第四节 波的反射和折射

第四节波的反射和折射

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

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。

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。

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。

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，那么如果波由一种介质进入另一种介质时，会发生什么现象呢？

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］

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）折射波的波线方向与法线之间的夹角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1θ和折射角2θ之间有下述关系

2

121sin sin v v =θθ

其中v 1和v 2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2

1v v 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

12n 2

1v v = 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。

（三）课堂小结

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