惠更斯原理+教学设计 高二下学期物理人教版选修3-4

高二物理选修3-4第十一章机械波第六节惠更斯原理教学目标：知道什么是波面和波线认识波的反射现象，并能用惠更斯原理进行解释认识波的折射现象，并能用惠更斯原理进行解释教学重点：波面、波线的概念和惠更斯原理教学难点：用惠更斯原理对波的反射规律和折射规律进行解释教学过程：一、导入新课、板书课题导入：我们之前说了，波会绕过障碍物进行传播，可是我们生活中观察到的却不是，比如光的反射折射，那这到底是因为什么呢？二、出示目标、明确任务1、熟记什么是波面、波线以及他们之间的关系2、掌握惠更斯原理，用惠更斯原理解释有关现象3、理解波的反射规律，折射规律以及简单的应用三、学生自学、独立思考阅读课本40-42页内容，找到书中的知识点、重点、困惑点四、自学指导、紧扣教材1、阅读课本有关“波面和波线”的相关内容，回答下列问题。eq\o\ac(○,1)水面上的一个点波源，其形成的水波的波面我们如何来描述？其水波的波线我们又如何来描述？eq\o\ac(○,2)射向空中的焰火在高空中爆炸，发出巨大的声响，我们如何来描述这个声波的波面和波线？eq\o\ac(○,3)在同一种均匀的介质中，波面是不是都是曲面或曲线？波线是不是都是直线2、阅读课本有关“惠更斯原理”部分的相关内容，回答下列问题：eq\o\ac(○,1)利用惠更斯原理解释波的传播的步骤？如何利用惠更斯原理解释球面波或者平面波的传播eq\o\ac(○,2)惠更斯原理是如何解释衍射现象的？惠更斯原理能解释衍射现象与狭缝或障碍物大小的关系吗？3、阅读课本中有关“波的反射和折射”部分的相关内容，回答下列问题：eq\o\ac(○,1)如何利用惠更斯原理解释反射角等于入射角？eq\o\ac(○,2)如何利用惠更斯原理解释折射角与入射角不相等？五、自学展示、精讲点拨1、假设水面O点有一个波源，水波向四周传开。由于向各个方向的波速都一样，所以向四面八方传播的波峰组成了一个个圆，波谷也组成了一个个圆；实际上，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波阵面或波面（图12.4-2），而与波面垂直的那些线代表了波的传播方向，叫做波线。2、对于空间一点发出的球面波，它的波阵面就是以波源为球心的一个个球面，而波线就是这些球面的半径。如果波面是平面，它就是平面波3、eq\o\ac(○,1)确定一列波某一时刻一个波面的位置eq\o\ac(○,2)在波面上取两个或多个点作为子波的波源eq\o\ac(○,3)选一段时间eq\o\ac(○,4)根据波速确定某一段时间后子波波面的位置eq\o\ac(○,5)确定子波在波前进方向上的包洛面，即新的波面。eq\o\ac(○,6)由新的波面可确定波线及其方向。4、如图12.4-3，以O为球心的球面波在时刻t的波面为γ，按照惠更斯原理，γ面上每个点都是子波的波源。在Δt时间之后各子波的波面如图中浅色线所示。假设波在同种均匀介质中传播，波向各个方向传播的速度都相等，所以浅色线圆的半径vΔt也都相等。γ'是这些子波波面的包络面，它就是原来球面波的波面γ在时间Δt后的新位置。5、在直角三角形AB'B与直角三角形B'AA'中，AB'是公共边；波从B传播到B'所用的时间与子波从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不变，所以B'B＝AA'。因此直角三角形AB'B≌直角三角形B'AA'所以∠A'AB'＝∠BB'A从图12.4-5看出，入射角i和反射角i'分别为∠BB'A和∠A'AB'的余角，所以i'＝i也就是说，在波的反射中，反射角等于入射角。6、如图12.4-6，一束平面波中的波线a首先于时刻t由介质1到达界面。波线a进入介质2后，又经过时间Δt，波线b也到达界面。这时A、C'两点发出的子波的波面如图中两小段圆弧所示，它们的包络面为图中的A'B'，这是波进入介质2之后的新的波面。由于是两种不同的介质，其中波的传播速度v1、v2不一定相同，在Δt这段时间内，两条波线a和b前进的距离AA'和BB'也不一定相同。