高中物理：12.4波的反射和折射教案新人教版选修3-4

用心 爱心 专心 第四节第四节 波的反射和折射示范教案波的反射和折射示范教案 新课标要求 一 知识与技能 1 知道波传播到两种介质交界面时会发生反射和折射 2 知道波发生反射时 反射角等于入射角 反射波的频率 波速和波长都与入射波相同 3 知道波发生折射是由于波在不同的介质中速度不同 知道折射角与入射角的关系 二 过程与方法 培养学生对实验的观察 分析和归纳的能力 三 情感 态度与价值观 通过对现象的观察 解释 培养学生观察生活 探索知识的能力 教学重点 1 波的反射和折射现象 2 知道波的反射和折射现象中折射角与入射角及反射角的关系 3 理解波发生折射时的频率 波速和波长都不改变 教学难点 用波的反射和折射现象解决实际问题 教学方法 自学辅导法 教学用具 实物投影仪 自制投影片 水波槽 长木板和厚玻璃板各一块 教学过程 一 引入新课 放录像 一位演员在山中唱山歌 歌声缭绕不断 提出问题 为什么会产生上述现象 学生讨论分析 上述录像中 演员发出的声波传到山崖时 会返回来继续传播 使我们听 到回声 这属于声波的反射现象 那么 水波在传播过程中遇到障碍物时 能不能产生反射现象呢 做演示实验 并通过实物投影仪投影 在水波槽的装置中 把一根金属丝固定在振动片上 a 让振动片开始振动 金属丝将周期性地触动水面 形成波源 观察到的现象 在水面上从波源发出一列圆形水波 b 在水槽中放一块长木板 让波源发出圆形波 观察水波遇到长木板后发生的现象 观察到的现象 从波源发出的圆形波遇到长木板后 有一列圆形波从长木板反射回来 教师 波的反射现象中遵循哪些规律呢 这节课我们就来学习有关的内容 二 进行新课 1 波面和波线 教师 引导学生阅读教材 34 页有关内容 思考问题 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为例 如何理解波面和波线 学生 阅读教材 思考问题 投影 出示圆形波的照片 介绍什么是波面和波线 用心 爱心 专心 1 照片中的圆形是朝各个方向传播的波峰 或波谷 在同一时刻构成的 叫做波面 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 惠更斯原理 教师 引导学生阅读教材 34 页有关内容 思考问题 1 惠更斯原理的内容是什么 2 以球面波为例 应用惠更斯原理解释波的传播 学生 阅读教材 思考问题 3 波的反射 教师 引导学生阅读教材 35 页有关内容 体会用惠更斯原理对波的反射过程的解释 学生 阅读教材 教师 用多媒体出示右图 结合图形讲解 总结 1 入射波的波线与平面法线的夹角 i 叫做入射角 2 反射波的波形与平面法线的夹角 i 叫做反射角 3 在波的反射中 遵循下述规律 反射角等于入射角 反射波的波长 频率和波速都跟入射波的相同 解释现象 1 夏日的雷声轰鸣不绝 2 在空房子里讲话 声音较响 3 讲演时听到声音发出后还能持续一段时间 现象一 夏日的雷声有时轰鸣不绝 原因是声波在云层里多次反射形成的 现象二 在空房间里讲话 会感到声音更响 是因为声波在普通房间里遇到墙壁 地面 天 花板等障碍物发生反射时 由于很近 回声和原声几乎同时到达人耳 而人耳只能区分开相 差 0 1 s 以上的两个声音 所以在房间里听不到回声 只会感到声音比在野外大些 现象三 讲演厅内听到声音发出后还能持续一段时间 是由于声波在室内传播时 要被墙壁 天花板 地板等障碍物反射 每反射一次都要被障碍物吸收一些 这样 当声源停止发声后 声波在室内要经过多次反射和吸收 最后才消失 我们就会感觉到声源停止发声后 还会持 续一段时间 强化训练 1 为了测海的深度 一同学利用电子发声器对着海面发声 测得 2 2 s 后听到回声 已知 声音在水中的速度是 1450 m s 求此海有多深 2 为了测一根长铁管的长度 甲同学把耳朵贴在长铁管的一端 乙同学在另一端敲一下 这根铁管 测得甲听到的两次响声的时间间隔 25 s 已知声音在铸铁和空气里传播的速度分 别为 390 m s 和 340 m s 这根铁管有多长 学生解答后 用实物投影仪对解答过程进评析 参考答案 1 解 钟表测出的时间是从声音发出的障碍物 海底 把声音反射回来的时间 由这个 时间求得的距离应除以 2 才是所求的距离 海底深度 s 2 1 1450 m s 2 2 s 1595 m 2 解 乙敲铁管的声音可以在铁管和空气中传播 因为声音在铁管传播的速度快 所以 乙听到的两次响声 第一次是沿铁管传来的 第二次是由空气传来的 用心 爱心 专心 设铁管长为 l 声音在铁管里和空气里传播的时间分别为 t1 1 1 v 和 t2 2 1 v 由题意有 t2 t1 12 11 vv t 则 l 21 21 vv vv t 3403910 3403910 m s 2 5 s 931 m 4 波的折射 教师 刚才我们研究了波的反射现象 波的反射过程中反射波和入射波在同一种介质中 那 么如果波由一种介质进入另一种介质时 会发生什么现象呢 学生会结合初中学过的光的折射现象总结猜想 发生折射现象 教师 下边我们以水波为例 来研究波的折射现象 演示实验 实验准备题 要让水波从一种介质进入另一种介质 我们应如何做 我们可以在水波槽的一部分底面上放一块厚玻璃板 使槽分成两个区域 深水区 没有放厚 玻璃板的区域 和浅水区 放厚玻璃板的区域 由于水波在这两个区域的传播速度不同 因而可以把这两个区域看作是不同的介质 在实物投影仪上进行演示 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 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 学生阅读课文 解答下列思考题 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 教师总结 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 折射波的波线界与界面法线之间的夹角 r 叫做折射角 3 在波的折射中遵循下列规律 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 1 和折射角 2 之间有下述关系 2 1 2 1 sin sin v v 其中 v1 和 v2 是在介质 和介质 中的波速 由于波速是由介质决定的 故 2 1 v v 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 1 种介质的折射率 用 12 n 表 示 则 用心 爱心 专心 12 n 2 1 v v 如果第 2 种介质中的波速小于第 1 种介质中的波速 波在进入第 2 种介质后 传播方向将向 法线靠拢 这与实验得到的波的折射定律一致 在水波的折射演示实验中 水波到达浅水区后 传播方向向法线靠拢 说明水波的传播速度 与水深有关 水越浅 传播速度越小 强化训练 1 如图所示是一列机械波从一种介质进入另一种介质中 发生的现象 已知波在介质 中的波速为 v1 波在介质 中的波速为 v2 则 v1 v2 为 A 1 2 B 2 1 C 3 2 D 2 3 2 在平缓的海滩上会看到 不论海中的波向什么方向传播 当到达岸边时总是大约沿着 垂直于岸的方向传来 试解释这种现象 学生解答 教师在实物投影仪上评析 参考答案 1 1 60 2 45 2 3 sin sin 2 1 2 1 v v 本题选 C 2 略 三 课堂总结 点评 本节课我们主要学习了一个原理 二种现象 五个概念 二条规律 一个原理 惠更斯原理 二种现象 波的反射和波的折射 五个概念 波面 波线 入射角 反射角 折射角 二条规律 波的反射规律 1 入射波的波线 反射波的波线和界面法线在同一平面内 反射角等于入射角 2 反射波的波长 频率和波速都跟