析是这样的,在图乙的振动图像当中,到了t = 0时刻,质点处于平衡位置并且朝着y轴的正方向运动,然而图甲的波形却明确显示在t = 0时刻,质点b、d处于平衡位置,而a、c并不在平衡位置,所以选项A、C的判断是错误的,要是波沿着x轴正方向传播,质点b应该向上运动,也就是逆着波的传播方向,在它附近找一个相邻点,这个相邻点正好在它上方,那么质点b就理应跟着它向上运动,因此选项B的判断是正确的,要是波沿着x轴正方向传播,同样的道理能够确定质点d应该向下运动,所以选项D的判断是错误的 。jGO物理好资源网(原物理ok网)