物理機械波知識點

　　一、教材分析

　　（1）教材的地位與作用

　　"機械波"是高中物理教材第一冊（必修）的第五章"機械振動和機械波"的第七節內容。

　　機械波是機械運動中比較復雜的運動形式。它作為周期性變化的運動，廣泛地涉及物理學的各個領域。上好這節課不僅可以鞏固以前學過的有關運動學和動力學的知識，還可為今后學習電磁振蕩，電磁波和光的本性打下良好的基礎。

　　通過本節課的教學，學生初步認識到學習波動知識時重要的是要會確定波的總的運動情況，即由波長，頻率和波速等物理量來表征運動情況，而不是確定單個質點在某一時刻的位置，速度和加速度。對培養學生科學的思維，研究方法，發展學生智力有著特殊的意義。

　　（2）教學目標

　　根據學生的認知基礎，心理特征及本節課教材大綱要求，擬定下列教學目標。

　　知識目標

　　明確機械波的產生條件；掌握機械波的形成過程及波動傳播過程的特征；了解機械波的種類及其傳播特征；初步了解描述機械波的物理量。

　　能力目標

　　培養學生觀察分析，邏輯思維及歸納總結的自主學習能力；培養學生的時空觀念。

　　3、德育目標

　　培養學生用辨證的觀點探究物理過程及其規律，對學生進行唯物主義世界觀和科學方法論的教育。

　　（2）重點，難點分析

　　機械波的形成過程及描述是本節課的重點和難點。因為波動過程的細節不容易體現出來，教學過程通過課件模擬物理過程的方法進行重點難點的突破，使學生獲得較直觀的信息，充分調動學生的主觀能動作用，以激發學生研究物理問題的濃厚興趣。

　　二、教法與學法

　　現代教育理論認為，科學教學必須讓學生們參與以探究為目標的研究活動，使他們同老師和學生一起在相互啟發相互促進。對從學生們所親歷的事物中產生的一些實際問題進行探究，是科學教學所要采取的主要做法。

　　基于這種理念，本節課主要采用指導——自主學習法，通過課件和實驗演示，引導學生進行問題探究和討論，以期達到教學目標。有著豐富生活體會的學生往往對波動形成的物理過程有著濃厚的興趣。為了使學生能認識機械波這一特殊的運動形式，教學中可以滲透"指導——自主學習"的教改思想，鼓勵學生積極參與，突出學法指導，思維啟發，和師生的情感交流。通過學生小實驗和教師實驗演示及課件模擬物理過程，逐層深入，讓學生分成小組在教師創設的問題中進行分析探究，總結波動特征。在此基礎上指導學生從功和能的角度去探究波動過程，進而搞清波動的成因。引導學生在討論中互相問答或自問自答，進入思維的遷移，每觀察到一個現象都去想想幾個為什么。真正培養起抽象思維能力和獨立的思維能力。

　　在教學的過程中，教師要對所有學生的各種不同見解，技能和經驗都有所尊重。逐步把全班學生培養成科學探究推理嚴謹縝密，思想方法與行為方式以及社會價值觀念都有助于科學學習的科學學習者。

　　三、教學過程設計

　　新課引入

　　（課件）在生活中，我們是否見過此現象——向一滴水滴入平靜的水面，會看到水面上蕩起圈圈漣漪，起伏不平的波紋向四周傳播出去，形成水波

　　（課件）曾記否，當進球后球迷此起彼伏所形成的波浪（讓學生按順序逐個相繼站起，坐下，這時全班的同學都有機會親身體會到作為波動中的一分子的運動情況，引導學生分組思考，討論波動的成因）

　　（課件）"敕勒川，陰山下，天似穹廬，……"連綿起伏的山巒構筑了華夏民族的脊梁……

　　（小實驗：學生同桌兩人用手抖動課前準備好的繩子，會看到凹凸相間的波向繩的另一端傳播出去，形成繩波。）

　　上述現象，都是我們平時所見到的波的情形，那么，波形成的條件是什么呢？波是什么？前面我們學習過的機械振動是描述單個質點的運動形式。這節課我們來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。

　　機械波的概念和產生條件

　　機械波的概念：機械振動在介質中的傳播就形成了機械波。上述的

　　水波和繩波都是機械波。

　　2、機械波的產生條件：振源和介質（引導學生思考探索所觀察的現象，歸納總結）

　　振源——產生機械振動的物質，如在繩波中的手的不停抖動。（如果沒有連續的振動，則質點很快停止下來。）

　　介質——傳播振動的媒質，如繩子，水。

　　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，可以想象成

　　如右圖所示。

　　機械波的形成過程：

　　由于相鄰質點的力的作用，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來，從而使振動向遠處傳播。（課件演示相鄰質點的相互作用）

　　（實驗和課件演示）繩波的形成過程。（引導學生觀察，思考，分析）質點間有彈力聯系著。開始時刻（t = 0），各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，則經過T / 4，質點1已經達到位移，正要開始向下運動。質點2的振運動較質點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9。經過T / 2時，質點1回到了平衡位置，并繼續向下運動，質點9剛到達位移處，此時振動傳到了質點17。依此推論，演示經3T / 4，T和5T / 4后各質點排列成的波形。

　　機械波的特點

　　1、介質中各點都在各自的平衡位置作往復運動——振動。

　　2、各質點并不隨波向波的傳播方向遷移。

　　3、各質點在振動時有時間上的先后。

　　4、波是能量傳播的一種方式。

　　（小實驗：學生用手抖動繩子，形成繩波。如果不再抖動，則原位的質點很快平靜下來。它說明波動是伴隨著能量傳播的，要維持波的傳播，必須不斷地給振源提供能量。）

　　橫波與縱波

　　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

　　質點的振動方向與波的傳播方向垂直。（凹凸相間的波形——波峰，波谷）

　　2、縱波

　　質點的振動方向與波的傳播方向在一條直線上。（疏密相間的波形——

　　疏部，密部）

　　例：聲波是縱波。其中振源是聲帶，介質是空氣，固體，液體等。

　　（課件演示兩類波的形成及其波形）

　　說明：地震波既有橫波又有縱波。（拓展學生的認知層面）

　　機械振動與機械波的關系

　　課件演示機械振動和機械波的圖象，啟發學生思考兩者的區別與聯系。

　　作為課后思考題。為下一節課作鋪墊。

　　課堂小結

　　1、只有振動才有可能引起波動。

　　2、只有通過介質，才能由局部的振動引起全局的波動。

　　3、每一局部都在平衡位置附近做住復運動——振動。

　　4、每一局部并不隨波向波的傳播方向遷移。

　　5、每一局部的振運動在時間上有先后。

　　6、機械波是機械振動在介質中的傳播過程，它是一種振動形式，又是能量傳遞的一種方式。

　　（引導學生歸納總結，并對問題研究的方法做出評價，思考描述波動與振動的物理量有什么不同。）

　　物理學習方法

　　步驟1、模型歸類

　　做過一定量的物理題目之后，會發現很多題目其實思考方法是一樣的，我們需要按物理模型進行分類，用一套方法解一類題目。例如宏觀的行星運動和微觀的電荷在磁場中的偏轉都屬于勻速圓周運動，關鍵都是找出什么力_了向心力；此外還有杠桿類的題目，要想象出力矩平衡的特殊情況，還有關于汽車啟動問題的考慮方法其實同樣適用于起重機吊重物等等。物理不需要做很多題目，能夠判斷出物理模型，將方法對號入座，就已經成功了一半。

　　步驟2、解題規范

　　高考越來越重視解題規范，體現在物理學科中就是文字說明。解一道題不是列出公式，得出答案就可以的，必須標明步驟，說明用的是什么定理，為什么能用這個定理，有時還需要說明物體在特殊時刻的特殊狀態。這樣既讓老師一目了然，又有利于理清自己的思路，還方便檢查，最重要的是能幫助我們在分步驟評分的評分標準中少丟幾分。

　　步驟3、大膽猜想

　　物理題目常常是假想出的理想情況，幾乎都可以用我們學過的知識來解釋，所以當看到一道題目的背景很陌生時，就像今年高考物理的壓軸題，不要慌了手腳。在最后的20分鐘左右的時間里要保持沉著冷靜，根據給出的物理量和物理關系，把有關的公式都列出來，大膽地猜想磁場的勢能與重力場的勢能是怎樣復合的，取最值的情況是怎樣的，充分利用圖像_的變化規律和數據，在沒有完全理解題目的情況下多得幾分是完全有可能的。

　　步驟4、知識分層

　　通常進入高三后，老師一定會幫我們梳理知識結構，物理的知識不單純是按板塊分的，更重要是按層次分的。比如，力學知識從基礎到最高級可以這樣分：物體的受力分析和運動公式，牛頓三大定律（尤其是牛頓第二定律），動能定理和動量定理，機械能守恒定律和動量守恒定律，能量守恒定律。越高級的知識越具有一般性，通常高考中關于力學、電學、能量轉化的綜合性問題，需要用到各個層次的知識。這也提醒我們，當遇到一道大題做不出或過程繁雜時，不妨換個層次考慮問題。

　　步驟5、觀察生活

　　物理研究物體的運動規律，很多最基本的認識可以通過自己平時對生活的細致觀察逐漸積累起來，而這些生活中的常識、現象會經常在題目中出現，豐富的生活經驗會在你不經意間發揮作用。比如，你仔細體會過坐電梯在加速減速時的壓力變化嗎？這對你理解視重、超重、失重這些概念很有幫助。你考慮過自行車的主動輪和從動輪的區別嗎？你觀察過發廊門口的旋轉燈柱嗎？你嘗試過把杯子倒扣在水里觀察杯內外水面的變化嗎？我覺得物理學習也需要一種感覺，這就是憑經驗積累起的直覺。

　　物理學習技巧

　　圖象法

　　應用圖象描述規律、解決問題是物理學中重要的手段之一。因圖象中包含豐富的語言、解決問題時簡明快捷等特點，在高考中得到充分體現，且比重不斷加大。

　　涉及內容貫穿整個物理學。描述物理規律的最常用方法有公式法和圖象法，所以在解決此類問題時要善于將公式與圖象合一相長。

　　對稱法

　　利用對稱法分析解決物理問題，可以避免復雜的數學演算和推導，直接抓住問題的實質，出奇制勝，快速簡便地求解問題。像課本中伽利略認為圓周運動最美（對稱）為牛頓得到萬有引力定律奠定基礎。

　　估算法

　　有些物理問題本身的結果，并不一定需要有一個很準確的答案，但是，往往需要我們對事物有一個預測的估計值。像盧瑟福利用經典的粒子的散射實驗根據功能原理估算出原子核的半徑。

　　采用“估算”的方法能忽略次要因素，抓住問題的主要本質，充分應用物理知識進行快速數量級的計算。

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