高中物理 第十二章 第6節(jié) 惠更斯原理課件 新人教版選修34

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1、第第十十二二章章第第6節(jié)節(jié)新知預(yù)新知預(yù)習(xí)習(xí)巧設(shè)計(jì)巧設(shè)計(jì)名師課名師課堂堂一點(diǎn)通一點(diǎn)通創(chuàng)新演創(chuàng)新演練練大沖關(guān)大沖關(guān) 隨堂檢測隨堂檢測歸納小結(jié)歸納小結(jié) 課下作業(yè)課下作業(yè)綜合提升綜合提升 要點(diǎn)一要點(diǎn)一要點(diǎn)二要點(diǎn)二1. 知道什么是波面、波線，知道它們間知道什么是波面、波線，知道它們間 的關(guān)系。的關(guān)系。2. 理解惠更斯原理，會(huì)用惠更斯原理解理解惠更斯原理，會(huì)用惠更斯原理解 釋有關(guān)現(xiàn)象。釋有關(guān)現(xiàn)象。3. 掌握波的反射規(guī)律及其簡單的應(yīng)用。掌握波的反射規(guī)律及其簡單的應(yīng)用。4. 知道什么是波的折射。知道什么是波的折射。 1波面和波線波面和波線 (1)概念：概念： 波面：在波的傳播過程中，某時(shí)刻任何振動(dòng)狀態(tài)波面：在

2、波的傳播過程中，某時(shí)刻任何振動(dòng)狀態(tài)都都 的介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)所組成的面，也叫的介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)所組成的面，也叫 。 波線：指與波面波線：指與波面 的那些線，代表了波的的那些線，代表了波的 。如圖。如圖1261所示。所示。 圖圖1261相同相同波面波面垂直垂直傳播傳播方向方向 (2)波的分類：波的分類： 球面波：由空間一點(diǎn)發(fā)出的波，它的波面是以球面波：由空間一點(diǎn)發(fā)出的波，它的波面是以 為球?yàn)榍蛐牡囊粋€(gè)個(gè)球面，波線就是這些球面的心的一個(gè)個(gè)球面，波線就是這些球面的 。 平面波：指波面是平面波：指波面是 的波。的波。 2惠更斯原理惠更斯原理 (1)原理：原理： 介質(zhì)中任一波面上的各點(diǎn)，都可以看做發(fā)射介質(zhì)中任一波面上的各

3、點(diǎn)，都可以看做發(fā)射 的波源，的波源，其后任意時(shí)刻，這些其后任意時(shí)刻，這些 在波前進(jìn)方向的包絡(luò)面就是新的波面。在波前進(jìn)方向的包絡(luò)面就是新的波面。波源波源半徑半徑平面平面子波子波子波子波 (2)作用：作用： 如果知道某時(shí)刻一列波的某個(gè)如果知道某時(shí)刻一列波的某個(gè) 的位置，還知的位置，還知道道 ，利用惠更斯原理可以得到下一時(shí)刻這個(gè)，利用惠更斯原理可以得到下一時(shí)刻這個(gè) 的位的位置，從而確定波的置，從而確定波的 。 只能解釋衍射現(xiàn)象中波的傳播方向，不能解釋波只能解釋衍射現(xiàn)象中波的傳播方向，不能解釋波的的 。無法說明衍射現(xiàn)象與狹縫或障礙物。無法說明衍射現(xiàn)象與狹縫或障礙物 的關(guān)系。的關(guān)系。 波面波面波速波速波

4、面波面?zhèn)鞑シ较騻鞑シ较驈?qiáng)度強(qiáng)度大小大小(3)應(yīng)用惠更斯原理解釋波的現(xiàn)象的步驟：應(yīng)用惠更斯原理解釋波的現(xiàn)象的步驟：確定一列波某時(shí)刻一個(gè)波面的位置；確定一列波某時(shí)刻一個(gè)波面的位置；在波面上取兩點(diǎn)或多個(gè)點(diǎn)作為子波的波源；在波面上取兩點(diǎn)或多個(gè)點(diǎn)作為子波的波源；選一段時(shí)間選一段時(shí)間t；根據(jù)波速確定根據(jù)波速確定t時(shí)間后子波波面的位置；時(shí)間后子波波面的位置；確定子波在波前進(jìn)方向上的包絡(luò)面，即為新的波面；確定子波在波前進(jìn)方向上的包絡(luò)面，即為新的波面；由新的波面可確定波線及其方向。由新的波面可確定波線及其方向。 3波的反射和折射波的反射和折射 (1)反射現(xiàn)象：波遇到介質(zhì)界面會(huì)反射現(xiàn)象：波遇到介質(zhì)界面會(huì) 繼續(xù)傳播

5、的繼續(xù)傳播的現(xiàn)象。現(xiàn)象。 (2)反射角和入射角：反射角和入射角：返回來返回來 入射角：入射波的入射角：入射波的 與界面與界面 的夾角，如圖的夾角，如圖1262中中i； 反射角：反射波的反射角：反射波的 與界面與界面 的夾角，如圖的夾角，如圖1262中中i；圖圖1262波線波線法線法線波線波線法線法線 (3)折射現(xiàn)象：波從一種介質(zhì)折射現(xiàn)象：波從一種介質(zhì) 另另一種介質(zhì)時(shí)，波的一種介質(zhì)時(shí)，波的 方向發(fā)生改變的方向發(fā)生改變的現(xiàn)象。如圖現(xiàn)象。如圖1263所示。所示。圖圖1263射入射入傳播傳播1下列說法中不正確的是下列說法中不正確的是 ()A只有平面波的波面才與波線垂直只有平面波的波面才與波線垂直B任何

6、波的波線與波面都相互垂直任何波的波線與波面都相互垂直C任何波的波線都表示波的傳播方向任何波的波線都表示波的傳播方向D有些波的波面表示波的傳播方向有些波的波面表示波的傳播方向解析：解析：不管是平面波，還是球面波，其波面與波線均垂不管是平面波，還是球面波，其波面與波線均垂直，選項(xiàng)直，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，選項(xiàng)錯(cuò)誤，選項(xiàng)B正確；只有波線才表示波的傳正確；只有波線才表示波的傳播方向，選項(xiàng)播方向，選項(xiàng)C正確，正確，D錯(cuò)誤。錯(cuò)誤。答案：答案：AD2下列現(xiàn)象哪些是利用波的反射的下列現(xiàn)象哪些是利用波的反射的 ()手扶耳旁聽遠(yuǎn)處的人說話手扶耳旁聽遠(yuǎn)處的人說話醫(yī)生給病人做超聲波檢查醫(yī)生給病人做超聲波檢查雷達(dá)的工作原理雷達(dá)的

7、工作原理潛艇利用聲吶探測周圍物體的分布情況潛艇利用聲吶探測周圍物體的分布情況A BC D解析：解析：手扶耳旁聽遠(yuǎn)處的人說話是利用了聲波的反射；手扶耳旁聽遠(yuǎn)處的人說話是利用了聲波的反射；超聲波檢查身體、潛艇中的聲吶都是利用了超聲波的反超聲波檢查身體、潛艇中的聲吶都是利用了超聲波的反射；雷達(dá)則是利用了電磁波的反射。射；雷達(dá)則是利用了電磁波的反射。答案：答案：D3關(guān)于對(duì)惠更斯原理的理解，下列說法正確的是關(guān)于對(duì)惠更斯原理的理解，下列說法正確的是()A同一波面上的各質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)情況完全相同同一波面上的各質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)情況完全相同B同一振源的不同波面上的質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)情況可能相同同一振源的不同波面上的質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)情況可能

8、相同C球面波的波面是以波源為中心的一個(gè)個(gè)球面球面波的波面是以波源為中心的一個(gè)個(gè)球面D無論怎樣的波，波線始終和波面垂直無論怎樣的波，波線始終和波面垂直解析：解析：任何振動(dòng)狀態(tài)相同的點(diǎn)都組成一個(gè)個(gè)波面，故任何振動(dòng)狀態(tài)相同的點(diǎn)都組成一個(gè)個(gè)波面，故A正確，正確，B錯(cuò)誤；球面波的波面是以波源為球心的一個(gè)個(gè)錯(cuò)誤；球面波的波面是以波源為球心的一個(gè)個(gè)球面，故球面，故C正確；由波線的定義知，波線與波面垂直，正確；由波線的定義知，波線與波面垂直，D正確。正確。答案：答案：ACD4圖圖1264為直線波的反射情形，已知為直線波的反射情形，已知 A30，則下列說法錯(cuò)誤的是，則下列說法錯(cuò)誤的是()AB30BC90C入射波

9、前進(jìn)方向與障礙物之間夾角為入射波前進(jìn)方向與障礙物之間夾角為60D反射波前進(jìn)方向與障礙物之間夾角為反射波前進(jìn)方向與障礙物之間夾角為60圖圖1264解析：解析：由題圖可知由題圖可知A30，則入射角為，則入射角為30，則反射，則反射角也為角也為30，B30，則，則C120，A正確，正確，B錯(cuò)誤；錯(cuò)誤；入射波前進(jìn)方向與障礙物之間夾角即入射波的波線與障礙入射波前進(jìn)方向與障礙物之間夾角即入射波的波線與障礙物的夾角為物的夾角為60，反射波前進(jìn)方向與障礙物之間夾角也為，反射波前進(jìn)方向與障礙物之間夾角也為60，C、D正確。正確。答案：答案：B 2超聲波定位超聲波定位 蝙蝠、海豚能發(fā)出超聲波，超聲波遇到障礙物或捕

10、食目標(biāo)蝙蝠、海豚能發(fā)出超聲波，超聲波遇到障礙物或捕食目標(biāo)時(shí)會(huì)被反射回來。蝙蝠、海豚就是根據(jù)接收到反射回來的超聲時(shí)會(huì)被反射回來。蝙蝠、海豚就是根據(jù)接收到反射回來的超聲波來確定障礙物或食物的位置，從而確定飛行或游動(dòng)方向。波來確定障礙物或食物的位置，從而確定飛行或游動(dòng)方向。 名師點(diǎn)睛名師點(diǎn)睛 (1)波在同一均勻介質(zhì)中傳播可以看成勻速直線運(yùn)動(dòng)，其規(guī)波在同一均勻介質(zhì)中傳播可以看成勻速直線運(yùn)動(dòng)，其規(guī)律可以利用勻速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律進(jìn)行分析。律可以利用勻速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律進(jìn)行分析。 (2)反射波的波長、頻率、波速跟入射波的相同。反射波的波長、頻率、波速跟入射波的相同。 1有一輛汽車以有一輛汽車以15 m/s的速度

11、勻速行駛，在其正的速度勻速行駛，在其正前方有一陡峭山崖，汽車鳴笛前方有一陡峭山崖，汽車鳴笛2 s后司機(jī)聽到回聲，此后司機(jī)聽到回聲，此時(shí)汽車距山崖的距離有多遠(yuǎn)？時(shí)汽車距山崖的距離有多遠(yuǎn)？(v聲聲340 m/s) 審題指導(dǎo)審題指導(dǎo) (1)時(shí)間時(shí)間“2 s”是汽車鳴笛后到聲音返回的總時(shí)間。是汽車鳴笛后到聲音返回的總時(shí)間。 (2)區(qū)別聲波傳播方向與汽車速度方向間的關(guān)系。區(qū)別聲波傳播方向與汽車速度方向間的關(guān)系。答案答案325 m 求解回聲測距問題的技巧：求解回聲測距問題的技巧： (1)求解反射波的波速是解題的基礎(chǔ)。若入射波和反射波求解反射波的波速是解題的基礎(chǔ)。若入射波和反射波在同一種均勻介質(zhì)中傳播，則反

12、射波的波速與入射波相同。在同一種均勻介質(zhì)中傳播，則反射波的波速與入射波相同。 (2)正確畫出聲波及物體運(yùn)動(dòng)過程的幾何關(guān)系圖是解題的正確畫出聲波及物體運(yùn)動(dòng)過程的幾何關(guān)系圖是解題的突破口。突破口。 (3)由由svt求得聲波及物體運(yùn)動(dòng)的距離并列出幾何關(guān)系求得聲波及物體運(yùn)動(dòng)的距離并列出幾何關(guān)系方程是解題的關(guān)鍵。方程是解題的關(guān)鍵。 (1)波向前傳播在兩介質(zhì)的界面上同時(shí)發(fā)生了反射和折波向前傳播在兩介質(zhì)的界面上同時(shí)發(fā)生了反射和折射現(xiàn)象，一些物理量相應(yīng)發(fā)生了變化，比較如下：射現(xiàn)象，一些物理量相應(yīng)發(fā)生了變化，比較如下：波現(xiàn)象波現(xiàn)象比較項(xiàng)比較項(xiàng)波的反射波的反射波的折射波的折射傳播方向傳播方向改變，改變， 反反入入

13、改變，改變， 折折入入頻率頻率f不變不變不變不變波速波速v不變不變改變改變波長波長不變不變改變改變 (2)兩點(diǎn)說明：兩點(diǎn)說明： 頻率頻率f由波源決定，故無論是反射波還是折射波都與入由波源決定，故無論是反射波還是折射波都與入射波的頻率即波源的振動(dòng)頻率相同。射波的頻率即波源的振動(dòng)頻率相同。 波速波速v由介質(zhì)決定，因反射波與入射波在同一介質(zhì)中傳由介質(zhì)決定，因反射波與入射波在同一介質(zhì)中傳播，故波速不變；而折射波與入射波在不同介質(zhì)中傳播，所播，故波速不變；而折射波與入射波在不同介質(zhì)中傳播，所以波速變化。以波速變化。 名師點(diǎn)睛名師點(diǎn)睛 (1)波在兩種介質(zhì)的界面上發(fā)生折射的原因是波在不同波在兩種介質(zhì)的界面上

14、發(fā)生折射的原因是波在不同介質(zhì)中的傳播速度不同。介質(zhì)中的傳播速度不同。 (2)對(duì)于入射角為零的特殊現(xiàn)象，折射角也為零，即沿原對(duì)于入射角為零的特殊現(xiàn)象，折射角也為零，即沿原方向傳播，但介質(zhì)發(fā)生了變化，其波長和波速也相應(yīng)發(fā)生變方向傳播，但介質(zhì)發(fā)生了變化，其波長和波速也相應(yīng)發(fā)生變化。化。 2一列波從空氣傳入水中，已知水中聲波的速度較大，一列波從空氣傳入水中，已知水中聲波的速度較大，則則() A聲波頻率不變，波長變小聲波頻率不變，波長變小 B聲波頻率不變，波長變大聲波頻率不變，波長變大 C聲波頻率變小，波長變大聲波頻率變小，波長變大 D聲波頻率變大，波長不變聲波頻率變大，波長不變審題指導(dǎo)審題指導(dǎo)(1)在

15、折射現(xiàn)象中，波的頻率不變。在折射現(xiàn)象中，波的頻率不變。(2)由由v/f確定波長的變化規(guī)律。確定波長的變化規(guī)律。解析解析由于波的頻率由波源決定，因此波無論在空由于波的頻率由波源決定，因此波無論在空氣中還是在水中頻率都不變，故氣中還是在水中頻率都不變，故C、D錯(cuò)。又因波在水中速錯(cuò)。又因波在水中速度較大，由公式度較大，由公式vf可得，波在水中的波長變大，故可得，波在水中的波長變大，故A錯(cuò)，錯(cuò)，B正確。正確。答案答案B 由由vf知，波長知，波長與與v及及f有關(guān)，即與介質(zhì)及波源有關(guān)，即與介質(zhì)及波源有關(guān)，反射波與入射波在同一介質(zhì)中傳播，頻率相同，有關(guān)，反射波與入射波在同一介質(zhì)中傳播，頻率相同，故波長相同。折射波與入射波在不同介質(zhì)中傳播，故波長相同。折射波與入射波在不同介質(zhì)中傳播，f相相同，同，v不同，故不同，故不同。不同。