機械波教學設計
機械波教學設計
機械波教案示例
一、教學目標
1．在物理知識方面的要求：
(l)明確機(ji)械(xie)波的產生條；
(2)掌(zhang)握機(ji)械波的形(xing)成過程(cheng)及波動傳播過程(cheng)的特(te)征；
(3)了解機械波(bo)的種類極其傳播特征；
(4)掌握描(miao)述機械(xie)波(bo)(bo)(bo)的物理量(包括波(bo)(bo)(bo)長、頻(pin)率、波(bo)(bo)(bo)速)。
2．要(yao)重視觀察演示(shi)實驗，對波的產(chan)生條(tiao)及形成過程(cheng)有全(quan)面的理解(jie)，同時要(yao)求學生仔細分析本(ben)的插圖。
3．在教學過程中教與學雙方(fang)要重(zhong)視引導和自覺培養(yang)正確的思(si)想方(fang)法。
二、重點、難點分析
1．重點是機(ji)械波(bo)的(de)形成過(guo)程及描述；
2．難點是機械波(bo)的形成過程(cheng)及描述。
三、教具
1．演示(shi)繩(sheng)(sheng)波的形(xing)成(cheng)的長繩(sheng)(sheng)；
2．橫波、縱波演(yan)示儀；
3．描述波的(de)形成(cheng)過程(cheng)的(de)掛(gua)圖。
四、主要教學(xue)過程
(一)引入新
我(wo)(wo)們(men)學習過的(de)機(ji)械(xie)振動是描(miao)述單個質(zhi)點的(de)運(yun)動形式，這(zhe)一節我(wo)(wo)們(men)學習由(you)大量(liang)質(zhi)點構成(cheng)的(de)彈(dan)性介質(zhi)的(de)整體的(de)一種運(yun)動形式——機(ji)械(xie)波。
(二)教學過程設計(ji)
1．機械波的產生條(tiao)
例子(zi)——水(shui)(shui)波(bo)：向平(ping)(ping)靜的水(shui)(shui)面投一小石(shi)子(zi)或用小樹枝不(bu)斷地點水(shui)(shui)，會看到水(shui)(shui)面上(shang)一圈圈起伏不(bu)平(ping)(ping)的波(bo)紋(wen)逐(zhu)漸向四周傳播出(chu)去，形(xing)成水(shui)(shui)波(bo)。
演(yan)示——繩(sheng)波(bo)：用手握住繩(sheng)子的(de)一端上下抖(dou)動，就(jiu)會看到凸凹相(xiang)間的(de)波(bo)向繩(sheng)的(de)另一端傳播出(chu)去(qu)，形(xing)成繩(sheng)波(bo)。
以上兩種波都可以叫做機械波。
(l)機械(xie)波(bo)的(de)概念(nian)：機械(xie)振動在介質中的(de)傳播就(jiu)形成(cheng)機械(xie)波(bo)
(2)機械波的產(chan)生(sheng)條：振和介質(zhi)。
振——產生機械振動(dong)的物(wu)質，如在繩(sheng)波中繩(sheng)子端點在手的作用下不(bu)停抖動(dong)就是振。
介(jie)質——傳播振動的介(jie)質，如繩子、水(shui)。
2．機械(xie)波的(de)形成過程
(1)介質模(mo)型：把介質看成由無數個質點彈性(xing)連接而(er)成，可以想(xiang)象為(圖1所示)
(2)機械波(bo)的形成過程：
由于相鄰(lin)質(zhi)(zhi)點的彈力的作用，當(dang)介質(zhi)(zhi)中某一質(zhi)(zhi)點發(fa)生振(zhen)
動時(shi)，就會帶動周圍的質點振動起，從而使振動向(xiang)遠處傳播。例如(ru)：
圖(tu)2表示繩上一(yi)列(lie)波的形(xing)(xing)成(cheng)(cheng)過程。圖(tu)中1到(dao)18各(ge)小點(dian)(dian)代表繩上的一(yi)排質(zhi)(zhi)(zhi)點(dian)(dian)，質(zhi)(zhi)(zhi)點(dian)(dian)間有彈力(li)聯系著。圖(tu)中的第(di)一(yi)行表示在開(kai)始時(shi)(shi)刻(ke)(t=0)各(ge)質(zhi)(zhi)(zhi)點(dian)(dian)的位(wei)(wei)置(zhi)(zhi)，這時(shi)(shi)所(suo)有質(zhi)(zhi)(zhi)點(dian)(dian)都(dou)處在平衡位(wei)(wei)置(zhi)(zhi)。其中第(di)一(yi)個質(zhi)(zhi)(zhi)點(dian)(dian)受到(dao)外力(li)作用將開(kai)始在垂直方向(xiang)(xiang)上做(zuo)簡諧運動(dong)，設振(zhen)動(dong)周期為T，則第(di)二行表示經(jing)過T／4時(shi)(shi)各(ge)質(zhi)(zhi)(zhi)點(dian)(dian)的位(wei)(wei)置(zhi)(zhi)，這時(shi)(shi)質(zhi)(zhi)(zhi)點(dian)(dian)1已達(da)到(dao)最大(da)(da)位(wei)(wei)移，正開(kai)始向(xiang)(xiang)下運動(dong)；質(zhi)(zhi)(zhi)點(dian)(dian)2的振(zhen)動(dong)較質(zhi)(zhi)(zhi)點(dian)(dian)1落(luo)后一(yi)些(xie)，仍(reng)向(xiang)(xiang)上運動(dong)；質(zhi)(zhi)(zhi)點(dian)(dian)3更落(luo)后一(yi)些(xie)，此時(shi)(shi)振(zhen)動(dong)剛傳到(dao)了質(zhi)(zhi)(zhi)點(dian)(dian)4。第(di)三(san)行表示經(jing)過T／2時(shi)(shi)各(ge)質(zhi)(zhi)(zhi)點(dian)(dian)的位(wei)(wei)置(zhi)(zhi)，這時(shi)(shi)質(zhi)(zhi)(zhi)點(dian)(dian)1又回到(dao)平衡位(wei)(wei)置(zhi)(zhi)，并(bing)繼續向(xiang)(xiang)下運動(dong)，質(zhi)(zhi)(zhi)點(dian)(dian)4剛到(dao)達(da)最大(da)(da)位(wei)(wei)移處，此時(shi)(shi)振(zhen)動(dong)傳到(dao)了質(zhi)(zhi)(zhi)點(dian)(dian)7。依次推論，第(di)四、五、六行分別表示了經(jing)過3T／4、T和5T／4后的各(ge)質(zhi)(zhi)(zhi)點(dian)(dian)的位(wei)(wei)置(zhi)(zhi)，并(bing)分別顯示了各(ge)個對應時(shi)(shi)刻(ke)所(suo)有質(zhi)(zhi)(zhi)點(dian)(dian)所(suo)排列(lie)成(cheng)(cheng)的波形(xing)(xing)。
3．對機械波(bo)概念的理(li)解
(1)機(ji)械波(bo)是構成(cheng)介質的無數質點的一種共(gong)同運動形式；
(2)當介質發生(sheng)振動(dong)時，各個質點(dian)(dian)在各自(zi)的(de)(de)平衡位置(zhi)附近往復運動(dong)，質點(dian)(dian)本(ben)身并不隨波遷(qian)移，機(ji)(ji)械(xie)波向外傳(chuan)播(bo)的(de)(de)只是機(ji)(ji)械(xie)振動(dong)的(de)(de)形式(演示橫波演示器(qi))；
(3)波是傳播(bo)能量的一(yi)種方(fang)式。
4．波的種類
按波(bo)的傳播方向和質(zhi)點的振動(dong)方向可以(yi)將波(bo)分為兩(liang)類：橫波(bo)和縱波(bo)。
(1)橫波
定(ding)義(yi)：質點的振(zhen)動方向(xiang)與波(bo)的傳播方向(xiang)垂直(zhi)。
波形特(te)點：凸(tu)凹相間(jian)的(de)波紋(觀察橫波演(yan)示器)，又(you)叫起伏波。如圖3波形所示。
(2)縱波
定義：質點的振動(dong)方(fang)向與波的傳播方(fang)向在(zai)一(yi)條直線上。
波(bo)(bo)形特點(dian)：疏(shu)密相間的(de)波(bo)(bo)形，又叫(jiao)疏(shu)密波(bo)(bo)。如圖4波(bo)(bo)形所示。
例：聲波是(shi)縱波，其中：振——聲帶(dai)；
介(jie)質——空氣、固(gu)體、液體。
地(di)震波(bo)既有(you)橫波(bo)又有(you)縱波(bo)。
水波(bo)既不(bu)是橫波(bo)也不(bu)是縱(zong)波(bo)，叫做水紋波(bo)。
5．描述機械波的物(wu)理量(liang)
(1)波長
定(ding)義(yi)：沿著波的傳播方(fang)向，兩個相鄰的在振(zhen)動過(guo)程中(zhong)對平衡位置的位移總(zong)是相等(deng)的質(zhi)點間的距離(li)。
單位：米（m）符號：λ
演示(shi)(shi)：觀察演示(shi)(shi)儀器(qi)，從中可以看出：
①在橫波中波長等于相鄰兩個波峰或波谷之間的(de)距(ju)離；
在縱波中(zhong)(zhong)波長等(deng)于相鄰兩個密部或疏部的中(zhong)(zhong)央之間的距離。
②質(zhi)點振(zhen)動一(yi)個周期，振(zhen)動形式在介(jie)質(zhi)中(zhong)傳(chuan)播的距(ju)(ju)離(li)恰好等(deng)于(yu)一(yi)個波(bo)長(chang)，即在一(yi)個周期里振(zhen)動在介(jie)質(zhi)中(zhong)傳(chuan)播的距(ju)(ju)離(li)等(deng)于(yu)一(yi)個波(bo)長(chang)。
(2)波速
定義：波(bo)的(de)(de)傳播快慢，其大小由(you)介質的(de)(de)性質決定的(de)(de)，在(zai)不同(tong)的(de)(de)介質中(zhong)速度(du)并不相同(tong)。單位(wei)：米/秒（m/s） 符號：v
表(biao)達式：v=λ/T
(3)頻率
質點振動(dong)(dong)的(de)周(zhou)期又(you)叫(jiao)做波(bo)(bo)的(de)周(zhou)期(T)；質點振動(dong)(dong)的(de)頻率(lv)又(you)叫(jiao)做波(bo)(bo)的(de)頻率(lv)(f)。波(bo)(bo)的(de)振動(dong)(dong)周(zhou)期和頻率(lv)只與振有(you)關，與介質無關。
6．思考題
機械(xie)振(zhen)動與機械(xie)波的關系。
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