12.6 惠更斯原理

第十二章机械波第6节惠更斯原理一、惠更斯原理1．波面与波线（1）波面：在波的传播过程中，某时刻任何振动状态都__________的介质质点所组成的面，也叫__________。

（2）波线：指与波面垂直的那些线，代表了波的__________。

如图所示。

2．波的分类（1）球面波：由空间一点发出的波，它的波面是以__________为球心的一个个球面，波线就是这些球面的__________。

（2）平面波，指波面是___________的波。

3．惠更斯原理介质中任一波面上的各点，都可以看做发射子波的____________，其后任意时刻，这些子波在波前进方向的__________就是新的波面。

二、惠更斯原理的应用如果知道某时刻一列波的某个_________的位置，还知道___________，利用惠更斯原理可以得到下一时刻这个___________的位置，从而确定波的______________。

但无法说明衍射现象与___________或______________的大小关系。

三、波的反射1．定义：波遇到障碍物时会返回来继续传播的现象。

2．反射定律（1）入射角：___________与反射面法线的夹角，如图中的α。

（2）反射角：___________与反射面法线的夹角，如图中的β。

（3）反射定律：反射波线、入射波线和法线在同一平面内，反射波线和入射波线分别位于___________两侧，反射角等于入射角。

学&科网四、波的折射 1．折射现象波在传播过程中，由一种介质进入另一种介质时，__________________发生偏折的现象，如图所示。

2．折射规律（1）频率：频率___________； （2）波速：发生_____________； （3）波长：发生____________。

3．折射定律（1）内容：入射角的正弦跟折射角的正弦之比，等于波在第Ⅰ种介质中的__________与波在第Ⅱ种介质中的波速之比。

12.6惠更斯原理【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1、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。

2、通过学习惠更斯原理，体会物理学家研究物理现象时极为巧妙的思维方法【教学重点、难点】1、观察和理解波的反射和折射现象。

2、理解波的反射定律和折射定律，知道波的反射和折射现象中反射角、折射角与入射角的关系。

3、理解波发生反射时的频率、波速和波长都不改变，而波发生折射时，频率不变，但波速和波长会发生变化。

【教学方法】教法：实验观察法、指导阅读法和启发式讲授法。

学法：观察、阅读、思考讨论与交流。

【进行新课】一、惠更斯原理1．波面和波线(1)波面：在波的传播过程中，任一时刻振动状态都相同的介质质点所组成的面；(2)波线：与波面垂直指向传播方向的直线，如图2－3－1所示．图2－3－1(3)波的分类①球面波：波面是球面的波．②平面波：波面是平面的波．2．惠更斯原理(1)内容：介质中任一波阵面上的各点，都可以看作发射子波的波源，其后任一时刻，这些子波的包迹就是新的波阵面．(2)应用：如果知道某时刻一列波的某个波阵面的位置，还知道波速，利用惠更斯原理可以得到下一时刻这个波阵面的位置，从而可确定波的传播方向．利用惠更斯原理还可以解释波的反射、折射．二、波的反射和折射1．波的反射(1)反射现象：波遇到障碍物时，会返回原来的介质中继续传播的现象．(2)反射定律：a．入射角：入射波的波线与界面法线的夹角．b．反射角：反射波的波线与界面法线的夹角．c．内容：入射波线、法线和反射波线在同一平面内，且反射角等于入射角；反射波的波长、频率和波速跟入射波相同．2．波的折射(1)折射现象：波从一种介质进入另一种介质时，波的传播方向发生改变的现象．(2)折射特点：在波的折射中，波的频率不变，波速和波长都会改变．疑难导析：一、波线、波面的特点与关系1．对波线、波面的理解(1)波面：不一定是面，如水波，它只能在水面传播，水波的波面是以波源为圆心的一簇圆．(2)波线：有方向的一簇线，它的方向代表了波的传播方向．(3)波线与波面的关系；互相垂直，一定条件下由波面可确定波线，由波线可确定波面．1．应用惠更斯原理解释波现象的步骤(1)在波面上取两点或多个点作为子波的波源；(2)选一段时间Δt；(3)根据波速确定Δt时间后子波波面的位置；(4)确定子波在波前进方向上的包络面，即为新的波面；(5)由新的波面可确定波线及其方向．2．利用惠更斯原理解释波的传播如图2－3－2所示，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．设各个方向的波速都是v，在Δt时间之后各子波的波面如图中虚线所示，γ′是这些子波的包络面，它就是原来球面波的波面在时间Δt后的新位置．可以看出，新的波面仍是一个球面，它与原来球面的半径之差为vΔt，表示波向前传播了v·Δt的距离．与此类似，可以用惠更斯原理说明平面波的传播，如图2－3－3所示．图2－3－2图2－3－3【特别提醒】在利用惠更斯原理解释波的传播时，t时刻的波面γ和波面上子波源的选取是任意的，但一般作图时，为使作出的图更美观，通常画成均匀或对称的形式．典例分析：一、波的反射有一辆汽车以15 m/s 的速度匀速行驶，在其正前方有一陡峭山崖，汽车鸣笛2 s 后司机听到回声，此时汽车距山崖的距离是多少？(v 声＝340 m/s)【导析】 声音向前传播遇到障碍物再返回的过程中，汽车也在运动．【解析】 画出汽车与声音运动过程示意图如图所示，设汽车由A 到C 位移为s 1，C 到山崖B 距离为s 2，设汽车鸣笛到司机听到回声时间为t ，有t ＝2 s ，则：s 1v 车＝s 1＋2s 2v 声＝t 解得s 2＝v 声·t －s 12＝v 声·t －v 车t 2＝(340－15)×22m ＝325 m. 【答案】 325 m波在同一种均匀介质中沿直线传播，遇到障碍物反射时，波的频率、波速和波长均不发生变化。

12.6 惠更斯原理学习目标1．知道波传播到两种介质交界面时，会发生反射和折射。

2．掌握惠更斯原理，应用惠更斯原理解释波的反射和折射现象。

3．了解波面和波线的概念。

情景思考导入大海里的波浪从深处传到岸边，到达岸边的波纹几乎都是与海岸线平行的，为什么呢？基础知识梳理1．波面和波线(1)如图所示，任何________相同的点都组成一个圆，这些圆叫做____。

与波面____的线叫做____，代表了波的________。

(2)球面波：由空间一点发出的波，它的波面是以____为球心的一个个____，波线就是这些球面的____。

(3)平面波：波面是____的波。

水波只在水面传播，它属于______。

2．惠更斯原理(1)内容：介质中任一波面上的各点，都可以看成发射子波的____，其后任意时刻，这些子波在波前进方向的______就是新的波面。

(2)作用：如果知道某时刻一列波的某个____的位置，还知道____，利用惠更斯原理可以得到下一时刻这个波面的位置，从而可确定波的________。

3．波的反射波遇到介质面会返回来继续传播的现象就是波的反射现象。

4．波的折射波的折射：波从一种介质进入另一种介质时，波的________通常会发生改变的现象就是波的折射现象。

重点难点突破一、惠更斯原理1．内容：介质中任一波面上的各点，都可以看做发射子波的波源，其后任意时刻，这些子波在波前进方向的包络面就是新的波面。

2．用惠更斯原理解释波的传播在Δt时间内，子波传播的距离为r＝vΔt，而子波形成的新的波面相对于原波面传播的距离s＝vΔt，表示波向前传播了vΔt的距离，如图所示。

用惠更斯原理解用惠更斯原理解释球面波的传播释平面波的传播特别警示同一波面上的各质点振动情况必须完全相同。

二、波的反射、折射中哪些物理量发生了变化，哪些物理量保持不变1．波的反射是指波遇到了障碍物就会返回来继续传播，因此波的传播方向发生了变化。

反射波与入射波在同一介质中传播，介质决定了波速，因此波速不变。

第六节惠更斯原理教学目标：（一）知识与技能1.知道波面和波线，以及波传播到两种介质的界面时同时发生反射和折射2.知道波发生反射现象时，反射角等于入射角，知道反射波的频率，波速和波长与入射波相同3.知道折射波与入射波的频率相同，波速与波长不同，理解波发生折射的原因是波在不同介质中速度不同（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。

教学重难点：惠更斯原理对波的反射和折射规律的解释教学方法：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）新课教学1、波面和波线教师：引导学生阅读教材有关内容，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。

12.6惠更斯原理教学目标1、知识与技能（1）知道波面和波线，以及波传播到两种介质的界面时同时发生反射和折射（2）知道波发生反射现象时，反射角等于入射角，知道反射波的频率，波速和波长与入射波相同（3）知道折射波与入射波的频率相同，波速与波长不同，理解波发生折射的原因是波在不同介质中速度不同，掌握入射角与折射角的关系2、过程与方法：3、情感、态度与价值观：教学重点：惠更斯原理，波的反射和折射规律教学难点：惠更斯原理教学方法：课堂演示，flash课件一.引入新课1．蝙蝠的“眼睛”：18世纪，意大利教士兼生物学家斯帕兰扎尼研究蝙蝠在夜间活动时，发现蝙蝠是靠高频率的尖叫来确定障碍物的位置的。

这种尖叫声在每秒2万到10万赫兹之间，我们的耳朵对这样频率范围内的声波是听不到的。

这样的声波称为超声波。

蝙蝠发出超声波，然后借助物体反射回来的回声，就能判断出所接近的物体的大小、形状和运动方式。

2．隐形飞机F—117：雷达是利用无线电波发现目标，并测定其位置的设备。

由于无线电波具有恒速、定向传播的规律，因此，当雷达波碰到飞行目标(飞机、导弹）等时，一部分雷达波便会反射回来，根据反射雷达波的时间和方位便可以计算出飞行目标的位置。

雷达确定目标示意图由于一般飞机的外形比较复杂，总有许多部分能够强烈反射雷达波，因此整个飞机表面涂以黑色的吸收雷达波的涂料。

一.波面和波线波面：同一时刻，介质中处于波峰或波谷的质点所构成的面叫做波面．波线：用来表示波的传播方向的跟各个波面垂直的线叫做波线．二.惠更斯原理荷兰物理学家惠更斯1.惠更斯原理：介质中任一波面上的各点，都可以看作发射子波的波源，而后任意时刻，这些子波在波前进方向的包络面便是新的波面。

2.根据惠更斯原理，只要知道某一时刻的波阵面，就可以确定下一时刻的波阵面。

二.波的反射1.波遇到障碍物会返回来继续传播，这种现象叫做波的反射．2.反射规律•反射定律：入射线、法线、反射线在同一平面内，入射线与反射线分居法线两侧，反射角等于入射角。