高中物理选修3-4波的反射和折射

福清美佛儿学校自主学习模式物理导学案姓名高二班日期月日编号：018课题：波的反射和折射课时：2课时一、学习目标：1、掌握机械波的形成过程及波传播过程的特点；2、了解机械波的分类；3、明确机械波的产生条件及其传播特征；二、学习过程：模块一、波面和波线请同学生阅读教材34页有关内容，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？［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。

完成下列基础自主梳理一、波面和波线1、概念（1）波面：在波的传播过程中，某时刻任何都相同的介质质点所组成的面，也叫。

（2）波线：指与波面的那些线，代表了波的。

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，波线就是这些球面的。

（2）平面波：指波面是的波。

模块二、惠更斯原理请同学们阅读教材34页有关内容，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。

完成下列基础自主梳理二、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，其后任意时刻，这些子波在波的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的位置，从而确定波的。

模块三、波的反射请同学生们阅读教材35页有关内容，体会用惠更斯原理对波的反射过程的解释。

用多媒体出示右图。

结合图形讲解、总结：Array（1）入射波的波线与平面法线的夹角i叫做入射角。

（2）反射波的波形与平面法线的夹角i′叫做反射角。

（3）在波的反射中，遵循下述规律：①反射角等于入射角②反射波的波长、频率和波速都跟入射波的相同。

三、波的反射1、反射现象：波遇到介质界面会继续传播的现象。

3.波的反射、折射和衍射课标·定向 素养·导引1.知道波的反射和折射现象。

2.通过实验,了解波的衍射现象 物理观念通过对波的反射、折射和衍射现象的了解和掌握,知道产生这些现象的原因及其规律 科学思维 1.通过实验观察波的各种现象的产生过程,从而分析现象产生的条件。

2.能够根据波的反射、折射和衍射的特点,分析波在传播过程中遇到障碍物时所发生的现象【情境引入】蝙蝠在飞行的时候,喉内能够产生超声波,超声波通过口腔发射出来。

当超声波遇到昆虫或障碍物而反射回来时,蝙蝠能够用耳朵接收,并能判断探测目标是昆虫还是障碍物,以及距离它有多远。

人们通常把蝙蝠的这种探测目标的方式,叫作“回声定位”。

生活中,你是否注意过水波的反射?波的反射应该遵从什么规律?一、波的反射1.反射现象波遇到介质界面会返回来继续传播的现象。

2.反射角与入射角(1)入射角:入射波的波线与法线的夹角,如图中的α。

(2)反射角:反射波的波线与法线的夹角,如图中的β。

3.反射定律反射波线、法线、入射波线在同一平面内,且反射角等于入射角。

二、波的折射1.波的折射:光从一种介质进入另一种介质时会发生折射,同样,一切波都会发生折射现象。

2.水波的折射:水波在深度不同的水域传播时,在交界处将发生折射。

三、波的衍射1.波绕过障碍物继续传播的现象。

2.发生明显衍射的条件:障碍物或狭缝的尺寸跟波长相差不多,或者比波长更小。

3.一切波都能发生衍射,衍射是波特有的现象。

思考室内的人隔着墙能听到室外的谈话声,而看不见谈话的人,这是为什么?提示:室内的人隔着墙能听到室外的谈话声,而看不见谈话的人,是由于声波波长较长,能够绕过障碍物发生衍射,而光波的波长短,不容易发生衍射,所以有“闻其声不见其人”的现象,与波的种类等无关。

【质疑辨析】(1)水波的反射与初中学过的光的反射遵循同样的规律。

(√)(2)一切波都会发生折射现象。

(√)(3)波在发生折射后,其频率和波速都不发生变化。

选修3-4第十二章第4节波的反射和折射教案一、教材分析《波的反射和折射》是人教版高中物理选修3-4《机械波》第12章第4节的教学内容，本节课为一个课时，主要学习波的一种现象------反射和折射。

本节内容是对以后学习光的反射和折射是很好的促进。

二、教学目标1、知识目标：1）、知道波传播到两种介质交界面时会发生反射和折射。

2）、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。

2、能力目标：培养学生对实验的观察、分析和归纳的能力。

3、情感、态度和价值观目标：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。

三、教学重点、难点分析★教学重点1、波的反射和折射现象。

2、知道波的反射和折射现象中折射角与入射角及反射角的关系。

3、理解波发生折射时的频率、波速和波长都不改变。

★教学难点用波的反射和折射现象解决实际问题。

四、学情分析我们的学生属于平行分班，没有实验班，学生已有的知识和实验水平有差距。

而且学生在日常生活中会接触到很多的有关波的知识和现象，在初中已经学过诸如声波之类的波的知识，但是那时候的知识过于感性和肤浅，通过高中的学习会把知识落实的更加科学和深刻。

五、教学方法自学辅导法六、教具和课前准备1、学生准备：把导学案的课前预习内容做完整并且核对答案。

2、教师的准备：多媒体课件制作，课前预习学案，课内探究学案，课后延伸拓展学案，还有教具的准备。

3.教具准备：实物投影仪，自制投影片，水波槽，长木板和厚玻璃板各一块七、课时安排：1课时八、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。

3波的反射、折射和衍射[学习目标] 1.了解波的反射和折射现象，知道波的反射和折射规律(难点)。

2.知道波的衍射现象和波发生明显衍射的条件(重点)。

一、波的反射和折射1．波的反射(1)反射现象：波遇到介质界面(如水波遇到挡板)时会返回原介质继续传播的现象。

(2)反射规律：反射线、法线与入射线在同一平面内，反射线与入射线分居法线两侧，反射角等于入射角。

2．波的折射(1)波的折射：光从一种介质进入另一种介质时会发生折射，同样，其他波从一种介质进入另一种介质时也发生折射。

(2)水波的折射：一列水波在深度不同的水域传播时，在交界面处将发生折射。

1．在波的反射和折射现象中，反射波与入射波、折射波与入射波的频率相同吗？波长相同吗？答案在波的反射和折射现象中，反射波和入射波的频率都与波源的频率相同；反射现象是在同种介质中传播，波速相同，由v＝λf可知，波长也相同，而折射现象是在不同介质中传播，波速不同，波长也不同。

2．波在发生折射过程中，方向一定改变吗？答案不一定，如果入射波垂直于交界面时，传播方向保持不变。

波的反射和折射中各物理量的变化(1)波的频率是由振源决定的，介质中各个质点的振动都是受迫振动，因此不论是反射还是折射，波的频率是不改变的。

(2)波速是由介质决定的，波反射时是在同一均匀介质中传播，因此波速不变，波折射时是在不同介质中传播，因此波速改变。

(3)波长是由频率和波速共同决定的，即在波的反射中，由于波的频率和波速均不变，根据公式λ＝vf可知波长不改变；在波的折射中，当进入新的介质中波速增大时，由λ＝vf可知波长变长，反之变短。

例1一列声波在介质Ⅰ中的波长为0.2m。

当该声波从介质Ⅰ中以某一角度传入介质Ⅱ中时，波长变为0.6m ，如图所示，若介质Ⅰ中的声速是340m/s 。

(1)求该声波在介质Ⅱ中传播时的频率；(2)求该声波在介质Ⅱ中传播的速度；(3)若另一种声波在介质Ⅱ中的传播速度为1400m/s ，按图中的方向从介质Ⅰ射入介质Ⅱ中，求它在介质Ⅰ和介质Ⅱ中的频率之比。

波的反射和折射、波的衍射一、教学目标1、知道什么是波的衍射现象。

2、知道波发生明显衍射现象的条件。

3．知道衍射是波的特有现象。

二、教学重点：波发生明显衍射现象的条件。

三、教学方法：实验演示四、教具：水波槽、两块挡板、五、教学过程：（一）引入新课大家都熟悉“闻其声不见其人”的物理现象，这是什么原因呢？通过这节课的学习，我们就会知道，原来波遇到狭缝、小孔或较小的障碍物时会产生一种特有得现象，这就是波的衍射。

（二）进行新课波在向前传播遇到障碍物时，会发生波线弯曲，偏离原来的直线方向而绕到障碍物的背后继续转播，这种现象就叫做波的衍射。

【板书】1、波的衍射：波可以绕过障碍物继续传播，这种现象叫做波的衍射。

大家想一想，你见过的哪些现象是波的衍射现象？答：在水塘里，微风激起的水波遇到露出水面的小石头、芦苇的细小的障碍物，会绕过它们继续传播。

下面我们用水波槽和小挡板来做实验，请大家认真观察。

现象：水波绕过小挡板继续传播。

将小挡板换成长挡板，重新做实验。

现想：水波不能绕到长挡板的背后传播。

这个现象说明发生衍生的条件与障碍物的大小有关。

下面通过实验研究发生明显衍射现象的条件。

【演示】在水波槽里放两快小挡板，当中留一狭缝，观察波源发出的水波通过窄缝后怎样传播。

（1）保持水波的波长不变，该变窄缝的宽度（由窄到宽），观察波的传播情况有什么变化。

观察到的现象：在窄缝的宽度跟波长相差不多的情况下，发生明显的衍射现象。

水波绕到挡板后面继续传播。

（参见课本图10-26甲）在窄缝的宽度比波长大得多的情况下，波在挡板后面的传播就如同光线沿直线传播一样，在挡板后面留下了“阴影区”。

（参见课本图10-26乙）（2）保持窄缝的宽度不变，改变水波的波长（由小到大），将实验现象用投影仪投影在大屏幕上。

可以看到：在窄缝不变的情况下，波长越长，衍射现象越明显。

将课本图10-27中的甲、乙、丙一起投影在屏幕上，它们是做衍射实验时拍下的照片。

甲中波长是窄缝宽度的3/10，乙中波长是窄缝宽度的5/10，丙中波长是窄缝宽度的7/10。

疱丁巧解牛知识·巧学一、波面和波线1.波面在波的传播过程中，任一时刻介质中任何振动状态相同的点联结成的面叫做波阵面或波面，如图12-4-1所示.图12-4-1 波面与波线例如，水面上某点有一振源，水波向四周传开，由于向各个方向的波速都是一样的，所以向四面八方传播的波峰（波谷）组成了一个个的圆，这些圆就是波面.波面为球面的波叫球面波，波面为平面的波叫平面波.点波源在各向同性均匀介质中向各方向发出的波就是球面波（如图12-4-1甲中所示），其波面是以点波源为球心的球面，球面波传播到离点波源很远的距离处时，在空间的某一小区域内各相邻的球形波面可以近似地看作是相互平行的平面，因此可以认为是平面波（如图12-4-1乙）所示.深化升华波面是球面的波叫球面波，波线是这些球面的半径.波面是平面的波叫平面波，波线是互相平行的直线.2.波线沿波的传播方向作一些带箭头的线，叫做波线.（1）波线的指向表示波的传播方向.（2）在各向同性均匀介质中，波线恒与波面垂直.（3）球面波的波线是沿半径方向的直线，平面波的波线是垂直于波面的平行直线（如图12-4-1所示）.记忆要诀方向关系可简记为：波线指向波传播，垂直波线是波面.二、惠更斯原理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，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.利用惠更斯原理解释波的传播如图12-4-2，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，虚线圆的半径是vΔt.γ′是这些子波波面的包络面，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vΔt的距离.与此类似，可以用惠更斯原理说明平面波的传播（图12-4-3）.图12-4-2 用惠更斯原理 图12-4-3 用惠更斯原理解释球面波的传播 解释平面波的传播三、波的反射1.波的反射波遇到障碍物会返回来继续传播的现象，叫做波的反射.深化升华 反射波与入射波的波长、频率、波速都相等，但由于反射面吸收一部分能量，使反射波传播的能量减少.2.反射定律（1）入射波线、法线、反射波线在同一平面内，且反射角等于入射角.（2）反射波的波长、频率、波速都跟入射波相同.四、波的折射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.2.折射定律（1）内容：入射角的正弦与折射角的正弦之比等于波在第一种介质中的速度与波在第二种介质中的速度之比.（2）公式：21sin sin θθ=21v v 式中θ1和θ2分别为波在介质1中的入射角和在介质2中的折射角，v 1 和v 2分别为波在介质1和介质2中的波速.3.折射率由于一定介质中的波速是一定的，所以21v v 是一个只与两种介质的性质有关而与入射角无关的常数，叫做第2种介质对第1种介质的折射率，以n 12表示：n 12=21v v 当n 12＞1，即v 1＞v 2时，折射线偏向法线.当n 12＜1，即v 1＜v 2时，折射线偏离法线.深化升华 在波的折射和反射现象中，波的频率是始终保持不变的，只是在折射中，由一种介质进入另一种介质中时，波速、波长发生变化.典题·热题知识点一 波的反射例1一列波遇到障碍物，发生反射，反射后它的( )A.只有波长不变B.只有波速不变C.只有频率不变D.波长、波速、频率均不发生变化解析：波在发生反射时，入射波和反射波都在同一种介质中传播，所以入射波和反射波的波速相等，由惠更斯原理可知子波源的频率与波源的频率是相等的，故入射波和反射波的频率相等，从而二者的波长也是相等的.答案：D方法归纳 寻找波长、波速、频率之间的关系时，要找准物理量之间的决定关系，介质决定波速，波由频率决定，而频率不变，故波长也不变.知识点二 波的折射例2一列声波从空气传入水中，已知水中声速较大，则( )A.声波频率不变，波长变小B.声波频率不变，波长变大C.声波频率变小，波长变大D.声波频率变大，波长不变解析：由于波的频率由波源决定，因此波无论在空气中还是在水中频率都不变，C 、D 两项错.又因波在水中速度较大，由公式v=λf 可得，波在水中的波长变大，故A 选项错，B 选项正确.答案：B例3某列波以60°的入射角从甲媒质射到乙媒质的界面上同时发生反射和折射，若反射线与折射线成90°角，波在乙媒质中的波速为1.2×105 km/s ，求波在甲媒质的速度是多少？ 解析：根据题意找出入射角和折射角的角度，利用折射定律解答.答案：入射角是60°，折射角是30°.由折射定律得：︒︒30sin 60sin =乙甲v v v 甲=︒︒30sin 60sin v 乙=2123×1.2×105 km/s=563×105 km/s.巧解提示 画出反射与折射图，如图12-4-4所示，很形象直观，思路简洁.图12-4-4知识点三 波的反射的实际应用例4某人想听到自己发出的声音的回声，若已知声音在空气中的传播速度为340 m/s ，那么他至少要离障碍物多远？（原声与回声区分的最短时间0.1 s ）解析：在波的反射现象中，反射波的波长、频率和波速都跟入射波的相同，只有声波从人所站立的地方到障碍物再返回来全部经历的时间在0.1 s 以上，才能辨别出回声.答案：设障碍物至少和人相距为s ，则应有2s=vt.可得：s=2vt =20.1340⨯ m=17 m.巧妙变式 某测量员是这样利用回声测距离的：他站在两平行峭壁间某一位置鸣枪，经过1.00秒钟第一次听到回声，又经过0.50秒钟再次听到回声.已知声速为340 m/s ，则两峭壁间的距离为多少？（425 m ）例5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多远？（v 声=340 m/s ）解析：若汽车静止问题就简单了，现汽车运动，声音传播，因此画出汽车与声波的运动过程示意图可以帮助我们找到思路.从汽车鸣笛到听到回声，汽车本身也往前行驶了一段位移. 答案：如图12-4-5所示为汽车与声波的运动过程示意图，设汽车由A 到C 路程为s 1，C 点到山崖B 距离为s ；声波由A 到B 再反射到C 路程为s 2，因汽车与声波运动时间同为t ，则有s 2=s 1+2s.即v 声t=v 汽t+2s,所以s=2)(tv v 汽声-=2215)-(340⨯ m=325 m.图12-4-5方法归纳 利用反射测距是一种常用方法，此题注意汽车是运动的，画出运动示意图，帮助分析解题.问题·探究交流讨论探究问题 波的反射现象和波的折射现象都是机械波具有的现象，波的反射现象和波的折射现象有什么不同点？探究过程：波的反射现象是指波遇到障碍物会返回来继续传播的现象，在反射中入射波的波线、反射波的波线和界面法线在同一平面内：反射角等于入射角.而波的折射是指波从一种介质射入另一种介质时，传播的方向会发生改变的现象，在折射中入射波的波线、折射波的波线和界面法线在同一平面内；入射角的正弦与折射角的正弦之比，等于在第一种介质中的传播速率与在第二介质中的传播速率之比.两种现象中最大的不同点是反射波与入射波的波长、频率、波速都相等，但由于反射面吸收一部分能量，使反射波传播的能量减少；而在波的折射现象中，波的频率是始终保持不变的，由一种介质进入另一种介质中时，波速、波长发生变化.探究结论:波的反射现象和波的折射现象有着不同点.方案设计探究问题 试设计一个实验观察水波的反射.探究过程：在水波演示槽中放一块长木板，让振动片激发平面波，使平面波波面与长木板约成45°角（如图12-4-6）.可以看到，从波源发出的平面波遇到长木板后，波面的形状以及波的传播方向都发生了变化.探究结论:可以观察到水波的反射.。

波的反射和折射-鲁科版选修3-4教案
一、教学目标
1.了解波的反射和折射的基本概念和规律；
2.掌握计算折射角的方法及其在实际中的应用；
3.能够分析波的反射和折射现象，并进行实验验证。

二、教学重点与难点
1.重点：波的反射和折射的基本概念和规律；
2.难点：反射定律和折射定律的理解和应用。

三、教学内容及教学步骤
3.1 波的反射
1.老师介绍波的反射概念及实际意义；
2.老师讲解反射定律公式及其含义：
$$\\theta_i = \\theta_r$$
3.老师带领学生进行反射实验，如：用扫描仪照墙上的镜子，让学生观察反射现象；
4.老师让学生做练习，并进行讲解。

3.2 波的折射
1.老师介绍波的折射概念及实际意义；
2.老师讲解折射定律公式及其含义：
$$\\frac{sin\\theta_i}{sin\\theta_t} = \\frac{v_1}{v_2}$$
3.老师带领学生进行折射实验，如：用扫描仪照水中的物体，让学生观察折射现象；
4.老师让学生做练习，并进行讲解。

3.3 反射与折射的应用
1.老师介绍反射与折射在实际中的应用，如：反光镜、laser、水晶等；
2.老师带领学生进行反射与折射应用实验，如：反光镜制作、laser演示；
3.老师介绍全反射现象及其应用。

四、教学后记
本次课让学生通过实验感性认识了波的反射和折射现象。

通过讲解和练习，学生对折射定律和反射定律有了一定的认识。

同时，学生也了解了反射与折射在实际生活中的应用。