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2019 人教版高中物理选修第一册《第三章 机械波》
大单元整体教学设计[2020 课标]
一、内容分析与整合
二、《普通高中物理课程标准(2017 年版 2020 年修订)》分解
三、学情分析
四、大主题或大概念设计
五、大单元目标叙写
六、大单元教学重点
七、大单元教学难点
八、大单元整体教学思路
九、学业评价
十、大单元实施思路及教学结构图
十一、大情境、大任务创设
十二、单元学历案
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十三、学科实践与跨学科学习设计
十四、大单元作业设计
十五、“教-学-评”一致性课时设计
十六、大单元教学反思
一、内容分析与整合
(一)教学内容分析
《第三章 机械波》是 2019 人教版高中物理选修第一册中的重要内容,它
承接了必修课程中的机械运动与物理模型、相互作用与运动定律等知识,进一
步拓展了学生对自然界波动现象的认识。本章内容涵盖了波的形成、波的描述、
波的反射、折射和衍射、波的干涉以及多普勒效应等多个方面,旨在帮助学生
理解波动的基本性质和规律,掌握描述波的方法,以及波动现象在实际生活中
的应用。
波的形成:通过观察和实验,让学生理解波是如何由振动产生的,以及波
动传播过程中质点的运动特点。这部分内容有助于学生形成对波动现象的直观
认识,为后续学习打下基础。
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波的描述:介绍波动的基本物理量,如波长、频率、波速等,以及波动图
像(波形图)和振动图像的区别与联系。通过这部分内容的学习,学生能够掌
握描述波动的基本方法,为后续波动现象的分析和计算提供工具。
波的反射、折射和衍射:通过实验和理论讲解,让学生理解波动在遇到障
碍物或介质变化时的传播规律。这部分内容不仅有助于学生深入理解波动现象,
还能培养学生的观察能力和分析能力。
波的干涉:介绍两列波相遇时产生的干涉现象,以及干涉图样的形成和特
点。通过这部分内容的学习,学生能够理解波动叠加的原理,以及干涉现象在
科学技术中的应用。
多普勒效应:通过实验和实例分析,让学生理解波源与观察者相对运动时
接收到的波频率发生变化的现象。这部分内容不仅有助于学生理解波动现象中
的多普勒效应,还能培养学生的实际应用能力。
(二)单元内容分析
本单元内容紧密围绕波动现象展开,从波的形成到波的描述,再到波的反
射、折射、衍射和干涉,以及多普勒效应,形成了一个完整的知识体系。各部
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分内容之间既相互独立又相互联系,共同构成了波动现象的基本框架。
知识体系的完整性:本单元内容涵盖了波动现象的各个方面,从基础概念
到实际应用,形成了一个完整的知识体系。学生通过对本单元内容的学习,能
够全面掌握波动现象的基本性质和规律。
理论与实践相结合:本单元内容不仅注重理论知识的讲解,还通过实验和
实例分析加深学生对波动现象的理解。这种理论与实践相结合的教学方式有助
于培养学生的观察能力和分析能力,提高他们的综合素质。
层次性:本单元内容按照由浅入深、由易到难的顺序进行编排,符合学生
的认知规律。学生在学习过程中能够逐步深入理解波动现象的本质和规律,形
成系统的知识体系。
(三)单元内容整合
为了提高教学效果,本单元内容在教学过程中应注重以下几个方面的整合:
知识与技能的整合:在教学过程中,应注重将理论知识与实验技能相结合,
通过实验操作加深学生对波动现象的理解。例如,在波的反射、折射和衍射部
分,可以通过实验观察波动在遇到障碍物或介质变化时的传播规律;在波的干
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涉部分,可以通过实验观察两列波相遇时产生的干涉现象。
理论与实践的整合:在教学过程中,应注重将理论知识与实际应用相结合,
通过实例分析让学生理解波动现象在科学技术中的应用。例如,在多普勒效应
部分,可以通过实例分析让学生理解多普勒效应在雷达测速、医学诊断等方面
的应用。
情感与态 度 的整合:在教学过程中,应注重培养学生的科学态 度 和 探索精
神 , 激 发他们对物理学科的 兴趣 和 热爱 。例如,在波的形成部分,可以通过生
动有 趣 的实验 演示 让学生感 受 波动现象的 奇妙 和 美丽 ;在波的干涉部分,可以
通过实验观察干涉图样的形成和特点,让学生体 会 科学 探索 的 乐趣 和成 就 感。
二、《普通高中物理课程标准( 2017 年版 2020 年修订)》分解
(一)物理观念
物质观念:通过本单元内容的学习,学生能够理解波动现象是物质的一种
运动形式,波动传播过程中质点 并 不 随 波 迁移 , 只 是在 其平衡位置附近 振动。
这种对波动现象本质的理解有助于学生形成 正确 的物质观念。
运动与相互作用观念:本单元内容中的波动现象涉及质点的振动和传播过
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程,学生通过学习能够理解波动现象中的运动与相互作用 关 系。例如,在波的
形成部分,学生能够理解振动源如何通过 弹 性力作用 使 相 邻 质点 依 次振动 起来
形成波动;在波的反射、折射和衍射部分,学生能够理解波动在遇到障碍物或
介质变化时与障碍物的相互作用 关 系。
能量观念:波动现象不仅传 递 振动形式和能量,还涉及能量的 转 化和 守恒 。
通过本单元内容的学习,学生能够理解波动现象中的能量观念。例如,在波的
干涉部分,学生能够理解两列波相遇时产生的干涉现象与能量叠加的 关 系;在
多普勒效应部分,学生能够理解波源与观察者相对运动时接收到的波频率发生
变化与能量传 递 的 关 系。
(二)科学 思维
模型 建 构:本单元内容中的波动现象可以通过 简谐 振动模型和波动传播模
型进行描述和分析。学生通过学习能够掌握这 些 模型的 建 构方法, 并 运用这 些
模型解 决 实际 问题 。例如,在波的描述部分,学生可以运用 简谐 振动模型描述
质点的振动情 况 ;在波的反射、折射和衍射部分,学生可以运用波动传播模型
分析波动在遇到障碍物或介质变化时的传播规律。
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科学 推 理:本单元内容中的波动现象涉及多个物理量的 关 系和变化规律,
学生 需 要运用科学 推 理方法进行分析和计算。例如,在波的描述部分,学生 需
要运用波长、频率和波速之间的 关 系式进行计算;在波的干涉部分,学生 需 要
运用干涉图样的形成和特点进行科学 推 理和分析。
科学论 证 :本单元内容中的波动现象可以通过实验进行验 证 和分析,学生
需 要运用科学论 证 方法解 释 实验现象和结果。例如,在波的反射、折射和衍射
部分,学生可以通过实验观察波动在遇到障碍物或介质变化时的传播规律, 并
运用科学论 证 方法解 释 这 些 现象;在波的干涉部分,学生可以通过实验观察干
涉图样的形成和特点, 并 运用科学论 证 方法解 释 干涉现象的产生原 因 和 条件 。
质 疑创新 :本单元内容中的波动现象涉及多个 复杂 的 问题 和 挑战 ,学生 需
要运用质 疑创新 方法进行 思考 和 探索 。例如,在多普勒效应部分,学生可以 思
考 如何运用多普勒效应原理进行雷达测速和医学诊断等方面的应用 创新 ;在波
动现象的实际应用方面,学生可以 思考 如何运用波动现象原理进行 新 技术和 新
产 品 的开发和 研究 。
(三)科学 探究
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问题 :本单元内容中的波动现象涉及多个 问题 和 挑战 ,学生 需 要提 出 科学
问题 进行 探究 和分析。例如,在波的形成部分,学生可以提 出“ 波动是如何产
生的 ?” 等科学 问题 进行 探究 ;在波的反射、折射和衍射部分,学生可以提 出
“ 波动在遇到障碍物或介质变化时 会 发生 怎 样的变化 ?” 等科学 问题 进行 探究 。
证据 :本单元内容中的波动现象可以通过实验和观察 获取证据 进行 探究 和
分析。例如,在波的描述部分,学生可以通过实验测量波长、频率和波速等物
理量 获取证据 ;在波的干涉部分,学生可以通过实验观察干涉图样的形成和特
点 获取证据 。
解 释 :本单元内容中的波动现象 需 要运用物理知识和科学方法进行解 释 和
分析。例如,在波的反射、折射和衍射部分,学生 需 要运用波动传播原理对实
验现象进行解 释 和分析;在波的干涉部分,学生 需 要运用干涉原理对干涉现象
进行解 释 和分析。
交流 :本单元内容中的波动现象涉及多个方面的知识和应用,学生 需 要进
行 交流 和合作共同解 决问题 。例如,在波的形成部分,学生可以通过 小组讨 论
和 交流 分 享 对波动现象的理解和认识;在波动现象的实际应用方面,学生可以
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通过 小组 合作和 交流 共同进行 新 技术和 新 产 品 的开发和 研究 。
( 四 )科学态 度 与 责任
科学本质:通过本单元内容的学习,学生能够理解科学本质和科学方法论
的重要性。例如,在波动现象的 探究 过程中,学生 需 要运用科学方法进行实验
设 计和 数据 分析;在波动现象的应用方面,学生 需 要运用科学知识解 决 实际 问
题并推 动科技进步和 社会 发展。
科学态 度 :通过本单元内容的学习,学生能够形成 正确 的科学态 度 和 价值
观。例如,在波动现象的 探究 过程中,学生 需 要 保持好奇心 和 求 知 欲 不断 探索
未 知 领域 ;在波动现象的应用方面,学生 需 要 保持严谨 认 真 和实 事求 是的态 度
对 待 科学 研究 和工程技术 问题 。
社会责任 :通过本单元内容的学习,学生能够认识到自 己 在科技进步和 社
会 发展中的 责任 和 义务 。例如,在波动现象的应用方面,学生可以 思考 如何运
用 所 学知识为 社会 发展 做出贡献 ;在 环境保护 和可 持 续发展方面,学生可以 思
考 如何运用 所 学知识 推 动 绿色 科技的发展和应用。
通过本单元内容的学习,学生不仅能够掌握波动现象的基本性质和规律以
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及描述波动的基本方法,还能够培养科学 思维 、科学 探究 能力和科学态 度 与 责
任 感等物理学科 核心 素养。这将为他们 未来 的学习和工作打下 坚 实的基础 并推
动科技进步和 社会 发展 做出 重要 贡献 。
三、学情分析
(一) 已 知内容分析
对于 即 将学习《第三章 机械波》的高中生 而言 ,他们在之 前 的学习中 已经
积累 了一定的物理基础知识,这 些 知识为理解机械波的概念和性质提供了重要
的 前 提。具体 来说 ,学生在必修课程中 已经 学习了以下内容:
质点运动学:学生 已经 掌握了描述质点运动的基本概念,如 位移 、速 度 、
加速 度 等, 并 能运用这 些 概念解 决简 单的直 线 运动和 曲线 运动 问题 。这 些 基础
知识对于理解波的形成和传播过程中质点的振动 状 态 至关 重要。
牛顿 运动定律:学生 已经 学习了 牛顿 的三 条 运动定律,理解了力、质量和
加速 度 之间的 关 系。这 些 知识在理解波的传播过程中质点间的相互作用力以及
波的形成机 制 时 非常 有用。
能量 守恒 定律:学生 已经初 步了解了能量 守恒 定律,知 道 能量在不同形式