物理 第十二章 機械波 第6節(jié) 惠更斯原理 新人教版選修3-4

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1、物 理選修選修3-4 人教版人教版第十二章機械波機械波第六節(jié)第六節(jié) 惠更斯原理惠更斯原理知道波傳播到兩種介質(zhì)交界面時，會發(fā)生反射和折射知道波傳播到兩種介質(zhì)交界面時，會發(fā)生反射和折射掌握惠更斯原理，理解用惠更斯原理解釋波的反射和掌握惠更斯原理，理解用惠更斯原理解釋波的反射和折射現(xiàn)象折射現(xiàn)象了解波面和波線的概念了解波面和波線的概念1 1課前預習課前預習2 2課內(nèi)探究課內(nèi)探究3 3素養(yǎng)提升素養(yǎng)提升4 4課堂達標課堂達標5 5課時作業(yè)課時作業(yè)課課 前前 預預 習習 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。波面和波線波

2、面和波線相同的點聯(lián)結(jié)成的面相同的點聯(lián)結(jié)成的面 球面球面 平面平面 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)。波的傳播波的傳播 垂直垂直 半徑方向半徑方向 垂直于波面垂直于波面 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，這些子波的包絡面就構(gòu)成下一時刻的_。 2包絡面 某時刻與子波_相切的曲面。 3應用 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

3、_的位置，從而可確定波的前進方向?；莞乖砘莞乖硇碌牟ㄔ葱碌牟ㄔ?包絡面包絡面 波面波面 波速波速 包絡面包絡面 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。波的反射和折射波的反射和折射返回來返回來 同一平面同一平面 等于等于 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

4、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)，當把門窗關閉后，聲波遇到墻壁和門窗，在

5、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。課課 內(nèi)內(nèi) 探探 究究 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面就是該時刻總的波動的波面。其核心思

6、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：深刻理解惠更斯原理是解題關鍵。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

7、子波的波源，其后任意時刻，這些子波在波前進方向的包絡面就是新的波面。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

8、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)vf知，波長與v及f有關，即與介質(zhì)及波源有關，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

9、，v不同，故不同。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：解題指導：利用反射測距是一種常用的方法，此題利用反射測距是一種常用的方法，此題注意汽車是運動的，應畫出運動示意圖，幫助分析解注意汽車是運動的，應畫出運動示意圖，幫助分析解題。題。 對點訓練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。反射反射 素素 養(yǎng)養(yǎng) 提提 升

10、升波的反射、折射、干涉、衍射的比較波的反射、折射、干涉、衍射的比較波的行為波的行為現(xiàn)象現(xiàn)象特點特點波的反射波的反射波遇到介質(zhì)界面返回原介質(zhì)繼續(xù)傳播的波遇到介質(zhì)界面返回原介質(zhì)繼續(xù)傳播的現(xiàn)象現(xiàn)象波波“返回返回”原介質(zhì)原介質(zhì)波的折射波的折射波由一種介質(zhì)進入另一種介質(zhì)繼續(xù)傳播波由一種介質(zhì)進入另一種介質(zhì)繼續(xù)傳播的現(xiàn)象的現(xiàn)象波波“進入進入”另一種介質(zhì)另一種介質(zhì)波的干涉波的干涉 兩列波疊加產(chǎn)生加強區(qū)和減弱區(qū)的現(xiàn)象兩列波疊加產(chǎn)生加強區(qū)和減弱區(qū)的現(xiàn)象加強區(qū)、減弱區(qū)加強區(qū)、減弱區(qū)“間間隔隔”出現(xiàn)出現(xiàn)波的衍射波的衍射波在同一種介質(zhì)中傳播，繞過障礙物繼波在同一種介質(zhì)中傳播，繞過障礙物繼續(xù)傳播的現(xiàn)象續(xù)傳播的現(xiàn)象波波“繞過繞過”障礙物傳播障礙物傳播分析下列物理現(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 B折射、衍射、多普勒效應、干涉 C反射、折射、干涉、多普勒效應 D衍射、折射、干涉、多普勒效應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，故選A。