《2018-2019學(xué)年高中物理 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》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2018-2019學(xué)年高中物理 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（30頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。
1、6惠更斯原理,讀一讀,辨一辨,一、波面和波線 閱讀教材第40頁,學(xué)習(xí)波面和波線,了解波的分類。 1.什么是波面? 答案：波傳播過程中,任何振動狀態(tài)相同的點都組成了一個個圓,這些圓叫作一個個波面。 2.什么是波線? 答案：與波面垂直的那些線代表了波的傳播方向,叫作波線。 3.波有哪些分類? 答案：球面波:由空間一點發(fā)出的波,它的波面是以波源為球心的一個個球面,波線就是這些球面的半徑,這樣的波稱為球面波。平面波:指波面是平面的波。,讀一讀,辨一辨,二、惠更斯原理 閱讀教材第40、41頁,能用惠更斯原理解釋相關(guān)現(xiàn)象。 1.惠更斯原理的內(nèi)容是什么? 答案：介質(zhì)中任一波面上的各點,都可以看作發(fā)射子波的波
2、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。 2.如何利用惠更斯原理解釋現(xiàn)象? 答案：如果知道某時刻一列波的某個波面的位置,還知道波速,利用惠更斯原理可以得到下一時刻這個波面的位置,從而確定波的傳播方向。,讀一讀,辨一辨,三、波的反射和折射 閱讀教材第41、42頁,認(rèn)識波的反射折射現(xiàn)象,并能用惠更斯原理進行解釋。 1.什么是波的反射? 答案：波遇到介質(zhì)界面會返回來繼續(xù)傳播的現(xiàn)象。 2.什么是波的折射? 答案：波從一種介質(zhì)進入另一種介質(zhì)時,波的傳播方向發(fā)生改變的現(xiàn)象。,讀一讀,辨一辨,1.思考辨析。 (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。 () 解析：波
3、面不一定是曲線或曲面,也有平面波,但波線一定是直線。 答案： (2)任何波的波線與波面都相互垂直。 () 答案： (3)波在發(fā)生折射后,其頻率和波速都不發(fā)生變化。 () 解析：波的傳播速度是由介質(zhì)決定的,波的頻率由波源決定,與介質(zhì)無關(guān),所以折射后波進入另一種介質(zhì)時傳播速度發(fā)生變化。 答案：,讀一讀,辨一辨,2.探究討論。 (1)波面一定都是平面嗎? 答案：波面既可以是平面,也可以是球面。 (2)射向空中的焰火在高空中爆炸,發(fā)出一個巨大的聲響,我們?nèi)绾蝸砻枋鲞@個聲波的波面和波線呢? 答案：這個聲波的波面是以高空中爆炸點為球心的球面,這個球面不斷擴大。這個聲波的波線是以爆炸點為出發(fā)點的射向四面八方
4、的射線。,讀一讀,辨一辨,(3)如何利用波的反射規(guī)律解釋以下現(xiàn)象:夏日的雷聲轟鳴不絕。在空房子里講話,聲音較響。 答案：夏日的雷聲有時轟鳴不絕,原因是聲波在云層里多次反射形成的。 在空房間里講話,會感到聲音更響,是因為聲波在空房間里遇到墻壁、地面、天花板等障礙物發(fā)生反射,由于空間小,回聲和原聲幾乎同時到達人耳,而人耳只能區(qū)分開相差0.1 s以上的兩個聲音。所以,在房間里聽不到回聲,只會感到聲音比在戶外大些。,問題導(dǎo)引,名師精講,典例剖析,探究一,探究二,探究三,對惠更斯原理的理解 下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? 要點提示：(
5、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。,問題導(dǎo)引,名師精講,典例剖析,探究一,探究二,探究三,1.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,而倒退波是不存在的。 惠更斯原理只能解釋波的傳播
6、方向,不能解釋波的強度,所以無法說明衍射現(xiàn)象與狹縫或障礙物的大小的關(guān)系。,問題導(dǎo)引,名師精講,典例剖析,探究一,探究二,探究三,【例題1】 下列敘述正確的是() A.空間點波源發(fā)出的球面波,其波面是一個球面,波線就是以波源為圓心的同心圓 B.平面波的波線是一條直線,其波線相互平行 C.根據(jù)惠更斯原理,波面各點都可看作一個子波源,子波前進的方向的包絡(luò)面就是該時刻的波面 D.利用惠更斯原理,只要知道t時刻波面的位置和波速,就可確定t+t時刻波面的位置 【思考問題】 如何確定某一時刻的波面? 提示：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。,問題導(dǎo)引,名師精講,典例剖析,探究一,探究二,探
7、究三,解析：球面波的波線沿球面的半徑方向,故選項A錯誤;平面波的波線是一條直線,由于波線與波面垂直,故平面波的波線相互平行,故選項B正確;由惠更斯原理可知,故選項C正確;利用惠更斯原理,只要知道t時刻波面的位置和波速,就可確定另一時刻的波面的位置,故選項D正確。 答案：BCD,問題導(dǎo)引,名師精講,典例剖析,探究一,探究二,探究三,變式訓(xùn)練1下列說法正確的是() A.波在介質(zhì)中傳播的過程中,振動相同的點連接起來組成的面就叫作波面 B.波線是用來表示波的傳播方向的,波線與波面總是垂直的 C.無論是球面波,還是平面波,同一波面上各點的振動情況完全一樣 D.波面上的各點都可以看作一個個新的小波源,稱為
8、子波,子波在前進方向上任意時刻形成的包絡(luò)面,就是新波面,問題導(dǎo)引,名師精講,典例剖析,探究一,探究二,探究三,解析：振動相同的點在同一時刻組成的面,叫波面,故選項A錯誤;波線表示波的傳播方向,在同一種介質(zhì)中傳播時,波線與波面總是垂直,表示為一條直線,在不同介質(zhì)中傳播時,表示為折線或曲線,但總跟在對應(yīng)介質(zhì)中的波面垂直,故選項B正確;波面是同一時刻各點連線組成的,其上各點振動情況一樣,可以看作相同的一個個新的小波源,這些波向前傳播情況一樣,經(jīng)過相同時間到達的位置的連線又可以連接成一個面,就形成新的波面,故選項C、D均正確。 答案：BCD,探究一,探究二,探究三,問題導(dǎo)引,名師精講,典例剖析,波的反
9、射及其應(yīng)用 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什么特點提高耳朵的接收能力? 要點提示：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接收到聲波的強度。,探究一,探究二,探究三,問題導(dǎo)引,名師精講,典例剖析,1.波的反射 波遇到障礙物會返回來繼續(xù)傳播的現(xiàn)象。反射波的波長、頻率和波速都跟入射波相同,利用波的反射可以進行回聲測距和超聲波定位。 2.回聲測距 (1)當(dāng)聲源不動時,聲波遇到了靜止障礙物會返回來繼續(xù)傳播,由于反射波與入射波在同一介質(zhì)中傳播速度相同,因此,入射波和反射波在傳播距離一樣的情況下,用的時間相等,
10、設(shè)經(jīng)過時間t聽到回聲,則聲源距障礙物的距離為s=v聲 。,探究一,探究二,探究三,問題導(dǎo)引,名師精講,典例剖析,3.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食目標(biāo)時會被反射回來。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方向。 波在同一種介質(zhì)中傳播時波速不變。,探究一,探究二,探究三,問題導(dǎo)引,名師精講,典例剖析,【例題2】 導(dǎo)學(xué)號73884078有一輛汽車以15 m/s的速度勻速行駛,在其正前方有一陡峭山崖,汽車鳴笛2 s后司機聽到回聲,此時汽車距山崖的距離有多遠?(v聲=340 m/s) 解析：汽車勻速行駛,速度為v車=15 m/
11、s,聲音在空氣中傳播速度不變。汽車從發(fā)出笛聲到接收到笛聲,二者運動時間相同。如圖所示。 設(shè)汽車在A點發(fā)出笛聲,A點到山崖B的距離為x1,汽車運動到C點接收到笛聲,設(shè)AC距離為x2,CB距離為x,因二者運動時間相同,則有x1=x2+x x1+x=v聲t=340 m/st x2=v車t=15 m/st 聯(lián)立得x=325 m。 答案：325 m,探究一,探究二,探究三,問題導(dǎo)引,名師精講,典例剖析,歸納總結(jié)聲波反射的應(yīng)用技巧 (1)利用反射定律解決實際問題,主要是利用聲波的直線傳播及其反射特點,考查勻速直線運動規(guī)律的應(yīng)用。 (2)利用聲波的反射測量距離、速度是此類問題的重 點,應(yīng)利用聲波的直線傳播和
12、反射定律作出聲波傳播的示意圖,再結(jié)合幾何關(guān)系求解。,探究一,探究二,探究三,問題導(dǎo)引,名師精講,典例剖析,變式訓(xùn)練2當(dāng)一個探險者進入一個山谷后,為了估測出山谷的寬度,他吼一聲后,經(jīng)過0.5 s聽到右邊山坡反射回來的聲音,又經(jīng)過1.5 s后聽到左邊山坡反射回來的聲音,若聲速為340 m/s,則這個山谷的寬度約為() A.170 mB.340 mC.425 mD.680 m 解析：右邊的聲波從發(fā)出到反射回來所用時間為t1=0.5 s,左邊的聲波從發(fā)出到反射回來所用的時間為t2=2 s。山谷的寬度425 m。 答案：C,探究一,探究二,探究三,問題導(dǎo)引,名師精講,典例剖析,波的反射、折射現(xiàn)象中各量的
13、變化 波由介質(zhì)進入介質(zhì)時頻率變化嗎?波長變化嗎? 要點提示：頻率不變;波長變化。,探究一,探究二,探究三,問題導(dǎo)引,名師精講,典例剖析,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=f知,波長與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,故不同。 波從一種介質(zhì)進入另一種介質(zhì)時頻率不變。,探究一,探究二,探究三,問題導(dǎo)引,名師精講,典例剖析
14、,【例題3】 一列聲波在空氣中的波長為0.25 m。當(dāng)該聲波傳入某種介質(zhì)中時,波長變?yōu)?.8 m,若空氣中的聲速是340 m/s。求: (1)該聲波在介質(zhì)中傳播時的頻率。 (2)該聲波在介質(zhì)中傳播的速度。 【思考問題】 (1)聲波在不同介質(zhì)中傳播時,頻率一樣嗎? (2)波速公式適合于任何介質(zhì)嗎? 提示：(1)當(dāng)聲波從一種介質(zhì)進入另一種介質(zhì)時頻率不變。 (2)波在任何介質(zhì)中傳播時波速公式都成立。,探究一,探究二,探究三,問題導(dǎo)引,名師精講,典例剖析,解析：(1)聲波在空氣中傳播時,由v=f,由于聲波在不同介質(zhì)中傳播時,頻率不變,所以聲波在該介質(zhì)中傳播時,頻率仍為1 360 Hz。 (2)由v=f
15、得v2=2f=0.81 360 m/s=1 088 m/s。 答案：(1)1 360 Hz(2)1 088 m/s 歸納總結(jié)波在傳播過程中頻率不變,在不同介質(zhì)中傳播時速度不同。,探究一,探究二,探究三,問題導(dǎo)引,名師精講,典例剖析,變式訓(xùn)練3導(dǎo)學(xué)號73884079同一音叉發(fā)出的聲波同時在水和空氣中傳播,某時刻的波形曲線如圖所示,以下說法正確的是() A.聲波在水中波長較大,b是水中聲波的波形曲線 B.聲波在空氣中波長較大,b是空氣中聲波的波形曲線 C.水中質(zhì)點振動頻率較高,a是水中聲波的波形曲線 D.空氣中質(zhì)點振動頻率較高,a是空氣中聲波的波形曲線,探究一,探究二,探究三,問題導(dǎo)引,名師精講
16、,典例剖析,解析：波的頻率取決于波源的振動頻率,與介質(zhì)無關(guān),故同一音叉發(fā)出的聲波在水中與在空氣中傳播時頻率相同。但機械波在介質(zhì)中傳播的速度只取決于介質(zhì)性質(zhì),與波的頻率無關(guān),聲波在水中傳播的速度大于在空氣中傳播的速度。由v=f知,聲波在水中的波長應(yīng)較大,對應(yīng)于題圖中波形曲線b,故只有選項A正確。 答案：A,1 2 3 4,,,,,1.(考查波面和波線)下列說法正確的是() 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,故選項A錯誤,選項B正確。波線
17、表示波的傳播方向,故選項C正確,D錯誤。 答案：BC,1 2 3 4,,,,,2.(考查聲波的反射和折射)對于波長為100 m的聲波,下列說法正確的是() A.在同一介質(zhì)中,比波長為20 m的聲波傳播快 B.在空氣中的頻率比在水中大 C.聲波能發(fā)生折射,但折射后頻率發(fā)生變化 D.聲波能發(fā)生反射,但反射后波速不變 解析：機械波的傳播速度由介質(zhì)決定,波的頻率由波源決定,與介質(zhì)無關(guān),所以折射后,波進入另一種介質(zhì),傳播速度發(fā)生變化,反射后回到原來的介質(zhì),傳播速度不變,故選項D正確。 答案：D,1 2 3 4,,,,,3.導(dǎo)學(xué)號73884080(考查波長、頻率和波速的關(guān)系)如圖所示,1、2、
18、3分別代表入射波、反射波、折射波的波線,則() A.2與1的波長、頻率相等,波速不等 B.2與1的波速、頻率相等,波長不等 C.3與1的波速、頻率、波長均相等 D.3與1的頻率相等,波速、波長均不等 解析：反射波的波長、頻率、波速與入射波都應(yīng)該相等,故選項A、B錯。折射波的波長、波速與入射波都不等,但頻率相等,故選項C錯,選項D正確。 答案：D,1 2 3 4,,,,,4.(考查波的反射)某人想聽到自己發(fā)出的聲音的回聲,若已知聲音在空氣中的傳播速度為340 m/s,那么他至少要離障礙物多遠?(能夠區(qū)分原聲與回聲的最短時間為0.1 s) 解析：在波的反射現(xiàn)象中,反射波的波長、頻率和波速都跟入射波的相同。只有聲波從人所站立的地方到障礙物再返回來全部經(jīng)歷的時間在0.1 s以上,才能辨別出回聲。設(shè)障礙物至少和人相距為s,則應(yīng)有2 s=vt,可得:s= 答案：17 m,
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