第十二章第4节《波的反射和折射》 【公开课教案】

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。 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）进行新课 1．波面和波线 教师：引导学生阅读教材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？

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。 学生：阅读教材，思考问题。 3．波的反射 教师：引导学生阅读教材35页有关内容，体会用惠更斯原理对波的反射过程的解释。 学生：阅读教材。 教师：用多媒体出示右图。结合图形讲解、总结： （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。 ［解释现象］ （1）夏日的雷声轰鸣不绝 （2）在空房子里讲话，声音较响 （3）讲演时听到声音发出后还能持续一段时间 现象一：夏日的雷声有时轰鸣不绝，原因是声波在云层里多次反射形成的。 现象二：在空房间里讲话，会感到声音更响，是因为声波在普通房间里遇到墙壁、地面、天花板等障碍物发生反射时，由于很近，回声和原声几乎同时到达人耳，而人耳只能区分开相差0.1 s以上的两个声音.所以在房间里听不到回声，只会感到声音比在野外大些。

现象三：讲演厅内听到声音发出后还能持续一段时间，是由于声波在室内传播时，要被 墙壁、天花板、地板等障碍物反射，每反射一次都要被障碍物吸收一些，这样，当声源停止发声后，声波在室内要经过多次反射和吸收，最后才消失，我们就会感觉到声源停止发声后，还会持续一段时间。

［强化训练］ （1）为了测海的深度，一同学利用电子发声器对着海面发声，测得2.2 s后听到回声，已知声音在水中的速度是1450 m/s，求此海有多深？

（2）为了测一根长铁管的长度，甲同学把耳朵贴在长铁管的一端，乙同学在另一端敲一下这根铁管，测得甲听到的两次响声的时间间隔25 s，已知声音在铸铁和空气里传播的速度分别为390 m/s和340 m/s，这根铁管有多长？

［学生解答后，用实物投影仪对解答过程进评析］ 参考答案： （1）解：钟表测出的时间是从声音发出的障碍物（海底），把声音反射回来的时间，由这个时间求得的距离应除以2才是所求的距离.

∴海底深度s=21×1450 m/s×2.2 s=1595 m

（2）解：乙敲铁管的声音可以在铁管和空气中传播，因为声音在铁管传播的速度快，所以乙听到的两次响声，第一次是沿铁管传来的，第二次是由空气传来的。

设铁管长为l，声音在铁管里和空气里传播的时间分别为t1=11v和t2=21v.由题意有：

t2-t1=1211vv=Δt。 则l=2121vvvvΔt=34039103403910m/s×2.5 s=931 m 4．波的折射 教师：刚才我们研究了波的反射现象，波的反射过程中反射波和入射波在同一种介质中，

学生会结合初中学过的光的折射现象总结猜想：发生折射现象。 教师：下边我们以水波为例，来研究波的折射现象。 ［演示实验］ 实验准备题：要让水波从一种介质进入另一种介质，我们应如何做？ 我们可以在水波槽的一部分底面上放一块厚玻璃板，使槽分成两个区域：深水区（没有放厚玻璃板的区域）和浅水区（放厚玻璃板的区域），由于水波在这两个区域的传播速度不同，因而可以把这两个区域看作是不同的介质。

在实物投影仪上进行演示： （1）在水波槽的一部分底面上放一块玻璃板，把槽分成深水区和浅水区两部分。 （2）让水波由深水区射到两个区域的界面上，观察发生的现象。 观察到的现象：看到波由深水区进入浅水区能继续传播，但是改变了传播方向。 ［学生阅读课文，解答下列思考题］ （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规律？ ［教师总结］ （1）波从一种介质射入另一种介质时，传播的方向会发生改变，这种现象叫做波的折射。 （2）折射波的波线界与界面法线之间的夹角r叫做折射角。 （3）在波的折射中遵循下列规律： ①折射波与入射波的频率相同 ②折射波和入射波的波速和波长不同

③在波的折射中，入射角1和折射角2之间有下述关系2121

sinsinv

v



其中v1和v2是在介质Ⅰ和介质Ⅱ中的波速。由于波速是由介质决定的，故21vv是一个只与两种介质有关而与入射角无关的常数，叫做第2种介质相对第1种介质的折射率。用12n表示，则 12n21vv 如果第2种介质中的波速小于第1种介质中的波速，波在进入第2种介质后，传播方向将向法线靠拢。这与实验得到的波的折射定律一致。

在水波的折射演示实验中，水波到达浅水区后，传播方向向法线靠拢，说明水波的传播速度与水深有关，水越浅，传播速度越小。

［强化训练］ （1）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v1∶v2 ）

A．1∶2 B．2∶1 C．3∶2 D．2∶3 （2）在平缓的海滩上会看到，不论海中的波向什么方向传播，当到达岸边时总是大约沿着垂直于岸的方向传来，试解释这种现象。

［学生解答，教师在实物投影仪上评析］

参考答案：（1）∵1=60°，2=45° ∴23sinsin2121vv∴本题选C 2.略 （三）课堂总结、点评 本节课我们主要学习了一个原理、二种现象、五个概念、二条规律 一个原理：惠更斯原理 二种现象：波的反射和波的折射 五个概念：波面、波线、入射角、反射角、折射角 二条规律：波的反射规律 （1）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。 （2）反射波的波长、频率和波速都跟入射波的相同。 波的折射规律： （1）入射波的波线、折射波的波线和界面法线在同一平面内。 （2）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传播速率与在第二种 介质中的传播速率之比，即：2121sinsinvv。 ★课余作业 1．完成P38“问题与练习”的题目。 2．阅读教材后面的“科学漫步”栏目中的短文《回声、混响和建筑声学》。