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2019-2020年人教版選修3-4第12章第6節(jié) 惠更斯原理 教案 物理核心素養(yǎng)主要由“物理觀念”“科學(xué)思維”“科學(xué)探究”“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”四個方面構(gòu)成。 【學(xué)情分析】 學(xué)生在初中已經(jīng)學(xué)習(xí)過光的反射和折射現(xiàn)象以及聲音的反射現(xiàn)象。因此本節(jié)課的學(xué)習(xí)學(xué)生有一定基礎(chǔ)，本節(jié)課學(xué)生的學(xué)習(xí)難點在于接受一些新概念和惠更斯原理，并利用機械波的基本知識好惠更斯原理推導(dǎo)波的反射定律和折射定律，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣。而最后的落腳點卻在應(yīng)用兩個定律分析問題解決問題上。 【教學(xué)目標(biāo)】 （一）物理觀念 1、知道波傳播到兩種介質(zhì)交界面時會發(fā)生反射和折射。 2、知道波發(fā)生反射時，反射角等于入射角，反射波的頻率、波速和波長都與入射波相同。 3、知道波發(fā)生折射是由于波在不同的介質(zhì)中速度不同，知道折射角與入射角的關(guān)系。 （二）科學(xué)思維、科學(xué)探究 培養(yǎng)學(xué)生對實驗的觀察、分析和歸納的能力。 （三）科學(xué)態(tài)度與責(zé)任 1、通過對現(xiàn)象的觀察、解釋、培養(yǎng)學(xué)生觀察生活，探索知識的能力。 2、通過學(xué)習(xí)惠更斯原理，體會物理學(xué)家研究物理現(xiàn)象時極為巧妙的思維方法 【教學(xué)思路】 通過波面和波線的概念教學(xué)，是學(xué)生學(xué)會確定波面和波線；并向?qū)W生介紹子波的概念和惠更斯原理；用惠更斯原理推導(dǎo)波的反射定律和波的折射定律；這樣教學(xué)的目的在于是學(xué)生開闊視野，了解科學(xué)家研究物理現(xiàn)象的極為巧妙的思維方法。通過例題和練習(xí)，使學(xué)生熟練掌握入射角、反射角、折射角和折射率的概念和反射定律和折射定律，并會應(yīng)用解題。 【教學(xué)重點、難點】 1、觀察和理解波的反射和折射現(xiàn)象。 2、理解波的反射定律和折射定律，知道波的反射和折射現(xiàn)象中反射角、折射角與入射角的關(guān)系。 3、理解波發(fā)生反射時的頻率、波速和波長都不改變，而波發(fā)生折射時，頻率不變，但波速和波長會發(fā)生變化。 【教學(xué)方法】 教法：實驗觀察法、指導(dǎo)閱讀法和啟發(fā)式講授法。 學(xué)法：觀察、閱讀、思考討論與交流。 【教學(xué)流程】 【教學(xué)過程及知識要點】 一、波的反射和折射現(xiàn)象 1、復(fù)習(xí)聲音的反射現(xiàn)象、光的反射和折射現(xiàn)象 教師：引導(dǎo)復(fù)習(xí) 學(xué)生：思考回顧 2、水波的反射和折射 教師：演示實驗，并指導(dǎo)學(xué)生觀察認(rèn)識 （可采用發(fā)波水槽和實物投影儀，也可利用多媒體播放實驗視頻） 學(xué)生：觀察實驗，認(rèn)識現(xiàn)象 二、惠更斯原理（了解惠更斯對波傳播規(guī)律的研究） 1．相關(guān)概念：波面和波線： 教師： 引導(dǎo)學(xué)生思考問題：如何表示波傳播的方向？ 然后指導(dǎo)學(xué)生閱讀教材有關(guān)內(nèi)容，理解 （1）什么是波面？什么是波線？ （2）對于水波和空間一點發(fā)出的球面波和平面波為例，如何理解波面和波線？ 學(xué)生： 閱讀教材，思考理解： （1）向各個方向傳播的波峰（或波谷）在同一時刻構(gòu)成的，叫做波面。 （2）圖中與各個波面垂直的線叫波線，用來表示波的傳播方向。 2．相關(guān)概念：子波源和子波→ 惠更斯原理 教師：引導(dǎo)學(xué)生閱讀教材有關(guān)內(nèi)容，思考理解： （1）惠更斯原理的內(nèi)容是什么？ （2）以球面波為例，應(yīng)用惠更斯原理解釋波的傳播。 學(xué)生：閱讀教材，思考理解： （1）理解并能敘述惠更斯原理：（1690年提出） 介質(zhì)中波前上的各點，都可以看做一個新的波源（子波源），能夠發(fā)出子波；其后，這些子波的包絡(luò)面就是新的波面，這就是惠更斯原理。 （2）理解子波源、子波這一對概念 （3）如何根據(jù)某時刻的波面和波線，作出過一段時間后新的波面？ 閱讀教材上利用惠更斯原理在球面波、平面波兩種情況下確定新波面的方法。 三、波的反射 教師：引導(dǎo)學(xué)生閱讀教材有關(guān)內(nèi)容，看看書上的實驗結(jié)果與我們觀察到的現(xiàn)象是否一致，體會用惠更斯原理嘗試對波的反射定律作出證明。 學(xué)生：閱讀教材，理解反射現(xiàn)象；并證明波的反射定律。 課本上已經(jīng)把反射現(xiàn)象中的波面波線關(guān)系畫在了圖中，請證明時參考使用。 如果學(xué)生證明有困難，老師可在學(xué)生思考后給出證明過程： 教師：用多媒體出示圖。結(jié)合圖形引出入射角、反射角，并給出明確的反射定律的內(nèi)容： （1）入射波的波線與平面法線的夾角i叫做入射角。 （2）反射波的波形與平面法線的夾角i′叫做反射角。 （3）反射波的波長、頻率和波速都跟入射波的相同。 （4）在波的反射中，遵循下述規(guī)律——反射定律： ①入射波的波線、反射波的波線和界面法線在同一平面內(nèi)； ②反射角等于入射角。 四、波的折射 教師：在實物投影儀上再進(jìn)行演示： （1）在水波槽的一部分底面上放一塊玻璃板，把槽分成深水區(qū)和淺水區(qū)兩部分。 （2）讓水波由深水區(qū)射到兩個區(qū)域的界面上，觀察發(fā)生的現(xiàn)象。 （3）明確觀察到的現(xiàn)象：看到波由深水區(qū)進(jìn)入淺水區(qū)能繼續(xù)傳播，但是改變了傳播方向。 引導(dǎo)學(xué)生閱讀教材有關(guān)內(nèi)容，看看書上的實驗結(jié)果與我們觀察到的現(xiàn)象是否一致； 閱讀課本上用惠更斯原理對波的折射定律所作出的證明過程。 學(xué)生：閱讀課文，解答下列思考并理解： （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規(guī)律？閱讀課本上用惠更斯原理對波的折射定律所作出的證明過程。 教師：總結(jié)折射現(xiàn)象所遵從的規(guī)律： （1）波從一種介質(zhì)射入另一種介質(zhì)時，傳播的方向會發(fā)生改變，這種現(xiàn)象叫做波的折射。 （2）入射波的波線與平面法線的夾角i叫做入射角。折射波的波線界與界面法線之間的夾角r叫做折射角。 （3）在波的折射中遵循下列規(guī)律： ①折射波與入射波的頻率相同；②折射波和入射波的波速和波長不同 ③在波的折射中，入射角θ1和折射角θ2之間有下述關(guān)系。. 這就是波的折射定律。 其中v1和v2是在介質(zhì)Ⅰ和介質(zhì)Ⅱ中的波速。由于波速是由介質(zhì)決定的，故是一個只與兩種介質(zhì)有關(guān)而與入射角無關(guān)的常數(shù)，叫做第2種介質(zhì)相對第1種介質(zhì)的折射率。用表示，則 如果v2v1，波在進(jìn)入第2種介質(zhì)后傳播方向?qū)⑦h(yuǎn)離法線的方向偏折。 這與實驗中波的折射現(xiàn)象一致：在水波的折射演示實驗中，水波到達(dá)淺水區(qū)后，傳播速度減小，傳播方向向法線靠攏。我們觀察到的正是這樣。 【課堂小結(jié)】 本節(jié)的知識點（概念和規(guī)律）較多可概括如下： 一個原理：惠更斯原理 兩種現(xiàn)象：波的反射和波的折射 兩個定律：波的反射定律、波的折射定律 多個概念：波面、波前、波線、入射角、反射角、折射角 波的反射定律 （1）入射波的波線、反射波的波線和界面法線在同一平面內(nèi)； （2）反射角等于入射角。 波的折射定律 （1）入射波的波線、折射波的波線和界面法線在同一平面內(nèi)； （2）入射角的正弦與折射角的正弦之比，等于波在第一種介質(zhì)中的傳播速率與在第二種介質(zhì)中的傳播速率之比，即：。（叫做介質(zhì)2對介質(zhì)1的折射率） 【作業(yè)與活動】