3. 波的图像精品学案

2-3《波的图象》（第一课时）教学设计

四川省广安代市中学校 黄天平

【学科素养培养】

一、物理观念

1．理解波的图像的意义。知道波的图像的横、纵坐标各表示什么物理量，知道什么是简谐波。

2.能在简谐波的图像中确定质点振动的振幅等物理量。

3.知道用图象法研究波动的优点，理解图象的得出方法和物理意义。

4.知道简谐波的概念。

（注：波的传播方向与各振子某时刻的振动方向的相互判定的方法在第1节中已经完成，本节不再列为本节课的一个目标；能从某一时刻波的图象和波的传播方向，正确画出下一时刻或前一时刻波的图象这一目标也改为第3节的内容，一是为减少第2节的容量和难度，二是因为平移的距离多与波长有关，只有学习了波长之后才方便学习。）

二

、科学思维

1.建立波动图像的正确模型，知道简谐波的图象是一条正弦曲线。

2．能够辨别振动图象和波动图象的异同。

3．已知某一时刻某简谐波的图像和波的传播方向，能画出下一时刻的波的图像，并能指出图像中各个质点在该时刻的振动方向。

三、实验探究

1．学生经历用描点法画出波动图象的过程，体会波动图象的物理意义。充分利用箱式波动演示器展示波的传播方向与质点振动方向关系，波动图像的变化。

2．通过比较和讨论振动图象与波动图象的异同，锻炼学生的观察辨析能力、归纳总结能力以及语言交流能力。

四、科学态度与责任

让学生体验波动过程和谐有序之美，体验辨析事物间异同的艰辛与乐趣。让学生成为质点，人为演示波动变化图，感悟波动过程“带动”效果。

【教学重点】

1．波动图像的得出。

2．带动法画出再经过nT时刻波形图。

3．振动图象和波动图象的异同。

【教学难点】

振动图象和波动图象的异同。

【教学方法】

箱式波动演示器，多媒体课件与视频、讨论探究，“学生质点”演示。

【教学过程】

一、复习并引入新课

师：绳波是如何形成的？参与波动的各质点的运动有什么规律？

生回忆讨论相互补充得出：由于各质点的带动作用，振动在介质中传播形成机械波；各质点都在振动并不随波迁移，发生迁移的是波形，各质点的振动规律都相同只是沿传播方向振动相位（步调）依次落后。

师：由于波动是大量质点同时振动形成的，而且各质点振动步调又不一样，因此波动远比振动复杂，这就给我们研究它带来了困难，不过对付复杂的运动我们可是有法宝的，它可以使运动变得直观简洁，这个方法研究振动时也用过，大家说是什么方法？

生：图象法。

师：本节课我们就学习如何建立波的图象以及波动图象与振动图象的异同。

板书：第2节

波的图象

二、新课教学

师：自学课文5分钟。

师：下面我们一起思考或完成以下几个问题。

（以下各问题以学案的方式给出，并预留出作答空间）

1．波的图象横、纵轴的物理意义是什么？

2．用描点法画出图-1所示的一列水平绳波此时刻波的图象（以与手相接的质点为波源，需要确定位置坐标和位移大小时用毫米刻度尺）

3．波的图象的物理意义是什么？

4．什么样的波叫简谐波？

5.“特殊点”法画波的图像的解题步骤：？

6．利用图-3讨论波动图象与振动图象的主要异同？

完成问题1：

学生很容易回答出问题1，让学生在空白处作答：

x轴──参与波动的各质点的平衡位置。

y轴──某一时刻各质点的振动位移。

师：大家都知道，画运动图象的方法中最常用的就是描点法，即先在坐标系中选取若干点，再用平滑曲线拟合这些点就得到了图象，下面我们就亲自动手画波动图。

完成问题2：

学生回答问题2，教师巡视指导交流。

当绝大多数学生都作完后，挑选几名同学用实物投影展示，并阐述自己的思路，老师与其他同学适当点评。

师：很容易看出某时刻绳波的图象与绳子此时的形状是一样的，就像沿垂直于绳子所在平面拍得的照片一样，实际上对所有横波而言波的图象与那一时刻质点组排列形成的图形都是一样的，那么对纵波而言，波的图象会不会与质点组排列形成的图形也一样呢？请大家根据说明完成学案上的图-2。

学生作图时老师巡视指导交流，当绝大多数学生都作完后，挑选几名同学用实物投影展示，并阐述自己的思路，老师与其他同学适当点评。

师：可见波动图象反映的是某时刻各质点的位移分布规律而不是某时刻各质点的位置分布规律，那么能回答问题3了吗？

完成问题3：

学生很容易答出，并在空白处作答：

表示某时刻各质点相对平衡位置的位移．

完成问题4：

学生很容易答出，并在空白处作答：

各质点做简谐运动时，波的图象为正弦曲线，这种波叫简谐波。

师：简谐波的图象是正弦曲线，简谐运动的图象也为正弦曲线，那么波动图与振动图主要有什么异同呢？同学们先讨论5分钟，然后准备回答。

完成问题5：

（学生课堂练习，讨论过程中，老师到学生中巡视并参加讨论。）

得出结论：“特殊点”法画波的图像的解题步骤：

1.明确波的传播方向，

2.依“带动法”画出横坐标轴上0和1/4等特殊点处质点振动方向，

3.按照t=?T时刻找出这些质点的位置，

4.按照正弦（余弦）规律作图。

完成问题5：

（学生课堂讨论过程中，老师到学生中巡视并参加讨论。）

学生开始回答时，要求老师组织其他同学点评、补充，必要时可以让学生利用实物投影展示他在图-3上的发现。

较容易找出的异同有两个，一是坐标轴的物理意义，二是图象的物理意义。不容易找出的异同也有两个，一是随着时间的推移图象的变化，二是通过图象讨论质点振动过程中各个物理量变化规律的方法，教师要及时启发引导。对于前一个异同可以提出以下问题启发：振动图只画到4s末，如果问5s末的振动情况怎么办？假设波动图是4s末的，如果问波源再振了（T为振动周期）时间后的波动情况呢？（对于振动图象的延长和波动图象的平移可以用课件对比演示）对于后一个异同可以提出以下问题启发：图-3中a质点此刻的振动方向如何？加速度、位移的方向又如何？此刻后的一小段时间内速度、加速度、位移大小如何变化？若波向左传播，以上问题答案如何？b点代表的时刻，振子的振动方向如何？加速度、位移的方向又如何？此刻后的一小段时间内速度、加速度、位移大小如何变化？

教师引导同学们结合动态图像展示，最后归纳出以下四点，在空白处作答。

1．坐标轴的物理意义：振动图象的横轴为时间，波动图象的横轴为各个质点的平衡位置；两种图的纵轴均为质点相对平衡位置的位移。

2．图象的物理意义：振动图象表示一个质点不同时刻的振动位移情况；波动图表示所有振动的质点在同一时刻的振动位移情况。

3．图象随时间的变化：随着时间推移，振动图象已有形状和位置不变，仅仅进行线的延长；而波动图已有形状虽不变，但位置上要沿传播方向平移。

4．由图象讨论各物理量：某时刻质点振动方向的判定方法不同；而加速度、位移的方向判定方法一样，速度大小、加速度大小、位移大小的变化趋势判断方法一样。

练习1：已知波速v=2m/s一列波，X=8m处质点图示时刻向上振动，请画出再经过3s时刻波形图。

教师指导学生方法小结归纳：

已知某时刻波的图像判断任意时刻的方法：描点法

练习2：若已知甲是一列简谐横波在t=0s时刻的波形图，机械波中P质点的振动图像如图乙所示,求机械波的传播方向和波速

/y/m 0m/m2

4

6

8

x/m

三、教师课堂小结

1．波动图象如何得出的；

2．带动法求解策略

3．波动图象与振动图象的主要异同。

作业：

教材P30：1.2.3.4.5.6