教學(xué)目標(biāo)
知識目標(biāo)
1、知道直線上機械波的形成過程.
2、知道什么是橫波,知道波峰和波谷;知道什么是縱波,知道疏部和密部.
3、知道"機械振動在介質(zhì)中的傳播,形成機械波".知道波在傳播運動形成的同時也傳遞了能量.
4、通過學(xué)習(xí)使學(xué)生能明白用語言交流是利用聲波傳遞信息等生活中的機械波.
能力目標(biāo)
培養(yǎng)學(xué)生對現(xiàn)象的觀察能力以及對科學(xué)的探究精神.
教學(xué)建議
本節(jié)重點是理解形成機械波的物理過程;學(xué)習(xí)中掌握振動質(zhì)點的運動只在平衡位置附近振動,并不隨波遷移。知道橫波和縱波的區(qū)別是波形不同,橫波有波峰、波谷,而縱波有疏部和密部.認(rèn)真分析下列問題:
1、機械波能離開媒質(zhì)向外傳播嗎?
(解答)不能.機械波一定要依賴媒質(zhì)才能傳播,若沒有媒質(zhì),相鄰質(zhì)點間的相互作用就不能發(fā)生,前一個質(zhì)點就不能帶動后一質(zhì)點振動,所以振動形式無法傳播出去.
2、日常生活中,發(fā)現(xiàn)球掉入池塘里,能否通過往池塘丟人石塊,借助石塊激起的水波把球沖到岸邊呢?
。ń獯穑┎荒埽蛩型度胧瘔K,水面受到石塊的撞擊開始振動,形成水波向四周傳去.這是表面現(xiàn)象,實際上水波向四周傳播而水只是上下振動并不向外遷移,所以球也僅僅是上下振動而不會向岸邊運動.
教學(xué)設(shè)計示例
(一)教學(xué)目標(biāo)
1、明確機械波的產(chǎn)生條件;掌握機械波的形成過程及波動傳播過程的特征。
2、了解機械波的種類極其傳播特征;掌握描述機械波的物理量(波長、頻率、周期、波速)。
3、要注意觀察演示實驗,對波的產(chǎn)生條件及形成過程有較深刻的理解,同時要求學(xué)生認(rèn)真分析課本的插圖。
4、通過學(xué)習(xí)機械波使學(xué)生能解釋生活中的現(xiàn)象。
(二)教學(xué)重點:機械波的形成過程及描述;
(三)教學(xué)難點:機械波的形成過程及描述。
(四)教學(xué)用具:
1、演示繩波的形成的長繩;并用課件展示。
2、橫波、縱波演示儀;并用課件展示。
3、用幻燈展示機械波 。
(五)教學(xué)過程
引入新課
我們已學(xué)習(xí)過機械振動,它是描述單個質(zhì)點的運動形式,這一節(jié)課我們來學(xué)習(xí)由大量質(zhì)點構(gòu)成的彈性媒質(zhì)整體的一種運動形式——機械波。
1、機械波的產(chǎn)生條件
演示——水波:教師用幻燈機做實驗:使平靜的水面振動,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。
教師提問:水波離開水能看到上面的現(xiàn)象嗎?繩波離開繩行嗎?
學(xué)生回答:不行。
教師提問:當(dāng)振動停止后我們又看到了什么現(xiàn)象?
學(xué)生回答:傳出去的仍然在傳播,以后水(繩)都靜止不動了。
請學(xué)生總結(jié):(教師可引導(dǎo))
(1)機械波的概念:機械振動在介質(zhì)中的傳播就形成機械波
(2)機械波的產(chǎn)生條件:振源和介質(zhì)。
振源——產(chǎn)生機械振動的物質(zhì),如在繩波中的手的不停抖動就是振源。
介質(zhì)——傳播振動的媒質(zhì),如繩子、水。
2、機械波的形成過程(用課件把繩波的運動展示)
(1)介質(zhì)模型:把介質(zhì)看成由無數(shù)個質(zhì)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(zhì)點間力的作用,當(dāng)介質(zhì)中某一質(zhì)點發(fā)生振動時,就會帶動周圍的質(zhì)點振動起來,從而使振動向遠(yuǎn)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(zhì)點,質(zhì)點間有彈力聯(lián)系著。圖中的第一行表示在開始時刻(t=0)各質(zhì)點的位置,這時所有質(zhì)點都處在平衡位置。其中第一個質(zhì)點受到外力作用將開始在垂直方向上做簡諧運動,設(shè)振動周期為T,則第二行表示經(jīng)過了T/4時各質(zhì)點的位置,這時質(zhì)點1已達(dá)到最大位移,正開始向下運動;質(zhì)點2的振動較質(zhì)點1落后一些,仍向上運動;質(zhì)點3更落后一些,此時振動剛傳到了質(zhì)點4。第三行表示經(jīng)過了T/2時各質(zhì)點的位置,這時質(zhì)點1又回到平衡位置,并繼續(xù)向下運動,質(zhì)點4剛到達(dá)最大位移處,此時振動傳到了質(zhì)點7。依次推論,第四、五、六行分別表示了經(jīng)過3T/4、和5T/4后的各質(zhì)點的位置,并分別顯示了各個對應(yīng)時刻所有質(zhì)點所排列成的波形。
教師講解后,請學(xué)生討論機械波在傳播過程中的特點:
3、對機械波概念的理解
(1)機械波是構(gòu)成介質(zhì)的無數(shù)質(zhì)點的一種共同運動形式;
(2)當(dāng)介質(zhì)發(fā)生振動時,各個質(zhì)點在各自的平衡位置附近往復(fù)運動,質(zhì)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(zhì)點的振動方向可以將波分為兩類:橫波和縱波。
(1)橫波的定義:質(zhì)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),
叫起伏波。如圖3波形所示。
(2)縱波的定義:質(zhì)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。
舉例:聲波是縱波,其中:振源——聲帶,介質(zhì)——空氣、液體、固體。
聲波在空氣中的傳播速度大約為:340m/s;
聲波在水中中的傳播速度大約為:1500m/s;
聲波在鋼鐵中的傳播速度大約為:5000m/s;
地震波既有橫波又有縱波。其中橫波和縱波的傳播速度不同。
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(zhì)點間的距離。單位:米,符號:λ。
演示,(觀察演示儀器):
、僭跈M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。
、谫|(zhì)點振動一個周期,振動形式在介質(zhì)中傳播的距離恰好等于一個波長,即:振動在一個周期里在介質(zhì)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(zhì)的性質(zhì)決定的,在不同的介質(zhì)中速度并不相同。
單位:米/秒 符號:v
表達(dá)式:v=λ/T=λf
(3)周期和頻率:質(zhì)點振動的周期又叫做波的周期(T);質(zhì)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源有關(guān),與媒質(zhì)無關(guān)。(媒質(zhì)質(zhì)點的振動都是受迫振動,所以周期同振源的周期)。
探究活動
1、到湖邊觀察水波的情況,研究質(zhì)點不隨波遷移的問題。
2、研究聲波的傳播情況。