浅析高中物理机械振动和机械波相关概念学习

2019-04-12 05:51:18 神州·上旬刊2019年2期

王博玄

摘要:关于物理机械振动及机械波的学习是高中物理知识学习的重点及难点。在机械振动及机械波的学习中,其涵盖的知识点相对来说具有复合性。其蕴含的物理概念不仅包含了力学及运动学的综合性,还包含众多的子概念。这些概念不仅在声学、力学、电磁波中具有广泛应用,同时在物理量子及原子理论中也具有广泛的应用。本文通过对高中物理机械振动和机械波相关概念进行学习,期望获得对两者的系统理解,以此获得有效的学习方法。

关键词:高中物理;机械振动;机械波;概念

要对物理知识点有个较深入地理解,就需要在准确理解其相关概念的基础上,对相关理论进行进一步的认识及研究。物理中相关概念的学习是物理认知中一项重要的环节,高中物理中对于机械振动及机械波的学习,包括对其相关概念的辨析、比较研究分析。在辨析中,通过两者的内涵及外延,挖掘学习中的重点及难点,积极寻找两者之间以及两者与其它知识点间的联系。通过学习,对于物理概念形成一定的认知,然后通过不断的巩固及深化,形成对于抽象性概念的认识。

一、机械振动和机械波学习的重要意义

(一)机械震动和机械波学习是振动和波的重要基础

高中物理学的内容是丰富多彩的。具体包含对于物理现象的学习、物理概念、理论及规律的学习。而在实践中形成的机械振动、机械波物理概念则是其本身规律及理论的基础。从机械波及机械振动本身的概念来看,其复合性的概念中融合了周期、波长、能量等众多的概念;从理论的构成来看,机械震动和机械波包含了运动学、动力学的内容;而从物理现象来看,机械震动和机械波学习是振动和波的重要基础。作为物理知识中的复合体,机械震动和机械波学习是物理学习中的重点及难点,而要深入学习其中的内容,首先就要在学习前掌握好其中的概念。

(二)有利于培养高中生的学习能力

教师在机械振动及机械波的教学中,通过让学生掌握机械振动、机械波等相关概念,这本身就是一个综合认知的过程。在课上的实验教学中,教师将抽象的概念形象的传达给每一个学生,学生通过正确把握这种抽象概念,理清相互间的关系,从概念学习到认识规律、解决应用问题,这本身就像体现学生学习能力的重要方式。

二、高中物理机械振动和机械波相关概念

(一)波的形成及传播过程

组成物质的基本结构通常为分子,而在分子间的相互作用下,分子间的力分为引力和斥力。当物质从外界获取能量时,物质中的分子亦从外界获得能量,在分子间的相互作用下,获得能量震动的分子会带动周围的分子产生振动,这种由近及远发生的传播就是振动。在整个震动过程中,当波源的能量向周围进行传播的时候,进行传播同时也是波源的能量在物质中进行传播辐射。

振动和波具有明显的周期性特征。即在相聚整个波长总的两点它们的震动情况是一模一样的,但是相距半波长奇数倍的两点,它们的震动情况又是完全相反的。鉴于波源产生后,波源在分子的相互作用下产生能量的传递,所以从时间上来看,不论哪个质点的震动它的时间总是会在波源震动之后。另外,在物体中质点的震动的方位与波源的震动方位也是一模一样的。在物体的振动下,不同的质点总是会沿着同一个方向做振动,他们的振动情况完全相同,而在这两个质点间距离就叫做震动的波长。波在物质中的传播速度有其一般的公式进行解释,一般用V=λf=λ/T来计算,在这个公式中f就表示质点它的震动频率,是由波源的震动频率来决定的。V是震动的传播速度,这个是由传播介质物力性质决定的。说明,波在一定的周期内,沿着它的传播方向所传播的距离。

(二)質点的的振动方向与波的传播方向的判断

在机械振动以及它的振动波的解释上,一般就要判断出物质的质点的振动方向以及传播的方向。在判断方向上,可以采取下面几个方法。

1、微平移法

微平移法就是将波形曲线沿着波的传播方向做微小的平移移动,通过移动前后,观察波形曲线上点的位置变化可以发现,原曲线上的点位移发生了一定的变化。在极端的时间坐标轴下其发生了运动,这种微平移法可以更直观地由振动方向判断波的传播方向。

2、前带后法

在波的形成原理中,后振动的质点总是回重复做先前振动质点的运动。波的传播也总是由前面震动的点向后面的点进行传播。正如图中所示,振动逐步传播开来形成波,前一质点带动后一相邻质点,而后一质点则总是试图跟上前一相邻质点并重复前一质点的运动。由以上图像可知,波形为由左向右传播的形式,A点的前一个点应该在其下方的F点,而F点只能带动A点往下运动,同理,B、C的前一质点在B、C的上面,所以B、C向上运动,E、D两点的前一点在E、D下面,所以E、D点向下运动。

3、三角形法

所谓三角形法就是在波形图像上与数轴的X轴之间形成的图形里面画一个三角形,如图所示边bc与与x轴在一条直线上的,说明就是沿着X轴的正方向进行传播的。在边bc上画上一个箭头之后(沿着X轴的正方向)然后分别在边ab和ac上画上相同的箭头,就可以看出,波OA上面的所有质点运动方向就是和边ab上的箭头方向大概一致。

参考文献:

[1]张立辉.机械振动与机械波的微机教学探讨[J].武汉教育学院学报,2017 (06):23-26.

[2]郭兰吉.“机械振动”和“机械波”几个要点[J].新西部,2017 (12):197.