2020-2021学年高中物理-第十二章-机械波-6-惠更斯原理教案2-新人教版选修3-4.doc

2020-2021学年高中物理 第十二章 机械波 6 惠更斯原理教案2 新人教版选修3-4

2020-2021学年高中物理 第十二章 机械波 6 惠更斯原理教案2 新人教版选修3-4

年级：
姓名：

- 6 -

惠更斯原理
【教学目标】
1.知识与技能目标
（1）知道什么是波面和波线，了解惠更斯原理。
（2）认识波的反射现象，并能用惠更斯原理进行解释。
（3）认识波的折射现象，并能用惠更斯原理进行解释。
2.过程与方法目标
（1）在阅读教材上波面、波线的相关内容之后，请学生概括这两个概念，以提升学生的归纳总结能力。
（2）在惠更斯原理的应用环节，启发学生推导波的反射规律和折射规律。
3.情感、态度与价值观目标
（1）通过对物理学家惠更斯的简介，激发学生学习物理的兴趣。
（2）在惠更斯原理的应用环节，让学生体验到理论探究的愉悦。
【学情分析】
学生在初中已经学习过光的反射和折射现象以及声音的反射现象。因此本节课的学习学生有一定基础，本节课学生的学习难点在于接受一些新概念和惠更斯原理，并利用机械波的基本知识好惠更斯原理推导波的反射定律和折射定律，激发学生学习物理的兴趣。而最后的落脚点却在应用两个定律分析问题解决问题上。
【教学重点】
惠更斯原理
【教学难点】
1.波面和波线的概念；
2.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）复习提问
1.当一辆汽车响着喇叭从你身边疾驰而过时，喇叭的音调会由高变低，这是波的什么现象？这种现象的条件是什么？
2.下面两幅图描绘的分别是波的什么现象？要使现象明显发生，各必须具备什么条件？

（二）惠更斯简介
克里斯蒂安·惠更斯(Christiaan Huygens，1629-1695)是17世纪荷
兰著名的物理学家、天文学家和数学家，是介于伽利略和牛顿之间一
位重要的物理学先驱。他一生致力于科学事业的研究，在力学、光学、
数学和天文学等自然科学的诸多领域都做出了突出的贡献，成为近代
自然科学的一位重要开拓者，在整个科技发发展史上有着举足轻重的
地位。

惠更斯在1678年给巴黎科学院的信和1690年出版的《光论》一
书中都阐述了他的光波动原理，即惠更斯原理。艾萨克•牛顿（ Isaac
Newton ）称“德高望重的惠更斯乃当代最伟大的几何学家”。
（三）波面与波线的概念、惠更斯原理及其应用
一、波面与波线的概念
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
所构成的面。
波线：与波面垂直且指向波的传播方向的直线。

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.用惠更斯原理解释球面波、平面波的传播

3. 用惠更斯原理说明波的衍射
如右图所示，平面波到达挡板上的狭缝AB，波面上的每一点
都可以看做子波的波源，位于狭缝的点也是子波的波源。因此，
波自然可以到达挡板后的位置。
惠更斯原理只能解释波的传播方向，不能解释波的强度，所以无
法说明衍射现象与狭缝或障碍物的大小的关系。后来，法国物理学家
菲涅耳发展了惠更斯原理，经发展的原理称为惠更斯-菲涅耳原理，该
原理是研究衍射现象的理论基础。
三、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。
2.入射角和反射角
入射角（i）：入射波的波线与平面法线的夹角i叫做入射角。
反射角（I’）：反射波的波线与平面法线的夹角I’ 叫做反射角
3.用惠更斯原理解释波的反射
由惠更斯原理，A、B为同一波面上的两点经Dt后，B点发射的子波到达界面处B’点，A点发射的子波到达A’点。同种介质，波速不变。
由于

所以

四、波的折射
1.波的折射：波从一种介质进入另一种介质时，波的传播方向发生了改变的现象叫做波的折射。
2.折射角
折射角（r）：折射波的波线与两介质界面法线的夹角r叫做折射角。
3.用惠更斯原理解释波的折射
由惠更斯原理，A、B为同一波面上的两点经t后，B点发射的子波到达界面处D点，A点发射的子波到达C点，

由于

所以

折射定律：折射线、法线、入射线在同一平面内，折射线与入射线分居法线两侧。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。

（其中 叫做介质2对介质1的相对折射率。）

波发生折射的原因：波在不同介质中的速度不同。
思考与讨论：
1.当入射速度大于折射速度时，折射线偏向法线，还是偏离法线？当入射速度小于折射速度时，情况又如何？
2.在波的折射现象中，波的频率、波速和波长这三个物理量有哪些发生改变，哪些不变，为什么？
巩固练习：
某列波以60°的入射角从甲介质射到乙介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，波在乙介质中的波速为1.2×105 km/s，求波在甲介质中的速度是多少？
（四）课堂小结
1.波面与波线的概念；
2.惠更斯原理；
3.应用惠更斯原理解释波的反射、波的折射。
（五）课后作业
1.应用惠更斯原理证明波的反射定律和波的折射定律。
2.预习第十三章第一节《光的反射和折射》 。
惠更斯原理
一、波面与波线
1. 波面
2. 波线
二、惠更斯原理
1. 内容
2. 应用
（六）板书设计