2.4惠更斯原理波的反射與折射【教材分析】教材首先介紹了惠更斯原理，要求學生了解波面、波線等概念，學會利用惠更斯原理確定下一時刻新的波面。在此基礎上引導學生觀察和研究波的反射現象和波的折射現象及其規律，并利用惠更斯原理進行論證。【教案目標】理解惠更斯原理知道波發生反射時，反射角等于入射角，反射波的頻率，波速、波長都與入射波相同知道波發生折射是由于波在不同介質中速度不同知道折射角與入射角的關系【教案重難點】重點是使學生掌握波的反射與折射的規律難點是理解惠更斯原理【教案思路】通過現象引入新課，激發學生的好奇性，然后在教師的組織下首先學習惠更斯原理，使學生了解波在傳播時某一時刻的波面上的各點都可以認為是一個新的波源向各個方向發出子波，由此可以確定下一時刻的波面。在此基礎上，引導學生對波的反射和折射規律分別進行探究和論證。主要手段是先通過對實驗現象的觀察、分析得出大致的規律，進而利用惠更斯原理進行分析論證最后分別得出波的反射和折射現象中滿足的規律一一反射定律和折射定律。這樣教案的目的在于使學生開闊視野，了解科學家研究物理現象的極為巧妙的思維方法。通過例題和練習，使學生熟練掌握入射角、反射角、折射角和折射率的概念和反射定律和折射定律，并會應用解題。【教案器材】發波水槽、投影儀、自制多媒體課件等【教案過程】?新課導入教師：各種波在傳播過程中，遇到較大的障礙物時，都會發生反射現象.聲波在遇到較大的障礙物后也會反射回來.反射回來的聲波傳入人耳，聽到的就是回聲，我們在山中、在大的空房間里大聲說話時，都會聽到回聲。學生：回顧生活中的體驗。教師：演示實驗一一水波的反射現象，并指導學生觀察認識(采用發波水槽和實物投影儀)。學生：觀察實驗，認識現象。教師：提出問題：波為什么會有這樣的現象呢？其有何規律呢？要了解這些問題，我們必須先學習惠更斯原理。?新課展示一、惠更斯原理1.相關概念：波面、波前和波線：教師：引導學生思考問題：如何表示波傳播的方向？然后指導學生閱讀教材40頁有關內容，理解：(1)什么是波面？什么是波線？(2)對于水波和空間一點發出的球面波和平面波為例，如何理解波面和波線？學生：閱讀教材，思考理解：(1)在波的傳播過程中，任一時刻介質中任何振動狀態相同的點聯結成的面叫做波面，又叫波前。(2)圖中與各個波面垂直的線叫波線，用來表示波的傳播方向。2.相關概念：子波源和子波一一惠更斯原理

教師：根據教材40頁有關內容，邊講解邊畫出下列板圖，也可以利用PPT的動畫功能逐步畫出下一時刻子波的包絡面，讓學生理解惠更斯對波的傳播的研究結果學生：閱讀教材，思考理解：⑴球面波 ⑵平面波（1）理解并能敘述惠更斯原理：（1690年提出）介質中波前上的各點，都可以看做一⑴球面波 ⑵平面波個新的波源（子波源），能夠發出子波；其后，這些子波的包絡面就是新的波面，這就是惠更斯原理。（2） 理解子波源、子波這一對概念（3） 如何根據某時刻的波面和波線，作出過一段時間后新的波面？二、研究機械波的反射規律教師：在剛才的實驗中大家看到，波遇到擋板后傳播方向發了改變，那么入射到擋板上的水波被反射后，他的傳播方向有什么規律呢？結合課本圖2-24，引導學生利用惠更斯原理進行分析論證.某時刻到達擋板A點的波作為子波源發出的波在下一時刻波面半徑是uAt，假如在At

內B點作為子波源發出的子波面剛好到達C點，則B’、B”點作為子波源發出的子波面應是, At 2At ,從E2、E1點所作半徑分別為u-3和u亍的球面，從而作出這些球面的包絡面。學生：閱讀教材，理解反射現象；并證明波的反射定律。如果學生證明有困難，老師可在學生思考后給出證明過程：?.NABC=zADC=90°(波線垂直于波面)又/nBAC，i，=」DCA(同角的余角相等)BC=AD=uAtBC AD.?.sini=sin」BAC= ，sini’=sin」DCA=AC AC故i=i'，即反射角等于入射角。三、研究機械波的折射規律教師：在實物投影儀上再進行演示：(1)在水波槽的一部分底面上放一塊玻璃板，把槽分成深水區和淺水區兩部分。(2)讓水波由深水區射到兩個區域的界面上，觀察發生的現象。(3)明確觀察到的現象：看到波由深水區進入淺水區能繼續傳播，但是改變了傳播方向。引導學生閱讀教材42?43頁有關內容，看看書上的實驗結果與我們觀察到的現象是否一致；閱讀課本上用惠更斯原理對波的折射定律所作出的證明過程。解：學生：閱讀課文，解答下列思考并理

解：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規律？閱讀課本上用惠更斯原理對波的折射定律所作出的證明過程。教師：總結折射現象所遵從的規律：(1)波從一種介質射入另一種介質時，傳播的方向會發生改變，這種現象叫做波的折射。(2)入射波的波線與界面法線的夾角i叫做入射角。折射波的波線界與界面法線之間的夾角r叫做折射角。在波的折射中遵循下列規律：③在波的折射中，入射角耳和折射角e2③在波的折射中，入射角耳和折射角e2之間有下述關系V

TV下述關系V

TV2 1這就是波的折射定律。sin0這就是波的折射定律。其中％和V2是在介質I和介質II中的波速。由于波速是由介質決定的，故％是一個只與兩種介質有V2- . V關而與入射角無關的常數叫做第2種介質相對第1種介質的折射率。用n21表示則n21=—2如果v2<v1，波在進入第2種介質后傳播方向將向靠近法線的方向偏折。如果v2>v1，波在進入第2種介質后傳播方向將遠離法線的方向偏折。

這與實驗中波的折射現象一致：在水波的折射演示實驗中，水波到達淺水區后，傳播速度減小，傳播方向向法線靠攏。我們觀察到的正是這樣。?案例分析【例1】有一輛汽車以15m/s的速度勻速行駛，在其正前方有一陡峭山崖，汽車鳴笛2s后司機聽到回聲，此時汽車距山崖的距離有多遠?（v聲340m/s）解讀：本題中汽車在運動，聲音在傳播，使得情景變得較N聲矣復雜，畫出汽車與聲音運動過程示意圖如圖所示，設汽車由A汽車$'聲 1到C位移為％，C到山崖距離為七，設汽車鳴笛到司機聽到回聲時間為，，有t=2s.vt-xvt-vt(340-15)X2解得x2= _1=聲2車= 2 m=325m.【例2】如圖所示，是聲波從介質1進入介質II的折射情況，由圖判斷下面說法中正確的是（ ）入射角大于折射角，聲波在介質I中的波速大于它在介質I中的波速入射角大于折射角，I可能是空氣，I可能是水入射角小于折射角，I可能是鋼鐵，I可能是空氣sin0sin0sin0iD.介質I中波速v1與介質I中波速v2滿足：—v2sin0

sin0解讀：選A.圖中MN為介質界面，虛線為法線，可為入射角，％為折射角，從圖可直接看出入射角大于折射角（4>q）sin0

sin022

v1>v，選項Dv1>vB錯誤.?反饋練習1.2x105km/s.(1)該波的折射角為1.2x105km/s.(1)該波的折射角為(2)該波在甲介質中的傳播速度為多少？正確答案：(1)由反射定律可得反射角為60°由題圖的幾何關系可得折射角為r=30°(2)由波的折射定律得_| sinisin600 v3u=—u=_u=—^x1.2x105=2.08x105km/s?課堂總結本節的知識點(概念和規律)較多，可概括如下：—個原理：惠更斯原理兩種現象：波的反射和波的折射兩個定律：波的反射定律、波的折射定律多個概念：波面、波前、波線、入射角、反射角、折射角?家庭