12.6 惠更斯原理 教学设计 -2023-2024学年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： 1. 知道什么是波面和波线 1. 认识波的反射现象，并能用惠更斯原理进行解释 1. 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。 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？ 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？ 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： 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 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： 如何利用惠更斯原理解释反射角等于入射角？ 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、确定一列波某一时刻一个波面的位置在波面上取两个或多个点作为子波的波源选一段时间根据波速确定某一段时间后子波波面的位置确定子波在波前进方向上的包洛面，即新的波面。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。因此波进入第二 种介质后传播方向常常发生偏折。 八、课堂小结、构建知识树 九、整理知识、巩固记忆 波面和波线 惠更斯原理的内容 如何用惠更斯解释波的反射和折射 十、当堂训练、巩固运用 学科网（北京）股份有限公司 $$