行为与体验

杜新平

中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1672-1578（2018）03-0273-01

《机械波》是在《机械振动》的基础上讲述波的基本知识。波是一种比较重要而普遍的运动形式，是后续电磁波、光波的基础。《波的形成与传播》是《机械波》的第一节，学好这一节的内容对后续课程波的描述、波的图象、波的各种特性至关重要，起着承上启下的作用。波是一种比较抽象的运动形式，是高中物理教学中的难点之一，本节教材对学生的理解能力、空间想象和逻辑推理能力及联系实际能力有较高的要求，它需要学生能想象出多个质点同时又不同步的运动从整体上形成波的（空間传播）情景，在高中物理”机械波”的课堂教学中，我们结合现有的教学实际，用一场课堂微型游戏引入，具体作法如下：

选十二名同学在讲台上排成一纵列，从前往后按1，2，3，4循环报数，每位同学要做的动作是：配合1，2，3，4的口令，按前倾——回位——后仰——还原的次序，只不过报1的同学从口令1开始，报2的同学从2开始，报3的同学从3开始……，即报数时为多少的同学就从口令数到相同数开始循环动作。要求脚不动，注意两人间距应小于臂长，确保每人有一定前后晃动的自由度。

为了形成波传播方向的印象；发口令的同学可以按“1，2，3，4；2，2，3，4；3，2，3，4”的方式，而行动的同学可以四人一组，喊：“1，2，3，4”时第一个4个同学依次动起来，喊“2，2，3，4”时第一组继续动，第二组依次动，以此类推……

在此基础上，可以再加一个口令员，一个发晃动口令，另一个发每一位的起动口令，从而获得晃动的快慢与其传递的快慢是相互独立的，全班同学观察，总结得出：

（1）每一位同学都在自己的位置附近振动。

（2）第一位同学振动的规律由近及远传递。

（3）每一位同学的振动方向与振动的传递方向是共线的。

（4）前一位同学的运动牵动后一位同学的运动，后一位同学跟随前一位同学运动。

（5）每一位同学的振动是变速运动的，振动规律的传递是匀速运动的。

（6）某一时刻，总有一些同学靠的最远（或最近）。

（7）全部震动起来后，动作完全相同的同学相邻间的同学个数相同。

（8）每一位同学的“振动”间隔一段相等的时间重复；任意一位同学的“振动”间隔相同的同学个数可以找到另一位与之是完全同步的。

进一步，结合教材中‘纵波”部分内容，把上述内容用物理语言来表述即可获得如下认知：

（1）每个质点在自己的平衡位置附近振动，并不随波迁移。

（2）波源的振动规律由近及远的传播，总结得出机械波传播条件：（一）振源（二）能传递振动的介质。

（3）纵波的波传播方向和质点的振方向关系：波的传播方向与质点振动方向共线。

（4）无偏振现象（因为在任一振动的同学两侧找两位同学形成“卡口”，不影响该同学的前后运动）。

（5）波的传播呈现“前牵后，后随前”的特征。

（6）波速与振动速度无关，波的传播规律：匀速直线运动X=Vt。

（7）质点最密集处称为密部，最疏处称为疏部。

（8）振动具有时间上的周期性；振动完全相同的相邻两质点间距离为一个波长——空间上的周期性。

而对于研究机械波中横波的设计，只需将每个同学的震动改为左——回——右——回即可，此时若用两位同学在任一振动的同学两侧设置“卡口”，发现该振动的同学无法左右摇摆，非常容易建立起“偏振”的概念。

同样重复刚才的动作，让全班同学观察，总结，结合教材，学习横波的内容，进一步探究机械波的描述：

（1）可让同学振动的幅度大小改变——振幅。

（2）可让口令的快慢改变——频率，周期由X=Vt，λ=VT。

（3）拍下横波的照片——横波的图像。

再以绳波为例，在教室的过道放一条较重的长绳并在绳上每隔一定距离绑一条红带子，绳的两头分别蹲一位同学，让一位同学踩住绳的一端，另一位同学在绳的另一端左右摆动，让全班同学观察：引导学生可把绳子看作由许许多多个质点（观察红带子）组成的，各个质点间存在有相互的作用力。并把本节课要求学生应掌握的知识目标和能力目标以问题的形式展示给出。要求学生通过观看绳子运动，体会一个问题：“波动问题本质上是质点的振动问题”这句话的含义并回答：

（1）各个质点的振动彼此间有何规律？（振动依次滞后）

（2）每一个质点（观察红带子）刚开始振动的方向是否相同？（相同）

（3）质点的振动如何才能形成波？

（4）波源完成一次全振动，波传播的距离在波形上如何体现？

（5）波动方向与质点（观察红带子）振动方向有何关系？（教师提问，学生回答）

（6）在波传播过程中，质点（观察红带子）是否“随波逐流”？

（7）在波动过程中，往外传播的是什么？

通过以上两个实例让学生了解机械波的规律，以及纵波与横波的区别，并知道机械波中横波波峰和波谷、与纵波密部和疏部概念。

通过这样的行为和体现模式，从过程上看：

（1）学生积极性非常高。培养了学生对身边物理现象的观察能力；引导学生自主进行实验设计的意识。

（2）从实景激发思考，教学效果好。

（3）寓教于乐，激发学生对物理学习的兴趣。

（4）培养了学生的团队精神和协作能力。

从结果上看：

（1）对培养学生物理学科良好情感有深远的影响。

（2）对本节知识掌握扎实，应用能力得到提升。

（3）让学生体会与掌握化“抽象”为“形象”的学习过程与方法。

当然，教无定教，法无定法，对不同章节的内容不同层次的学生理解能力不同，我们应遵循科学性与教育性相结合的原则，本着一切从实际出发的态度，不断开拓创新，负轭前行。