機械波教學(xué)設計
機械波教學(xué)設計
機械波教案示例
一、教學(xué)目標
1．在物理知識方面的要求：
(l)明確機械波的產(chǎn)生條；
(2)掌握機械波的形成過(guò)程及波動(dòng)傳播過(guò)程的特征；
(3)了解機械波的種類(lèi)極其傳播特征；
(4)掌握描述機械波的物理量(包括波長(cháng)、頻率、波速)。
2．要重視觀(guān)察演示實(shí)驗，對波的產(chǎn)生條及形成過(guò)程有全面的理解，同時(shí)要求學(xué)生仔細分析本的插圖。
3．在教學(xué)過(guò)程中教與學(xué)雙方要重視引導和自覺(jué)培養正確的思想方法。
二、重點(diǎn)、難點(diǎn)分析
1．重點(diǎn)是機械波的形成過(guò)程及描述；
2．難點(diǎn)是機械波的形成過(guò)程及描述。
三、教具
1．演示繩波的形成的長(cháng)繩；
2．橫波、縱波演示儀；
3．描述波的形成過(guò)程的掛圖。
四、主要教學(xué)過(guò)程
(一)引入新
我們學(xué)習過(guò)的機械振動(dòng)是描述單個(gè)質(zhì)點(diǎn)的運動(dòng)形式，這一節我們學(xué)習由大量質(zhì)點(diǎn)構成的彈性介質(zhì)的整體的一種運動(dòng)形式——機械波。
(二)教學(xué)過(guò)程設計
1．機械波的產(chǎn)生條
例子——水波：向平靜的水面投一小石子或用小樹(shù)枝不斷地點(diǎn)水，會(huì )看到水面上一圈圈起伏不平的波紋逐漸向四周傳播出去，形成水波。
演示——繩波：用手握住繩子的一端上下抖動(dòng)，就會(huì )看到凸凹相間的波向繩的另一端傳播出去，形成繩波。
以上兩種波都可以叫做機械波。
(l)機械波的概念：機械振動(dòng)在介質(zhì)中的傳播就形成機械波
(2)機械波的產(chǎn)生條：振和介質(zhì)。
振——產(chǎn)生機械振動(dòng)的物質(zhì)，如在繩波中繩子端點(diǎn)在手的作用下不停抖動(dòng)就是振。
介質(zhì)——傳播振動(dòng)的介質(zhì)，如繩子、水。
2．機械波的形成過(guò)程
(1)介質(zhì)模型：把介質(zhì)看成由無(wú)數個(gè)質(zhì)點(diǎn)彈性連接而成，可以想象為(圖1所示)
(2)機械波的形成過(guò)程：
由于相鄰質(zhì)點(diǎn)的彈力的作用，當介質(zhì)中某一質(zhì)點(diǎn)發(fā)生振
動(dòng)時(shí)，就會(huì )帶動(dòng)周?chē)馁|(zhì)點(diǎn)振動(dòng)起，從而使振動(dòng)向遠處傳播。例如：
圖2表示繩上一列波的形成過(guò)程。圖中1到18各小點(diǎn)代表繩上的一排質(zhì)點(diǎn)，質(zhì)點(diǎn)間有彈力聯(lián)系著(zhù)。圖中的第一行表示在開(kāi)始時(shí)刻(t=0)各質(zhì)點(diǎn)的位置，這時(shí)所有質(zhì)點(diǎn)都處在平衡位置。其中第一個(gè)質(zhì)點(diǎn)受到外力作用將開(kāi)始在垂直方向上做簡(jiǎn)諧運動(dòng)，設振動(dòng)周期為T(mén)，則第二行表示經(jīng)過(guò)T／4時(shí)各質(zhì)點(diǎn)的位置，這時(shí)質(zhì)點(diǎn)1已達到最大位移，正開(kāi)始向下運動(dòng)；質(zhì)點(diǎn)2的振動(dòng)較質(zhì)點(diǎn)1落后一些，仍向上運動(dòng)；質(zhì)點(diǎn)3更落后一些，此時(shí)振動(dòng)剛傳到了質(zhì)點(diǎn)4。第三行表示經(jīng)過(guò)T／2時(shí)各質(zhì)點(diǎn)的位置，這時(shí)質(zhì)點(diǎn)1又回到平衡位置，并繼續向下運動(dòng)，質(zhì)點(diǎn)4剛到達最大位移處，此時(shí)振動(dòng)傳到了質(zhì)點(diǎn)7。依次推論，第四、五、六行分別表示了經(jīng)過(guò)3T／4、T和5T／4后的各質(zhì)點(diǎn)的位置，并分別顯示了各個(gè)對應時(shí)刻所有質(zhì)點(diǎn)所排列成的波形。
3．對機械波概念的理解
(1)機械波是構成介質(zhì)的無(wú)數質(zhì)點(diǎn)的一種共同運動(dòng)形式；
(2)當介質(zhì)發(fā)生振動(dòng)時(shí)，各個(gè)質(zhì)點(diǎn)在各自的平衡位置附近往復運動(dòng)，質(zhì)點(diǎn)本身并不隨波遷移，機械波向外傳播的只是機械振動(dòng)的形式(演示橫波演示器)；
(3)波是傳播能量的一種方式。
4．波的種類(lèi)
按波的傳播方向和質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向可以將波分為兩類(lèi)：橫波和縱波。
(1)橫波
定義：質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向垂直。
波形特點(diǎn)：凸凹相間的波紋(觀(guān)察橫波演示器)，又叫起伏波。如圖3波形所示。
(2)縱波
定義：質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向在一條直線(xiàn)上。
波形特點(diǎn)：疏密相間的波形，又叫疏密波。如圖4波形所示。
例：聲波是縱波，其中：振——聲帶；
介質(zhì)——空氣、固體、液體。
地震波既有橫波又有縱波。
水波既不是橫波也不是縱波，叫做水紋波。
5．描述機械波的物理量
(1)波長(cháng)
定義：沿著(zhù)波的傳播方向，兩個(gè)相鄰的在振動(dòng)過(guò)程中對平衡位置的位移總是相等的質(zhì)點(diǎn)間的距離。
單位：米（m）符號：λ
演示：觀(guān)察演示儀器，從中可以看出：
�、僭跈M波中波長(cháng)等于相鄰兩個(gè)波峰或波谷之間的距離；
在縱波中波長(cháng)等于相鄰兩個(gè)密部或疏部的中央之間的距離。
�、谫|(zhì)點(diǎn)振動(dòng)一個(gè)周期，振動(dòng)形式在介質(zhì)中傳播的距離恰好等于一個(gè)波長(cháng)，即在一個(gè)周期里振動(dòng)在介質(zhì)中傳播的距離等于一個(gè)波長(cháng)。
(2)波速
定義：波的傳播快慢，其大小由介質(zhì)的性質(zhì)決定的，在不同的介質(zhì)中速度并不相同。單位：米/秒（m/s） 符號：v
表達式：v=λ/T
(3)頻率
質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的周期又叫做波的周期(T)；質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的頻率又叫做波的頻率(f)。波的振動(dòng)周期和頻率只與振有關(guān)，與介質(zhì)無(wú)關(guān)。
6．思考題
機械振動(dòng)與機械波的關(guān)系。
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