2.波速与波长、频率的关系（表格式教学设计）物理教科版2019选择性必修第一册

该高中物理教学设计聚焦“波速与波长、频率的关系”核心内容，通过复习机械波概念、形成原因及横纵波特征导入，衔接上节课知识，搭建从“机械波描述”到“物理量关系探究”的学习支架，引导学生逐步构建波长、频率、波速的物理观念。 资料突出科学思维与科学探究融合，通过动态图片、横波传播视频演示，引导学生观察同相振动质点，自主归纳波长定义，培养模型建构能力，结合视频数据推导波速公式v=λf，强化科学推理，课堂练习融入海洋浮标等生活实例，提升解决实际问题能力，实验演示与小组讨论结合，渗透科学态度与责任，助力教师高效突破重难点，促进学生物理观念与科学探究能力协同发展。

第2节 波速与波长、频率的关系 年级 高二年级 学科 物理 教师 课题 第2节 波速与波长、频率的关系 教学 目标 物理观念 理解波长、频率和波速的物理意义；知道波长、频率和波速之间的关系；知道机械波在介质中的传播速度由介质本身的性质决定。 科学思维 通过实验演示、观察、分析，培养学生进行科学探索的能力，从而培养学生的空间想象能力和思维能力。 科学探究 由波长、波速及频率的物理意义，推导并理解波长、波速及频率之间的关系，并能够利用关系式和图像求解相关物理量，提升学生解决问题的能力。 科学态度 与责任 通过实验过程的探究，培养学生实事求是、尊重客观规律的态度；通过小组内交流与讨论，培养学生合作与交流的团队精神；有将自己的见解与他人交流的愿望，养成在学习的过程中坚持自己的正确观点的原则和尊重他人意见的品质。 教学 重难点 1.掌握波长、频率和波速的关系，知道三者的决定因素(重点)。 2.会根据v波＝计算有关物理量，解决生活中的实际问题(重难点)。 教学过程 教师活动 学生活动 导入新课 教师：首先复习上节课学习的主要内容: (1)机械波的概念。 (2)机械波形成与传播的原因,波除了可以传递振动形式,还可以传递什么? (3)横波的特征是什么?纵波的特征是什么? 接下来我们研究如何用图像来描述机械波？ 学生回顾复习上节课的知识。 新课讲授 一、波长与振幅 教师：展示全振动动态图片，播放横波演示视频。 提问：在质点1(波源)完成一次全振动的过程中，振动传到了哪个质点？以后这个质点的振动情况与质点1有什么关系？与质点2做同相振动的质点是哪个？ 学生：连续振动的波源（质点 1）完成一次全振动（一个周期）后，振动就从质点 1 传到了质点 13、从质点 2 传到了质点 14，此后这两个质点的振动状态将保持一致。或者说，它们的振动是“同相”的。 教师：很好！这就是同相振动。请同学们思考的振动是“同相”具体指什么? 学生：指的是两个质点在任何时刻对平衡位置的位移的大小和方向总相同。 教师：在波的传播方向上,振动相位总是相同的两个相邻质点间的距离,叫作波长。请同学们在波的图中标出一个波长。 学生：如图所示： 师生：共同归纳总结： 波长λ (1)定义：在波的传播方向上，振动相位总是相同的两个相邻质点间的距离。 (2)特征 ①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。 ②在纵波中，两个相邻密部或两个相邻疏部之间的距离等于波长。 教师：下图中各个点的振幅都是同样大小吗？质点经过一个周期的振动，路程为几个振幅大小？ 学生：相同。质点经过一个周期的振动，路程为4个振幅大小。 师生：共同归纳总结： 振幅(Α)： 1.定义：在波动中，各质点振动的振幅，也叫波的振幅。 2.意义：波的振幅大小是波所传播能量的直接量度。 3.理解：质点振动一个周期，S=4A。 学生观看图片和视频，思考回答问题。 学生与教师一起共同归纳总结相关内容。 新课讲授 二、周期与频率 教师：（播放视频）描述质点1在波传播一个波长后它所处的位置及振动情况，仔细观察质点1在波传播一个波长后它的振动情况。 学生：质点1在波传播一个波长后回到初始位置开始下一个周期相同的振动。 教师：波传播一个波长的时间为波的周期(T)。周期反映了波时间的周期性。 提问1：视频中波的周期为多少？ 学生：经过1点传播一个“完整的波”的时间大约是5s，因此周期T=5s。 提问2：单位时间(1s)内，通过1点有多少个”完整的波”？ 学生：5s通过一个“完整的波”，因此单位时间(1s)内只通过了1/5个“完整的波”。 学生观看视频，思考回答问题。 新课讲授 三、波速 教师：（播放视频）。 提问1：已知视频中相邻竖线间隔大约为5cm，求该波波长？ 学生：λ=12×0.05=0.6m。 提问2：视频中的波周期为多少？请结合波长与周期计算其传播速度。 学生：(1)T ≈5s。 (2)波经过5s传播了0.6m，因此其传播速度为： v＝ v波＝＝0.12m/s。 教师：机械波在介质中传播的速度：v波＝＝λf 波速由介质决定，与波的频率、波长无关；当机械波从一种介质进入另一种介质时，波的频率保持不变，波长发生改变。 师生：共同归纳总结： 波速 (1)定义：机械波在介质中的传播速度。 (2)决定因素：由介质本身的性质决定，在不同的介质中，波速是不同的。 (3)波长、周期、频率和波速的关系：v波＝＝λf。 学生观看视频，思考回答问题。 学生与教师一起共同归纳总结相关内容。 课 堂 练 习 1.一列简谐横波在某时刻的波形图如图所示，已知图中质点b的起振时刻比质点a延迟了0.5 s，b和c之间的距离是5 m，以下说法正确的是(　　) A．此列波的波长为2.5 m B．此列波的频率为2 Hz C．此列波的波速为2.5 m/s D．此列波的传播方向为沿x轴正方向传播 答案　D 解析　由题图可知，b和c之间的距离等于波长，则λ＝5 m，故A错误；由于质点b的起振时刻比质点a延迟了0.5 s，则波沿x轴正方向传播，而a、b之间的距离等于半个波长，所以振动周期是T＝1 s，频率f＝1 Hz，故B错误，D正确；波速为v＝λf＝5 m/s，故C错误。 2.如图所示，海洋生态自动监测浮标，可用于监测水质和气象等参数。一列水波(视为横波)沿海面传播，在波的传播方向上相距4.5 m的两处分别有A、B两浮标，两浮标随波上下运动，每分钟上下浮动20次。当A运动到波峰时，浮标B恰好运动到波谷，求： (1)这列水波的传播周期是多少； (2)若此时A、B之间还有一个波峰，这列水波的传播速度是多少。 答案　(1)3 s　(2)1 m/s 解析　(1)由题意知，浮标每分钟上下浮动20次，则可求其每秒振动n＝＝次，故可得波的频率为f＝ Hz，这列水波的传播周期是T＝＝3 s。 (2)如图所示，据题意可知，A、B两浮标之间的距离为1.5个波长，且1.5λ＝4.5 m，解得λ＝3 m，这列水波的传播速度是v＝λf＝3× m/s＝1 m/s。 课 堂 小 结 本节课巧妙地利用初中所学的知识，从运动学的角度出发，建立周期，波长和波速的概念，注重利用科学思想与方法突破重点难点，培养了学生的科学思维、提升了学生建构知识和识图的能力，以及知识任移与整合的能力。 板 书 设 计 第2节 波速与波长、频率的关系 一、波长与振幅 1．波长λ (1)定义：在波的传播方向上，振动相位总是相同的两个相邻质点间的距离。 (2)特征 ①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。 ②在纵波中，两个相邻密部或两个相邻疏部之间的距离等于波长。 2．振幅A:质点离开平衡位置的最大距离叫振幅。质点振动一个周期，S=4A。 二、周期与频率 (1)周期(频率)：在波动中，各个质点的振动周期(或频率)叫作波的周期(或频率)。 (2)周期T和频率f的关系：f＝。 (3)决定因素：由波源决定。 (4)波长与周期的关系：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。 三、波速 (1)定义：机械波在介质中的传播速度。 (2)决定因素：由介质本身的性质决定，在不同的介质中，波速是不同的。 (3)波长、周期、频率和波速的关系：v波＝＝λf。 作业 布置 1.完成教材课后作业：“自我评价”。 2.配套分层作业。 教学反思 本节课从“机械波的形成和传播”出发，以问题和建构为主线，把知识由点引向面，由浅人深进行整合教学。从运动物理量的描述出发，分析机械波的周期性的特点，简单、准确地找到波长的定义，体会从复杂到简单的研究方法；通过视频和动画模拟图像，理解波长、频率和周期，理解波的传播表现为波形的运动，突出重点、突破难点，培养学生的科学思维，同时提升学生建构知识的能力和识图能力。 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $