121波的形成和传播 优秀教案优秀教学设计高中物理选修34新课 4.docx

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121波的形成和传播优秀教案优秀教学设计高中物理选修34新课4

1波的形成和传播

一、教材分析

（一）、整体感知：

机械波的教学是在机械振动的基础上讲述波的基础知识，可以说波的教学是以振动为基础的，也是振动知识的深化和延伸。

波动是高中物理的一个难点。

主要是因为，它需要学生想象多个质点同时又不同步的运动，从整体上看，形成波在空间的传播。

这对学生的理解力和空间想象力有较高的要求。

课本中尽量用形象的比喻、图示和分析来帮助学生理解，并抓住主干，以便切实让学生理解最主要、最基本的知识，和通过学习知识提高能力。

学生对波的认识和理解需要一个过程，这个过程也是提高学生的空间想象能力和思维能力的过程。

在教学中不急于求成，而是多举学生常见的或易于了解的实例，并通过比喻、播放录象、模拟动画，帮助学生逐步体会和理解。

建构主义理论认为：

学习不是知识由教师向学生传递，而是学生自己建构的过程。

因此对本节的重点难点及疑点要有意识地把它分阶段地融入横波和纵波的实验教学与可控动画（课件）的探究中，使学生在横波、纵波、明确机械波概念后的三个阶段的探究中多次得到强化。

（二）、重点、难点、疑点的分析及处理办法：

1、重点：

探索机械波的形成与传播过程

2、难点：

探索机械波的形成与传播过程

3、疑点：

波在传播振动这种运动形式的同时也传递了波源的能量，但介质中的质点并不随波迁移

4、处理办法：

重点的体现与难点的突破：

通过学生实验去发现问题、提出问题，组织学生通过不同的探究途径对选出的问题进行探究，在探究过程中要求学生相互讨论、相互讲述、相互分享探究到的成果，在体验成功感中进一步激发学生的探究欲，在组织部分同学给全班分析的过程中提炼出分析问题的两个要点，然后利用课件中可控动画再次展开探究，在探究中落实提炼出的两个要点，最后通过波的形成与传播的模拟实验（同学们下蹲、起立），使学生从感性认识上升到理性认识。

疑点的解决：

最让学生困惑的是介质中的质点并不随波迁移，于是有意识地把它分阶段地融入横波和纵波的实验教学与可控动画（课件）的探究中，使学生在横波、纵波、明确机械波概念后的三个阶段的探究中多次得到强化。

（三）、探究能力的达成

托尔斯泰说过：

“成功的教学所需要的不是强调，而是激发学生的兴趣。

本案一开始就播放自然界中和谐的画面，激发学生的好奇心、探究欲，为目标的达成埋下伏笔。

组织学生进行绳波实验，让学生在实验中发现问题、提出问题、寻找探究问题的途径、对探究对象进行探究，在探究中构建知识体系、体验成功，在交流中纠正可能存在的错误观点，在合作中培养团队精神与交际能力。

把重难点、疑点的突破有意识地分阶段融入到学生的主动探究中，使一波一波的探究活动此起彼伏，贯穿于教学的主干线。

课后还留一道更加开放的探究题，给学生的思考、探究、发现和创新提供最大的空间。

在一环环的探究中，不仅激发了学生的学习兴趣，理解掌握了知识技能，而且还让学生感悟到了科学探究的一般流程，增加了从事科学探究的热情，提高了探究创新和共同协作的能力。

二、教育目标

（一）知识目标：

1、理解直线上机械波的形成过程。

2、知道横波、纵波、波峰、波谷、密部、疏部的概念。

3、知道“机械振动在介质中的传播，形成机械波”。

4、理解波在传播运动形式的同时也传递了能量。

（二）能力目标：

1、培养学生观察能力，主动发现问题、提出问题、探索问题、分析解决问题的能力。

2、培养学生空间想象能力。

（三）情感目标：

培养学生严谨、求实的科学研究精神和仔细观察、积极参与、勇于探索、敢于质疑、敢于创新和共同协作的探索精神，并激发学生的爱国热情。

三、设计思路

本教案将机械波传播中的一些共性融入到波形成和传播的探究中，所以这里详细阐述波的形成和传播部分的教学设计。

【波的形成和传播】由激起学生探究自然欲的和谐画面（水波录像）带领学生步入波的世界，紧接着利用媒体给学生介绍常见的波及一些应用的画面，进一步激发学生的好奇心与探究欲。

趁学生充满新鲜感之机便步入了本节的重难点。

播放已录制成录像的绳波实验给学生以示范，使学生把精力集中在自己实验操作中的问题发现上，而不会把精力浪费在怎样做实验上。

随后组织学生进行绳波实验，教师巡视指导，提醒学生及时记录实验中发现的问题。

然后收集反馈学生发现的问题，采集一些较集中的问题（重难点）作为探究的对象。

组织学生通过不同的探究途径（详见教学过程部分）对探究的对象进行探究并要求学生相互讲述。

在学生由探到究到果后，组织学生发言，分享探究的成果，体验成功感。

在学生的分享与讨论中提练出两个要点和三点规律（详见教学过程部分），从而有效解决所选出的探究问题。

为进一步深化对重难点的理解、帮助学生纠正在探究中出现的不科学之处，紧接着组织学生对Flash制作的波的形成和传播的可控动画展开讨论。

探究完课件后组织学生演示波的形成和传播的摸拟实验，再次使重难点疑点问题清晰化、明朗化，同时渗透了爱国主义教育。

【横波、纵波、机械波】由学生对操作的绳波实验与演示的弹簧纵波实验的对比观察中引出横波与纵波，然后组织学生结合演示实验和纵波课件，借鉴绳波形成和传播的探究思路对弹簧纵波进行探究。

汇总在横波与纵波的探究中得到的一些共性，再次突破重点、难点及疑点，使之渗透在本节教学的全过程中。

本教案采用探究式教学方法，在探究过程中采用比较明显的有实验法（如学生动手实验）、比较法（如比较绳波与弹簧波中波的传播方向与质点振动方向关系）、讨论法（如学生共同讨论探究成果）、多媒体辅助教学法（如Flash制作的课件）等

四、教学准备

绳子、J2212型纵波演示器、音叉、多媒体课件（本课件框架由Flash生成，其中播放的录像镜头和可控动画都由一个文件调用）、多媒体设备、将同排桌子靠在一起

五、教学过程

--引入新课--

播放镜头（录像）引出一种广泛存在的运动形式——波动：

用石子投入水中，激起一圈圈起伏不平的水面波向周围传播，传到水中的蓝球处，使蓝球振荡起来。

（利用媒体播放一段自然生活中的和谐画面，带领学生步入一个美妙的世界，激起学生探究自然奥秘的欲望）

--新课教学--

【一】初步感悟波在生活中普遍存在

（一）初步介绍常见的波

录像）：

1995年对日本神户影响较大的地震画面（内部伴随着讲解声）

由地震画面与讲解声引出地震波、声波。

刚才我们接触的水波、声波、地震波都是机械波（这章内容为机械波，所以特意利用媒体播放了两小段录像，给学生一个感性的认识。

）

2、从大家在电视机、收音机前获取“世界杯”情况中引出无线电波。

3、从光纤通信、太阳能热水器接收太阳能引出光波。

无线电波、光波都是电磁波。

（二）通过图像展示一些波的应用（利用媒体展示有关波应用的一些画面，激发学生的求知欲，强烈激起学生的探究欲）

北京地球卫星通讯接收站、B型超声波、北京音乐厅上方和四周的声音反射板、移动通讯

【二】波的形成和传播

1、播放镜头（录像）进行分析：

长绸舞迎风飘扬的国旗

2、播放镜头（录像）：

已转换成录像镜头的教师演示绳波实验（利用媒体播放一次的目的在于让学生知道要进行怎么样的实验，因为下一步的最终目的在于学生在实验中能发现什么问题，而不是怎样做实验）

实验器材：

一根较长的软麻绳，在绳上做上明显不同标记。

演示实验一：

将软绳平放在地面上（或长桌面上），用于握住绳的一端，拉平后向上抖动一次。

演示实验二：

绳的一端由一同学握住，教师用手握住另一端，持续地上下抖动。

3、组织学生分组进行绳波实验（在座位上同排的四组同学组成一小组，同排桌子靠在一起），要求学生将在实验中发现的问题及时记录下来。

4、收集学生提出的问题并向学生反馈，采集一些比较集中的问题作为这节课要探究的问题，其余部分可留给同学们课后去探究。

下面是笔者在温州市探究式教学模式公开课（2002年6月6日在乐清中学举行）中学生提出的较集中的问题：

①在绳波实验一中，为什么绳上形成一个凸起状态，并向另一端传去？

②在绳波实验二中，为什么绳上形成一列凸凹相间的状态向另一端传去？

③在绳波实验中，绳子上的某一点怎么运动？

④在绳波实验中，绳子上有记号的地方在上下抖动，而波又向另一端传播，这又是怎么回事？

⑤在绳波实验中，我抖动的是绳子的这一端，其余地方也跟着抖动，这能说明什么问题吗？

5、组织学生对刚才选出的问题进行探究并要求相互讲述

探究途径：

不断进行实验、同学间的相互讨论、查阅文献、请求教师的帮助

6、组织部分学生给全班同学分享探究的成果（由探到究、再到果，使学生体验成功感，增加了探究科学奥秘的兴趣）

在学生讨论的过程中提炼出两个要点和三点波在传播过程中的规律，从而有效地解决了刚才选出的问题。

要点：

①设想把绳子分成许多小部分，每一小部分可以看作质点，且相邻的质点间具有相互作用力。

②质点1在外力的作用下振动起来后，由于质点间的相互作用，它会带动相邻质点2振动起来，不过这一质点2开始振动的时刻比质点1要迟一些，这个相邻的质点又会带动它邻近的质点振动起来（后一质点总比前一质点迟一些开始振动）。

规律：

①波在传播过程中，各质点只在平衡位置附近振动，并不随波迁移。

②后一质点的振动总是落后于前一质点。

③波在传播振动形式的同时也将波源的能量传播出去

7、教师结合学生的分析，利用课件中可控制的动画与学生一起展开讨论，进一步落实了这节的重难点，同时也帮助学生纠正在探究中出现的不科学之处。

（利用Flash制作可控动画，将新教材第三页图10-5横波的形成中的6幅画面的中间环节具体化、形象化、直观化、可控化）

用可控动画模拟绳上一列波的形成过程。

波动研究的对象是质点群，为了研究问题的方便，必须首先去繁存简，建立波动模型，将研究对象由无限个质点转化为有限个质点。

图中1到25各小点代表绳上的一排质点，质点间有弹力联系着。

其中第一个质点受到外力作用将开始在垂直方向上做简谐运动，设振动周期为T。

（紧紧抓住刚才提炼出的两个要点引导学生分析绳波形成和传播的过程）。

将波在时间t从0—T/4内运动情况作为重点分析，将波在时间t从T/4—T/2内运动情况作为次重点分析，将波在时间t从T/2—3T/4内运动情况交给学生自行分析，并要求学生通过分析分别画出经3T/4、T、5T/4后的画面。

（为学习下一节《波的图象》打下基础）

在利用可控动画探究的过程中，落实好几个焦点问题是进一步探究的关键：

①质点1在外力作用下在垂直方向上向上运动时对相邻质点2有何影响？

使质点2如何运动？

②质点1在外力作用下达到最大位移处正开始向下运动时，质点2如何运动？

此时波恰好传到哪里？

③质点2达到最大位移处正开始向下运动时，相邻质点3如何运动？

此时波恰好传到哪里？

④质点1在外力作用下开始在垂直方向上做了2次全振动后，图中的各质点如何运动？

波又是如何传播的？

思考问题：

在课本第3页图10-5中，为什么有些质点上画了小箭头，有些质点上没有画出小箭头？

猜猜小箭头的方向有什么含义？

8、波的形成与传播的模拟实验（通过模拟实验再次深化了学生对要进行探究的几个问题的理解，同时通过媒体播放录像，使模拟实验中的列队过渡到行队，更接近于运动会中团体操表演波浪的画面）

①组织学生演示波的形成和传播的模拟实验（对课本内的模拟实验进行改进，便于操作）：

一组同学排成一列，后一同学双手搭在前一同学的双肩，从前边第一位同学开始周期性地下蹲和起立，第二位、第三位……同学依次做这个动作，而开始下蹲的时刻依次迟一些。

整个画面形成一凸凹相间的波自前向后传播。

德育渗透：

由模拟实验中的领头羊作用引出同学们要在学习生活上争当模范的领头羊，为班级、为学校、为祖国争光。

②播放波的形成与传播的模拟镜头（录像）：

（将按课本操作的模拟实验制成录像）

演示后指出：

这只是波的传播模拟过程，镜头里的同学间无相互作用力。

展示类似原理的图片：

利用运动员下蹲、站起的动作表现波浪的团体操表演。

【三】横波与纵波

1、由学生观察绳波实验中质点的振动方向与波的传播方向的关系引出横波、波峰、波谷的概念（绳上已有多处明显不同的标记）

2、演示实验：

用弹簧纵波演示器演示纵波的形成与传播（弹簧上已有多处明显不同的标记）

（1）由学生观察总结实验现象和观察弹簧纵波中质点的振动方向与波的传播方向的关系引出纵波、密部、疏部的概念。

（2）组织学生探究形成疏密相间的波在弹簧上传播的原因（引导学生借鉴绳波的形成和传播的分析思路）

（3）结合实验现象与课件动态探究疏密相间的波在弹簧上传播的原因（利用课件使抽象问题形象化、具体化、直观化、可控化）

（4）讨论问题（结合实验现象和相关课件）：

组织学生探究弹簧纵波在传播时是否符合在对绳波的探究中得到的三个结论：

①波在传播过程中，各质点只在平衡位置附近振动，并不随波迁移。

②后一质点的振动总是落后于前一质点。

③波在传播振动形式的同时也将波源的能量传播出去

3、讨论纵波实例：

声波（如：

敲一下音叉让振动的音叉发出声音）

组织四位学生上台模拟声波形成和传播中空气的疏密化，使抽象问题形象化、具体化。

4、展示声波在空气中传播的摸拟画面。

【四】机械波

1、利用这节课的实验和多媒体展示的画面引出介质和机械波的概念

思考问题：

形成机械波需要什么条件？

2、汇总对横波和纵波的探究中得到机械波传播时的一些规律，再次强化机械波传播中的一些疑点问题（具体问题见疑点分析）

3、波不但可以传播振动形式、传递能量，而且可以传递信息？

实例：

广播电视利用无线电波传递信息，光缆利用光波传递信息，师生间、同学间的言语交流是利用声波传递信息。

【五】课堂练习

利用这节课的第一个镜头提出问题（形成首尾呼应）：

有一位同学苦于拿不着河中的球，于是不断地向河中扔石块，想让激起的水波使球往岸边移动，这一想法是否科学？

那为什么蓝球又会动起来？

【六】课堂小结

这节课由水波这一画面带我们走入波的世界，在波的世界里同学们在实验过程和对可控动画的观察分析中发现了问题，通过问题的发现、问题的提出、问题的探究、问题的解决，同学们找到了波的形成和传播的原因，同时也得到波在传播振动形式的同时，也将波源的能量传递出去，但介质中的质点并不随波迁移这一规律。

【七】布置作业（既加深了学生对重难点、疑点的理解，也激发了学生的爱国热情）

课后由班长负责排练“墨西哥人浪”，为在亚运会上连续六届夺冠（1982—2002）的中国队喝彩。

每位同学给同桌同学针对这节课的第一幅画面（水波录像）提出问题，并就对方提出的问题给予解答（整理后上交）。

【八】板书设计

波的形成和传播

一、波的形成和传播

相邻质点间有相互作用力

后一质点的振动总落后于前一质点

二、横波波峰波谷

纵波疏部密部

三、机械波：

机械振动在介质中的传播形成机械波

（在副板书中写上“介质”两字）

六、评价方案

　　本案对在科学探究（过程、方法和能力），科学知识与技能，科学态度、情感与价值观三个方面对学生进行全面的评价。

1、对科学探究（过程、方法和能力）的评价

　　科学探究的重要目标是体验科学过程，形成初步的科学探究能力，增进对科学探究的理解。

具体的评价目标包括：

提出科学问题，进行猜想和假设，制定计划、设计实验，观察与实验、获取事实与证据，检验与评价，表达与交流等六个方面。

但对于每一个具体的科学探究活动，可以有重点地选择其中几项，有针对性地制订评价标准。

2、对科学知识与技能的评价

　　要注重科学内容的理解与应用，而不是单纯记忆。

技能的评价目标包括观察技能、实验技能和查阅文献技能等方面。

对科学知识和技能的评价要尽量融合在科学探究过程的情景中。

例如，评价学生是否能理解重点难点及疑点，在课堂上让同学利用这节课的第一个镜头（水波录像）展开讨论：

有一位同学苦于拿不着河中的球，于是不断地向河中扔石块，想让激起的水波使球往岸边移动，这一想法是否科学？

那为什么蓝球又会动起来？

在课后让每位同学给同桌同学针对这节课的第一个镜头提出问题，并就对方提出的问题给予解答（整理后上交）。

3、对科学态度、情感与价值观的评价

　　主要依据学生在科学课程各类活动中的表现，如：

是否积极参与、是否热情关注、记录实验结果是否实事求是、是否有学习科学课程的兴趣等来评价学生在科学态度、情感与价值观上的变化。

评价不仅要关注学生在科学素养方面的发展，而且要了解学生在发展中的需求，发现和发展他们多方面的潜能，帮助学生认识自我，建立自信，促进学生在已有水平上的发展，强化评价的内在激励作用，发挥评价的诊断、教育和发展功能。

在以上评价中，特别要关注对学生创新精神和实践能力的评价。

主要评价学生是否有提出新想法、新观点的勇气和欲望，是否具有问题意识和合理的质疑精神，是否能提出新观点、新方法、新设想等。

说明

一、设计理论依据、原理与方法

中学生年龄特征决定了他们具有较强的好奇心，而对于直接给出的结论或判断让他们去记忆较为反感，也激不起学习的兴趣。

于是本案例将突破重难点、疑点的寻求途径交给学生自行去实践探究，既符合中学生的心理特征，又适应体现学生主体地位、培养学生创新能力的教学主旋律。

探索是物理的生命线，开展探究性活动,既是对教师的教学观念和教学能力的挑战，也是培养学生创新精神和实践能力的重要途径。

它突出学生参与教学的主体地位，为学生营造一个和谐、宽松的研究氛围和展现个性及创造力的环境。

它有利于培养学生的自主意识和合作精神,促进学生的全面发展；有利于培养学生对物理的情感,增强学生学习的自信心和克服困难的意志力；有利于加深学生对所学知识的理解,掌握解决问题的方法和策略,提高解决问题的能力。

1、在教学过程中，以学生自主活动、自主学习、实践与探索为主，让学生采取各种不同的方法与途径去探索问题，教师较少干预；在活动氛围上，努力创设一个让学生能积极主动参与教学活动并乐于、敢于表现自己所知、所想、所能的民主氛围，以利于共同进行知识的发现、创造和分享结论。

在这节课中，学生们纷纷去进行自主探究，踊跃发言，提出了一些有独特见解的结论，激发了学生的创新热情。

根据学生的发言与互评和教师必要的较少的点拨，突破了重难点、疑点的教学，一波一波的探索过程让学生达到兴奋点。

2、在教学过程中，要为学生思考、探究、发现和创新提供最大的空间，具有较强的开放性和选择性；要构建以学习者为中心，以学生自主活动为基础的新型教学过程，使教学活动真正建立在学生自主活动和探索的基础之上，进而形成有利于学生主体精神、创新能力健康发展宽松的教学环境和教学体系。

在探究的过程中，学生的学习过程是学习主体对学习客体主动探索、不断创新，从而不断发现客体新质，不断改进已有认识和经验，建构自己的认知结构的过程，而不是通过静听、静观接受现成知识结论的过程。

3、在教学过程中，设置开放型问题，为学生创造更广阔的思维空间。

开放型问题强调了知识的整体性，教学的思维性，解决问题的过程性，强调了学生在教学活动中的主体作用，有利于提高学生学习的内在动机与学习兴趣。

在课内让学生在小组实验操作中发现问题、探究问题、交流见解，有利于培养学生的表述能力和批判、评价能力及善于思考探索的习惯；在课后让每位同学给同桌同学针对这节课的第一个镜头（水波录像）提出问题，并就对方提出的问题给予解答（整理后上交），为学生创新精神和实践能力提供了更广阔的思维空间。

二、实践过程中所面临的困难及建议

1、时间问题：

学生活动本身就很耗时，再加上学生是对未知的科学领域进行探究活动，时间变成了突出问题。

一节45分钟的课堂，无法给学生充分的时间和条件去科学探究。

要按案例所例举的那样进行完整的探究活动，一小时的一节课比较合适。

2、控制问题：

在这种教学模式中，教师是引导者，组织者，学生才是探究学习的主体。

仅管教师准备十分充分，也难免会出乎教师的意料之外，出现失控的场面。

此时容易走两个极端，一是急于控制场面，不敢真正放手，结果越俎代庖，致使教师与学生在课堂上的角色颠倒，二是不善于宏观把握全局，结果就出现了被学生牵着鼻子走的局面。

建议最好是分层教学或者小班教学比较适合。

建议教师备课时要充分备学生，同时要多学些管理学知识。