王敬誠

機械波是高中物理教學中的一個難點。它需要學生想象多個質(zhì)點同時又不同步的運動和在空間的傳播，對學生的理解力和空間想象力有較高的要求。因此，在講授“機械波的形成和傳播”這一節(jié)時。每位物理教師都會精心設計一些形象的演示實驗以加強學生對波的深入理解。本文中對常用的演示實驗進行了改進，從而使實驗效果更明顯，學生更容易理解。

1“繩波”演示實驗的改進

為了使學生獲得對機械波的感性認識，在教學過程中，教師常會設計“繩波”演示實驗。具體過程如下：

[演示]：用一根長繩，繩子的一端固定(或者一個同學手持此端)，一個同學手持另外一端在空中抖動形成波。

在該演示中，由于繩波經(jīng)固定端反射回來與原波疊加形成駐波，故演示效果一般不太好。筆者通過與多位有經(jīng)驗的教師共同探討，對上述實驗進行了改進，并在自己所教班級做了演示，演示效果較好。

[改進演示]：兩名同學各執(zhí)長粗繩的一端將繩拉直，平放在地板上。然后一名同學握住繩的一端迅速向上抬起并回落，另外的那名同學按住繩不動，這時可以看到在繩上有一個凸起向前傳播。

與常用[演示]相比，[改進演示]有三點不同；

①選擇粗細和柔軟程度適度的長繩。若繩子過硬，則不易形成凸起，且傳播不了多遠；若繩子過軟，則形成的凸起易由于重力的原因而迅速變小，影響實驗效果。

②演示時使繩上僅有一個凸起，這樣現(xiàn)象比較明顯。若同時存在多個凸起，可能會相互影響，反而削弱了實驗的效果，不利于觀察。

③選擇在地板上演示。若將繩拉在空中，首先拉繩的力度不好控制，如果用的力小，繩子就比較松，則重力的影響比較明顯；如果用力過大，拉的太緊，則不易抖出波形。其次，沒有觀察的參照物，效果也不理想。

2“人浪”演示實驗的改進

“人浪”實驗也是教師在講授機械波時常會設計的教學活動。該演示實驗是根據(jù)人教版(必修加選修)物理第二冊47頁的圖10—7改進而成的，具體過程如下：

[演示]：請七八名學生上講臺做體操，每個學生都做同樣一種動作：一墊腳引體向上、二還原、三直體蹲下、四還原。要求從排頭開始，依次每一個學生都完成上述動作。

該演示實驗可以形象的反映機械波在傳播過程中的幾個特性：①機械波在傳播過程中介質(zhì)中的質(zhì)點并不隨波遷移，只在各自的平衡位置附近周期性振動。②沿機械波的傳播方向，各質(zhì)點都在重復波源的振動。③沿機械波的傳播方向，后面質(zhì)點始終落后于前面質(zhì)點的振動。然而，機械渡的這些特性本質(zhì)上是由于質(zhì)點間的“帶動”特性而產(chǎn)生的。但是，從該演示中，學生卻很難發(fā)現(xiàn)這樣的規(guī)律：后一個質(zhì)點是在前一個質(zhì)點的帶動下開始振動的，“帶動”作用才是波形成的真正原因。鑒于此，本文對該演示進行了如下的改進：

[改進演示]：找七八名學生，讓學生兩臂伸直，相鄰的兩名學生手臂搭在一起，用手抓緊對方的肩膀，把兩個人的手臂固定好。

演示時，左面第一名同學下蹲并站起，后面同學則要順著胳膊上傳來的力的方向隨之下蹲或站起，這樣，在前面同學的“帶動”作用下，后面的同學才開始一個接一個得都重復這一運動過程，只是時間上要比前面的同學滯后一些。這種運動形式不斷“傳播”到后面的學生，好像波的傳播一樣，在整體上“形成了凸凹相間的波形”。

[改進演示]與[演示]相比，非常貼切的展示了波形成的根本原因，即質(zhì)點“前帶后，后跟前”的振動。使學生不僅通過大腦記憶了解了波的成因，更通過形象的視覺記憶感受了波的成因，因而加深了學生的理解和記憶。筆者采用[改進演示]在所教班級進行了演練，學生普遍反映理解了在振源“帶動”下產(chǎn)生的機械波的相關特性，收到了很好的教學效果。