用GSP进行“波动”教学案例
安徽省滁州师范专科学校 赵世武【教学内容简析】
一、需求分析
学生的学习需求是指学生要达到的目标水平与他现在实际水平之间的差距。本课的教学目标是：了解波的形成条件及过程、波的种类、振动和波的关系；理解波的传播规律和波的图象。学生的实际是只学过振动和振动的图象，会使用《几何画板》软件。此差距很明显。这就要求教师根据建构主义学习理论，通过创设情景、提供脚手架来降低知识的梯度，真正把教学目标转化为学生自己的学习需求。
二、内容分析
波是一种普遍而重要的运动形式。本节内容包括：波的形成条件及过程；波的种类；振动和波的关系；波的传播规律和波的图象等。这对学生来说有一定的难度。教师可利用演示实验、gsp课件等为学生创设情景，提供脚手架；学生主动探索、建构自己的知识体系。这样，学生在有效地掌握知识的同时，又使探索能力，创新能力得到发展。、
【教学方法】
教师使用电脑和实验创设情景，提出问题，师生共同讨论和探索，最后得出结论。
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一、复习振动知识
教师用电脑演示振动课件（界面图1所示），提问：什么是简谐振动？简谐振动中回复力、位移、速度、加速度是怎样变化的？
二、做好演示实验形成学习动机
【演示1】取一段中间拴有红绳的橡胶管，把管的一端固定，另一端握在手中，并把它松松地放在较长的桌面上，手握住管子令其一端上下振动。
【演示2】用弹簧纵波演示器，演示纵波的形成和传播。使金属小球在钢片弹力作用下，沿螺旋弹簧方向左右振动。
学生带着问题观察：
（1）波是怎样形成的？
（2）波有几种？
（3）波和振动一样吗？
三、引导学生猜测分析讨论
学生各自带着问题去观察，得出各自对结论的猜测，然后互相讨论得出公认的结论：
（1）波是振动在介质中的传播。
（2）波有质点的振动方向与波的传播方向在同一条直线上的纵波和质点的振动方向与波的传播方向垂直的横波之分。
四、学生利用gsp课件进一步探索
教师通过网络向学生提供gsp课件，由学生自己来操作，并向学生提出要求：振动和探波有何关系？波的传播规律是什么？波的图象和振动的图象一样吗？学生通过对课件的操作、索得出各自的结论，并进行互相讨论得出公认的结论。
（1）波的特征
①沿波的传播方向，各质点的运动特征是先振动的质点依次带动后振动的质点运动，振动质点相位依次落后。（由图2，3得出）
②波在传播的过程中，各质点的运动总是在平衡位置附近做周期性振动，质点本身并不随波迁移，所传播的是质点振动的形式和能量。从波形图上看，波的形状保持不变，只是波形整体的匀速平移。（由图2，3得出）
③波源振动的周期性，导致简谐波在介质中传播的周期性，即当波在介质中传播的时间t为t的整数倍或传播距离为波长λ的整数倍时，波形和原来重复。则，波在介质中传播时间t可以写成，传播距离，（n＝1，2，3……）。（由图2界面课件可得出）
（2）波和振动的关系
质点每振动一个周期，波就向前传播一个波长。
质点振动的振幅与波幅相同。
振动图象表示同一质点在不同时刻的位置；波动图象表示不同质点在同一时刻的位置。
可见，gsp具有强大的函数计算功能、图形显示功能和动画功能，能方便地以动态方式表现对象之间的关系，能够生动地反映物理图景。它既可作为一种演示工具，又可作为帮助学生探索和理解的工具，是教师和学生的帮手。