《惠更斯原理》教案2.doc

惠更斯原理教案课时目标知识与技能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和折射角与入射角的关系。4掌握惠更斯原理，理解用惠更斯原理解释波的反射和折射现象。5了解波面和波线的概念。过程与方法1在已学过的回声和声音反射与折射的基础上，进一步加深对波的特性的理解。2通过实验演示和日常生活经验辅助教学，激发学生感受知识的兴趣。情感、态度与价值观1培养学生怎样理解和学习抽象概念。2培养学生由现象结论现象的思维模式。课前预习1.假设水面有一个波源，水波向四周传开。任何振动状态相同的点都组成了一个个圆。我们把这些圆叫做一个个_，而与波面垂直的那些线代表了波的_，叫做_。2惠更斯原理：介质中任一波面上的各点，都可以看做发射子波的_，其后任意时刻，这些子波在波前进方向的包络面就是_。3由惠更斯原理我们可推得，在波的反射中，反射角_入射角。答案：1波面传播方向波线2波源新的波面3等于知识归纳知识点1 波面和波线(1)波面波源引起的振动在介质中向各个方向传播，如果把某一时刻振动状态相同的点连接起来组成一个面，这个面就叫做波面。例如：球面波：波阵面是以波源为球心的一个个球面，波线是这些球面的半径，这种波为球面波。平面波：波面是平面的波为平面波。(2)波线用来表示波的传播方向，在各向同性介质中波线与波面垂直。(3)波面与波线的关系注意：无论是球面波，还是平面波，同一波面上的各质点振动情况完全相同。知识点2 惠更斯原理介质中任一波面上的各点，都可以看做发射子波的波源，其后任意时刻，这些子波在波前进方向的包络面，就是新的波面。例如：注意：惠更斯原理只能解释波的传播方向，不能解释波的强度。【例1】下列说法正确的是()A波在介质中传播过程中，振动相同的点连接起来组成的面就叫做波面B波线是用来表示波的传播方向的，波线与波面总是垂直的C无论是球面波，还是平面波，同一波面上各质点的振动情况完全一样D波面上的各点都可以看作一个个新的小波源，称为子波，子波在前进方向上任意时刻形成的包络面，就是新的波面【答案】B、C、D【解析】振动相同的质点在同一时刻组成的面，叫做波面，故A错；波线表示波的传播方向，在同一种介质中传播时，波线与波面总是垂直，表示为一条直线，在不同介质中传播时，表示为折线或曲线，但总跟在对应介质中的波面垂直，故B对；波面是同一时刻各质点连线组成的，其上各质点振动情况一样，可以看作相同的一个个新的小波源，这些波往前传播情况一样，经过相同时刻到达的位置的连线又可以连接成一个面，就形成新的波面，故C、D均正确。【思维点悟】本题考查了波面、波线的定义及两者之间的关系和惠更斯原理，关键是能够结合图示理解和掌握这些比较抽象的概念。对应练习1对于平面波，波面与波线_；对于球面波，波面是以_为球心的球面，波线沿球面的_方向。介质中任一波面上的各点，都可以看做_。答案：垂直波源半径发射子波的波源知识点3 波的反射(1)定义：当波遇到障碍物时，会返回到原来的介质中继续传播，这种现象叫波的反射。入射角：入射波线与法线的夹角，如图1261中所示的。反射角：反射波线与法线的夹角，如图1261中所示的。(2)反射定律反射波线，入射波线和法线在同一平面内；反射波线与入射波线分居法线两侧；反射角等于入射角，即。注意：在反射现象中，反射波的波长、频率和波速都跟入射波的完全相同。【例2】用惠更斯原理证明平面波的反射定律。【证明】如图1262所示a、b、c是入射波的波线，a、b、c是反射波的波线。AB、AB分别是入射波中abc包络成的、反射波中abc包络成的波面。由于波从B传播到B所用的时间与波从A传播到A所用的时间是一样的。而波在同种介质中的波速相同，故BBAA。AB、AB分别与入射波线、反射波线垂直，故直角ABBBAA，所以AABBBA。入射角i和反射角i分别为BBA和AAB的余角，所以ii。也就是说，在波的反射中，反射角等于入射角。【思维点悟】波在传播过程中，在同一均匀介质中不论是直线传播，还是反射，由同一个包络面到达另一个包络面的时间是一样的。知识点4 波的折射 (1)定义：波传播到两种不同的可传播波的介质界面时，会有一部分进入第二介质中，但波线会发生变化，这种现象叫波的折射。入射角：入射波线与法线间的夹角，如图1263所示中1。折射角：折射波线与法线间的夹角，如图1263所示中2。 (2)折射定律折射波线、入射波线和法线在同一平面内；折射波线与入射波线分居法线两侧；入射角的正弦与折射角正弦的比值为一常数。(3)折射率：v1、v2分别是表示波在两种介质中的速度，n12叫做第2种介质对第1种介质的折射率，由折射定律可知：n12。注意：波从一种介质射入另一种介质时，传播的方向会发生改变，而波的频率不改变。因为n12v11fv22f所以波速与波长关系为：n12由可知，当v1v2时，21；v1v2时，21，即当波动从波速大的介质进入波速小的介质时，波线发生近法线折射；当波动从波速小的介质进入波速大的介质时，波线发生远法线折射。【例3】某列波以60的入射角从甲介质射到乙介质的界面上同时发生反射和折射，若反射线与折射线成90角，波在乙介质中的波速为1.2105 km/s，求波在甲介质中的速度是多少？【答案】105 km/s【解析】根据题意波的反射与折射如图1264所示由折射定律得：v甲v乙1.2105 km/s105 km/s。【思维点悟】此题是对折射定律的考查，关键是注意与v的对应，同种介质的1和v1与另一种介质中的2和v2符合折射定律，千万别混淆。规律探索1. 折射定律的推导与结论2.从图1265可以看出在同一时间t内波在介质中传播的距离BBv1t，波在介质中传播的距离AAv2t。(v1、v2分别是波在介质、中的速度)又由几何关系：BBABsin1AAABsin2因此有，即(折射定律)由上式可以看出：当v1v2时，12，折射线折向法线，当v1v2时，12，折射线折离法线。2入射波、反射波、折射波的波速、波长、频率的关系(1)反射波的波长、频率、波速都与入射波相同。(2)折射波