惠更斯原理波的反射与折射

1、2. 4惠更斯原理波的反射与折射【教材分析】教材首先介绍了惠更斯原理，要求学生了解波面.波线等概念，学会利用惠更斯原理确定下一时刻新的波ffio在此基础上引导学生观察和研究波的反射现象和波的折射现象及其规律，并利用惠更斯原理进行论证。【教案目标】理解惠更斯原理知道波发生反射时，反射角等于入射角，反射波的频率，波速.波长都与入射波相同知道波发生折射是由于波在不同介质中速度不同知道折射角与入射角的关系【教案重难点】 重点是使学生掌握波的反射与折射的规律 难点是理解惠更斯原理 【教案思路】通过现象引入新课，激发学生的好奇性，然后在教师的组织下首先学习惠更斯原理，使学生了解波在传播时某一时刻的波面上的

2、各点都可以认为是一个新的波源，向各个方向发出子波，由此可以确定下一时刻的波而。在 此基础上，引导学生对波的反射和折射规律分别进行探究和论证。主要手段是先通过对实验现象的观察、分析得反射定律出大致的规律，进而利用惠更斯原理进行分析论证，最后分别得出波的反射和折射现象中满足的规律 和折射定律。这样教案的目的在于使学生开阔视野，了解科学家研究物理现象的极为巧妙的思维方法。通过例题和 练习，使学生熟练掌握入射角、反射角、折射角和折射率的概念和反射定律和折射定律，并会应用解题。【教案器材】发波水槽、投影仪、自制多媒体课件等【教案过程】新课导入教师：各种波在传播过程中，遇到较大的障碍物时，都会发生反射现象

3、-声波在遇到较大的障碍物后也会反射回来-反射回来的声波传入人耳，听到的就是回声，我们在山中、在大的空房间里大声说话时，都会听到回声。学生：回顾生活中的体验。教师，演示实验一一水波的反射现象，并指导学生观察认识（采用发波水槽和实物投影仪）O 学生：观察实验，认识现象。教师：提出问题：波为什么会有这样的现象呢？其有何规律呢？要了解这些问题, 我们必须先学习惠更斯原理。新课展示一、惠更斯原理1.相关概念：波面、波前和波线：教师：引导学生思考问题：如何表示波传播的方向？然后指导学生阅读教材 40页有关内容，理解:（1）什么是波面？什么是波线?（2）对于水波和空间一点发出的球面波和平面波为例，如何理解波

4、面和波线？学生：阅读教材，思考理解:精选文本(1) 在波的传播过程中，任一时刻介质中任何振动状态相同的点联结成的面叫做波而,又叫波前。(2) 图中与各个波面垂直的线叫波线，用来表示波的传播方向。2 相关概念：子波源和子波一一惠更斯原理教师：根据教材40页有关内容，边讲解边画出下列板图，也可以利用PPT的动画 功能逐步画出下一时刻子波的包络面,让学生理解惠更斯对波的传播的研究结果学生：阅读教材，思考理解:理解并能叙述惠更斯原理:（1690年提出)介质中波前上的各点，都可以看做一个新的波源球面波V平面波»£(子波源)，能够发出子波；其后，这些子波的包络面就是新的波面，这就是惠更

5、斯原理。(2)理解子波源、子波这一对概念(3)如何根据某时刻的波而和波线，作出过一段时间后新的波面?二、研究机械波的反射规律教师：在刚才的实验中大家看到，波遇到挡板后传播方向发了改变，的水波被反射那么入射到挡板上后，他的传播方向有什么规律呢?结合课本图2-24,引导学生利用惠更斯原理进行分析论证.某时刻到达挡板A点的波，作为子波源发出的波在下一时刻波面半径是t,假如在t2 t和匚一的球面，从而作山这些球ifiiTiW络面。0 0内B点作为子波源发出的子波面刚好到达C点，贝U B'、点作为子波源发出的子波面应是从巳.Ei点所作半径分别为学生：阅读教材，理解反射现象；并证明波的反射定律。如

6、果学生证明有困难，老师可在学生思考后给出证明过程:/ ABC2 ADC二90 (波线垂直于波而)乂i=Z BAC 1 ' =Z DCA （同角的余角相等）BOAD 二/ sin1 =sin / BAC= , sin i二sin / DCA二AD故i =i '，即反射角等于入射角。三、研究机械波的折射规律教师：在实物投影仪上再进行演示:(1)在水波槽的一部分底面上放一块玻璃板，把槽分成深水区和浅水区两部分。(2)让水波由深水区射到两个区域的界面上，观察发生的现象。(3)明确观察到的现象：看到波由深水区进入浅水区能继续传播，但是改变了传播方向。 引导学生阅读教材42'43页

7、有关内容，看看书上的实验结果与我们观察到的现象是否一致;阅读课本上用惠更斯原理对波的折射定律所作出的证明过程。学生：阅读课文，解答下列思考并理解:(1)什么是波的折射?什么叫入射角和折射角？在波的折射中遵循什么规律？阅读课本上用惠更斯原理对波的折射定 律所作出的证明过程。教师：总结折射现象所遵从的规律:(1)波从一种介质射入另一种介质时，传播的方向会发生改变，这种现象叫做波的折射。(2)入射波的波线与界面法线的夹角折射角。(3)在波的折射中遵循下列规律:i叫做入射角。折射波的波线界与界面法线之间的夹角r叫做折射波与入射波的频率相同；折射波和入射波的波速和波长不同在波的折射中，入射角ei和折射角

8、e 2之间有下述关系型丄sin 2 V2这就是波的折射定律。其中Vi和V2是在介质I和介质n中的波速。由于波速是由介质决定的，故 也是一个只与W种介质 r有关而与入射角无关的常数,叫做第2种介质相对第1种介质的折射率。用n2i表示，则miVIV2如果V2Vi,波在进入第2种介质后传播方向将向靠近法线的方向偏折。如果V2>Vi,波在进入第2种介质后传播方向将远离法线的方向偏折。这与实验中波的折射现象一致：在水波的折射演示实验中，水波到达浅水区后，传播速 度减小，传播方向 向法线靠拢。我们观察到的正是这样。案例分析5精选文本【例J 1有一辆汽车以15 m/s的速度匀速行驶，在其正前方有一陡峭

9、山崖，汽车鸣笛S后司机听到回声，此时汽车距山屋的距离有多远? ( V 声 3 40 m/s)解读：本题中汽车在运动，声音在传播，使得情景变得较复杂，画出汽车与声音运动过程示意图如图所示，设汽车由A到C位移为Xi, C到山崖距离为X2,设汽车鸣笛到司机听到回声时间为t,有t二2则：XiVX1 2X2V 声 t Xi 解得X2二一o【例12】如图所示，是声波从介质I进入介质n的折射情况，由图 判断下面说法中正确的是0入射角大于折射角，声波在介质I中的波速大于它在介质n中的波A.B.入射角大于折射角，I可能是空气，n可能是水C.入射角小于折射角，I可能是钢铁，n可能是空气D.介质I中波速V1与介质n

10、中波速v2满足：也二竺2v： sin 1解读：选A图中MN为介质界面，虚线为法线,e 1为入射角,2为折射角，从图可直接看出入射角大于折射角(ei>e2),则选项C错误：根据折射规律有sin 1_vl > 所以sin 2 V2Vi> V2,选项D错误，选项A正确；声波在液体、固体中的速度大于在气体中的速度，选项B错误.反馈练习L如图所示，某列波以60。的入射角由甲介质射到 乙介质的界法线面上同时产生反射和折射，若反射波的波线与折射波的波线的夹角为90°，此波在乙介质中的波速5为 1. 2 X 10 km/s.(1) 该波的折射角为.(2) 该波在甲介质中的传播速度为多少?正确答案：(1)反射角为 何关系可得折射角为r二30。由反射定律可得60°由题图的几折射波1.2 10sin i 甲 z;sin r00 乙sin 30课堂总结本节的知识点（概念和规律）较多，可概括如下：一个原理：惠更斯原理两种现象：波的反射和波的折射两个 定律：波的反射定律、波的折射定律多个概念：波面.波前、波线.入射角.反射角.折射角家