《物理（醫(yī)藥衛(wèi)生類）》教案 高職 5.2機械波

教案名稱：5.2機械波教學目標：1.了解機械波的產(chǎn)生和傳播原理，能區(qū)別橫波和縱波。了解用波形圖描述機械波的一般方法。理解波長、頻率和波速等物理量的定義，了解描述機械波相關物理量的關系。理解波的疊加原理，了解波的衍射和干涉現(xiàn)象。2.理解振動和波的關系，了解降噪耳機的設計原理，了解波動理論、超聲波在日常生活、科學探究和醫(yī)療健康等職業(yè)領域的應用。3.能夠通過視頻、演示實驗和活動，分析機械波的產(chǎn)生過程，能夠識別和分析橫波的波形圖。能夠結合實際，完成探究小實驗，發(fā)展實驗觀察、探究設計等學科核心素養(yǎng)。教學重點：機械波的產(chǎn)生與傳播；描述機械波的物理量；波的衍射和干涉。教學難點：機械波的產(chǎn)生與傳播；能運用波長波速和周期的關系，解決實際問題。正確理解振動與波的關系。教學方法：實驗探究法、講授法、討論法教學準備：實驗器材：水盆、金屬棒、乒乓球、繩子、長彈簧等。多媒體材料：PPT課件。教學過程：一、導入新課：機械振動是自然界中常見的運動形式之一，而波是振動在媒質中的傳播。機械振動和機械波的知識是學習各種形式振動和波的基礎。情景創(chuàng)設：俗話說“一石激起千層浪”，當將一顆小石子投入水中，水面就會形成從中心向四周傳播出的一圈圈水波。能量也隨著水波向外傳播。提問，水波的產(chǎn)生與傳播是如何發(fā)生的？這種波的運動有什么樣的特點呢？二、新課講解：1.觀察下列課堂小實驗，認識機械波，總結機械波的形成和傳播條件：（1）用水盆乒乓球制造水波（2）抖動長繩制造繩波結論：要產(chǎn)生機械波，首先必須有產(chǎn)生機械振動的物體或者質點，即波源。其次，要產(chǎn)生機械波，還必須要有傳播介質。水盆中的水和長繩都是介質。仔細觀察我們會發(fā)現(xiàn)，乒乓球會隨著水波在原地上下浮動，并不會隨著水波的傳播移動。抖動的繩子也是一樣，假設給繩子系上一個紅綢，紅綢也只會在原地抖動，并不會隨繩波的傳播而移動到另一端。機械波在傳播振動的時候，介質中的物質并沒有隨著機械波遷移，機械波只是傳遞了波源的振動方式和能量。（3）用長彈簧制造縱波利用一根長而軟的彈簧，擠壓彈簧的一小段，然后突然釋放。你觀察到了什么現(xiàn)象呢？從實驗中我們觀察到，彈簧圈密集的部分和稀疏的部分交替著向左右兩邊傳播，這種在彈簧上振動方式和能量的傳播也是機械波。比較分析：比較幾次實驗，發(fā)現(xiàn)前兩個實驗振動方向和機械波的傳播方向垂直，而最后一個實驗振動方向和傳播方向在一條直線上。前兩個叫做橫波，彈簧上的機械波叫做縱波。橫波與縱波的區(qū)別2.描述機械波的物理量：波長、頻率和波速（1）波形圖以繩子上傳播的橫波為例，在波的傳播過程中，如果給它拍一張照片，我們就可以得到某個時刻，繩子上各個質點的具體位置。建立直角坐標系，把照片放入到坐標系，就可以得到這一時刻波的圖像。波的圖像也稱為波形圖。（2）波長振動情況相同的兩個相鄰質點間的距離就稱為波長。波長通常用λ表示，國際單位為米。在橫波中，兩個相鄰的波峰，兩個相鄰的波谷或者振動情況相同的任意兩個相鄰質點間的距離都等于波長。在縱波中，任意兩個相鄰密部或者兩個相鄰的疏部之間的距離也等于波長。（3）周期和頻率在波動中，各個質點的振動周期或者頻率都是相同的，都等于波源的振動周期或者頻率。這個周期或者頻率也稱為波的周期（用T表示）或者頻率（用f表示）。（4）波速波速描述了波在介質中傳播的快慢程度，數(shù)值上等于單位時間內質點振動向外傳播的距離。例如在一個振動周期T內，波向外傳播的距離為一個波長λ。那么，這個波的波速就可以表示為v=λT又因為T=v=λ3.波的衍射提問：波的傳播依賴介質。但如果波在傳播的過程中遇到障礙物，會發(fā)生什么樣的現(xiàn)象呢？在湖面上，水波遇到石塊或者蘆葦?shù)燃毿〉恼系K物時，水波可以繞過它們繼續(xù)傳播。波繞過障礙物繼續(xù)傳播的現(xiàn)象稱為波的衍射。一切波都能發(fā)生衍射，衍射是波特有的現(xiàn)象。課堂討論：能否列舉生活中的實例，證明機械波可以發(fā)生衍射現(xiàn)象？4.波的干涉提問：在介質中如果出現(xiàn)同時有幾列波同時傳播的情況，那么當波與波相遇的時候，會發(fā)生什么樣的現(xiàn)象呢？比如水盆實驗中，如果有兩個振動源同時振動，水面的機械波會呈現(xiàn)出怎樣的情形？實驗表明，兩列波在相遇后會互相穿過對方，波的形狀和傳播情形和相遇之前沒有分別，仍然沿著各自原來的方向繼續(xù)傳播。在它們重疊的時候，兩列波引起的質點的振動位移，等于這兩列波分別作用于該質點時位移的矢量和，這就是波的疊加現(xiàn)象。在水槽中，同一振動片上固定兩根細桿。振動時，細桿連接的小球以相同的周期（頻率）觸動水面，形成兩個波源。兩列波相遇，水面上出現(xiàn)了一些特殊的區(qū)域，有些地方水面始終保持平靜，有些地方則振動激烈，這兩類區(qū)域間隔排列，形成了一個穩(wěn)定的圖樣。這種周期（頻率）相同的兩列波疊加，使得某些區(qū)域的振動加強，某些區(qū)域的振動減弱，而且振動加強的區(qū)域和振動減弱的區(qū)域相互隔開的現(xiàn)象稱為波的干涉。5.應用拓展閱讀降噪耳機的工作原理。三、課堂小結：知識梳理：總結機械波的產(chǎn)生和傳播條件，描述機械波的幾個基本物理量。重點強調：強調科學探究和歸納推理的重要性。引導學生回顧是否達到本節(jié)的核心素養(yǎng)目標。四、課后練習及作業(yè)布置：1．關于振動和波的關系，正確說法是（）A物體做機械振動，一定會產(chǎn)生機械波B介質中有機械波傳播，其中質點一定在做機械振動C.如果波源停止振動，在介質中傳播的波動也立即停止D介質中每一個質點開始振動的方向一定和波源開始振動的方向相同2.關于機械波的概念