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(xué)目標(biāo)】 （一）知識與技能 1、知道波傳播到兩種介質(zhì)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(zhì)中速度不同，知道折射角與入射角的關(guān)系。 （二）過程與方法 培養(yǎng)學(xué)生對實(shí)驗(yàn)的觀察、分析和歸納的能力。 （三）情感、態(tài)度與價(jià)值觀 通過對現(xiàn)象的觀察、解釋、培養(yǎng)學(xué)生觀察生活，探索知識的能力。 【教學(xué)重點(diǎn)】 1、波的反射和折射現(xiàn)象。 2、知道波的反射和折射現(xiàn)象中折射角與入射角及反射角的關(guān)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(xué)難點(diǎn)】 用波的反射和折射現(xiàn)象解決實(shí)際問題。 【教學(xué)方法】 自學(xué)輔導(dǎo)法 【教學(xué)用具】 實(shí)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(xué)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(chǎn)生上述現(xiàn)象？ ［學(xué)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(xiàn)象。 那么：水波在傳播過程中遇到障礙物時，能不能產(chǎn)生反射現(xiàn)象呢？ ［做演示實(shí)驗(yàn)，并通過實(shí)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(xiàn)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(xiàn)象。 觀察到的現(xiàn)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(xiàn)象中遵循哪些規(guī)律呢？這節(jié)課我們就來學(xué)習(xí)有關(guān)的內(nèi)容。 （二）進(jìn)行新課 1．波面和波線 教師：引導(dǎo)學(xué)生閱讀教材34頁有關(guān)內(nèi)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(diǎn)發(fā)出的球面波為例，如何理解波面和波線？ 學(xué)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(gòu)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(dǎo)學(xué)生閱讀教材34頁有關(guān)內(nèi)容，思考問題： （1）惠更斯原理的內(nèi)容是什么？ （2）以球面波為例，應(yīng)用惠更斯原理解釋波的傳播。 學(xué)生：閱讀教材，思考問題。 3．波的反射 教師：引導(dǎo)學(xué)生閱讀教材35頁有關(guān)內(nèi)容，體會用惠更斯原理對波的反射過程的解釋。 學(xué)生：閱讀教材。 教師：用多媒體出示右圖。結(jié)合圖形講解、總結(jié)： （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(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)象二：在空房間里講話，會感到聲音更響，是因?yàn)槁暡ㄔ谄胀ǚ块g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(dá)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(xiàn)象三：講演廳內(nèi)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(nèi)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(dāng)聲源停止發(fā)聲后，聲波在室內(nèi)要經(jīng)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(qiáng)化訓(xùn)練］ （1）為了測海的深度，一同學(xué)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(xué)把耳朵貼在長鐵管的一端，乙同學(xué)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(xué)生解答后，用實(shí)物投影儀對解答過程進(jìn)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(yīng)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?yàn)槁曇粼阼F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(shè)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(xiàn)象，波的反射過程中反射波和入射波在同一種介質(zhì)中，那么如果波由一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時，會發(fā)生什么現(xiàn)象呢？ 學(xué)生會結(jié)合初中學(xué)過的光的折射現(xiàn)象總結(jié)猜想：發(fā)生折射現(xiàn)象。 教師：下邊我們以水波為例，來研究波的折射現(xiàn)象。 ［演示實(shí)驗(yàn)］ 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備題：要讓水波從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)，我們應(yīng)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(zhì)。 在實(shí)物投影儀上進(jìn)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(xiàn)象。 觀察到的現(xiàn)象：看到波由深水區(qū)進(jìn)入淺水區(qū)能繼續(xù)傳播，但是改變了傳播方向。 ［學(xué)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(jié)］ （1）波從一種介質(zhì)射入另一種介質(zhì)時，傳播的方向會發(fā)生改變，這種現(xiàn)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(guān)系 其中v1和v2是在介質(zhì)Ⅰ和介質(zhì)Ⅱ中的波速。由于波速是由介質(zhì)決定的，故是一個只與兩種介質(zhì)有關(guān)而與入射角無關(guān)的常數(shù)，叫做第2種介質(zhì)相對第1種介質(zhì)的折射率。用表示，則 如果第2種介質(zhì)中的波速小于第1種介質(zhì)中的波速，波在進(jìn)入第2種介質(zhì)后，傳播方向?qū)⑾蚍ň€靠攏。這與實(shí)驗(yàn)得到的波的折射定律一致。 在水波的折射演示實(shí)驗(yàn)中，水波到達(dá)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(guān)，水越淺，傳播速度越小。 ［強(qiáng)化訓(xùn)練］ （1）如圖所示是一列機(jī)械波從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)中發(fā)生的現(xiàn)象，已知波在介質(zhì)Ⅰ中的波速為v1，波在介質(zhì)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(dāng)?shù)竭_(dá)岸邊時總是大約沿著垂直于岸的方向傳來，試解釋這種現(xiàn)象。 ［學(xué)生解答，教師在實(shí)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(jié)、點(diǎn)評 本節(jié)課我們主要學(xué)習(xí)了一個原理、二種現(xiàn)象、五個概念、二條規(guī)律 一個原理：惠更斯原理 二種現(xiàn)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(nèi)，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(nèi)。 （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(zhì)中的傳播速率與在第二種介質(zhì)中的傳播速率之比，即：。 （四）課余作業(yè) 1．完成P38“問題與練習(xí)”的題目。 2．閱讀教材后面的“科學(xué)漫步”欄目中的短文《回聲、混響和建筑聲學(xué)》。 附：本節(jié)教材分析 本節(jié)講述波的反射和折射現(xiàn)象，這是所有波動形式的共同特征.在教學(xué)時要結(jié)合教學(xué)內(nèi)容多做相應(yīng)的演示實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生通過觀察現(xiàn)象得出結(jié)論；還要多舉實(shí)際例子，幫助學(xué)生認(rèn)識波的反射和折射現(xiàn)象.另外，要多結(jié)合一些聲現(xiàn)象加以分析，以開闊視野，增加興趣。 課后訓(xùn)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(xué)生后這種現(xiàn)象減輕到似乎聽不到了，這是因?yàn)開_____ 2．劇院內(nèi)墻上敷上一層帶孔的紙板，或者粘上許多小泥團(tuán)，這是為了______ 3．如果旅游者走過一個山谷，他拍手以后經(jīng)過0.5 s聽到右邊山坡反射回來的聲音，經(jīng)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?lián)翦N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(yuǎn)處借助儀器看到木匠的動作和聽到敲釘?shù)穆曇?，若用n表示聽到響聲后看到木匠把錘舉到最高處的次數(shù)，則它們之間可能距離的一般表達(dá)式為______m 5．人們聽不清對方說話時，除了讓一只耳朵轉(zhuǎn)向?qū)Ψ?，還習(xí)慣性地把同側(cè)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(dāng)它向選定的方向發(fā)射出頻率為5.8104Hz的超聲波后，經(jīng)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(xué)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(dāng)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?lián)翦N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(shù)，則它們之間的距離的一般表達(dá)式s2=vt（2n+1）=340 （2n+1）=85（2n+1） n∈N。 5．反射 6．464 m 7．1595 m