机械波物理教学设计论文

时间:2022-09-29 02:55:20

机械波物理教学设计论文

1导入新课环节

可以通过图片、短片、生动形象的描述等形式列举地震波、水波、声波、无线电波和光波、扫描遂穿显微镜、电子显微镜引出3类典型的波———机械波、电磁波和物质波,指出虽然本质不同,但有许多共同之处……本章通过讨论机械波来说明波动过程的基本概念和基本规律.这体现理论联系实际,运用多种教学方法与手段,激发学生的学习兴趣和热情,同时起到承上启下的作用.

2新课教学环节

首先通过多媒体播放Flas引导同学归纳出产生机械波的条件,再通过实验,建立正确的机械波形成与传播的概念.为了便于分析机械波是如何形成与传播的,必须建立波传播的简化模型:一维波传播模型.通过下面过程逐步进行,演示“绳波”,可以看到一孤立的向上凸起的波向前传播,水平振动,可以看到连续完整的波向前传播.比较绳波与水波,找出二者共同点;介质各部分均振动、均形成凹凸相间的形状向前传播.最后得出结论:绳中传播的是机械波,它的形成与传播原理,就是所有机械波的形成与传播的原理.第一步,建立物理模型,将软绳简化为若干质点连接而成;第二步,利用箱式横波演示仪演示机械波是如何形成与传播的,通过以上教学过程,学生建立如下概念:(1)在介质中,前面质点振动,带动后面质点也跟着振动,但时间上有延迟,大量质点相互“配合”形成机械波;(2)质点只是在各自的平衡位置附近振动,不会随波迁移;机械波传播的是“机械振动”这种运动形式.进一步发展科学概念,让科学概念理解更全面深刻,前面所分析的机械波均属于横波,对于一个完整科学的概念而言,还需分析纵波的情况:通过多媒体观看有关横波和纵波动画,弹簧中传播机械波的情况并分析此现象,让学生明确该现象传播的也是一种振动形式,是机械波并给出横波与纵波的概念;说明纵波是如何形成与传播的;总结对机械波的形成与传播概念的理解,不论是横波还是纵波,均有:理解一,机械波的形成是因为前面的质点带动后面的质点,后面的质点重复前面的质点运动;理解二,介质中的质点并不随波迁移,只是在各自的平衡位置附近振动[1,2];理解三,机械波是大量质点的集体行为,机械波传播的是振动这种形式,波动是振动状态的传播,相位的传播,波形的传播(平移),能量的传播.这为波函数的建立提供铺垫.随后进一步联系给人类社会带来灾难的地震波且说明它的的产生,传播过程既有纵波(P波,首波)又有横波(S波,次波),两种波速的差异可以用来计算震源的位置,又由于横波只能在固体中传播,而纵波可以在固、液、气中传播的特点,指出人类可以利用地震波实现对地球内部结构的认识了解地壳地层的分布,它是石油和天然气勘探的一种重要手段.这体现将物理知识转换成科学技术的力量.在利用唐山、汶川大地震带来的灾难来感受波动中的能量的传播.既然得出了波动是弹性介质内部大量质点参与的一种集体运动形式,如何来描述它呢?引出本节课的第二个问题———波的描述,对于几何描述和周期性描述,还是利用动画和绳波实验,直观明了以达化解难度之目的,从而得出:(1)机械波传播的速度与介质有关,与振源振动的频率无关;(2)认识到横波中的波长的意义,知道振源振动一个周期,机械波向前传播一个波长.在引入波速由介质的性质和波的类型决定这一概念时,解释为什么海啸波在开阔的大洋表面的浪高不过1m左右,不甚显眼,但随着向海岸传播浪头会越集越高达几十米,形成排山倒海巨浪拍岸的壮观场景.这再一次让学生体会学以致用,物理就在身边,以此激发学生的学习兴趣和信心.机械波的数学表达式的形式即平面简谐波的波函数的建立是本章的重点也是难点,在前面我们深刻理解波动是振动状态的传播,相位的传播,弹性介质中的各质元的振动状态沿波的传播方向依次落后的基础上建立波函数.目的就是找到一个能描述任意时刻t、任意位置x处质点运动(振动)状态的方程.这里采用多媒体和板书的有机结合详细分析和讨论,假设已知波源在原点O(xO=0)处和已知波源在任意位置B处(xB≠0)的质点的振动表达式的情况下求波函数的方法,最后总结出一般规律波动中各质点并不随波前进,只是在各自的平衡位置附近做振动;各个质点的相位依次落后,波动是振动状态的传播,相位的传播,波形的传播(平移),能量的传播[3].

3课堂小结环节

由自愿组合的10名同学手手相连,在教师的指导下组成“人浪”表演[4],以教师的启发提问和同学的回答来归纳总结本次课的知识点(在黑板上一一标出).最后提出问题:当几列波相遇又会有怎样的现象和规律?引出下次课要学习的内容,以便学生预习.

4结束语

本节课采用多种教学手段在教学中创造一种接近真实的情境,通过学生的参与和感悟、形成机械波的概念,掌握机械波的规律.这种教学设计完全符合“以学生为中心”的教育理念.充分发挥了学生学习的主动性和积极性,收到了良好的教学效果.

作者:魏英智 张晓兰 徐宝玉 刘炳胜 田雪松 丁红伟 单位:黑龙江科技大学理学院

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