2020版人教统编高中物理选择性必修第一册第三章《机械波》全章节教案（含章节测试卷及答案）
来源：职称计算机 发布时间：2020-12-21 点击：
【2019 统编版】
人教版高中物理选择性必修第一册
第三章《机械波》
全章节备课教案教学设计
第三章《机械波》
3.1 《波的形成》优秀教案 3.2 《波的描述》优秀教案 3.3《波的反射、折射和衍射》优秀教案 3.4《波的干涉》优秀教案 3.5《多普勒效应》优秀教案 本章测试卷及答案
3.1《波的形成和传播》教案设计
教学目标：
知识与技能: 1、知道机械波的概念,知道其形成的条件 2、理解机械波传播过程的特点,知道其传播的是运动形式、能量和信息。
3、知道机械波的分类及相关概念。
过程与方法: 1.通过分组讨论与课件、视频等从感性出发剖析机械波波动的规律,锻炼学生的观察能力与归纳能力。
2.通过对机械波形成原因的探究,培养学生透过现象看本质的意识和方法,并进一步从根本上理解机械波的传播过程及特点。
情感态度和价值观: 1、通过参与模拟绳波的过程,从波的形成过程中,体会个体与整体的关系,明确个体动作要服从整体动作,培养学生的集体主义精神。
2、通过学生分组实验——“泡沫实验”使学生体会到只要多观察,多思考,中学生也可以进行科学研究,培养学生的自信心。
重点难点
教学重点
1.机械波传播中各质点的运动规律。
2.质点间的带动作用造成的各质点振动的重复性和滞后性。
教学难点
1.各质点只是上下振动,并没有沿传播方向迁移。
2.各质点间是带动作用,其传播的是振动形式、能量和信息。
教学过程
【导入】1、创设情景,引入课题: 教师以原子弹爆炸，昆虫撞蜘蛛网视频引入新课,引起学生兴趣,调动学生学习的热情,像这种振动通过介质由近及远向外传播就形成了机械波，这就是我们这节课的研究课题。
【讲授】2、新课教学 师:让学生观看 PPT，在我们日常生活中有许多种波动形式，如五星红旗迎风飘摆，舞蹈演员手中的丝带，树枝敲打水面会形成水波等。引导学生说出还有那些形式的波？ 生：声波，地震波等等 师：那么要想产生机械波需要满足哪些条件？
师生小游戏：用手扶在喉咙处，当发出“啊”的声音时有什么感受？ 生：声带在振动 师：这说明要想产生波首先要有振源，声音的振源是声带的振动，水波的振源是用树枝拍打的地方，昆虫落到蜘蛛网上，昆虫的振动就是振源 (师演示绳波)：用手抖动绳子一端，在绳子上形成绳波，并提问学生绳子上出现的情况？ 生:绳子上出现凸凹相间的波形向前传播。
学生模拟绳波产生过程：教 6-8 名同学到讲台前边来，站成一排。
每个同学相当于绳子的各个不同部分，先让第一名同学上下振动，结果没有形成波，他的振动形式没有传播出去。
小组讨论：在第一名同学振动时为什么后边同学没有跟随着振动，没有形成波？ 生：他和其他同学没有连接在一起，他们之间没有相互作用力。
师：采访亲自参加实验的同学，为什么第一名同学在振动时他们没有跟随着振动？ 生：第二名，第三名，第四名……每个人回答都是一样的。他们之间没有作用力，没有感受到前边同学的带动。
师：这说明要想产生波，不但要有振源，还需要连续的介质 师：组织学生胳膊挽着胳膊连接在一起，重新模拟绳波的产生。
师：总结波的产生条件：1 振源
2 介质 【活动】3.师演示波的演示器，总结机械波传播的特点 (1)靠近振源的质点先振动，远离振源的质点后振动 (2)介质各个质点起振方向与振源起振方向相同。
(3)各质点只在平衡位置做机械振动,质点并不随波迁移。
(4)各质点的振动都是受迫振动，质点振动周期与振源振动周期相同，振幅相同（不考虑能量损失）
(5)波能传递振动形式、信息和能量 带动性滞后性重复性
二、波的分类 播放视频并动画模拟横波和纵波,引导学生思考:各质点振动方向与
波的传播方向有什么关系? 1.横波:质点的振动方向与波的传播方向垂直。特点：波峰和波谷 2.纵波:质点的振动方向与波的传播方向在一条直线上。特点：密部和疏部
3.2 《波的描述》教案设计 【教学目标】
一、知识与技能
1．能用图象描述横波。
2．知道描述波的特征物理量：波速、波长、频率（周期）。
3．理解波速、波长、频率（周期）的关系。
二、过程与方法 1．通过类比机械振动图象可以用来描述简谐振动，类推出机械波的图象则可以用来描述机械波的运动规律。
2．通过回忆描述物体的运动物理量有时间、位移、速度等，而机械波也是物体运动形式之一，类推出波的特征物理量：频率（周期）、波长、波速。
三、情感态度与价值观
学生通过经历本节的学习过程，培养逻辑推理的抽象思维，懂得遇到问题时利用已有的知识进行推理、类比，进行学习与提高。
【教学重点】
绘制波的图象，判断质点振动方向、振幅、传播方向、波长。
【教学难点】
波长、频率、波速三概念的关系及定义。
【教学准备】
1．波动演示仪。
2．演示波的图象用的教学课件。
【教学方法】
1．讲授法。
2．归纳总结法、事例分析法。
【教学过程】
一、复习提问、新课导入 问题 1：机械波形成条件是什么？ 问题 2：机械波特点是什么？
问题 3：机械波的实质是什么？ 问题 4：波的种类有几种？ 提出问题：前面我们所学过的机械振动的图像的物理意义是什么？ 教师归纳：
机械振动的图像的物理意义是描述某一时刻振子的运动情况。
提出问题：那么机械波是否也能利用图像来描述它的运动规律呢？我们又怎样正确地画出图像来形象地描述机械波？ 二、新课教学 （一）波的图像 波传播过程中，介质中质点不随波一起传播若以波的传播方向上各个质点的平衡位置作为横坐标 x，以某一时刻各质点偏离平衡位置的位移为纵坐标 y，描点便可得到波的图象。
教师用动画演示波的图像：
波的图象的画法：将某时刻各质点偏离平衡位置的位移矢量的末端用光滑的曲线连接起来。
问题：从波的图象可以求什么？
教师归纳：
①从图象可以直接读出振幅、波长。
②可求任一质点在该时刻相对平衡位置的位移（包括大小和方向）。
③在波速方向已知（或已知波源方位）时可确定各质点在该时刻的振动方向（后边的质点总是追随着前面的质点）。
教师归纳：
确定质点的振动方向与波的传播方向常用的方法是：微平移法和同侧法（下图示）
（二）波长、频率和波速 教师：在物理中，一些物理现象、过程、规律等，都需要用物理量进行描述。同样，机械波及其传播过程，也需要一些物理量进行描述。我们来学习和研究描述波的几个物理量，即波长、频率和波速。
问题 1：波长、频率和波速的定义是什么？ 问题 2：在波的图像上怎样确定？ 教师归纳注意的几个问题：
1．波长：
（1）“位移总相等”的含义是“每时每刻都相等”。
（2）位移总相等的两个质点，其速度也总是相等的。
在横波中，两个相邻波峰或两个相邻波谷之间的距离等于波长。在纵波中，两个相邻密部或两个相邻疏部之间的距离也等于波长。
（3）相距 λ 整数倍的质点振动步调总是相同的；相距 λ/2 奇数倍的质点振动步调总是相反的。
2．频率（周期）：
（1）同一种波在同一种介质中传播时周期（或频率）保持不变。
（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：
（1）波速的大小由介质的性质决定，同一列波在不同介质中传播速度不同。
（2）一列波在同一均匀介质中是匀速传播的，即 s=vt。
（3）要区分波速与质点振动速度的含义。
（4）声波在空气中传播速度最小，在液体中传播速度较大，在固体中传播速度最大。
4．波长、周期（或频率）和波速的关系 问题：在波动中，每经过一个周期 T，振动在介质中传播的距离等于一个波长 λ。由此我们可以找到 λ、T（或 f）和 v 三者之间的关系。请同学们推导。
教师：v=λ/T；v=λf 讨论与交流：波动图象与振动图象的联系和区别 教师总结归纳：
【课堂小结】
一、波的图象 表示在波的传播方向上，媒质中大量质点在同一时刻相对平衡位置的位移的曲线。
1．对于简谐波来说，波的图象是按正弦曲线变化的。
2．波的图象表示某一时刻，各质点离开平衡位置的位移，而不是振动质点排列而形成的图案（由于横波质点的排列与波形相似，故误认为波的图象是质点的排列）。
3．从图象可以直接读出振幅、波长。
4．可求任一质点在该时刻相对平衡位置的位移（包括大小和方向）。
5．在波速方向已知（或已知波源方位）时可确定各质点在该时刻的振动方向（后边的质点总是追随着前面的质点）。
二、波长、频率和波速 1．波长 λ 在波的传播方向上，两个相邻的在振动过程中对平衡位置的位移总是相等的质点之间的距离叫做波长，波长反映了波的空间周期性。对于横波，相邻两波峰或相邻两波谷之间的距离等于波长；对于纵波，相邻的两个密部或相邻的两个疏部之间距离等于波长。
2．频率 f 机械波的频率表明机械波在单位时间的频繁程度。机械波的频率等于振源的频率。
3．波速 v
波的传播速度，即振动形式的传播速度，也是能量的传播速度。
波速：v=λ/T=S/t。
4．波长、周期（或频率）和波速的关系：v=λ/T；v=λf。
5．波动图象与振动图象的比较。
【练习巩固】
1．当波从一种介质进入另一种介质时，保持不变的物理量是（
）
A．波长
B．波速
C．频率
D．周期 2．在波的传播过程中，下列说法正确的是（
）
A．每个质点的振动频率都等于波源频率 B．波速由介质决定 C．波的频率与介质无关 D．振动情况完全相同的质点间的距离等于一个波长 3．图中实线为 t＝0 时刻的波形图，虚线为 t＝0.1s时刻的波形图。据此能否判定波的传播方向？
4．图中的实线是一列正弦波在某一时刻的波形图。经过 0.5s 后，其波形如图中虚线所示。设该波的周期 T 大于 0.5s。
（1）如果波是向左传播的，波的速度是多大？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？
5．图为一列沿 x 轴正方向传播的简谐波在初始时刻的波形，试画出该简谐波经过极短一段时间后的波形图，并确定初始时刻图中 A、B、C、D 四个质点的振动方向及这段时间内质点速度大小的变化情况。