4. 惠更斯原理 波的反射与折射优秀公开课教案

§2—4 惠更斯原理 波的反射和折射

【教学目标】

1、知道什么是波面，波线、波前、包络面。

2、

了解惠更斯原理，会用惠更斯原理解释波的反射和折射现象。

3、

认识波的反射和折射现象，知道反射定理和折射定律

4、

会用惠更斯原理证明反射定理：入射角=反射角

5、

会用惠更斯原理证明折射定律：v1sini

v2sinr【过程与方法】

讲练结合、分析和归纳

【情感态度价值观】

1、通过对现象的观察、解释、培养学生观察、探索知识的能力。

2、

通过学习惠更斯原理，理解用数形结合来研究物理现象的巧妙。

【教学重难点】

1、对波面，波线、波前、包络面的理解。

2、

会用惠更斯原理证明反射定理：入射角=反射角。

3、

会用惠更斯原理证明折射定律：v1sini。

v2sinr4、

理解波发生反射时的频率、波速和波长都不改变，而波发生折射时，频率不变，但波速和波长会发生变化。

【教学过程】

一、波的反射和折射现象

1、波的反射

定义：波在传播的过程中，遇到两种介质的分界面时返回到原介质继续传播的现象叫波的反射

特征：①入射线、法线、反射线在同一平面内，入射线与反射线分别位于法线两侧

②反射角等于入射角

③反射波的波长、频率和波速都与入射波相同

2、波的折射

定义：波在传播过程中，从一种介质进入另一种介质时，波传播的方向发生偏折的现象叫做波的折射

特征：①入射线、法线、折射线在同一平面内，入射线与折射线分别位于法线两侧

②入射角的正弦值与折射角的正弦值之比等于波在第一种介质中的传播速度跟波在第二种介质中的传播速度之比，对给定的两种介质，该比值为常数

③当v1﹥v2时，i﹥r，折射线偏向法线

当v1﹤v2时，i﹤r，折射线偏离法线

当垂直界面射入（i＝0）时，r＝0，传播方向不变，是折射中的特殊情况

二、惠更斯原理（了解惠更斯对波传播规律的研究）

1、波面、波前、波线、包络面的概念：

①学生阅读教材32——33页有关内容，理解

（1）

什么是波面？什么是波线？什么是波前？什么是包络面？

（2）

以水波和空间一点发出的球面波和平面波为例，理解波面、波线、波前、包络面。

②教师讲解：

（1）

惠更斯原理：

波在传播过程中所到达的每一点都可看做新的波源，从这些点发出球面形状的子波，其后任一时刻这些子波波前的包络面就是新的波前。

（2）

波线：沿波传播方向上画出的带箭头的线叫波线。表波的传播方向。

波线上每一个点都可看成新的波源。

点波源——向四面八方形成球面波。

线波源——向前传播形成平面波。

（3）

包络面：同一时刻，各子波最前面波面的公切线（即波前）。

（4）

特征：波线一定垂直波前。

③教材33页，利用平面波、球面加深对波的理解

④特别强调：

（1）包络面与波前的关系、包络面与波面的关系。

（2）怎么根据某时刻的波面和波线，做出过一段时间后的新的波面。

三、利用惠更斯原理理解波的反射

1、学生阅读教材33页——34页有关内容，思考怎么利用惠更斯原理的作图法尝试对波的反射定律作出证明：

2、教师点拨

①在黑板上演示如何利用惠更斯原理做出波的反射图像

②讲明图像中，哪些是波线、那些是波前、是什么时候的波前、为什么以这个长度为半径做圆、怎么确定反射线等等一些细节上的问题

③利用数学知识证明反射定律：入射角=反射角

3、方法指导

证明：如上图

∵∠ABC＝∠ADC＝90O(波线垂直于波面) 又∵ i＝∠BAC , i＝∠DCA（同角的余角相等）

BC＝AD＝v3△t ∴sini＝sin∠BAC＝，，BCAD ,sin i＝sin∠DCA＝

ACAC，，故 i＝i，即反射角等于入射角。

（老师在黑板上演示怎么用惠更斯原理做出波的

反射图像，并证明反射定律：入射角=反射角）

四、利用惠更斯原理理解波的折射

1、引导学生阅读教材34——35页有关内容，思考、理解

①什么是波的折射？

②什么叫入射角和折射角？

③在波的折射中遵循什么规律？怎么用惠更斯原理对波的折射定律作出图像并进行证明

（因时间关射做图和证下后思考，演示和证明）

2、教师分析、点拨、总结

在波的折射中，入射角i和折射角r之间有下述关系系，波的折明让学生课下节课进行v1siniv2sinr

这就是波的折射定律。

其中v1和v2是在介质I和介质II中的波速。由于波速是由介质决定的，故v1是一个只与两种介质有关而与入射角无关的常数，叫做第2种介质相对第v2v1

v21种介质的折射率。用n12表示.则n12＝如果v2＜v1,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＞v1,波在进入第2种介质后传播方向将向远离法线的方向偏折。

五、课堂练习

1、运用惠更斯作图法描绘平面波、球面波的传播

2、一列波从一种介质进入另一种介质时（ ）

A、只有频率发生变化 B、只有波长发生变化

C、频率和波长都发生变化 D、波长和传播速度都发生变化

3、如果旅游者走过一个山谷，他大声高呼以后经过0.5s听到右边山坡反射回来的声音，经过1.5s听到左边山坡反射回来的声音，则这个山谷的宽度大约是多少米？

六、课堂小结

本堂知识点较多可总结为以下几点：

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

两个图像：运用惠更斯原理绘制波的反射、波的折射

多个概念：波面、波前、波线、包络面、入射角、反射角、折射角

七、课后作业

练习册1——5题、活页1——6题。