機(jī)械波教學(xué)設(shè)計(jì)

2024-07-04

機(jī)械波教學(xué)設(shè)計(jì)

　　機(jī)械波教案示例

　　一、教學(xué)目標(biāo)

　　1．在物理知識(shí)方面的要求：

　　(l)明確機(jī)械波的產(chǎn)生條；

　　(2)掌握機(jī)械波的形成過(guò)程及波動(dòng)傳播過(guò)程的特征；

　　(3)了解機(jī)械波的種類極其傳播特征；

　　(4)掌握描述機(jī)械波的物理量(包括波長(zhǎng)、頻率、波速)。

　　2．要重視觀察演示實(shí)驗(yàn)，對(duì)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(xì)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(dǎo)和自覺(jué)培養(yǎng)正確的思想方法。

　　二、重點(diǎn)、難點(diǎn)分析

　　1．重點(diǎn)是機(jī)械波的形成過(guò)程及描述；

　　2．難點(diǎn)是機(jī)械波的形成過(guò)程及描述。

　　三、教具

　　1．演示繩波的形成的長(zhǎng)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(xí)過(guò)的機(jī)械振動(dòng)是描述單個(gè)質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)形式，這一節(jié)我們學(xué)習(xí)由大量質(zhì)點(diǎn)構(gòu)成的彈性介質(zhì)的整體的一種運(yùn)動(dòng)形式——機(jī)械波。

　　(二)教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)

　　1．機(jī)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(jī)械波。

　　(l)機(jī)械波的概念：機(jī)械振動(dòng)在介質(zhì)中的傳播就形成機(jī)械波

　　(2)機(jī)械波的產(chǎn)生條：振和介質(zhì)。

　　振——產(chǎn)生機(jī)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(jī)械波的形成過(guò)程

　　(1)介質(zhì)模型：把介質(zhì)看成由無(wú)數(shù)個(gè)質(zhì)點(diǎn)彈性連接而成，可以想象為(圖1所示)

　　(2)機(jī)械波的形成過(guò)程：

　　由于相鄰質(zhì)點(diǎn)的彈力的作用，當(dāng)介質(zhì)中某一質(zhì)點(diǎn)發(fā)生振

　　動(dòng)時(shí)，就會(huì)帶動(dòng)周圍的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)起，從而使振動(dòng)向遠(yuǎn)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。圖中的第一行表示在開始時(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)受到外力作用將開始在垂直方向上做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，設(shè)振動(dòng)周期為T，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(dá)到最大位移，正開始向下運(yùn)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(yùn)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(xù)向下運(yùn)動(dòng)，質(zhì)點(diǎn)4剛到達(dá)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(duì)應(yīng)時(shí)刻所有質(zhì)點(diǎn)所排列成的波形。

　　3．對(duì)機(jī)械波概念的理解

　　(1)機(jī)械波是構(gòu)成介質(zhì)的無(wú)數(shù)質(zhì)點(diǎn)的一種共同運(yùn)動(dòng)形式；

　　(2)當(dāng)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(fù)運(yùn)動(dòng)，質(zhì)點(diǎn)本身并不隨波遷移，機(jī)械波向外傳播的只是機(jī)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

　　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：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。