人教版高中物理选择性必修1第3章第2节 波的描述教学设计

人教版高中物理选择性必修1第3章第2节波的描述教学设计

课题波的描述单元3学科物理年级高二

波的描述是本章的教学重点和难点。教材首先介绍了图像法，然后再介绍波长、频率和

波速等物理量，为用解析法描述波打好基础。教学中应根据实际情况，采用多种教学手段，

如通过波动演示箱或者利用多媒体动画课件模拟演示各个时刻的波形，帮助学生在头脑中形

成正确的物理图景。以横波为例说明波的图像的物理意义，通过这一过程提高学生的抽象

思维能力。

教材重点说明波的图像表现的是各个质点在某时刻偏离平衡位置的位移。对此，学生

在初学时并不容易理解，波的图像与某时刻横波的形状相似，但波的图像的意义究竟是什么?

教材

分析首先要让学生弄清波的图像中横、纵坐标各表示什么物理量，理解波形图中各点所表示的是

质点相对平衡位置处的位移，最高(低)位置表示质点位移达到最大。在学习用图像法描述波

以后，要让学生切实理解波长、频率和波速是描述波的特性的物理量，能用这些物理量措述

机械波。

在学生认识波长、频率和波速三者的关系后，应进步加深对波的图像的认识。在本节

课后，学生应能从波的图像中获取相关信息，对有关问题进行分析和推理，并能解释生产生

活中的有关现象。

(1)能用描点法作横波的图像，理解波的图像的物理意义。

(2)理解波长、频率和波速的意义及其关系。

教学(3)能判断波的传播方向和质点的振动方向。

目标物理观念：理解波的图像的意义。

与核科学思维：能够由波的图像判断传播方向与质点振动方向的关系，由有关信息画出波的

心价

图像。

值观

科学探究:会区别波动图像和振动图像。

科学态度与方法：掌握用图像分析问题的方法。

重点理解波的图像的意义。

难点由波的图像判断传播方向与质点振动方向的关系，由有关信息画出波的图像。

教学过程

教学环节教师活动学生活动设计意图

导入新课关于简谐运动的图像

1.图线的x、y轴(横、纵坐标)分别表示什么思考并回通过问题的

物理量？答以上问题。形式，复习有关

2.图象的物理意义是什么？简谐运动图像的

3.曲线是不是质点的运动轨迹？质点做的是相关知识，引出

什么运动？新课内容。

4.从简谐运动图象可以求哪些物理量?

讲授新课一、波的图像

思考：简谐运动的图像直观地反映了质点做简

谐运动的物理过程，根据图像可以看出质点在任意思考如何通过问题，

时刻的位移。如何用图像描述机械波在同一时刻若描述同一时让学生理解什么

各质点的位移？刻各个质点的是波的图像。

位移。能用“视频”

和“图片”来对

比理解波的图像

和质点的振动图

我们可以用照象机把波的形状摄下来，就是按像。

下快门瞬间各个质点离开各自平衡位置时的情形。

我们就把这些质点连成曲线，就是该时刻的波的图

象。

也称波形图。

1、定义：如果波源做简谐运动，各介质也跟

着做简谐运动，所形成的波叫做简谐波

2、图象：正弦曲线（或余弦曲线）.

3、简谐波是一种最基本、最简单的波.

4、波的图像的物理意义：反映某时刻各个质

点偏离平衡位置的位移.

二、波长、频率和波速

1、波长:沿波的传播方向，振动相位总是相

同的两个相邻质点间的距离，叫做波长，常用λ表观察波的

示。图像，明确波让学生通过

观察：在波动中，相隔等于波长的两个点的振长的概念，找观察和讨论，总

动特点？出波的图像的结波的图像的特

特点。点。更好的理解

相关知识点。

（1）这两点对平衡位置的位移的大小和方向

总保持相同。

（2）这两点速度大小和方向总保持相同。

相隔λ的两个质点的步调有什么关系？

相隔λ/2的两个质点的步调有什么关系？

2、频率（或周期）：介质中各质点振动的频

率（或周期）都等于波源的振动频率（或周期），

明确频

我们把这个频率（或周期）叫做波的频率（或周期）。

率、波速得概

频率通常用字母f表示，单位是Hz．周期通

念。

常用字母T表示，单位是s．

几点说明

(1)波的周期（或频率）应由波源决定，与传

播波的介质无关。

(2)每经过一个周期的时间波就沿传播方向传

播一个波长的距离。

(3)每经历一个周期，原有的波形图不改变。

3、波速：单位时间内振动所传播的距离叫做

波速。

（1）物理意义:反映振动在介质中传播的快慢

程度.

（2）波速在数值上等于在单位时间内某一波

峰或波谷（疏部和密部）向前移动的距离。

（3）几点说明

对比区分

①波速的大小由介质的性质决定，同一列波在

波速和振动速

不同介质中传播速度不同。

度。通过对比波

②一列波在同一均匀介质中是匀速传播的

速和振动速度，

波速和振动速度有什么区别？

更好的理解波的

①波速由什么决定？

图像和质点的振

波速由介质决定，与波的频率、质点的振幅无

动图像的含义。

关

②频率由什么决定？

波的频率只取决于波源，与波速、波长无关。

波在传播过程中、从一种介质进入另一种介质时频

率不变。

③波长由什么决定？

波长则决定于波速和频率。波从一种介质进入

另一种介质波速发生变化，频率不变，波长发生变

化；波在同一介质中传播，当频率发生变化，波长

也发生变化。

例题：图中的实线是一列正弦波在某一时刻的完成课本

波形图。经过0.5s后，其波形如图中虚线所示。例题。通过课本例

设该波的周期T大于0.5s。题，理解波的多

（1）如果波是向左传播的，波的速度是多大?解问题。

波的周期是多大?

（2）如果波是向右传播的，波的速度是多大?

波的周期是多大?

解：(1)如果波是向左传播的，从图看出，虚

线所示的波形相当于实线所示的波形向左移动了

6cm(1/4一个波长),由此可求出波速的大小

x0.06

vm/s0.12m/s

t0.5

0.24

Ts2.0s

v0.12

(2)如果波是向右传播的，从图看出，虚线所

示的波形相当于实线所示的波形向右移动了18cm

(3/4个波长),由此可以求出波速的大小。

x0.06

vm/s0.12m/s

t0.5

0.24

Ts0.67s

v0.36

课堂练习1、(多选)关于波长,下列说法正确的

完成课堂

是()

练习。

A.在一个周期内振动在介质中传播的距离等

于波长

B.在一个周期内某个质点所走过的路程等于

波长

C.在波的传播方向上位移始终相同的相邻两

质点间的距离等于波长

D.在波的传播方向上振动速度始终相同的相

邻两质点间的距离等于波长

解析:在波动中,对平衡位置的位移总是相同

的两个相邻质点间的距离等于波长,在一个周期

内,振动在介质中的传播距离等于一个波长,故选

项A、C正确;在波传播过程中,质点只是上下振动,

并不随波迁移,故选项B错误;在波的传播方向上振

动速度始终相同的相邻两质点间的距离等于波长,

故选项D正确。

答案：ACD通过波的图

三、波的图像的应用像的应用的学

从波的图象上可获得哪些信息？习，让学生更好

观察波的的掌握波的图像

图像，寻找能的特点。

发现的信息。理解波形成

的根本原因。

①振幅A:图像的峰值.

②波长λ:相邻两个波峰或波谷之间的距离.

③各个质点的位移Y:对应于图像上某一点的

坐标（x，y）．

1.求波的传播方向

（1）已知波向右传播，试判断P点振动方向？学会求波

的传播方向。

波的成因法:前一质点依次带动后一质点延迟

振动

思考：如果已知P点的振动方向向下，判断波

的传播方向．

上下坡法：将波的图像视为蜿蜒起伏的“山

坡”，沿波的传播方向看，“上坡路段”上的各

质点都向下振动，“下坡路段”上的各质点都向上

振动．简称“上坡下，下坡上”

掌握求波

的传播方向的

思考：如果已知P点的振动方向向上，判断波方法。

的传播方向．

课堂练习2、图示为一列向右传播的简谐波在通过练习和

某时刻的波形图试求出波形图上A、B、C、D四个讨论，掌握画波

质点的振动方向.形图的方法。

思考：如果这列波是向左传播的，则这四个质

点的振动方向又如何？

2.求波在任意时刻的波形图

⑴特殊点法

完成思考

先找出两点（平衡位置和波峰及波谷特殊点）

问题、掌握解

并确定其运动方向；然后确定经△t时间内这两点

决方法。

所达到的位置；最后按正弦规律画出新的波形。

⑵图象平移法

经过时间Δt，波在传播方向移动的距离Δx=v通过练习，

Δt,因此，把图象沿传播方向平移Δx即得到相对巩固新学知识。

应的图象.

机械波的振动状态和波形以波速匀速传播。

课堂练习3、图甲为某一波在t=1.0s时的图

像,图乙为参与该波动的P质点的振动图像。

完成课堂

(1)说出两图中AA'的意义。

练习。

(2)说出甲图中OAB图线的意义,并判断甲图中

的波的传播方向。

(3)画出甲图中各质点再经3.5s时的波形。

振动图像与波动图像的对比

小组讨

论，总结对比

振动图像和波

动图像的区别

和联系。

课堂练习4、一列简谐波在t=0时刻的波形如

图甲所示,图乙表示该波传播的介质中某质点此后

一段时间内的振动图像,则()

A.若波沿x轴正方向传播,图乙应为a点的振

动图像

B.若波沿x轴正方向传播,图乙应为b点的振

动图像

C.若波沿x轴正方向传播,图乙应为c点的振

动图像

D.若波沿x轴正方向传播,图乙应为d点的振

动图像

解析:在图乙的振动图像中,t=0时刻质点在平

衡位置并向y轴的正方向运动,而图甲的波形却表

明在t=0时刻,质点b、d在平衡位置,而a、c不在

平衡位置,故选项A、C判断错误;若波沿x轴正方

向传播,质点b应向上运动(逆着波的传播方向,在

它附近找一相邻点,此点正好在它的上方,质点b就

应跟随它向上运动),故选项B判断正确;若波沿x

轴正方向传播,同理可以确定质点d应向下运动,故

选项D判断错误。

答案：B

拓展提高1、一列简谐波在x轴上传播,在某时刻波形如完成拓展

图所示,已知此时质点E的运动方向向下,则()提高。通过完成练

A.此波沿x轴正方向传播习题，巩固基础

B.质点C此时向下运动知识，加深印象。

C.质点A将比质点B先回到平衡位置

D.质点D的振幅为零

解析:由题意可知波沿x轴负方向传播,质点C

向下运动,质点B将比质点A先回到平衡位置,质点

D的位移为零,但振幅不为零。

答案：B

2、(多选)关于波长的下列说法正确的是

()

A.机械振动在一个周期内传播的距离等于一

个波长

B.在波形上位移相同的相邻两质点之间的距

离等于一个波长

C.在波形上速度最大且相同的相邻两质点间

的距离等于一个波长

D.在波形上振动情况总是相同的两点间的距

离等于一个波长

解析:机械振动的质点在一个周期内向远处传

播一个完整的波形,故选项A正确;由波形可见,在

一个完整波形上,位移相同的相邻质点之间的距离

不一定等于一个波长,故选项B错误;速度最大且相

同的质点,在波形上是在平衡位置上,如果相邻,那

么正好是一个完整波形的两个端点,所以选项