《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(xué)目標(biāo)：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(guān)物理量的關(guān)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(guān)系，了解降噪耳機的設(shè)計原理，了解波動理論、超聲波在日常生活、科學(xué)探究和醫(yī)療健康等職業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)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(jié)合實際，完成探究小實驗，發(fā)展實驗觀察、探究設(shè)計等學(xué)科核心素養(yǎng)。教學(xué)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(xué)難點：機械波的產(chǎn)生與傳播；能運用波長波速和周期的關(guān)系，解決實際問題。正確理解振動與波的關(guān)系。教學(xué)方法：實驗探究法、講授法、討論法教學(xué)準(zhǔn)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(xué)過程：一、導(dǎo)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(zhì)中的傳播。機械振動和機械波的知識是學(xué)習(xí)各種形式振動和波的基礎(chǔ)。情景創(chuàng)設(shè)：俗話說“一石激起千層浪”，當(dāng)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(rèn)識機械波，總結(jié)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(jié)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(zhì)點，即波源。其次，要產(chǎn)生機械波，還必須要有傳播介質(zhì)。水盆中的水和長繩都是介質(zhì)。仔細(xì)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(shè)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(zhì)中的物質(zhì)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(zhì)點的具體位置。建立直角坐標(biāo)系，把照片放入到坐標(biāo)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(zhì)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(zhì)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(zhì)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(zhì)中傳播的快慢程度，數(shù)值上等于單位時間內(nèi)質(zhì)點振動向外傳播的距離。例如在一個振動周期T內(nèi)，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(zhì)。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?xì)小的障礙物時，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(zhì)中如果出現(xiàn)同時有幾列波同時傳播的情況，那么當(dāng)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(zhì)點的振動位移，等于這兩列波分別作用于該質(zhì)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(xì)桿。振動時，細(xì)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(yīng)用拓展閱讀降噪耳機的工作原理。三、課堂小結(jié)：知識梳理：總結(jié)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(diào)：強調(diào)科學(xué)探究和歸納推理的重要性。引導(dǎo)學(xué)生回顧是否達(dá)到本節(jié)的核心素養(yǎng)目標(biāo)。四、課后練習(xí)及作業(yè)布置：1．關(guān)于振動和波的關(guān)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(zhì)中有機械波傳播，其中質(zhì)點一定在做機械振動C.如果波源停止振動，在介質(zhì)中傳播的波動也立即停止D介質(zhì)中每一個質(zhì)點開始振動的方向一定和波源開始振動的方向相同2.關(guān)于機械波的概念