2018-2019高中物理 第十二章 機械波 第6節(jié) 惠更斯原理課件 新人教版選修3-4.ppt

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第十二章,機械波,第六節(jié)惠更斯原理,課前預(yù)習(xí),1．波面在波的傳播過程中，任一時刻介質(zhì)中任何振動狀態(tài)都___________________叫做波陣面或波面。說明：波面為球面的波叫_________波，波面為平面的波叫_________波。,波面和波線,相同的點聯(lián)結(jié)成的面,球面,平面,2．波線沿波的傳播方向作一些帶箭頭的線，叫做波線。(1)波線的指向表示_____________方向。(2)在各向同性的均勻介質(zhì)中，波線恒定與波面_________。(3)球面波的波線是沿_________的直線，平面波的波線是______________的平行直線。(如下圖甲、乙所示)。,波的傳播,垂直,半徑方向,垂直于波面,1．內(nèi)容介質(zhì)中波面上的每一個點，都可以看成一個___________，這些新波源發(fā)生子波，經(jīng)過一定時間后，這些子波的包絡(luò)面就構(gòu)成下一時刻的_________。2．包絡(luò)面某時刻與子波_________相切的曲面。3．應(yīng)用如果知道某時刻一列波的某個波面的位置，還知道_________，利用惠更斯原理可以得到下一時刻這個_________的位置，從而可確定波的前進方向。,惠更斯原理,新的波源,包絡(luò)面,波面,波速,包絡(luò)面,1．波的反射(1)波的反射波遇到障礙物會___________繼續(xù)傳播的現(xiàn)象，叫做波的反射。(2)反射定律入射波線、法線、反射波線在___________內(nèi)，且入射角_______反射角。如圖所示。,波的反射和折射,返回來,同一平面,等于,2．波的折射波從一種介質(zhì)射入另一種介質(zhì)時，傳播方向發(fā)生_________的現(xiàn)象，叫做波的折射。如圖所示。,改變,『判一判』(1)在同一種均勻的介質(zhì)中，波面都是曲面或曲線，但波線都是直線。()(2)任何波的波線與波面都相互垂直。()(3)波在發(fā)生折射后，其頻率和波速都不發(fā)生變化。()(4)反射波線與入射波線一定在同一平面內(nèi)。()(5)介質(zhì)中任一波面上的各點，都可以看做發(fā)射子波的波源。(),,√,,√,√,『選一選』(多選)下列說法正確的是()A．波線表示波的傳播方向B．波面表示波的傳播方向C．只有橫波才有波面D．波傳播中某時刻任一波面上各子波波前的包絡(luò)面就是新的波面解析：波線表示波的傳播方向，故A正確，B錯誤；所有的波都具有波面，故C錯誤；由惠更斯原理可知，D正確。,AD,『想一想』墻壁的傳音性比空氣好得多，但把門窗關(guān)閉后(如圖)，外面?zhèn)魅胧覂?nèi)的聲音卻明顯地減弱，這是為什么？答案：聲波原來在空氣中傳播，如果沒有障礙物，能直接傳到室內(nèi)，當(dāng)把門窗關(guān)閉后，聲波遇到墻壁和門窗，在界面上發(fā)生反射和折射現(xiàn)象，只有折射進入墻壁和門窗的聲波才能進入室內(nèi)，雖然墻壁和門窗的傳音性能好但反射性能也好，所以大部分聲波被反射回去，室內(nèi)的聲音就顯著地減弱了。,課內(nèi)探究,如圖是波在傳播過程中的一種現(xiàn)象。(1)此圖是波的什么現(xiàn)象？(2)利用惠更斯原理能解釋此現(xiàn)象嗎？提示：(1)波的衍射現(xiàn)象。(2)擋板縫隙處振動的質(zhì)點作為波源，帶動擋板后面的質(zhì)點振動。,探究一對惠更斯原理的理解,1．惠更斯原理的實質(zhì)：波面上的每一點(面源)都是一個次級球面波的子波源，子波的波速與頻率等于初級波的波速和頻率，此后每一時刻的子波波面的包絡(luò)面就是該時刻總的波動的波面。其核心思想是介質(zhì)中任一處的波動狀態(tài)是由各處的波動決定的。2．惠更斯原理的局限性：光的直線傳播、反射、折射等都能用此來進行較好的解釋。但是，惠更斯原理是比較粗糙的，用它不能解釋衍射現(xiàn)象與狹縫或障礙物大小的關(guān)系，而且由惠更斯原理推知有倒退波的存在，而倒退波顯然是不存在的。,典例1(多選)關(guān)于惠更斯原理的理解，下列說法正確的是()A．同一波面上的各質(zhì)點振動情況完全相同B．同一振源的不同波面上的質(zhì)點的振動情況可能相同C．球面波的波面是以波源為中心的一個個球面D．無論什么樣的波，波線始終和波面垂直解題指導(dǎo)：深刻理解惠更斯原理是解題關(guān)鍵。,ABCD,解析：根據(jù)惠更斯原理，介質(zhì)中任一波面上的各點，都可以看作發(fā)射子波的波源，其后任意時刻，這些子波在波前進方向的包絡(luò)面就是新的波面。同一波面上各質(zhì)點振動情況完全相同，選項A正確。不同波面上質(zhì)點的振動情況可能相同，選項B正確。球面波的波面是以波源為中心的一個個球面，選項C正確。波線始終與波面垂直，選項D正確。,〔對點訓(xùn)練1〕(多選)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B．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D．有些波的波面表示波的傳播方向解析：不管是平面波，還是球面波，其波面與波線均垂直，選項A錯誤，選項B正確，波線表示波的傳播方向，選項C正確，D錯誤。,AD,我們在山中、在大的空房間里大聲說話時，都會聽到回聲，這屬于波的什么現(xiàn)象？提示：波的反射,探究二波的反射現(xiàn)象和波的折射現(xiàn)象中各量的變化,1．波的反射和折射的比較波向前傳播在兩介質(zhì)的界面上同時發(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：,2．說明(1)頻率f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，即波源的振動頻率相同。(2)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。(3)據(jù)v＝λf知，波長λ與v及f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，故波長相同。折射波與入射波在不同介質(zhì)中傳播，f相同，v不同，故λ不同。,如圖所示，有一輛汽車以15m/s的速度勻速行駛，在其正前方有一陡峭山崖，汽車鳴笛2s后司機聽到回聲，此時汽車距山崖的距離多遠？(v聲＝340m/s),解題指導(dǎo)：利用反射測距是一種常用的方法，此題注意汽車是運動的，應(yīng)畫出運動示意圖，幫助分析解題。,〔對點訓(xùn)練2〕人們聽不清對方說話時，除了讓一只耳朵轉(zhuǎn)向?qū)Ψ?，還習(xí)慣性地把同側(cè)的手附在耳旁，這樣做是利用聲波的_________提高耳的接收能力。解析：在耳廓原有形狀、面積的基礎(chǔ)上增加一個手的面積是為了增加波的反射來提高耳朵的接收能力。,反射,素養(yǎng)提升,波的反射、折射、干涉、衍射的比較,分析下列物理現(xiàn)象：(1)夏天里在一次閃電過后，有時雷聲轟鳴不絕；(2)“聞其聲而不見其人”；(3)圍繞振動的音叉轉(zhuǎn)一圈會聽到忽強忽弱的聲音；(4)當(dāng)正在鳴笛的火車向著我們急駛而來時，我們聽到汽笛聲的音調(diào)變高。這些物理現(xiàn)象分別屬于波的()A．反射、衍射、干涉、多普勒效應(yīng)B．折射、衍射、多普勒效應(yīng)、干涉C．反射、折射、干涉、多普勒效應(yīng)D．衍射、折射、干涉、多普勒效應(yīng),A,解析：雷聲轟鳴不絕是波的反射形成的，“聞其聲而不見其人”是聲波的衍射現(xiàn)象，振動的音叉周圍形成干涉區(qū)域，所以我們繞音叉運動時會聽到忽強忽弱的聲音，火車汽笛的聲調(diào)變化是波的多普勒效應(yīng)，故選A。,