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2019-2020年高中物理 12.4 波的反射和折射教案 新人教版3-4

2019-2020 年高中物理 12.4 波的反射和折射教案 新人教版 3-4
【教学目标】 (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: (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: ①反射角等于入射角 ②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=×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。 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=和 t2=.由题意有:t2-t1== Δ t。 则 l=Δ t=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: ①折射波与入射波的频率相同 ②折射波和入射波的波速和波长不同 ③在波的折射中,入射角和折射角之间有下述关系

其中 v1 和 v2 是在介质Ⅰ和介质Ⅱ中的波速。由于波速是由介质决定的,故是一个只与 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。用表示, 则

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 Ⅰ中的波速为 v1,波在介质Ⅱ中的波速为 v2,则 v1∶v2 为( )

A.1∶

B.∶1

C.∶

D.∶

(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)∵=60°,=45° ∴ ∴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、频率和波速都跟入射波的相同。 波的折射规律: (1)入射波的波线、折射波的波线和界面法线在同一平面内。 (2)入射角的正弦与折射角的正弦之比,等于波在第一种介质中的传播速率与在第二 种介质中的传播速率之比,即:。 (四)课余作业 1.完成 P38“问题与练习”的题目。 2.阅读教材后面的“科学漫步”栏目中的短文《回声、混响和建筑声学》。 附:本节教材分析 本节讲述波的反射和折射现象,这是所有波动形式的共同特征.在教学时要结合教学内 容多做相应的演示实验,让学生通过观察现象得出结论;还要多举实际例子,帮助学生认识 波的反射和折射现象.另外,要多结合一些声现象加以分析,以开阔视野,增加兴趣。 课后训练 1.教室中未放入桌凳前说话常有嗡嗡的尾声,摆了桌凳坐满了学生后这种现象减轻到 似乎听不到了,这是因为______

2.剧院内墙上敷上一层带孔的纸板,或者粘上许多小泥团,这是为了______
3.如果旅游者走过一个山谷,他拍手以后经过 0.5 s 听到右边山坡反射回来的声音, 经过 1.5 s 听到左边山坡反射回来的声音,则这个山谷的宽度大约是______ m.
4.声波在空气中的传播速度为 340 m/s,一木匠在屋顶上每秒敲打 2 下,一观察者恰 巧在看到木匠把锤举到最高时,听见敲打的声音,如果木匠上举和下击锤的时间相等,则观 察者和木匠之间的最短距离是______ m,如果观察者是在远处借助仪器看到木匠的动作和听 到敲钉的声音,若用 n 表示听到响声后看到木匠把锤举到最高处的次数,则它们之间可能距 离的一般表达式为______m
5.人们听不清对方说话时,除了让一只耳朵转向对方,还习惯性地把同侧的手附在耳 边,这样做是利用声波的______提高耳的接收能力
6.利用超声波可以探测鱼群的位置,在一只装有超声波和接受装置的渔船上,当它向 选定的方向发射出频率为 5.8×104Hz 的超声波后,经过 0.64 s 收到鱼群反射回来的反射波, 已知 5.8×104Hz 的超声波在水中的波长为 2.5 cm,则这群鱼跟渔船的距离为______m
7.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 秒后听到回声, 已知声音在水中的速度是 1450m/s,此处海有多深?
参考答案: 1.人和凳吸收了部分声波,减弱了回声
2.让墙吸收部分声波,减少反射,使演员的声波与反射声波适当混合,改善声响效果
3.340 m
4.85;s=85(2n+1) n∈N
提示:由于木匠上举和下击锤的时间相等,则每次上举时间 s,观察者和木匠之间的最 短距离为 s1=vt=340×m=85 m.
若用 n 表示听到响声后已看到木匠把锤举到最高处的次数,则它们之间的距离的一般表 达式 s2=vt(2n+1)=340× (2n+1)=85(2n+1) n∈N。
5.反射
6.464 m
7.1595 m


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