物理機(jī)械波知識點(diǎn)
一、教材分析
�。�1）教材的地位與作用
"機(jī)械波"是高中物理教材第一冊（必修）的第五章"機(jī)械振動和機(jī)械波"的第七節(jié)內(nèi)容。
機(jī)械波是機(jī)械運(yùn)動中比較復(fù)雜的運(yùn)動形式。它作為周期性變化的運(yùn)動，廣泛地涉及物理學(xué)的各個領(lǐng)域。上好這節(jié)課不僅可以鞏固以前學(xué)過的有關(guān)運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)的知識，還可為今后學(xué)習(xí)電磁振蕩，電磁波和光的本性打下良好的基礎(chǔ)。
通過本節(jié)課的教學(xué)，學(xué)生初步認(rèn)識到學(xué)習(xí)波動知識時(shí)重要的是要會確定波的總的運(yùn)動情況，即由波長，頻率和波速等物理量來表征運(yùn)動情況，而不是確定單個質(zhì)點(diǎn)在某一時(shí)刻的位置，速度和加速度。對培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的思維，研究方法，發(fā)展學(xué)生智力有著特殊的意義。
�。�2）教學(xué)目標(biāo)
根據(jù)學(xué)生的認(rèn)知基礎(chǔ)，心理特征及本節(jié)課教材大綱要求，擬定下列教學(xué)目標(biāo)。
知識目標(biāo)
明確機(jī)械波的產(chǎn)生條件；掌握機(jī)械波的形成過程及波動傳播過程的特征；了解機(jī)械波的種類及其傳播特征；初步了解描述機(jī)械波的物理量。
能力目標(biāo)
培養(yǎng)學(xué)生觀察分析，邏輯思維及歸納總結(jié)的自主學(xué)習(xí)能力；培養(yǎng)學(xué)生的時(shí)空觀念。
3、德育目標(biāo)
培養(yǎng)學(xué)生用辨證的觀點(diǎn)探究物理過程及其規(guī)律，對學(xué)生進(jìn)行唯物主義世界觀和科學(xué)方法論的教育。
�。�2）重點(diǎn)，難點(diǎn)分析
機(jī)械波的形成過程及描述是本節(jié)課的重點(diǎn)和難點(diǎn)。因?yàn)椴▌舆^程的細(xì)節(jié)不容易體現(xiàn)出來，教學(xué)過程通過課件模擬物理過程的方法進(jìn)行重點(diǎn)難點(diǎn)的突破，使學(xué)生獲得較直觀的信息，充分調(diào)動學(xué)生的主觀能動作用，以激發(fā)學(xué)生研究物理問題的濃厚興趣。
二、教法與學(xué)法
現(xiàn)代教育理論認(rèn)為，科學(xué)教學(xué)必須讓學(xué)生們參與以探究為目標(biāo)的研究活動，使他們同老師和學(xué)生一起在相互啟發(fā)相互促進(jìn)。對從學(xué)生們所親歷的事物中產(chǎn)生的一些實(shí)際問題進(jìn)行探究，是科學(xué)教學(xué)所要采取的主要做法。
基于這種理念，本節(jié)課主要采用指導(dǎo)——自主學(xué)習(xí)法，通過課件和實(shí)驗(yàn)演示，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行問題探究和討論，以期達(dá)到教學(xué)目標(biāo)。有著豐富生活體會的學(xué)生往往對波動形成的物理過程有著濃厚的興趣。為了使學(xué)生能認(rèn)識機(jī)械波這一特殊的運(yùn)動形式，教學(xué)中可以滲透"指導(dǎo)——自主學(xué)習(xí)"的教改思想，鼓勵學(xué)生積極參與，突出學(xué)法指導(dǎo)，思維啟發(fā)，和師生的情感交流。通過學(xué)生小實(shí)驗(yàn)和教師實(shí)驗(yàn)演示及課件模擬物理過程，逐層深入，讓學(xué)生分成小組在教師創(chuàng)設(shè)的問題中進(jìn)行分析探究，總結(jié)波動特征。在此基礎(chǔ)上指導(dǎo)學(xué)生從功和能的角度去探究波動過程，進(jìn)而搞清波動的成因。引導(dǎo)學(xué)生在討論中互相問答或自問自答，進(jìn)入思維的遷移，每觀察到一個現(xiàn)象都去想想幾個為什么。真正培養(yǎng)起抽象思維能力和獨(dú)立的思維能力。
在教學(xué)的過程中，教師要對所有學(xué)生的各種不同見解，技能和經(jīng)驗(yàn)都有所尊重。逐步把全班學(xué)生培養(yǎng)成科學(xué)探究推理嚴(yán)謹(jǐn)縝密，思想方法與行為方式以及社會價(jià)值觀念都有助于科學(xué)學(xué)習(xí)的科學(xué)學(xué)習(xí)者。
三、教學(xué)過程設(shè)計(jì)
新課引入
�。ㄕn件）在生活中，我們是否見過此現(xiàn)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
�。ㄕn件）曾記否，當(dāng)進(jìn)球后球迷此起彼伏所形成的波浪（讓學(xué)生按順序逐個相繼站起，坐下，這時(shí)全班的同學(xué)都有機(jī)會親身體會到作為波動中的一分子的運(yùn)動情況，引導(dǎo)學(xué)生分組思考，討論波動的成因）
�。ㄕn件）"敕勒川，陰山下，天似穹廬，……"連綿起伏的山巒構(gòu)筑了華夏民族的脊梁……
�。ㄐ�(shí)驗(yàn)：學(xué)生同桌兩人用手抖動課前準(zhǔn)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(xiàn)象，都是我們平時(shí)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(xué)習(xí)過的機(jī)械振動是描述單個質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動形式。這節(jié)課我們來學(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)動形式——機(jī)械波。
機(jī)械波的概念和產(chǎn)生條件
機(jī)械波的概念：機(jī)械振動在介質(zhì)中的傳播就形成了機(jī)械波。上述的
水波和繩波都是機(jī)械波。
2、機(jī)械波的產(chǎn)生條件：振源和介質(zhì)（引導(dǎo)學(xué)生思考探索所觀察的現(xiàn)象，歸納總結(jié)）
振源——產(chǎn)生機(jī)械振動的物質(zhì)，如在繩波中的手的不停抖動。（如果沒有連續(xù)的振動，則質(zhì)點(diǎn)很快停止下來。）
介質(zhì)——傳播振動的媒質(zhì)，如繩子，水。
機(jī)械波的形成過程
1、介質(zhì)模型：把介質(zhì)看成由無數(shù)個質(zhì)點(diǎn)彈性連接而成，可以想象成
如右圖所示。
機(jī)械波的形成過程：
由于相鄰質(zhì)點(diǎn)的力的作用，當(dāng)介質(zhì)中某一質(zhì)點(diǎn)發(fā)生振動時(shí)，就會帶動周圍的質(zhì)點(diǎn)振動起來，從而使振動向遠(yuǎn)處傳播。（課件演示相鄰質(zhì)點(diǎn)的相互作用）
�。▽�(shí)驗(yàn)和課件演示）繩波的形成過程。（引導(dǎo)學(xué)生觀察，思考，分析）質(zhì)點(diǎn)間有彈力聯(lián)系著。開始時(shí)刻（t = 0），各質(zhì)點(diǎn)都處在平衡位置。其中第一個質(zhì)點(diǎn)受到外力作用將開始在垂直方向上做簡諧運(yùn)動，設(shè)振動周期為T，則經(jīng)過T / 4，質(zhì)點(diǎn)1已經(jīng)達(dá)到位移，正要開始向下運(yùn)動。質(zhì)點(diǎn)2的振運(yùn)動較質(zhì)點(diǎn)1落后一些，仍向上運(yùn)動；質(zhì)點(diǎn)3更落后一些，此時(shí)振動剛傳到了質(zhì)點(diǎn)9。經(jīng)過T / 2時(shí)，質(zhì)點(diǎn)1回到了平衡位置，并繼續(xù)向下運(yùn)動，質(zhì)點(diǎn)9剛到達(dá)位移處，此時(shí)振動傳到了質(zhì)點(diǎn)17。依此推論，演示經(jīng)3T / 4，T和5T / 4后各質(zhì)點(diǎn)排列成的波形。
機(jī)械波的特點(diǎn)
1、介質(zhì)中各點(diǎn)都在各自的平衡位置作往復(fù)運(yùn)動——振動。
2、各質(zhì)點(diǎn)并不隨波向波的傳播方向遷移。
3、各質(zhì)點(diǎn)在振動時(shí)有時(shí)間上的先后。
4、波是能量傳播的一種方式。
�。ㄐ�(shí)驗(yàn)：學(xué)生用手抖動繩子，形成繩波。如果不再抖動，則原位的質(zhì)點(diǎn)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(zhì)點(diǎn)的振動方向可以將波分為兩類：橫波和縱波。
1、橫波
質(zhì)點(diǎn)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(zhì)點(diǎn)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(zhì)是空氣，固體，液體等。
�。ㄕn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(xué)生的認(rèn)知層面）
機(jī)械振動與機(jī)械波的關(guān)系
課件演示機(jī)械振動和機(jī)械波的圖象，啟發(fā)學(xué)生思考兩者的區(qū)別與聯(lián)系。
作為課后思考題。為下一節(jié)課作鋪墊。
課堂小結(jié)
1、只有振動才有可能引起波動。
2、只有通過介質(zhì)，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(fù)運(yùn)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(yùn)動在時(shí)間上有先后。
6、機(jī)械波是機(jī)械振動在介質(zhì)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。
�。ㄒ龑�(dǎo)學(xué)生歸納總結(jié)，并對問題研究的方法做出評價(jià)，思考描述波動與振動的物理量有什么不同。）
物理學(xué)習(xí)方法
步驟1、模型歸類
做過一定量的物理題目之后，會發(fā)現(xiàn)很多題目其實(shí)思考方法是一樣的，我們需要按物理模型進(jìn)行分類，用一套方法解一類題目。例如宏觀的行星運(yùn)動和微觀的電荷在磁場中的偏轉(zhuǎn)都屬于勻速圓周運(yùn)動，關(guān)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(guān)于汽車啟動問題的考慮方法其實(shí)同樣適用于起重機(jī)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(jīng)成功了一半。
步驟2、解題規(guī)范
高考越來越重視解題規(guī)范，體現(xiàn)在物理學(xué)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(biāo)明步驟，說明用的是什么定理，為什么能用這個定理，有時(shí)還需要說明物體在特殊時(shí)刻的特殊狀態(tài)。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(biāo)準(zhǔn)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(xué)過的知識來解釋，所以當(dāng)看到一道題目的背景很陌生時(shí)，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(shí)間里要保持沉著冷靜，根據(jù)給出的物理量和物理關(guān)系，把有關(guān)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(fù)合的，取最值的情況是怎樣的，充分利用圖像_的變化規(guī)律和數(shù)據(jù)，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(jìn)入高三后，老師一定會幫我們梳理知識結(jié)構(gòu)，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(xué)知識從基礎(chǔ)到最高級可以這樣分：物體的受力分析和運(yùn)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(jī)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(guān)于力學(xué)、電學(xué)、能量轉(zhuǎn)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(dāng)遇到一道大題做不出或過程繁雜時(shí)，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(yùn)動規(guī)律，很多最基本的認(rèn)識可以通過自己平時(shí)對生活的細(xì)致觀察逐漸積累起來，而這些生活中的常識、現(xiàn)象會經(jīng)常在題目中出現(xiàn)，豐富的生活經(jīng)驗(yàn)會在你不經(jīng)意間發(fā)揮作用。比如，你仔細(xì)體會過坐電梯在加速減速時(shí)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(qū)別嗎？你觀察過發(fā)廊門口的旋轉(zhuǎn)燈柱嗎？你嘗試過把杯子倒扣在水里觀察杯內(nèi)外水面的變化嗎？我覺得物理學(xué)習(xí)也需要一種感覺，這就是憑經(jīng)驗(yàn)積累起的直覺。
物理學(xué)習(xí)技巧
圖象法
應(yīng)用圖象描述規(guī)律、解決問題是物理學(xué)中重要的手段之一。因圖象中包含豐富的語言、解決問題時(shí)簡明快捷等特點(diǎn)，在高考中得到充分體現(xiàn)，且比重不斷加大。
涉及內(nèi)容貫穿整個物理學(xué)。描述物理規(guī)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(shí)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(fù)雜的數(shù)學(xué)演算和推導(dǎo)，直接抓住問題的實(shí)質(zhì)，出奇制勝，快速簡便地求解問題。像課本中伽利略認(rèn)為圓周運(yùn)動最美（對稱）為牛頓得到萬有引力定律奠定基礎(chǔ)。
估算法
有些物理問題本身的結(jié)果，并不一定需要有一個很準(zhǔn)確的答案，但是，往往需要我們對事物有一個預(yù)測的估計(jì)值。像盧瑟福利用經(jīng)典的粒子的散射實(shí)驗(yàn)根據(jù)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(zhì)，充分應(yīng)用物理知識進(jìn)行快速數(shù)量級的計(jì)算。
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