3.2 波的描述 教学设计 -2026-2027学年高二上学期物理人教版选择性必修第一册

波的描述

课  型

新授课

课时数

1

授课时间

第___周第___课时

1．物理观念：知道波的图像的物理意义，能区分波的图像与振动图像；理解波长、频率和波速的物理意义，掌握三者之间的关系。

2．科学思维：会应用波长、周期（频率）和波速的关系解决相关问题，培养仔细观察、抓住事物本质的思维品质。

3．科学探究：能够针对不同的图像进行思考、探究，得到不同图像所蕴含的物理意义，提升分析图像、获取信息的能力。

4．科学态度与责任：养成认真观察、仔细分析问题的学习习惯，能够在日常生活中发现机械波的存在，并用所学知识解释其相关规律。

教学重点

理解波的图像的意义，理解波长、周期（频率）和波速的物理意义及它们之间的关系，并会应用这一关系进行计算和分析实际问题。

教学难点

能够区分振动图像与波形图各自的物理意义，并清楚它们之间的联系。

教学方法

合作探究    讲练结合

教学过程

一、复习检测（导入新课）

1．简谐运动的图像是正弦（或余弦）曲线，它表示质点的位移随时间变化的关系。

2．机械波传播的是振动这种运动形式（能量和信息的载体），介质中的各个质点并不随波迁移，只在自己的平衡位置附近振动。

学生活动：学生独立完成，同桌互相订正，教师抽查反馈。

设计意图：通过复习简谐运动的图像和机械波的本质，为本节课用图像法描述波做好知识和方法上的铺垫。

二、探究新知

（一）波的图像

提问：过去我们用x-t图像描述单个质点的运动，而波是介质中大量质点的共同运动，在同一时刻各个质点的位移都不相同。如何用图像来描述一列波呢？

以横波为例：用横坐标x表示在波的传播方向上各质点的平衡位置；用纵坐标y表示某一时刻各质点偏离平衡位置的位移。规定位移方向向上时为正值，向下时为负值。

在x-y坐标平面上，画出各质点平衡位置x与该时刻位移y所对应的点(x，y)，用平滑的曲线把这些点连接起来，就得到这一时刻波的图像，也称波形图。

备注

（二次备课）

图1　横波的波形图

图像的物理意义：波的图像描述的是某一时刻介质中各个质点偏离平衡位置的位移。它好比是对波进行的一次"拍照"；而振动图像记录的是同一个质点在一段时间内的位移变化，好比是对质点拍摄的一段"录像"。

简谐波：如果波的图像是正弦曲线，这样的波叫作正弦波，也叫简谐波。介质中有简谐波传播时，介质中的各个质点都在做简谐运动。简谐波是一种最基本、最简单的波。

（二）从波形图上获取信息

1．振幅A：图像的峰值，即质点偏离平衡位置的最大位移。

2．波长：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。在横波中，两个相邻波峰或两个相邻波谷之间的距离等于一个波长。

3．各质点的位移：对应于图像上某一点的坐标(x，y)。

4．波的传播方向与质点振动方向的判断——上下坡法：把波形看成蜿蜒起伏的"山坡"，沿波的传播方向看，"上坡"路段的各质点都向下振动，"下坡"路段的各质点都向上振动，简称"上坡下，下坡上"。

图2　用上下坡法判断质点的振动方向

学生活动：学生在图2中任选三个质点，先用上下坡法判断其振动方向，再与同伴交流核对。

设计意图：借助波形图训练学生提取信息、判断质点运动方向的能力，突破"看图识运动"这一难点。

（三）波长、频率和波速

1．波长：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，常用表示，单位是米（m）。

2．频率f（周期T）：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），叫作波的频率（或周期）。频率的单位是赫兹（Hz），周期的单位是秒（s）。

波的周期（或频率）由波源决定，与介质无关；每经过一个周期，波就沿传播方向传播一个