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)明確機械波的產生條；
(2)掌握機械波的形成過程及波動傳播過程的特征；
(3)了解機械波的種類極其傳播特征；
(4)掌握描述機械波的物理量(包括波長、頻率、波速)。
2．要重視觀察演示實驗，對波的產生條及形成過程有全面的理解，同時要求學生仔細分析本的插圖。
3．在教學過程中教與學雙方要重視引導和自覺培養正確的思想方法。
二、重點、難點分析
1．重點是機械波的形成過程及描述；
2．難點是機械波的形成過程及描述。
三、教具
1．演示繩波的形成的長繩；
2．橫波、縱波演示儀；
3．描述波的形成過程的掛圖。
四、主要教學過程
(一)引入新
我們學習過的機械振動是描述單個質點的運動形式，這一節我們學習由大量質點構成的彈性介質的整體的一種運動形式——機械波。
(二)教學過程設計
1．機械波的產生條
例子——水波：向平靜的水面投一小石子或用小樹枝不斷地點水，會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，就會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：機械振動在介質中的傳播就形成機械波
(2)機械波的產生條：振和介質。
振——產生機械振動的物質，如在繩波中繩子端點在手的作用下不停抖動就是振。
介質——傳播振動的介質，如繩子、水。
2．機械波的形成過程
(1)介質模型：把介質看成由無數個質點彈性連接而成，可以想象為(圖1所示)
(2)機械波的形成過程：
由于相鄰質點的彈力的作用，當介質中某一質點發生振
動時，就會帶動周圍的質點振動起，從而使振動向遠處傳播。例如：
圖2表示繩上一列波的形成過程。圖中1到18各小點代表繩上的一排質點，質點間有彈力聯系著。圖中的第一行表示在開始時刻(t=0)各質點的位置，這時所有質點都處在平衡位置。其中第一個質點受到外力作用將開始在垂直方向上做簡諧運動，設振動周期為T，則第二行表示經過T／4時各質點的位置，這時質點1已達到最大位移，正開始向下運動；質點2的振動較質點1落后一些，仍向上運動；質點3更落后一些，此時振動剛傳到了質點4。第三行表示經過T／2時各質點的位置，這時質點1又回到平衡位置，并繼續向下運動，質點4剛到達最大位移處，此時振動傳到了質點7。依次推論，第四、五、六行分別表示了經過3T／4、T和5T／4后的各質點的位置，并分別顯示了各個對應時刻所有質點所排列成的波形。
3．對機械波概念的理解
(1)機械波是構成介質的無數質點的一種共同運動形式；
(2)當介質發生振動時，各個質點在各自的平衡位置附近往復運動，質點本身并不隨波遷移，機械波向外傳播的只是機械振動的形式(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點的振動方向可以將波分為兩類：橫波和縱波。
(1)橫波
定義：質點的振動方向與波的傳播方向垂直。
波形特點：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：質點的振動方向與波的傳播方向在一條直線上。
波形特點：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——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
定義：沿著波的傳播方向，兩個相鄰的在振動過程中對平衡位置的位移總是相等的質點間的距離。
單位：米（m）符號：λ
演示：觀察演示儀器，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距離；
在縱波中波長等于相鄰兩個密部或疏部的中央之間的距離。
②質點振動一個周期，振動形式在介質中傳播的距離恰好等于一個波長，即在一個周期里振動在介質中傳播的距離等于一個波長。
(2)波速
定義：波的傳播快慢，其大小由介質的性質決定的，在不同的介質中速度并不相同。單位：米/秒（m/s） 符號：v
表達式：v=λ/T
(3)頻率
質點振動的周期又叫做波的周期(T)；質點振動的頻率又叫做波的頻率(f)。波的振動周期和頻率只與振有關，與介質無關。
6．思考題
機械振動與機械波的關系。
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