2019-2020年高中物理 12.4 波的反射和折射教案 新人教版3-4.doc

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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 【教學目標】 （一）知識與技能 1、知道波傳播到兩種介質交界面時會發(fā)生反射和折射。 2、知道波發(fā)生反射時，反射角等于入射角，反射波的頻率、波速和波長都與入射波相同。 3、知道波發(fā)生折射是由于波在不同的介質中速度不同，知道折射角與入射角的關系。 （二）過程與方法 培養(yǎng)學生對實驗的觀察、分析和歸納的能力。 （三）情感、態(tài)度與價值觀 通過對現象的觀察、解釋、培養(yǎng)學生觀察生活，探索知識的能力。 【教學重點】 1、波的反射和折射現象。 2、知道波的反射和折射現象中折射角與入射角及反射角的關系。 3、理解波發(fā)生折射時的頻率、波速和波長都不改變。 【教學難點】 用波的反射和折射現象解決實際問題。 【教學方法】 自學輔導法 【教學用具】 實物投影儀，自制投影片，水波槽，長木板和厚玻璃板各一塊 【教學過程】 （一）引入新課 ［放錄像］一位演員在山中唱山歌，歌聲繚繞不斷。 ［提出問題］為什么會產生上述現象？ ［學生討論分析］上述錄像中：演員發(fā)出的聲波傳到山崖時，會返回來繼續(xù)傳播，使我們聽到回聲，這屬于聲波的反射現象。 那么：水波在傳播過程中遇到障礙物時，能不能產生反射現象呢？ ［做演示實驗，并通過實物投影儀投影］ 在水波槽的裝置中，把一根金屬絲固定在振動片上。 a．讓振動片開始振動，金屬絲將周期性地觸動水面，形成波源。 觀察到的現象：在水面上從波源發(fā)出一列圓形水波。 b．在水槽中放一塊長木板，讓波源發(fā)出圓形波，觀察水波遇到長木板后發(fā)生的現象。 觀察到的現象：從波源發(fā)出的圓形波遇到長木板后，有一列圓形波從長木板反射回來。 教師：波的反射現象中遵循哪些規(guī)律呢？這節(jié)課我們就來學習有關的內容。 （二）進行新課 1．波面和波線 教師：引導學生閱讀教材34頁有關內容，思考問題： （1）什么是波面？什么是波線？ （2）對于水波和空間一點發(fā)出的球面波為例，如何理解波面和波線？ 學生：閱讀教材，思考問題。 ［投影］出示圓形波的照片。 介紹什么是波面和波線： （1）照片中的圓形是朝各個方向傳播的波峰（或波谷）在同一時刻構成的，叫做波面。 （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．惠更斯原理 教師：引導學生閱讀教材34頁有關內容，思考問題： （1）惠更斯原理的內容是什么？ （2）以球面波為例，應用惠更斯原理解釋波的傳播。 學生：閱讀教材，思考問題。 3．波的反射 教師：引導學生閱讀教材35頁有關內容，體會用惠更斯原理對波的反射過程的解釋。 學生：閱讀教材。 教師：用多媒體出示右圖。結合圖形講解、總結： （1）入射波的波線與平面法線的夾角i叫做入射角。 （2）反射波的波形與平面法線的夾角i′叫做反射角。 （3）在波的反射中，遵循下述規(guī)律： ①反射角等于入射角 ②反射波的波長、頻率和波速都跟入射波的相同。 ［解釋現象］ （1）夏日的雷聲轟鳴不絕 （2）在空房子里講話，聲音較響 （3）講演時聽到聲音發(fā)出后還能持續(xù)一段時間 現象一：夏日的雷聲有時轟鳴不絕，原因是聲波在云層里多次反射形成的。 現象二：在空房間里講話，會感到聲音更響，是因為聲波在普通房間里遇到墻壁、地面、天花板等障礙物發(fā)生反射時，由于很近，回聲和原聲幾乎同時到達人耳，而人耳只能區(qū)分開相差0.1 s以上的兩個聲音.所以在房間里聽不到回聲，只會感到聲音比在野外大些。 現象三：講演廳內聽到聲音發(fā)出后還能持續(xù)一段時間，是由于聲波在室內傳播時，要被墻壁、天花板、地板等障礙物反射，每反射一次都要被障礙物吸收一些，這樣，當聲源停止發(fā)聲后，聲波在室內要經過多次反射和吸收，最后才消失，我們就會感覺到聲源停止發(fā)聲后，還會持續(xù)一段時間。 ［強化訓練］ （1）為了測海的深度，一同學利用電子發(fā)聲器對著海面發(fā)聲，測得2.2 s后聽到回聲，已知聲音在水中的速度是1450 m/s，求此海有多深？ （2）為了測一根長鐵管的長度，甲同學把耳朵貼在長鐵管的一端，乙同學在另一端敲一下這根鐵管，測得甲聽到的兩次響聲的時間間隔25 s，已知聲音在鑄鐵和空氣里傳播的速度分別為390 m/s和340 m/s，這根鐵管有多長？ ［學生解答后，用實物投影儀對解答過程進評析］ 參考答案： （1）解：鐘表測出的時間是從聲音發(fā)出的障礙物（海底），把聲音反射回來的時間，由這個時間求得的距離應除以2才是所求的距離. ∴海底深度s=1450 m/s2.2 s=1595 m （2）解：乙敲鐵管的聲音可以在鐵管和空氣中傳播，因為聲音在鐵管傳播的速度快，所以乙聽到的兩次響聲，第一次是沿鐵管傳來的，第二次是由空氣傳來的。 設鐵管長為l，聲音在鐵管里和空氣里傳播的時間分別為t1=和t2=.由題意有：t2-t1==Δt。 則l=Δt=m/s2.5 s=931 m 4．波的折射 教師：剛才我們研究了波的反射現象，波的反射過程中反射波和入射波在同一種介質中，那么如果波由一種介質進入另一種介質時，會發(fā)生什么現象呢？ 學生會結合初中學過的光的折射現象總結猜想：發(fā)生折射現象。 教師：下邊我們以水波為例，來研究波的折射現象。 ［演示實驗］ 實驗準備題：要讓水波從一種介質進入另一種介質，我們應如何做？ 我們可以在水波槽的一部分底面上放一塊厚玻璃板，使槽分成兩個區(qū)域：深水區(qū)（沒有放厚玻璃板的區(qū)域）和淺水區(qū)（放厚玻璃板的區(qū)域），由于水波在這兩個區(qū)域的傳播速度不同，因而可以把這兩個區(qū)域看作是不同的介質。 在實物投影儀上進行演示： （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(qū)和淺水區(qū)兩部分。 （2）讓水波由深水區(qū)射到兩個區(qū)域的界面上，觀察發(fā)生的現象。 觀察到的現象：看到波由深水區(qū)進入淺水區(qū)能繼續(xù)傳播，但是改變了傳播方向。 ［學生閱讀課文，解答下列思考題］ （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規(guī)律？ ［教師總結］ （1）波從一種介質射入另一種介質時，傳播的方向會發(fā)生改變，這種現象叫做波的折射。 （2）折射波的波線界與界面法線之間的夾角r叫做折射角。 （3）在波的折射中遵循下列規(guī)律： ①折射波與入射波的頻率相同 ②折射波和入射波的波速和波長不同 ③在波的折射中，入射角和折射角之間有下述關系 其中v1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。用表示，則 如果第2種介質中的波速小于第1種介質中的波速，波在進入第2種介質后，傳播方向將向法線靠攏。這與實驗得到的波的折射定律一致。 在水波的折射演示實驗中，水波到達淺水區(qū)后，傳播方向向法線靠攏，說明水波的傳播速度與水深有關，水越淺，傳播速度越小。 ［強化訓練］ （1）如圖所示是一列機械波從一種介質進入另一種介質中發(fā)生的現象，已知波在介質Ⅰ中的波速為v1，波在介質Ⅱ中的波速為v2，則v1∶v2為（ ） A．1∶ B．∶1 C．∶ D．∶ （2）在平緩的海灘上會看到，不論海中的波向什么方向傳播，當到達岸邊時總是大約沿著垂直于岸的方向傳來，試解釋這種現象。 ［學生解答，教師在實物投影儀上評析］ 參考答案： （1）∵=60，=45 ∴ ∴本題選C 2.略 （三）課堂總結、點評 本節(jié)課我們主要學習了一個原理、二種現象、五個概念、二條規(guī)律 一個原理：惠更斯原理 二種現象：波的反射和波的折射 五個概念：波面、波線、入射角、反射角、折射角 二條規(guī)律：波的反射規(guī)律 （1）入射波的波線、反射波的波線和界面法線在同一平面內，反射角等于入射角。 （2）反射波的波長、頻率和波速都跟入射波的相同。 波的折射規(guī)律： （1）入射波的波線、折射波的波線和界面法線在同一平面內。 （2）入射角的正弦與折射角的正弦之比，等于波在第一種介質中的傳播速率與在第二種介質中的傳播速率之比，即：。 （四）課余作業(yè) 1．完成P38“問題與練習”的題目。 2．閱讀教材后面的“科學漫步”欄目中的短文《回聲、混響和建筑聲學》。 附：本節(jié)教材分析 本節(jié)講述波的反射和折射現象，這是所有波動形式的共同特征.在教學時要結合教學內容多做相應的演示實驗，讓學生通過觀察現象得出結論；還要多舉實際例子，幫助學生認識波的反射和折射現象.另外，要多結合一些聲現象加以分析，以開闊視野，增加興趣。 課后訓練 1．教室中未放入桌凳前說話常有嗡嗡的尾聲，擺了桌凳坐滿了學生后這種現象減輕到似乎聽不到了，這是因為______ 2．劇院內墻上敷上一層帶孔的紙板，或者粘上許多小泥團，這是為了______ 3．如果旅游者走過一個山谷，他拍手以后經過0.5 s聽到右邊山坡反射回來的聲音，經過1.5 s聽到左邊山坡反射回來的聲音，則這個山谷的寬度大約是______ m. 4．聲波在空氣中的傳播速度為340 m/s，一木匠在屋頂上每秒敲打2下，一觀察者恰巧在看到木匠把錘舉到最高時，聽見敲打的聲音，如果木匠上舉和下擊錘的時間相等，則觀察者和木匠之間的最短距離是______ m，如果觀察者是在遠處借助儀器看到木匠的動作和聽到敲釘的聲音，若用n表示聽到響聲后看到木匠把錘舉到最高處的次數，則它們之間可能距離的一般表達式為______m 5．人們聽不清對方說話時，除了讓一只耳朵轉向對方，還習慣性地把同側的手附在耳邊，這樣做是利用聲波的______提高耳的接收能力 6．利用超聲波可以探測魚群的位置，在一只裝有超聲波和接受裝置的漁船上，當它向選定的方向發(fā)射出頻率為5.8104Hz的超聲波后，經過0.64 s收到魚群反射回來的反射波，已知5.8104Hz的超聲波在水中的波長為2.5 cm，則這群魚跟漁船的距離為______m 7．為了測海的深度，一同學利用電子發(fā)聲器對著海面發(fā)聲，測得2.2秒后聽到回聲，已知聲音在水中的速度是1450m/s，此處海有多深？ 參考答案： 1．人和凳吸收了部分聲波，減弱了回聲 2．讓墻吸收部分聲波，減少反射，使演員的聲波與反射聲波適當混合，改善聲響效果 3．340 m 4．85；s=85（2n+1） n∈N 提示：由于木匠上舉和下擊錘的時間相等，則每次上舉時間 s，觀察者和木匠之間的最短距離為s1=vt=340m=85 m. 若用n表示聽到響聲后已看到木匠把錘舉到最高處的次數，則它們之間的距離的一般表達式s2=vt（2n+1）=340 （2n+1）=85（2n+1） n∈N。 5．反射 6．464 m 7．1595 m