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物理机械波知识点
一、教材分析
（1）教材的地位与作用
"机械波"是高中物理教材第一册（必修）的第五章"机械振动和机械波"的第七节内容。
机械波是机械运动中比较复杂的运动形式。它作为周期性变化的运动，广泛地涉及物理学的各个领域。上好这节课不仅可以巩固以前学过的有关运动学和动力学的知识，还可为今后学习电磁振荡，电磁波和光的本性打下良好的基础。
通过本节课的教学，学生初步认识到学习波动知识时重要的是要会确定波的总的运动情况，即由波长，频率和波速等物理量来表征运动情况，而不是确定单个质点在某一时刻的位置，速度和加速度。对培养学生科学的思维，研究方法，发展学生智力有着特殊的意义。
（2）教学目标
根据学生的认知基础，心理特征及本节课教材大纲要求，拟定下列教学目标。
知识目标
明确机械波的产生条件；掌握机械波的形成过程及波动传播过程的特征；了解机械波的种类及其传播特征；初步了解描述机械波的物理量。
能力目标
培养学生观察分析，逻辑思维及归纳总结的自主学习能力；培养学生的时空观念。
3、德育目标
培养学生用辨证的观点探究物理过程及其规律，对学生进行唯物主义世界观和科学方法论的教育。
（2）重点，难点分析
机械波的形成过程及描述是本节课的重点和难点。因为波动过程的细节不容易体现出来，教学过程通过课件模拟物理过程的方法进行重点难点的突破，使学生获得较直观的信息，充分调动学生的主观能动作用，以激发学生研究物理问题的浓厚兴趣。
二、教法与学法
现代教育理论认为，科学教学必须让学生们参与以探究为目标的研究活动，使他们同老师和学生一起在相互启发相互促进。对从学生们所亲历的事物中产生的一些实际问题进行探究，是科学教学所要采取的主要做法。
基于这种理念，本节课主要采用指导——自主学习法，通过课件和实验演示，引导学生进行问题探究和讨论，以期达到教学目标。有着丰富生活体会的学生往往对波动形成的物理过程有着浓厚的兴趣。为了使学生能认识机械波这一特殊的运动形式，教学中可以渗透"指导——自主学习"的教改思想，鼓励学生积极参与，突出学法指导，思维启发，和师生的情感交流。通过学生小实验和教师实验演示及课件模拟物理过程，逐层深入，让学生分成小组在教师创设的问题中进行分析探究，总结波动特征。在此基础上指导学生从功和能的角度去探究波动过程，进而搞清波动的成因。引导学生在讨论中互相问答或自问自答，进入思维的迁移，每观察到一个现象都去想想几个为什么。真正培养起抽象思维能力和独立的思维能力。
在教学的过程中，教师要对所有学生的各种不同见解，技能和经验都有所尊重。逐步把全班学生培养成科学探究推理严谨缜密，思想方法与行为方式以及社会价值观念都有助于科学学习的科学学习者。
三、教学过程设计
新课引入
（课件）在生活中，我们是否见过此现象——向一滴水滴入平静的水面，会看到水面上荡起圈圈涟漪，起伏不平的波纹向四周传播出去，形成水波
（课件）曾记否，当进球后球迷此起彼伏所形成的波浪（让学生按顺序逐个相继站起，坐下，这时全班的同学都有机会亲身体会到作为波动中的一分子的运动情况，引导学生分组思考，讨论波动的成因）
（课件）"敕勒川，阴山下，天似穹庐，……"连绵起伏的山峦构筑了华夏民族的脊梁……
（小实验：学生同桌两人用手抖动课前准备好的绳子，会看到凹凸相间的波向绳的另一端传播出去，形成绳波。）
上述现象，都是我们平时所见到的波的情形，那么，波形成的条件是什么呢？波是什么？前面我们学习过的机械振动是描述单个质点的运动形式。这节课我们来学习由大量质点构成的弹性介质的整体的一种运动形式——机械波。
机械波的概念和产生条件
机械波的概念：机械振动在介质中的传播就形成了机械波。上述的
水波和绳波都是机械波。
2、机械波的产生条件：振源和介质（引导学生思考探索所观察的现象，归纳总结）
振源——产生机械振动的物质，如在绳波中的手的不停抖动。（如果没有连续的振动，则质点很快停止下来。）
介质——传播振动的媒质，如绳子，水。
机械波的形成过程
1、介质模型：把介质看成由无数个质点弹性连接而成，可以想象成
如右图所示。
机械波的形成过程：
由于相邻质点的力的作用，当介质中某一质点发生振动时，就会带动周围的质点振动起来，从而使振动向远处传播。（课件演示相邻质点的相互作用）
（实验和课件演示）绳波的形成过程。（引导学生观察，思考，分析）质点间有弹力联系着。开始时刻（t = 0），各质点都处在平衡位置。其中第一个质点受到外力作用将开始在垂直方向上做简谐运动，设振动周期为T，则经过T / 4，质点1已经达到位移，正要开始向下运动。质点2的振运动较质点1落后一些，仍向上运动；质点3更落后一些，此时振动刚传到了质点9。经过T / 2时，质点1回到了平衡位置，并继续向下运动，质点9刚到达位移处，此时振动传到了质点17。依此推论，演示经3T / 4，T和5T / 4后各质点排列成的波形。
机械波的特点
1、介质中各点都在各自的平衡位置作往复运动——振动。
2、各质点并不随波向波的传播方向迁移。
3、各质点在振动时有时间上的先后。
4、波是能量传播的一种方式。
（小实验：学生用手抖动绳子，形成绳波。如果不再抖动，则原位的质点很快平静下来。它说明波动是伴随着能量传播的，要维持波的传播，必须不断地给振源提供能量。）
横波与纵波
按波的传播方向和质点的振动方向可以将波分为两类：横波和纵波。
1、横波
质点的振动方向与波的传播方向垂直。（凹凸相间的波形——波峰，波谷）
2、纵波
质点的振动方向与波的传播方向在一条直线上。（疏密相间的波形——
疏部，密部）
例：声波是纵波。其中振源是声带，介质是空气，固体，液体等。
（课件演示两类波的形成及其波形）
说明：地震波既有横波又有纵波。（拓展学生的认知层面）
机械振动与机械波的关系
课件演示机械振动和机械波的图象，启发学生思考两者的区别与联系。
作为课后思考题。为下一节课作铺垫。
课堂小结
1、只有振动才有可能引起波动。
2、只有通过介质，才能由局部的振动引起全局的波动。
3、每一局部都在平衡位置附近做住复运动——振动。
4、每一局部并不随波向波的传播方向迁移。
5、每一局部的振运动在时间上有先后。
6、机械波是机械振动在介质中的传播过程，它是一种振动形式，又是能量传递的一种方式。
（引导学生归纳总结，并对问题研究的方法做出评价，思考描述波动与振动的物理量有什么不同。）
物理学习方法
步骤1、模型归类
做过一定量的物理题目之后，会发现很多题目其实思考方法是一样的，我们需要按物理模型进行分类，用一套方法解一类题目。例如宏观的行星运动和微观的电荷在磁场中的偏转都属于匀速圆周运动，关键都是找出什么力_了向心力；此外还有杠杆类的题目，要想象出力矩平衡的特殊情况，还有关于汽车启动问题的考虑方法其实同样适用于起重机吊重物等等。物理不需要做很多题目，能够判断出物理模型，将方法对号入座，就已经成功了一半。
步骤2、解题规范
高考越来越重视解题规范，体现在物理学科中就是文字说明。解一道题不是列出公式，得出答案就可以的，必须标明步骤，说明用的是什么定理，为什么能用这个定理，有时还需要说明物体在特殊时刻的特殊状态。这样既让老师一目了然，又有利于理清自己的思路，还方便检查，最重要的是能帮助我们在分步骤评分的评分标准中少丢几分。
步骤3、大胆猜想
物理题目常常是假想出的理想情况，几乎都可以用我们学过的知识来解释，所以当看到一道题目的背景很陌生时，就像今年高考物理的压轴题，不要慌了手脚。在最后的20分钟左右的时间里要保持沉着冷静，根据给出的物理量和物理关系，把有关的公式都列出来，大胆地猜想磁场的势能与重力场的势能是怎样复合的，取最值的情况是怎样的，充分利用图像_的变化规律和数据，在没有完全理解题目的情况下多得几分是完全有可能的。
步骤4、知识分层
通常进入高三后，老师一定会帮我们梳理知识结构，物理的知识不单纯是按板块分的，更重要是按层次分的。比如，力学知识从基础到最高级可以这样分：物体的受力分析和运动公式，牛顿三大定律（尤其是牛顿第二定律），动能定理和动量定理，机械能守恒定律和动量守恒定律，能量守恒定律。越高级的知识越具有一般性，通常高考中关于力学、电学、能量转化的综合性问题，需要用到各个层次的知识。这也提醒我们，当遇到一道大题做不出或过程繁杂时，不妨换个层次考虑问题。
步骤5、观察生活
物理研究物体的运动规律，很多最基本的认识可以通过自己平时对生活的细致观察逐渐积累起来，而这些生活中的常识、现象会经常在题目中出现，丰富的生活经验会在你不经意间发挥作用。比如，你仔细体会过坐电梯在加速减速时的压力变化吗？这对你理解视重、超重、失重这些概念很有帮助。你考虑过自行车的主动轮和从动轮的区别吗？你观察过发廊门口的旋转灯柱吗？你尝试过把杯子倒扣在水里观察杯内外水面的变化吗？我觉得物理学习也需要一种感觉，这就是凭经验积累起的直觉。
物理学习技巧
图象法
应用图象描述规律、解决问题是物理学中重要的手段之一。因图象中包含丰富的语言、解决问题时简明快捷等特点，在高考中得到充分体现，且比重不断加大。
涉及内容贯穿整个物理学。描述物理规律的最常用方法有公式法和图象法，所以在解决此类问题时要善于将公式与图象合一相长。
对称法
利用对称法分析解决物理问题，可以避免复杂的数学演算和推导，直接抓住问题的实质，出奇制胜，快速简便地求解问题。像课本中伽利略认为圆周运动最美（对称）为牛顿得到万有引力定律奠定基础。
估算法
有些物理问题本身的结果，并不一定需要有一个很准确的答案，但是，往往需要我们对事物有一个预测的估计值。像卢瑟福利用经典的粒子的散射实验根据功能原理估算出原子核的半径。
采用“估算”的方法能忽略次要因素，抓住问题的主要本质，充分应用物理知识进行快速数量级的计算。
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