人教版選修34 惠更斯原理 第1課時(shí) 教案.docx

12.6惠更斯原理【教學(xué)目標(biāo)】（一）知識(shí)與技能1、知道波傳播到兩種介質(zhì)交界面時(shí)會(huì)發(fā)生反射和折射。2、知道波發(fā)生反射時(shí)，反射角等于入射角，反射波的頻率、波速和波長(zhǎng)都與入射波相同。3、知道波發(fā)生折射是由于波在不同的介質(zhì)中速度不同，知道折射角與入射角的關(guān)系。（二）過(guò)程與方法培養(yǎng)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的觀察、分析和歸納的能力。（三）情感、態(tài)度與價(jià)值觀1、通過(guò)對(duì)現(xiàn)象的觀察、解釋、培養(yǎng)學(xué)生觀察生活，探索知識(shí)的能力。2、通過(guò)學(xué)習(xí)惠更斯原理，體會(huì)物理學(xué)家研究物理現(xiàn)象時(shí)極為巧妙的思維方法【教學(xué)思路】通過(guò)波面和波線(xiàn)的概念教學(xué)，是學(xué)生學(xué)會(huì)確定波面和波線(xiàn)；并向?qū)W生介紹子波的概念和惠更斯原理；用惠更斯原理推導(dǎo)波的反射定律和波的折射定律；這樣教學(xué)的目的在于是學(xué)生開(kāi)闊視野，了解科學(xué)家研究物理現(xiàn)象的極為巧妙的思維方法。通過(guò)例題和練習(xí)，使學(xué)生熟練掌握入射角、反射角、折射角和折射率的概念和反射定律和折射定律，并會(huì)應(yīng)用解題?！窘虒W(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)】1、觀察和理解波的反射和折射現(xiàn)象。2、理解波的反射定律和折射定律，知道波的反射和折射現(xiàn)象中反射角、折射角與入射角的關(guān)系。3、理解波發(fā)生反射時(shí)的頻率、波速和波長(zhǎng)都不改變，而波發(fā)生折射時(shí)，頻率不變，但波速和波長(zhǎng)會(huì)發(fā)生變化?！窘虒W(xué)方法】教法：實(shí)驗(yàn)觀察法、指導(dǎo)閱讀法和啟發(fā)式講授法。學(xué)法：觀察、閱讀、思考討論與交流。【教學(xué)流程】【教學(xué)過(guò)程及知識(shí)要點(diǎn)】一、波的反射和折射現(xiàn)象1、復(fù)習(xí)聲音的反射現(xiàn)象、光的反射和折射現(xiàn)象教師：引導(dǎo)復(fù)習(xí)學(xué)生：思考回顧2、水波的反射和折射教師：演示實(shí)驗(yàn)，并指導(dǎo)學(xué)生觀察認(rèn)識(shí)（可采用發(fā)波水槽和實(shí)物投影儀，也可利用多媒體播放實(shí)驗(yàn)視頻）學(xué)生：觀察實(shí)驗(yàn)，認(rèn)識(shí)現(xiàn)象二、惠更斯原理（了解惠更斯對(duì)波傳播規(guī)律的研究）1相關(guān)概念：波面和波線(xiàn)：教師：引導(dǎo)學(xué)生思考問(wèn)題：如何表示波傳播的方向？然后指導(dǎo)學(xué)生閱讀教材有關(guān)內(nèi)容，理解（1）什么是波面？什么是波線(xiàn)？（2）對(duì)于水波和空間一點(diǎn)發(fā)出的球面波和平面波為例，如何理解波面和波線(xiàn)？學(xué)生：閱讀教材，思考理解：（1）向各個(gè)方向傳播的波峰（或波谷）在同一時(shí)刻構(gòu)成的，叫做波面。（2）圖中與各個(gè)波面垂直的線(xiàn)叫波線(xiàn)，用來(lái)表示波的傳播方向。2相關(guān)概念：子波源和子波 惠更斯原理教師：引導(dǎo)學(xué)生閱讀教材有關(guān)內(nèi)容，思考理解：（1）惠更斯原理的內(nèi)容是什么？（2）以球面波為例，應(yīng)用惠更斯原理解釋波的傳播。學(xué)生：閱讀教材，思考理解：（1）理解并能敘述惠更斯原理：（1690年提出）介質(zhì)中波前上的各點(diǎn)，都可以看做一個(gè)新的波源（子波源），能夠發(fā)出子波；其后，這些子波的包絡(luò)面就是新的波面，這就是惠更斯原理。（2）理解子波源、子波這一對(duì)概念（3）如何根據(jù)某時(shí)刻的波面和波線(xiàn)，作出過(guò)一段時(shí)間后新的波面？閱讀教材上利用惠更斯原理在球面波、平面波兩種情況下確定新波面的方法。三、波的反射教師：引導(dǎo)學(xué)生閱讀教材有關(guān)內(nèi)容，看看書(shū)上的實(shí)驗(yàn)結(jié)果與我們觀察到的現(xiàn)象是否一致，體會(huì)用惠更斯原理嘗試對(duì)波的反射定律作出證明。學(xué)生：閱讀教材，理解反射現(xiàn)象；并證明波的反射定律。課本上已經(jīng)把反射現(xiàn)象中的波面波線(xiàn)關(guān)系畫(huà)在了圖中，請(qǐng)證明時(shí)參考使用。如果學(xué)生證明有困難，老師可在學(xué)生思考后給出證明過(guò)程：教師：用多媒體出示圖。結(jié)合圖形引出入射角、反射角，并給出明確的反射定律的內(nèi)容：（1）入射波的波線(xiàn)與平面法線(xiàn)的夾角i叫做入射角。（2）反射波的波形與平面法線(xiàn)的夾角i叫做反射角。（3）反射波的波長(zhǎng)、頻率和波速都跟入射波的相同。（4）在波的反射中，遵循下述規(guī)律反射定律：入射波的波線(xiàn)、反射波的波線(xiàn)和界面法線(xiàn)在同一平面內(nèi)；反射角等于入射角。四、波的折射教師：在實(shí)物投影儀上再進(jìn)行演示：（1）在水波槽的一部分底面上放一塊玻璃板，把槽分成深水區(qū)和淺水區(qū)兩部分。（2）讓水波由深水區(qū)射到兩個(gè)區(qū)域的界面上，觀察發(fā)生的現(xiàn)象。（3）明確觀察到的現(xiàn)象：看到波由深水區(qū)進(jìn)入淺水區(qū)能繼續(xù)傳播，但是改變了傳播方向。引導(dǎo)學(xué)生閱讀教材有關(guān)內(nèi)容，看看書(shū)上的實(shí)驗(yàn)結(jié)果與我們觀察到的現(xiàn)象是否一致；閱讀課本上用惠更斯原理對(duì)波的折射定律所作出的證明過(guò)程。學(xué)生：閱讀課文，解答下列思考并理解：（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規(guī)律？閱讀課本上用惠更斯原理對(duì)波的折射定律所作出的證明過(guò)程。教師：總結(jié)折射現(xiàn)象所遵從的規(guī)律：（1）波從一種介質(zhì)射入另一種介質(zhì)時(shí)，傳播的方向會(huì)發(fā)生改變，這種現(xiàn)象叫做波的折射。（2）入射波的波線(xiàn)與平面法線(xiàn)的夾角i叫做入射角。折射波的波線(xiàn)界與界面法線(xiàn)之間的夾角r叫做折射角。（3）在波的折射中遵循下列規(guī)律：折射波與入射波的頻率相同；折射波和入射波的波速和波長(zhǎng)不同在波的折射中，入射角1和折射角2之間有下述關(guān)系。.這就是波的折射定律。其中v1和v2是在介質(zhì)和介質(zhì)中的波速。由于波速是由介質(zhì)決定的，故是一個(gè)只與兩種介質(zhì)有關(guān)而與入射角無(wú)關(guān)的常數(shù)，叫做第2種介質(zhì)相對(duì)第1種介質(zhì)的折射率。用表示，則如果v2v1，波在進(jìn)入第2種介質(zhì)后傳播方向?qū)⑦h(yuǎn)離法線(xiàn)的方向偏折。這與實(shí)驗(yàn)中波的折射現(xiàn)象一致：在水波的折射演示實(shí)驗(yàn)中，水波到達(dá)淺水區(qū)后，傳播速度減小，傳播方向向法線(xiàn)靠攏。我們觀察到的正是這樣?！菊n堂小結(jié)】本節(jié)的知識(shí)點(diǎn)（概念和規(guī)律）較多可概括如下：一個(gè)原理：惠更斯原理兩種現(xiàn)象：波的反射和波的折射兩個(gè)定律：波的反射定律、波的折射定律多個(gè)概念：波面、波前、波線(xiàn)、入射角、反射角、折射角波的反射定律（1）入射波的波線(xiàn)、反射波的波線(xiàn)和界面法線(xiàn)在同一平面內(nèi)；（2）反射角等于入射角。波的折射定律（1）入射波的波線(xiàn)、折射波的波線(xiàn)和界面法線(xiàn)在同一平面內(nèi)；（2）入射角的正弦與折射角的正弦之比，等于波在第一種介質(zhì)中的傳播速率與在第二種介質(zhì)中的傳播速率之比，即：。（叫做介質(zhì)2對(duì)介質(zhì)1的折射率）【作業(yè)】1聲波從聲源發(fā)出，在空中向外傳播的過(guò)程中()a波速在逐漸變小b頻率在逐漸變小c振幅在逐漸變小d波長(zhǎng)在逐漸變小解析根據(jù)惠更斯原理知，聲波從聲源發(fā)出后，在空中向外傳播的過(guò)程中，形成了以波源為中心的波面，面上的每個(gè)點(diǎn)都是子波的波源，然后子波波前形成包絡(luò)面，即為新的波前，但聲源提供的能量一定，在形成新的波前后，總能量不變，但每個(gè)新波前獲得的能量減少，故在波的傳播過(guò)程中振幅逐漸減小，故應(yīng)選c答案c2一列聲波從空氣傳入水中，已知水中聲速較大，則()a聲波頻率不變，波長(zhǎng)變小b聲波頻率不變，波長(zhǎng)變大c聲波頻率變小，波長(zhǎng)變大d聲波頻率變大，波長(zhǎng)不變解析該題考查波在發(fā)生折射時(shí)，波速、波長(zhǎng)、頻率是否變化的問(wèn)題由于波的頻率由波源決定，因此波無(wú)論在空氣中還是在水中頻率都不變，故c、d錯(cuò)；又因波在水中速度較大，由公式vf可得，波在水中的波長(zhǎng)變大，故a錯(cuò)，b正確答案b3(多選)下列現(xiàn)象中屬于聲波反射現(xiàn)象的是()a隔著墻能聽(tīng)到房間外面有人講話(huà)b音響設(shè)備制作時(shí)要考慮混合效應(yīng)c夏日的雷聲有時(shí)轟鳴不絕d在水里的人能聽(tīng)到岸上的聲音解析反射現(xiàn)象是波在同一種介質(zhì)中的傳播，因此b、c正確；波在不同種介質(zhì)中傳播是折射現(xiàn)象，d不正確；a是在同一種介質(zhì)的另一面?zhèn)鞑ィ皇欠瓷洮F(xiàn)象答案bc4(多選)一列波由固體傳入液體時(shí)，下列說(shuō)法中正確的是()a入射波的波長(zhǎng)大于折射波的波長(zhǎng)b入射波的波速大于折射波的波速c入射波的頻率大于折射波的頻率d入射波的入射角大于折射波的折射角解析固體波速大于液體波速，而波的頻率并未變化，所以選項(xiàng)a、b正確，c錯(cuò)誤；由折射定律可知，選項(xiàng)d正確答案abd5(多選)如圖1所示，一機(jī)械波由介質(zhì)射入介質(zhì)，在界面mn上發(fā)生偏折下列說(shuō)法正確的是()圖1a波在介質(zhì)中傳播的速度大b波在介質(zhì)中傳播的速度大c波在介質(zhì)中和介質(zhì)中傳播的速度之比為d波在介質(zhì)中和介質(zhì)中傳播的速度之比為解析由波的折射定律可知v1v2，且，故b、d正確答案bd6人耳只能區(qū)分相差0.1 s以上的兩個(gè)聲音，人要能聽(tīng)到自己講話(huà)的回聲，離障礙物的距離至少要大于()a34 mb17 mc100 md170 m解析聲波在空氣中傳播的速度約為340 m/s，因此2svt，s17 m，b正確答案b7.(多選)關(guān)于對(duì)惠更斯原理的理解，下列說(shuō)法正確的是()a同一波面上的各質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)情況完全相同b同一波面上的各質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)情況可能不相同c球面波的波面是以波源為中心的一個(gè)個(gè)球面d無(wú)論怎樣的波，波線(xiàn)始終和波面垂直解析按照惠更斯原理：波面是由任意時(shí)刻振動(dòng)情況完全相同的點(diǎn)構(gòu)成的面，故a對(duì)，b錯(cuò)；由波面和波線(xiàn)的概念，不難判定c、d正確答案acd8.如圖1所示，1、2、3分別代表入射波、反射波、折射波的波線(xiàn)，則()圖1a2與1的波長(zhǎng)、頻率相等，波速不等b2與1的波速、頻率相等，波長(zhǎng)不等c3與1的波速、頻率、波長(zhǎng)均相等d3與1的頻率相等，波速、波長(zhǎng)均不等解析反射波的波長(zhǎng)、頻率、波速與入射波都應(yīng)該相等，故a、b錯(cuò)；折射波的波長(zhǎng)、波速與入射波都不等，但頻率相等，故c錯(cuò)，d正確答案d9.同一音叉發(fā)出的聲波同時(shí)在水和空氣中傳播，某時(shí)刻的波形曲線(xiàn)如圖2所示以下說(shuō)法正確的是()圖 2a聲波在水中波長(zhǎng)較大，b是水中聲波的波形曲線(xiàn)b聲波在空氣中波長(zhǎng)較大，b是空氣中聲波的波形曲線(xiàn)c水中質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)頻率較高，a是水中聲波的波形曲線(xiàn)d空氣中質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)頻率較高，a是空氣中聲波的波形曲線(xiàn)解析波的頻率取決于波源的振動(dòng)頻率，與介質(zhì)無(wú)關(guān)，故同一音叉發(fā)出的聲波在水中與在空氣中傳播時(shí)頻率相同但機(jī)械波在介質(zhì)中傳播的速度只取決于介質(zhì)性質(zhì)，與波的頻率無(wú)關(guān)，聲波在水中傳播的速度大于在空氣中傳播的速度由vf知，聲波在水中的波長(zhǎng)應(yīng)較大，對(duì)應(yīng)于題圖中波形曲線(xiàn)b，故只有a正確答案a10.有一輛汽車(chē)以15 m/s的速度勻速行駛，在其正前方有一陡峭山崖，汽車(chē)?guó)Q笛2 s后司機(jī)聽(tīng)到回聲，司機(jī)聽(tīng)到回聲時(shí)汽車(chē)距山崖的距離多遠(yuǎn)？(v聲340 m/s)解析若汽車(chē)靜止問(wèn)題就簡(jiǎn)單了，現(xiàn)汽車(chē)運(yùn)動(dòng)，聲音傳播，如圖所示為汽車(chē)與聲波的運(yùn)動(dòng)過(guò)程示意圖設(shè)汽車(chē)由a到c路程為x1，c點(diǎn)到山崖b距離為x；聲波由a到b再反射到c路程為x2，因汽車(chē)與聲波運(yùn)動(dòng)時(shí)間同為t，則有x2x12x，即v聲tv汽t2x，所以x m325 m.答案325 m11一聲波在空氣中的波長(zhǎng)為25 cm，速度為340 m/s，當(dāng)折射進(jìn)入另一種介質(zhì)時(shí)，波長(zhǎng)變?yōu)?0 cm，求：(1)聲波在這種介質(zhì)中的頻率；(2)聲波在這種介質(zhì)中的傳播速度解析(1)聲波由空氣進(jìn)入另一種介質(zhì)時(shí)，頻率不變，由vf得f hz1 360 hz.(2)因頻率不變，有，得：vv340 m/s1 088 m/s.答案(1)1 360 hz(2)1 088 m/s12如圖2所示，一列平面波朝著兩種介質(zhì)的界面?zhèn)鞑?，a1a2是它在介質(zhì)中的一個(gè)波面，c1和c2位于兩種介質(zhì)的界面上，b1b2是這列平面波進(jìn)入介質(zhì)后的一個(gè)波面；a1c1和a2c2是它的兩條波線(xiàn)，入射角為1，折射角為2，波在、介質(zhì)中的傳播速度分別為v1和v2.圖2(1)試根據(jù)惠更斯原理證明：；(2)若已知153(sin 530.8)，a1a2的長(zhǎng)度為0.6 m，介質(zhì)和介質(zhì)中的波速之比為v1v243，