“机械波的产生”自主体验课的教学设计
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“机械波的产生”自主体验课的教学设计

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时间:2020-12-18

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资料简介
“机械波的产生”自主体验课的教学设计 河北承德第一中学 苏凤朝 自主体验课,是指在教师指导下,通过学生自主体验而实现的教学。笔者在“机械波的产生”一节教学中,尝试进行了学生的自主体验,收到了较好的效果。下面是对这一节教学进行的设计实录。 【学习目标】 1.通过学习使学生体验到机械波是怎样产生的; 2.通过自身的活动使学生清楚机械波在传播过程中,传播的是振动形式,振动质点并不随波迁移;机械波传递过程中携带能量和信息; 3.通过实验得到机械波传播的速度与介质有关,与振源振动的频率无关; 4.认识到横波中的波长的意义,知道振源振动一个周期,机械波向前传播一个波长。 【学习材料】直径约1cm、长约10m的一条麻绳、横波演示器、秒表(或用手表代替)。 【学习形式】学生自主体验、教师适时指导。 【教材分析与课程设计思想】 “机械波的产生”一节内容,在初学者看来属于较难理解的内容,学生很容易把波的传播认为是介质中质点的迁移。波源的振动与波的传播之间关系很多学生容易产生混淆。在传统教学中,教师经过反复讲解和大量的练习,使一些学生记住了结论,但还是没能理解相应的内容。 在本节的教学设计中,我们试图改变传统的教学方式,将教师的“讲解”变为学生的“亲身体验”,通过反复的“人浪”表演使学生体验到“机械波”由近向远的传播过程:①传播的是振动形式,振动质点并不随波迁移:②机械波传递过程中携带能量和信息:③振源振动一个周期,机械波向前传播一个波长。 然后请学生用麻绳演示机械波的传播,重复上述观点,强化观点。之后,进行实验研究:机械波传播的速度与介质有关,与振源振动的频率无关。最后,请学生分组演示并讲解“机械波是怎样产生的”,结束本节内容。 【课堂纪实】 1.将学生带到大厅(或小操场上),将学生均等地分成4队,手手相连,教师位于队伍中间,指导学生,如图1。 先让第2排学生进行“人浪”表演:从左起第一个人开始依次“蹲”“起”一次。其他同学观察。 然后让第2排的同学从中间断开,传到断开处,后面的学生不再动作。 教师提问:假设将每一位学生都看成“质元”,最左边的学生看作最先振动的质点(波源或振源),学生手手相连看作连续的“介质”(介质就是传播振动的物质),那么,只有振源的振动而没有传播振动的介质能产生机械波吗? 学生回答:不能。 教师提问:那么,机械波产生的条件是什么? 学生回答:振源的振动和传播振动的介质。 教师:机械振动在介质中的传播过程就是机械波。 2.先让第2排学生进行“人浪”表演:从左起第一个人开始依次“蹲”“起”一次。其他学生观察。 然后请第3排的学生重复表演一次,其他学生观察。 让1、2排学生交换位置,3、4排学生交换位置,重复表演一次,其他学生观察。 教师提问:机械波在传播过程中介质中的质点随波迁移吗? 学生回答:介质中的质点并不随波迁移。 教师提问:那传播的是什么? 学生回答:传播的是振动的形式。 教师提问:如果振源振动的幅度是1m,那么其他质点的振动幅度是多大? 学生回答:也是1m。 教师提问:如果振源振动的周期(完成一次全振动的时间)是2s,那么其他质点的振动周期是多大? 学生回答:也是2s。 教师提问:这说明了什么问题? 学生回答:振源怎么振动,介质中的其他质点也跟着怎样振动。 教师:这是否意味着机械波传播过程中携带着信息? 学生释然。 教师提问:机械波传播过程中携带能量吗? 学生回答:是的。 教师:那谁能给大家总结一下,机械波传播的特点? 学生:①机械波介质中的质点并不随波迁移。 教师:很好,请继续。 学生:②机械波传播过程中携带能量。 教师:还有吗? 学生:③机械波传播过程中携带信息。 教师:携带谁的信息? 学生:振源振动的信息。 3.教师请第3排学生按照要求进行表演:当第一位学生完成一次全振动后,其他学生立即停止动作,定格在这一时刻。 (学生妤像是没有明白教师的指令,或是这一过程较难完成,总之重复三次才勉强完成) 大致成如下形态,如图2。 教师提问:这大概是什么形状? 学生回答:正弦(余弦)波的形状。 教师:第9个质点刚要开始向下振动,与第1个质点步调一致。我们把两个相邻的、振动总是相同的两个质点之间的距离叫做一个波长。 教师提问:振源振动一个周期,振动从第1个质点传播到第9个质点,哪位学生总结一下?学生回答:振源振动一个周期,机械波在介质中传播的距离是一个波长。 教师:这说明机械波的传播具有周期性。 教师:在同种均匀介质中,机械波的传播是匀速的。如果用λ表示波长,T表示周期,则:v=λ/T。 4.用麻绳研究机械波的传播速度与哪些因素有关实验:请两位学生到队伍前面进行演示,两者相距约10m,各执绳的一端,一人不动,另一人上下抖动绳子,这样就有一列波从抖动的这一端向另一端传开来。 缓慢抖动绳子,产生的机械波的波长大:快速抖动绳子,产生的机械波的波长小。 再请出3个学生进行记录:在两种不同的抖动绳的条件下,由一端传到另一端所用的时间。 教师提问:通过实验,你能得出什么结论? 学生回答:波的传播速度相同。 教师:准确表达。 学生:在实验误差允许范围内,不论如何抖动绳子(快速、中速、慢速),从这一端传播到另一端所需要的时间相等。即波的传播速度是相同的,与波源振动周期(频率)无关。 教师:哪位同学能总结一下机械波的波长是由哪些因素决定的?是频率还是波速?是振源还是介质? 学生:两者共同决定的。 5.请学生手手相连围绕成一个圆,相邻两人同时动作,产生的波向两侧传播,形成的波是对称的。如图3所示。 6.按照分组原则,围绕教师,使用横波演示器,讲解机械波的产生过程。 教师首先分析讲解一遍,学生再讲解一遍,最后进行个别答疑和指导。按照从第1组,到第2组、第3组、第4组的顺序,全部完成一遍。保证照顾到每一位学生。 【教学反思】 本节课大量采用学生活动来完成学习任务。学生的活动和学习积极性十分高涨。本节课没有一个十分清晰的边界,没有完全按照教材编写的内容进行学习。学习的内容涉及教材中的三节内容:机械波的产生、描述机械波的物理量──波长、波速等等。在教学中创造一种接近真实的情景,通过学生的参与和感悟、通过学生的测量得到结论,形成机械波的概念,掌握机械波的规律。这种教学设计完全符合“以学生为中心”的教育理念。学生在课堂中体验到物理学原来也可以这样“玩儿”,从本章的测验成绩可以看出,全班有45人的成绩达到90分以上,满分6人,最低分78分。我们认为,“自主体验课”无论从教学效果还是促进学生学习的发展方面都是很好的尝试。

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