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视频标签：惠更斯原理
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视频课题：人教版高中物理选修3-4第十二章《惠更斯原理》山西省 - 运城
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《惠更斯原理》教学设计
一、教材分析：
惠更斯原理是人教版选修3-4第十二章机械波第7节的内容。本节内容先介绍波面波线的含义，并以球面波、平面波为例，画出其波面、波线，再介绍惠更斯原理。并应用这一原理，由某一时刻的波前位置，用几何作图的方法来确定下一时刻波前的位置和波传播的方向，清晰明了地解释了波的折射、反射、衍射现象。
本节重点是波面、波线的概念和惠更斯原理，难点是将惠更斯原理用于解释波的反射和折射，并得出相关规律。本节课，利用几何画板平台，制作的多个演示课件，直观地展现了波的传播等现象的机理，诠释了惠更斯原理，成功地突破了本节内容的重难点。 二、学情分析：
在本章1~4节中，学生已经系统的学习了波的形成、传播以及表征波的特征——干涉和衍射现象；初中已学了声音和光的反射，但不知道波由一种介质进入另一种介质时会发生什么现象；知道透镜能使光汇聚或发散，但不知道是光的折射造成的。有关波的各种现象应该如何去解释呢？这样的疑问激起了学生对其原理的思考。 三、教学设计与理论依据：
根据建构主义理论，教学应以学生为中心，在学习过程中要充分发挥学生主观探索知识的积极性，发挥其首创精神，将所学知识外化。
基于以上理论，本节充分利用现代化信息技术教学手段，借助几何画板软件平台，教师利用课件先进行示范讲解，给学生搭建对这一原理认识的台阶。再让学生尝试这一原理，应用于折射、反射现象中，逐步达到学习目标的要求。 四、教学方法：讲授法，演示法，启发法，讨论法。 五、教学手段：几何画板。 六、教学目标： （一）知识目标：
1．知道什么是波面和波线，了解惠更斯原理。
2．认识平面波，球面波的传播现象，并能用惠更斯原理进行解释。 3．认识波的反射、折射现象，并能用惠更斯原理进行解释。 4．在折射现象中，尝试推导折射率n=v1/v2。 （二）能力目标：
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通过小组讨论“如何解释波的反射现象”，培养学生合作探究能力和团队合作意识；让学生尝试利用这一原理解释折射现象，培养学生应用知识和迁移能力。 （三）情感态度价值观：
惠更斯原理虽然能够很好的解释波的传播、反射、折射、衍射现象，却不能解释波的强度，也无法解释衍射的明显程度与狭缝大小的关系。后来菲涅尔进一步研究和分析，得出了惠更斯——菲涅尔原理，很好填补了原理的不足。
通过对这一历史的讲述，使学生认识到科学和理论的进步，大多都要经历猜想→推理→应用→→修正→再应用……循环进步的过程，帮助学生逐渐养成正确的科学思维，端正科学态度，树立正确的科学观。 七、教学过程： 流程
教 师
学 生
设计意图 引入
在打雷时雷声轰鸣不绝，这是什么现象呢？声波属于机械波。机械波在传播时都能发生反射、折射、衍射现象。那么有关机械波的这些现象和规律应该如何去解释呢？
早在1690年，荷兰物理学家惠更斯提出了自己的见解，接下来我们一起学习惠更斯对波的传播方向的解释——《惠更斯原理》。
板书：惠更斯原理
声波的反射现象 列举声音的反射现象，引出课题。
把学生思维引向挖掘现象背后本质，思考发生这些现象的原因。
波面波线
指导学生阅读并讨论课本 “波面和波线”这一标题内容，找到并试着理解这两个概念。 讲解并板书：
波面：振动状态相同的点组成的面。
波线：与波面垂直的线，表示了波的传播方向。
请学生思考：平静水面上有一点波源，哪些地方振动状态相同呢？波面是什么形状？ 阅读课本，相互讨论“波面和波线”
以波源为圆心的同心圆
为理解惠更斯原理做铺垫。
惠更斯原理
为了解释有关波现象，惠更斯提出了自己的解释，请同学们阅读并讨论P40粗体部分内容，尝试理解该原理。
讲解并板书：
阅读课本 相互讨论 理解原理
学生阅读后并不可能深刻理解该内容，为老师示
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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。
范留伏笔。
应用一：球面波的传播
我们利用这一原理，就可以得到下一时刻的波面的位置，从而确定波的传播方向。
例如人们说话时，声音向四面八方传播，即以球面波形式传播。
当波传播到如图1位置时，波面上的个各点，都可以看做发射子波的波源，每个子波源接下来都会产生自己的子波（图2），这些子波新的包络面如图3，做新的包络面的垂线，即为波的传播方向（图4）。
图1 图2
图3 图4
倾听老师如何把原理用于球
面波传播中。
通过老师示范，领会如何画出下一时刻波面，如何得到波线。
发挥教师的示范引领作用
动态展示 突破难点
应用二：平面
波的传播
经过上面的示范，请学生先观看平面波的传播动
画，通过小组合作，解释平面波的传播。
图5 图6
观看动画后，通过合作得出波在同一介质中的传播原理。
动态分析 小试身手 学以致用
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图7 图8
应用三：波的衍射
请学生观看波的衍射动画，通过小组合作，解释衍射现象。
图9 图10 图11
观看动画后，通过合作得出衍射原理。
动态演示 情景再现 深入理解
应用四：波的反射
结合课件讲解：当波传播到界面时，该质点便成一子
波源（图12），各子波源发出的波包络面为一直线（图13），做包络面的垂线，便得到了新的波线，及波的反射方向。
请学生根据图15，合作探究波的反射规律。
图12 图13
图14 图15
通过观看反射动画，理解反射现象形成原因。
探究规律：
在图15中，当A的子波传播到C时，D传播到B，即AC=DB，得△ABC≌△BAD，即可证明∠1=∠2，得出波
的反射定律。
合作探究 应用原理 深化理解
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应用五：波的折射
结合课件讲解：如图16，波从介质1向介质2传播，刚传到分界面A时，A就可以看做发射子波的波源，其产生的子波在介质2中继续传播（图17）。波刚传播到C时，AB已经在介质2中传播一定距离。做出此时子波包络面（图18），再做包络面的垂线即为波的传播方向。
请同学思考并讨论：
（1）什么原因导致波的传播方向发生改变？
（2）在图19中，如果定义折射率
，大家试着
论述折射率和波在这两种介质中的传播速度有何关系？
图16
图17
图18
图19
学生观看波的折射动画。
学生讨论：
在图19中，当波的下端刚传到A点时，上端传到F点。当A的子波在介质2中传到D时，F刚传至C，所以导致波的传播方向改变。
引导学生讨论：
由图可知：∠1与∠4互余，∠2=∠3,
且传播时间t=tAD=tFC
sin∠1=cos∠4=FC/AC=v1t/AC; sin∠2=sin∠3=AD/AC=v2t/AC 所以n= sin∠1/ sin∠2=v1/v2 即折射率n=v1/v2
通过学生自主推导，得到折射率n计
算式。
给学生机会，
升华知识， 课堂生成。
局 限 性
但似乎完美的原理，应用时也发现其局限性。原理虽然能够很好的解释波的传播、反射、折射、衍射现象，却不能解释波的强度，也无法解释衍射的明显程度与狭缝大小的关系。后来菲涅尔进一步研究和分
使学生认识到：重大理论的得出，大多都经历了循
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析，得出了惠更斯——菲涅尔原理，很好填补了原理的不足。
科学和理论的进步，大多都要经历猜想→推理→应用→→修正→再应用……循环进步的过程。
所以同学们在学习和生活中，也应大胆地提出对事物的看法，可能不正确、不完美，但它有可能成为某一伟大真理的奠基石。
体会每个伟大理论得出的曲折过程 环进步的过程。以此来帮
助学生逐渐养成正确的科学
思维，端正科学态度，树立正确的科学观。
八、板书设计：
惠更斯原理
一、波面与波线：
波面：振动状态相同的点组成的面。
波线：与波面垂直的线，表示了波的传播方向。
二、惠更斯原理：介质中任一波面上的个各点，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。 三、原理应用：衍射现象
反射现象：入射角=反射角 折射现象：折射率n=v1/v2
视频来源：优质课网 www.youzhik.com
