波的反射、折射和衍射高中物理选修教案教学设计人教版

波的反射、折射和衍射波的反射、折射和衍射 【教学目标】【教学目标】 1．知道什么是波的反射现象，什么是波的折射现象，什么是波的衍射现象。 2．掌握波的反射规律和折射规律。 3．掌握波发生明显衍射的条件。 4．知道衍射现象是波特有的现象。 【教学重点】【教学重点】 1．波的反射规律和折射规律。 2．波发生明显衍射的条件。 【教学难点】【教学难点】 波发生明显衍射的条件。 【教学过程】【教学过程】 一、复习提问、新课导入一、复习提问、新课导入 教师 前几节课我们学习了机械波的形成过程以及机械波的描述方法，今后几节课 我们将要学习波的一些特有现象波的反射和折射，波的衍射，波的干涉。这些现象是 波动形式的共同特征，也是学好以后知识的基础。 教师出示幻灯片展示蝙蝠的“眼睛”和雷达的相关资料，引出波的反射。 二、新课教学二、新课教学 （一）波的反射 1．波的反射波遇到障碍物会返回来继续传播，这种现象叫做波的反射。 观看回音壁的相关视频。 思考讨论并回答 同学们在日常生活中看到或听到的哪些现象是属于波的反射现象 （1）回声是声波的反射现象。原因是对着山崖或高墙说话，声波传到山崖或高墙 时，会被反射回来继续传播。 （2）夏日的雷声轰鸣不绝。原因是声波在云层界面多次反射。 （3）在空房间里讲话感觉声音响。原因是声波在普通房间里遇到墙壁，地面， 天花板发生反射时， 由于距离近， 原声与回声几乎同时到达人耳。 人耳只能分开相差 0.1s 以上的声音。 所以， 人在房间里讲话感觉声音比在野外大， 而普通房间里的慢帐、 地毯、 衣物等会吸收声波，会影响室内的声响效果。 （4）水波传到岸边也会发生反射现象。 1 1 / / 6 6 下面我们通过水波的反射来研究波的反射特点。 【演示】在水波槽的装置中，把一根金属丝固定在振动片上，当金属片振动时，金 属丝周期性的触动水面，形成波源，在水面上从波源发出一列圆形波。 将实验现象用投影仪投影在屏幕上。 实验现象 （1）水面上形成一列圆形波。 （2）画面上的圆形是朝各个方向传播的波峰波谷。 教师阐述一下概念 （1）波面朝各个方向传播的波峰或波谷是在同一时刻构成的，叫做波面。 （2）波线与各个波面垂直的线用来表示波的传播方向，叫做波线。 【演示】观察反射现象在水波槽中放一块长木板，会看到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。 波的反射是波遇到障碍物会返回来继续传播的现象。 入射角入射波的波线与平面法线的夹角，用字母 i 表示。 反射角反射波的波线与平面法线的夹角，用字母 i＇表示。 由实验得出 2．反射规律 ①入射线、法线、反射线在同一平面内。 ②入射线与反射线分居法线两侧。 ③反射角等于入射角。 ④反射波的波长、频率、波速都跟入射波相同。 3．用惠更斯原理解释波的反射 教师用动画演示 （二）波的折射 【演示】 在水槽的一部分底面上放一块厚玻璃板，使槽分为深水区和浅水区两个区 2 2 / / 6 6 域， （水波在这两个区域中传播速度不同，因而可以把这两个区域看作是不同的介质） ， 让水波从深水区射到两个区域的分界面上， 并用投影仪将演示现象投影到屏幕上。同学 们可以看到波由深水区进入浅水区继续传播，但是改变了传播方向。 1．波的折射波从一种介质射入另一种介质时，传播方向发生改变的现象叫做波 的折射。 折射角折射波的波线与界面法线的夹角，用字母 r 表示。 2．折射定律 ①入射线、法线、折射线在同一平面内。 ②入射线与折射线分居法线两侧。 ③入射角的正弦跟折射角的正弦之比等于波在第一种介质中的速度跟波在第二种 介质中的速度之比 𝐬𝐢𝐧𝒓 𝒗 𝟏。 𝟐 𝒔𝒊𝒏𝒊𝒗 ④折射波的波速、波长均发生改变。 3．用惠更斯原理解释波的折射 教师用动画演示 （三）波的衍射 我们向平静的湖面上投入一个小石子，可以看到石子激起的水波形成圆形的波纹， 并向周围传播。当波纹遇到障碍物后会怎样请学生思考、想象、猜测。 首先观察水槽中水波的传播圆形的水波向外扩散，越来越大。然后，在水槽中放 入一个不大的障碍物，观察水波绕过障碍物传播的情况。由此给出波的衍射定义。 让学生仔细观察演示现象。因为演示实验的不稳定，所以再用计算机多媒体演示衍 3 3 / / 6 6 射现象。 请学生思考讨论后给出定义，教师请学生回答并板书。 1．波的衍射波可以绕过障碍物继续传播，这种现象叫作波的衍射。 引导学生观察在水槽中放入一个有孔的障碍物，水波通过孔后也会发生同样的现 象衍射现象。再请学生看教材中的插图，解释“绕过障碍物”的含义。 发生明显波的衍射的条件 在前面观察的基础上，引导学生进行下面的观察 ①在不改变波源的条件下， 将障碍物的孔由较大逐渐变小。可以看到波的衍射现象 越来越明显。 ②引导学生思考障碍物的大小变化也会引起上述现象吗 由此得出结论障碍物越小，衍射现象越明显。 ③在不改变障碍物大小的条件下， 使水波的波长逐渐变大或逐渐变小。请学生回答 是否也出现上述现象。 引导学生得出结论当障碍物的大小与波长相差不多时，波的衍射现象较明显。 2．发生明显衍射的条件是 缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长相差不多，或者比波长更小。 最后告诉学生波的衍射现象是波所特有的现象。 （只有明显与不明显） 3．应用 请学生思考和讨论在我们生活中是否遇到过波的衍射现象，举例说明 例 1俗话说“隔墙有耳”是声波的衍射现象，既声音绕过障碍物到了耳朵。 例 2水波的衍射现象。 例 3在房间中可以接受到收音机和电视信号，是电磁波的衍射现象。 探究活动让学生自己动手回家做衍射实验和观察声音的衍射现象。 【针对训练】【针对训练】 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 0.5s 听到右边山坡反射回来的声音， 经过 1.5s 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 340m/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， 4 4 / / 6 6 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．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 v1v2为（） A．1√2B．√21C．√3√2D．√2√3 6．下列关于波的衍射的说法正确的是（） A．衍射是一切波特有的现象 B．对同一列波，缝、孔或障碍物越小衍射现象越明显 C．只有横波才能发生衍射现象，纵波不能发生衍射现象 D．声波容易发生衍射现象是由于声波波长较大 7．下图所示，在水波槽里放两块