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

《3.2 波的描述》教学设计

——人教版（2019）高中物理选择性必修第一册

课时：2 课时（80 分钟）　课型：新授课

一、教材分析

本节是人教版（2019）高中物理选择性必修第一册第三章《机械波》的第2节，在学生学习了波的形成之后，学习用图像和物理量描述波。教材先介绍波的图像，然后介绍波长、频率和波速三个物理量及其关系。

教材内容包括两部分：一是波的图像（波的图像的建立、坐标轴物理意义、波形图与振动图像的区别、波的图像的应用）；二是波长、频率和波速（波长的定义、周期和频率、波速公式v=λf、波速由介质决定）。

教学重点是波的图像、波长频率波速的概念和关系v=λf；教学难点是波的图像与振动图像的区别、根据波的图像判断传播方向和质点振动方向、波速公式的应用。

二、学情分析

学生在前面已经学习了波的形成，知道波是振动在介质中的传播，质点不随波迁移。学生在第二章学习了简谐运动的x-t图像，知道了振动图像的意义。学生具备了从图像角度描述波的基础。

但学生在学习本节内容时，可能会遇到以下困难：一是波的图像和振动图像的区别，学生容易混淆；二是根据波的图像判断质点振动方向和波传播方向；三是波长、频率、波速三个物理量的关系，特别是波速由介质决定、频率由波源决定；四是波的多解问题。

因此，教学中要通过对比分析，帮助学生区分波形图和振动图像；通过多种方法帮助学生掌握传播方向和振动方向的判断。

三、教学目标（核心素养目标）

（1）物理观念：知道波的图像的物理意义；理解波长、频率和波速的概念；掌握波速公式v=λf；知道波速由介质决定，频率由波源决定。

（2）科学思维：通过波形图和振动图像的对比，培养图像分析能力；能根据波的图像判断质点振动方向和波传播方向；能运用v=λf解决波的问题。

（3）科学探究：通过观察波的图像，归纳波的图像的特点；通过思考与讨论，判断波的传播方向。

（4）科学态度与责任：通过了解声速在不同介质中的数值，体会物理知识的实际应用。

四、教学重难点

教学重点：波的图像的物理意义；波长频率波速的概念；波速公式v=λf。

教学难点：波形图与振动图像的区别；传播方向和振动方向的判断；波速公式的应用；波的多解问题。

五、教学方法与教学准备

教学方法：讲授法与讨论法相结合、多媒体辅助教学法、讲练结合法。

教学准备：多媒体课件（含波的图像动画、波形图与振动图像对比、课堂练习）。

六、教学过程（第1课时，40 分钟）

（一）新课导入（约 3 分钟）

教师提问：观察水波，可以看出波在空间、时间上具有周期性，我们能否用图像的方法来描述一列波

呢？如果能，坐标轴表示的是什么物理量？

学生活动：思考讨论，自由发言。

教师引导：今天我们就来学习波的描述，先用波的图像来描述波。

（二）波的图像（约 30 分钟）

1.波的图像的建立（约 6 分钟）。

教师讲解：过去我们研究的是单个质点的运动情况，用x-t图像可以很方便地描述质点在任意时刻的位移。而波却是很多质点的运动，在同一时刻各个质点的位移都不尽相同，不方便用x-t图像来描述。我们以横波为例研究波的图像。

教师讲解：如图3.2-2，用横坐标x表示在波的传播方向上各质点的平衡位置，纵坐标y表示某一时刻各质点偏离平衡位置的位移。我们规定，位移向上时y取正值，向下时y取负值。把平衡时位于x1、x2、x3…的质点的位移y1、y2、y3…画在Oxy坐标平面内，得到一系列坐标为(x1,y1)、(x2,y2)…的点，这些点的集合就是这一时刻波的图像。波的图像有时也称波形图。

2.波的图像的物理意义（约 8 分钟）。

教师讲解：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。简谐波的波形图与质点的振动图像都是正弦曲线，但它们的意义是不同的。波形图表示介质中的各个质点在某一时刻的位移；振动图像表示介质中某一质点在各个时刻的位移。

教师强调：波的图像是照片式的，描述各个质点在某一时刻的位移；振动图像是录像式的，描述某一质点在各个时刻的位移。

3.波的图像的应用（约 10 分钟）。

教师讲解：从波的图像可以直接读出振幅和波长（下节课学），可以判断质点在某一时刻的位移、加速度方向。

教师讲解：如何根据波的图像判断质点振动方向和波传播方向：

方法一质点带动法，离波源近的点先振动，先振动的质点带动后振动的质点；

方法二微平移法，将波形图沿传播方向微小平移，看质点下一时刻位置；

方法三上下坡法，沿波的传播方向，上坡的质点向下振动，下坡的质点向上振动；

方法四同侧法，质点振动方向和波传播方向在波形图同一侧。