行為與體驗(yàn)

杜新平

中圖分類(lèi)號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-1578（2018）03-0273-01

《機(jī)械波》是在《機(jī)械振動(dòng)》的基礎(chǔ)上講述波的基本知識(shí)。波是一種比較重要而普遍的運(yùn)動(dòng)形式，是后續(xù)電磁波、光波的基礎(chǔ)?！恫ǖ男纬膳c傳播》是《機(jī)械波》的第一節(jié)，學(xué)好這一節(jié)的內(nèi)容對(duì)后續(xù)課程波的描述、波的圖象、波的各種特性至關(guān)重要，起著承上啟下的作用。波是一種比較抽象的運(yùn)動(dòng)形式，是高中物理教學(xué)中的難點(diǎn)之一，本節(jié)教材對(duì)學(xué)生的理解能力、空間想象和邏輯推理能力及聯(lián)系實(shí)際能力有較高的要求，它需要學(xué)生能想象出多個(gè)質(zhì)點(diǎn)同時(shí)又不同步的運(yùn)動(dòng)從整體上形成波的（空間傳播）情景，在高中物理”機(jī)械波”的課堂教學(xué)中，我們結(jié)合現(xiàn)有的教學(xué)實(shí)際，用一場(chǎng)課堂微型游戲引入，具體作法如下：

選十二名同學(xué)在講臺(tái)上排成一縱列，從前往后按1，2，3，4循環(huán)報(bào)數(shù)，每位同學(xué)要做的動(dòng)作是：配合1，2，3，4的口令，按前傾——回位——后仰——還原的次序，只不過(guò)報(bào)1的同學(xué)從口令1開(kāi)始，報(bào)2的同學(xué)從2開(kāi)始，報(bào)3的同學(xué)從3開(kāi)始……，即報(bào)數(shù)時(shí)為多少的同學(xué)就從口令數(shù)到相同數(shù)開(kāi)始循環(huán)動(dòng)作。要求腳不動(dòng)，注意兩人間距應(yīng)小于臂長(zhǎng)，確保每人有一定前后晃動(dòng)的自由度。

為了形成波傳播方向的印象；發(fā)口令的同學(xué)可以按“1，2，3，4；2，2，3，4；3，2，3，4”的方式，而行動(dòng)的同學(xué)可以四人一組，喊：“1，2，3，4”時(shí)第一個(gè)4個(gè)同學(xué)依次動(dòng)起來(lái)，喊“2，2，3，4”時(shí)第一組繼續(xù)動(dòng)，第二組依次動(dòng)，以此類(lèi)推……

在此基礎(chǔ)上，可以再加一個(gè)口令員，一個(gè)發(fā)晃動(dòng)口令，另一個(gè)發(fā)每一位的起動(dòng)口令，從而獲得晃動(dòng)的快慢與其傳遞的快慢是相互獨(dú)立的，全班同學(xué)觀察，總結(jié)得出：

（1）每一位同學(xué)都在自己的位置附近振動(dòng)。

（2）第一位同學(xué)振動(dòng)的規(guī)律由近及遠(yuǎn)傳遞。

（3）每一位同學(xué)的振動(dòng)方向與振動(dòng)的傳遞方向是共線(xiàn)的。

（4）前一位同學(xué)的運(yùn)動(dòng)牽動(dòng)后一位同學(xué)的運(yùn)動(dòng)，后一位同學(xué)跟隨前一位同學(xué)運(yùn)動(dòng)。

（5）每一位同學(xué)的振動(dòng)是變速運(yùn)動(dòng)的，振動(dòng)規(guī)律的傳遞是勻速運(yùn)動(dòng)的。

（6）某一時(shí)刻，總有一些同學(xué)靠的最遠(yuǎn)（或最近）。

（7）全部震動(dòng)起來(lái)后，動(dòng)作完全相同的同學(xué)相鄰間的同學(xué)個(gè)數(shù)相同。

（8）每一位同學(xué)的“振動(dòng)”間隔一段相等的時(shí)間重復(fù)；任意一位同學(xué)的“振動(dòng)”間隔相同的同學(xué)個(gè)數(shù)可以找到另一位與之是完全同步的。

進(jìn)一步，結(jié)合教材中‘縱波”部分內(nèi)容，把上述內(nèi)容用物理語(yǔ)言來(lái)表述即可獲得如下認(rèn)知：

（1）每個(gè)質(zhì)點(diǎn)在自己的平衡位置附近振動(dòng)，并不隨波遷移。

（2）波源的振動(dòng)規(guī)律由近及遠(yuǎn)的傳播，總結(jié)得出機(jī)械波傳播條件：（一）振源（二）能傳遞振動(dòng)的介質(zhì)。

（3）縱波的波傳播方向和質(zhì)點(diǎn)的振方向關(guān)系：波的傳播方向與質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向共線(xiàn)。

（4）無(wú)偏振現(xiàn)象（因?yàn)樵谌我徽駝?dòng)的同學(xué)兩側(cè)找兩位同學(xué)形成“卡口”，不影響該同學(xué)的前后運(yùn)動(dòng)）。

（5）波的傳播呈現(xiàn)“前牽后，后隨前”的特征。

（6）波速與振動(dòng)速度無(wú)關(guān)，波的傳播規(guī)律：勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)X=Vt。

（7）質(zhì)點(diǎn)最密集處稱(chēng)為密部，最疏處稱(chēng)為疏部。

（8）振動(dòng)具有時(shí)間上的周期性；振動(dòng)完全相同的相鄰兩質(zhì)點(diǎn)間距離為一個(gè)波長(zhǎng)——空間上的周期性。

而對(duì)于研究機(jī)械波中橫波的設(shè)計(jì)，只需將每個(gè)同學(xué)的震動(dòng)改為左——回——右——回即可，此時(shí)若用兩位同學(xué)在任一振動(dòng)的同學(xué)兩側(cè)設(shè)置“卡口”，發(fā)現(xiàn)該振動(dòng)的同學(xué)無(wú)法左右搖擺，非常容易建立起“偏振”的概念。

同樣重復(fù)剛才的動(dòng)作，讓全班同學(xué)觀察，總結(jié)，結(jié)合教材，學(xué)習(xí)橫波的內(nèi)容，進(jìn)一步探究機(jī)械波的描述：

（1）可讓同學(xué)振動(dòng)的幅度大小改變——振幅。

（2）可讓口令的快慢改變——頻率，周期由X=Vt，λ=VT。

（3）拍下橫波的照片——橫波的圖像。

再以繩波為例，在教室的過(guò)道放一條較重的長(zhǎng)繩并在繩上每隔一定距離綁一條紅帶子，繩的兩頭分別蹲一位同學(xué)，讓一位同學(xué)踩住繩的一端，另一位同學(xué)在繩的另一端左右擺動(dòng)，讓全班同學(xué)觀察：引導(dǎo)學(xué)生可把繩子看作由許許多多個(gè)質(zhì)點(diǎn)（觀察紅帶子）組成的，各個(gè)質(zhì)點(diǎn)間存在有相互的作用力。并把本節(jié)課要求學(xué)生應(yīng)掌握的知識(shí)目標(biāo)和能力目標(biāo)以問(wèn)題的形式展示給出。要求學(xué)生通過(guò)觀看繩子運(yùn)動(dòng)，體會(huì)一個(gè)問(wèn)題：“波動(dòng)問(wèn)題本質(zhì)上是質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)問(wèn)題”這句話(huà)的含義并回答：

（1）各個(gè)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)彼此間有何規(guī)律？（振動(dòng)依次滯后）

（2）每一個(gè)質(zhì)點(diǎn)（觀察紅帶子）剛開(kāi)始振動(dòng)的方向是否相同？（相同）

（3）質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)如何才能形成波？

（4）波源完成一次全振動(dòng)，波傳播的距離在波形上如何體現(xiàn)？

（5）波動(dòng)方向與質(zhì)點(diǎn)（觀察紅帶子）振動(dòng)方向有何關(guān)系？（教師提問(wèn)，學(xué)生回答）

（6）在波傳播過(guò)程中，質(zhì)點(diǎn)（觀察紅帶子）是否“隨波逐流”？

（7）在波動(dòng)過(guò)程中，往外傳播的是什么？

通過(guò)以上兩個(gè)實(shí)例讓學(xué)生了解機(jī)械波的規(guī)律，以及縱波與橫波的區(qū)別，并知道機(jī)械波中橫波波峰和波谷、與縱波密部和疏部概念。

通過(guò)這樣的行為和體現(xiàn)模式，從過(guò)程上看：

（1）學(xué)生積極性非常高。培養(yǎng)了學(xué)生對(duì)身邊物理現(xiàn)象的觀察能力；引導(dǎo)學(xué)生自主進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的意識(shí)。

（2）從實(shí)景激發(fā)思考，教學(xué)效果好。

（3）寓教于樂(lè)，激發(fā)學(xué)生對(duì)物理學(xué)習(xí)的興趣。

（4）培養(yǎng)了學(xué)生的團(tuán)隊(duì)精神和協(xié)作能力。

從結(jié)果上看：

（1）對(duì)培養(yǎng)學(xué)生物理學(xué)科良好情感有深遠(yuǎn)的影響。

（2）對(duì)本節(jié)知識(shí)掌握扎實(shí)，應(yīng)用能力得到提升。

（3）讓學(xué)生體會(huì)與掌握化“抽象”為“形象”的學(xué)習(xí)過(guò)程與方法。

當(dāng)然，教無(wú)定教，法無(wú)定法，對(duì)不同章節(jié)的內(nèi)容不同層次的學(xué)生理解能力不同，我們應(yīng)遵循科學(xué)性與教育性相結(jié)合的原則，本著一切從實(shí)際出發(fā)的態(tài)度，不斷開(kāi)拓創(chuàng)新，負(fù)軛前行。