2018-2019版高中物理 第2章 機(jī)械波 2.4 惠更斯原理 波的反射與折射課件 滬科版選修3-4.ppt

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1、2.4 惠更斯原理 波的反射與折射,第2章 機(jī)械波,[學(xué)習(xí)目標(biāo)],1.知道什么是波面和波線. 2.了解惠更斯原理，了解用惠更斯原理解釋波的反射與折射現(xiàn)象. 3.認(rèn)識(shí)波的反射和折射現(xiàn)象，知道反射定律和折射定律.,內(nèi)容索引,,重點(diǎn)探究 啟迪思維 探究重點(diǎn),達(dá)標(biāo)檢測(cè) 檢測(cè)評(píng)價(jià) 達(dá)標(biāo)過(guò)關(guān),自主預(yù)習(xí) 預(yù)習(xí)新知 夯實(shí)基礎(chǔ),自主預(yù)習(xí),1.惠更斯原理：介質(zhì)中波前上的各點(diǎn)，都可以看作是一個(gè) (子波源)，并發(fā)出 ；其后，這些子波的 就是新的波面. 2.波的反射定律：當(dāng)波傳播到兩種介質(zhì)的分界面處發(fā)生反射，入射波的波線、法線、反射波的波線在 內(nèi)，入射波的波線與反射波的波線分別位于 的兩側(cè)，而

2、且反射角 入射角. 3.波在介質(zhì)中發(fā)生折射時(shí)，入射波的波線、法線以及折射波的波線在__ 內(nèi)，入射波的波線與折射波的波線分別位于 的兩側(cè)，入射角的正弦跟折射角的正弦之比，等于波在第一種介質(zhì)中的 跟波在第二種介質(zhì)中的 之比，即 .,新的波源,包絡(luò)面,子波,同一平面,法線,等于,同,一平面,法線,波速,波速,重點(diǎn)探究,一、惠更斯原理,[導(dǎo)學(xué)探究] 把一顆石子投到平靜的池塘里，會(huì)激起一圈圈起伏不平的水面波向周圍傳播，你知道向四面八方傳播的波峰(波谷)為什么組成一個(gè)個(gè)的圓形嗎？,答案 因?yàn)樗ㄓ刹ㄔ聪蛑車鷤鏖_，由于向各個(gè)方向的波速都一樣，所以向四面八方傳播的波峰(波谷)組成一個(gè)

3、個(gè)的圓形.,答案,[知識(shí)深化] 1.波面和波線 (1)波面：波在介質(zhì)中傳播時(shí)，任一時(shí)刻介質(zhì)振動(dòng)步調(diào)相同的點(diǎn)的包絡(luò)面叫做波面.最前面的波面又叫波前，波面是平面的波叫做平面波，波面是球面的波叫做球面波. (2)波線：垂直于波面并指向波傳播方向的直線叫做 波線，如圖1所示為球面波的波面與波線示意圖.,圖1,2.惠更斯原理 (1)內(nèi)容：介質(zhì)中波前上的各點(diǎn)，都可以看作是一個(gè)新的波源(子波源)，并發(fā)出子波；其后，這些子波的包絡(luò)面就是新的波面.這就是惠更斯原理. (2)作用：如果知道某時(shí)刻一列波的某個(gè)波面的位置，還知道波速，利用惠更斯原理就可以得到下一時(shí)刻這個(gè)波面的位置，從而確定波的傳播方向.,例1 下列說(shuō)

4、法中正確的是 A.根據(jù)惠更斯原理可知，介質(zhì)中任一波面上的各點(diǎn)，都可以看做發(fā)射子 波的波源 B.惠更斯原理只能解釋球面波的傳播，不能解釋平面波的傳播 C.若知道某時(shí)刻一列波的某個(gè)波面的位置，由惠更斯原理可以確定波的 傳播方向 D.惠更斯原理不能解釋波的直線傳播，可以解釋波的反射與折射等相關(guān) 現(xiàn)象,解析,√,答案,解析 根據(jù)惠更斯原理，我們可以知道，介質(zhì)中任意波面上的各點(diǎn)，都可以看做發(fā)射子波的波源，其后任意時(shí)刻，這些子波在波前進(jìn)方向的包絡(luò)面就是新的波面，A正確； 惠更斯原理既可以解釋球面波的傳播，也可以解釋平面波的傳播，B錯(cuò)誤； 僅知道某時(shí)刻一列波的某個(gè)波面的位置，無(wú)法確定波的傳播方向，故C

5、錯(cuò)誤； 惠更斯原理能解釋波的直線傳播、反射與折射等相關(guān)現(xiàn)象，故D錯(cuò)誤.,二、機(jī)械波的反射和折射,[導(dǎo)學(xué)探究] 1.我們知道光有反射、折射現(xiàn)象，機(jī)械波是否也具有反射、折射現(xiàn)象呢？能舉例說(shuō)明機(jī)械波的反射現(xiàn)象嗎？,答案 機(jī)械波也具有反射和折射現(xiàn)象，聲波的反射現(xiàn)象比較常見(jiàn).例如：對(duì)著山崖或高墻說(shuō)話時(shí)，聽到的回聲；夏日的雷聲轟鳴不絕，是聲波在云層界面的多次反射.,答案,在直角三角形AB′B和直角三角形B′AA′中，AB′是公共邊，B′B＝A′A，因此兩直角三角形全等，有：∠A′AB＝∠BB′A 所以有：i′＝i，即波的反射中，反射角等于入射角.,2.請(qǐng)用惠更斯原理推導(dǎo)波的反射定律.,答案 如圖所示，一列

6、平面波射到兩種介質(zhì)的界面，由于入射波的傳播方向與界面不垂直，a、b、c三條波線不同時(shí)到達(dá)界面，過(guò)a的入射點(diǎn)A作波面AF，在波面AF上找三點(diǎn)A、C、B作為子波源；設(shè)波速為v，取時(shí)間間隔Δt＝ ；作Δt時(shí)間后子波源A、 C、B發(fā)出的子波波面B′F′，根據(jù)波線與 波面的方位關(guān)系畫出反射波線.,答案,[知識(shí)深化] 1.波的反射 (1)反射現(xiàn)象：波遇到介質(zhì)界面會(huì)返回來(lái)繼續(xù)傳播的現(xiàn)象. (2)入射角和反射角： ①入射角：入射波的波線與界面法線的夾角，如圖2中的α. ②反射角：反射波的波線與界面法線的夾角，如圖2中的β. ③反射規(guī)律：反射角等于入射角，即α＝β.,圖2,2.波的折射 (1)折射現(xiàn)象 波從

7、一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時(shí)，波的傳播方向通常會(huì)發(fā)生改變的現(xiàn)象.如圖3所示.,圖3,(2)折射定律 ①內(nèi)容：入射角的正弦跟折射角的正弦之比，等于波在第一種介質(zhì)中的波速跟波在第二種介質(zhì)中的波速之比.,[延伸思考] 波向前傳播的過(guò)程中，在兩個(gè)介質(zhì)的界面同時(shí)發(fā)生了反射和折射現(xiàn)象，你知道反射波和折射波的頻率f、波速v和波長(zhǎng)λ各自是如何變化的？請(qǐng)完成下表.,答案,不變,不變,不變,改變,改變,不變,例2 圖4中1、2、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(zhǎng)、頻率相等，波速不等 B.2與1的波速、頻率相等，波長(zhǎng)不等 C.3與1的波速、頻率、波長(zhǎng)均相等 D.3與1的頻率相等，波速、波長(zhǎng)均不

8、等,圖4,解析 波1、2都在介質(zhì)a中傳播，故1、2的頻率、波速、波長(zhǎng)均相等，A、B錯(cuò)； 波1、3是在兩種不同介質(zhì)中傳播，波速不等，但波源沒(méi)變，因而頻率相等，由λ＝ 得波長(zhǎng)不等，故C錯(cuò)，D對(duì).,√,答案,解析,針對(duì)訓(xùn)練 同一音叉發(fā)出的聲波同時(shí)在水和空氣中傳播，某時(shí)刻的波形曲線如圖5所示，以下說(shuō)法正確的是 A.聲波在水中波長(zhǎng)較大，b是水中聲波的波形 曲線 B.聲波在空氣中波長(zhǎng)較大，b是空氣中聲波的波形曲線 C.水中質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)頻率較高，a是水中聲波的波形曲線 D.空氣中質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)頻率較高，a是空氣中聲波的波形曲線,圖5,解析 波源相同，聲波在水和空氣中頻率相同，而在水中波速大，由v＝λf可知，水中波長(zhǎng)

9、大，故選A.,√,答案,解析,三、波的反射現(xiàn)象的應(yīng)用,例3 某測(cè)量員利用回聲測(cè)距，他站在兩平行墻壁間某一位置鳴槍，經(jīng)過(guò)1 s第一次聽到回聲，又經(jīng)過(guò)0.5 s再次聽到回聲，已知空氣中的聲速為340 m/s，則兩墻壁間的距離為多少？,答案 425 m,答案,解析,解析 設(shè)測(cè)量員離較近的墻壁的距離為x， 則他離較遠(yuǎn)的墻壁的距離為s－x，2x＝vt1 2(s－x)＝v(t1＋Δt) 其中Δt＝0.5 s，t1＝1 s，代入數(shù)據(jù)得：s＝425 m.,,課堂要點(diǎn)小結(jié),1.惠更斯原理,波的反射,,波的折射,波面與波線 惠更斯原理,,用惠更斯原理推導(dǎo)波的折射定律 波的折射定律： 相對(duì)折射率：,,2.波的反射與

10、折射,,用惠更斯原理推導(dǎo)波的反射定律 波的反射定律：反射角＝入射角,達(dá)標(biāo)檢測(cè),解析 任何波的波線都與波面相互垂直，波線表示波的傳播方向，故B、C正確，A、D錯(cuò)誤.,1,2,3,4,1.(多選)下列說(shuō)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,√,答案,解析,√,2.(多選)關(guān)于對(duì)惠更斯原理的理解，下列說(shuō)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 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 C.球面波的波面是以波源為中心的一個(gè)個(gè)球面 D.無(wú)論怎樣的波，波線始終和波面垂直,1

11、,2,3,4,√,答案,√,√,1,2,3,4,解析 聲波在空中向外傳播時(shí)，不管是否遇到障礙物而引起反射，其波速只由空氣介質(zhì)決定.頻率(由振源決定)和波長(zhǎng)(λ＝v/f)均不變，所以A、B、D錯(cuò)； 又因?yàn)闄C(jī)械波是傳遞能量的方式，能量在傳播過(guò)程中會(huì)減小，故其振幅也就逐漸變小，C正確.,3.聲波從聲源發(fā)出，在空中向外傳播的過(guò)程中 A.波速在逐漸變小 B.頻率在逐漸變小 C.振幅在逐漸變小 D.波長(zhǎng)在逐漸變小,√,答案,解析,解析 A、B、C選項(xiàng)中應(yīng)用了波的反射現(xiàn)象； D選項(xiàng)應(yīng)用了波的折射現(xiàn)象，深水區(qū)和淺水區(qū)視為不同介質(zhì)，故波的傳播方向發(fā)生改變，故D錯(cuò)誤.,1,2,3,4,4.(多選)下列關(guān)于波的認(rèn)識(shí)，哪些是正確的 A.潛艇利用聲吶探測(cè)周圍物體的分布情況，用的是波的反射原理 B.隱形飛機(jī)怪異的外形及表面涂特殊隱形物質(zhì)，是為了減少波的反射， 從而達(dá)到隱形的目的 C.雷達(dá)的工作原理是利用波的反射 D.水波從深水區(qū)傳到淺水區(qū)改變傳播方向的現(xiàn)象，是波的反射現(xiàn)象,√,√,答案,√,解析,