《物理（醫(yī)藥衛(wèi)生類）》教案 高職 5.2機(jī)械波

教案名稱：5.2機(jī)械波教學(xué)目標(biāo)：1.了解機(jī)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(jī)械波的一般方法。理解波長(zhǎng)、頻率和波速等物理量的定義，了解描述機(jī)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(dòng)和波的關(guān)系，了解降噪耳機(jī)的設(shè)計(jì)原理，了解波動(dòng)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(guò)視頻、演示實(shí)驗(yàn)和活動(dòng)，分析機(jī)械波的產(chǎn)生過(guò)程，能夠識(shí)別和分析橫波的波形圖。能夠結(jié)合實(shí)際，完成探究小實(shí)驗(yàn)，發(fā)展實(shí)驗(yàn)觀察、探究設(shè)計(jì)等學(xué)科核心素養(yǎng)。教學(xué)重點(diǎn)：機(jī)械波的產(chǎn)生與傳播；描述機(jī)械波的物理量；波的衍射和干涉。教學(xué)難點(diǎn)：機(jī)械波的產(chǎn)生與傳播；能運(yùn)用波長(zhǎng)波速和周期的關(guān)系，解決實(shí)際問(wèn)題。正確理解振動(dòng)與波的關(guān)系。教學(xué)方法：實(shí)驗(yàn)探究法、講授法、討論法教學(xué)準(zhǔn)備：實(shí)驗(yàn)器材：水盆、金屬棒、乒乓球、繩子、長(zhǎng)彈簧等。多媒體材料：PPT課件。教學(xué)過(guò)程：一、導(dǎo)入新課：機(jī)械振動(dòng)是自然界中常見的運(yùn)動(dòng)形式之一，而波是振動(dòng)在媒質(zhì)中的傳播。機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械波的知識(shí)是學(xué)習(xí)各種形式振動(dòng)和波的基礎(chǔ)。情景創(chuàng)設(shè)：俗話說(shuō)“一石激起千層浪”，當(dāng)將一顆小石子投入水中，水面就會(huì)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(wèn)，水波的產(chǎn)生與傳播是如何發(fā)生的？這種波的運(yùn)動(dòng)有什么樣的特點(diǎn)呢？二、新課講解：1.觀察下列課堂小實(shí)驗(yàn)，認(rèn)識(shí)機(jī)械波，總結(jié)機(jī)械波的形成和傳播條件：（1）用水盆乒乓球制造水波（2）抖動(dòng)長(zhǎng)繩制造繩波結(jié)論：要產(chǎn)生機(jī)械波，首先必須有產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)的物體或者質(zhì)點(diǎn)，即波源。其次，要產(chǎn)生機(jī)械波，還必須要有傳播介質(zhì)。水盆中的水和長(zhǎng)繩都是介質(zhì)。仔細(xì)觀察我們會(huì)發(fā)現(xiàn)，乒乓球會(huì)隨著水波在原地上下浮動(dòng)，并不會(huì)隨著水波的傳播移動(dòng)。抖動(dòng)的繩子也是一樣，假設(shè)給繩子系上一個(gè)紅綢，紅綢也只會(huì)在原地抖動(dòng)，并不會(huì)隨繩波的傳播而移動(dòng)到另一端。機(jī)械波在傳播振動(dòng)的時(shí)候，介質(zhì)中的物質(zhì)并沒有隨著機(jī)械波遷移，機(jī)械波只是傳遞了波源的振動(dòng)方式和能量。（3）用長(zhǎng)彈簧制造縱波利用一根長(zhǎng)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(shí)驗(yàn)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(dòng)方式和能量的傳播也是機(jī)械波。比較分析：比較幾次實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)前兩個(gè)實(shí)驗(yàn)振動(dòng)方向和機(jī)械波的傳播方向垂直，而最后一個(gè)實(shí)驗(yàn)振動(dòng)方向和傳播方向在一條直線上。前兩個(gè)叫做橫波，彈簧上的機(jī)械波叫做縱波。橫波與縱波的區(qū)別2.描述機(jī)械波的物理量：波長(zhǎng)、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(guò)程中，如果給它拍一張照片，我們就可以得到某個(gè)時(shí)刻，繩子上各個(gè)質(zhì)點(diǎn)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(shí)刻波的圖像。波的圖像也稱為波形圖。（2）波長(zhǎng)振動(dòng)情況相同的兩個(gè)相鄰質(zhì)點(diǎn)間的距離就稱為波長(zhǎng)。波長(zhǎng)通常用λ表示，國(guó)際單位為米。在橫波中，兩個(gè)相鄰的波峰，兩個(gè)相鄰的波谷或者振動(dòng)情況相同的任意兩個(gè)相鄰質(zhì)點(diǎn)間的距離都等于波長(zhǎng)。在縱波中，任意兩個(gè)相鄰密部或者兩個(gè)相鄰的疏部之間的距離也等于波長(zhǎng)。（3）周期和頻率在波動(dòng)中，各個(gè)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)周期或者頻率都是相同的，都等于波源的振動(dòng)周期或者頻率。這個(gè)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(shí)間內(nèi)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)向外傳播的距離。例如在一個(gè)振動(dòng)周期T內(nèi)，波向外傳播的距離為一個(gè)波長(zhǎng)λ。那么，這個(gè)波的波速就可以表示為v=λT又因?yàn)門=v=λ3.波的衍射提問(wèn)：波的傳播依賴介質(zhì)。但如果波在傳播的過(guò)程中遇到障礙物，會(huì)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(shí)，水波可以繞過(guò)它們繼續(xù)傳播。波繞過(guò)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(shí)例，證明機(jī)械波可以發(fā)生衍射現(xiàn)象？4.波的干涉提問(wèn)：在介質(zhì)中如果出現(xiàn)同時(shí)有幾列波同時(shí)傳播的情況，那么當(dāng)波與波相遇的時(shí)候，會(huì)發(fā)生什么樣的現(xiàn)象呢？比如水盆實(shí)驗(yàn)中，如果有兩個(gè)振動(dòng)源同時(shí)振動(dòng)，水面的機(jī)械波會(huì)呈現(xiàn)出怎樣的情形？實(shí)驗(yàn)表明，兩列波在相遇后會(huì)互相穿過(guò)對(duì)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(lái)的方向繼續(xù)傳播。在它們重疊的時(shí)候，兩列波引起的質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)位移，等于這兩列波分別作用于該質(zhì)點(diǎn)時(shí)位移的矢量和，這就是波的疊加現(xiàn)象。在水槽中，同一振動(dòng)片上固定兩根細(xì)桿。振動(dòng)時(shí)，細(xì)桿連接的小球以相同的周期（頻率）觸動(dòng)水面，形成兩個(gè)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(dòng)激烈，這兩類區(qū)域間隔排列，形成了一個(gè)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(dòng)加強(qiáng)，某些區(qū)域的振動(dòng)減弱，而且振動(dòng)加強(qiáng)的區(qū)域和振動(dòng)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(jī)的工作原理。三、課堂小結(jié)：知識(shí)梳理：總結(jié)機(jī)械波的產(chǎn)生和傳播條件，描述機(jī)械波的幾個(gè)基本物理量。重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)：強(qiáng)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(dòng)和波的關(guān)系，正確說(shuō)法是（）A物體做機(jī)械振動(dòng)，一定會(huì)產(chǎn)生機(jī)械波B介質(zhì)中有機(jī)械波傳播，其中質(zhì)點(diǎn)一定在做機(jī)械振動(dòng)C.如果波源停止振動(dòng)，在介質(zhì)中傳播的波動(dòng)也立即停止D介質(zhì)中每一個(gè)質(zhì)點(diǎn)開始振動(dòng)的方向一定和波源開始振動(dòng)的方向相同2.關(guān)于機(jī)械波的概念