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2017-2018学年同步备课套餐之物理沪科版选修3-4课件:第2章机械波 2.4

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  • 卖家[上传人]:小**
  • 文档编号:79560001
  • 上传时间:2019-02-17
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    • 1、第2章,2.4 惠更斯原理 波的反射与折射,学习目标 1.知道什么是波面和波线. 2.了解惠更斯原理,了解用惠更斯原理解释波的反射与折射现象. 3.认识波的反射和折射现象,知道反射定律和折射定律.,内容索引,自主预习梳理, 重点知识探究, 当堂达标检测,自主预习梳理,1.惠更斯原理:介质中波前上的各点,都可以看作是一个 (子波源),并发出 ;其后,这些子波的 就是新的波面. 2.波的反射定律:当波传播到两种介质的分界面处发生反射,入射波的波线、法线、反射波的波线在 内,入射波的波线与反射波的波线分别位于 的两侧,而且反射角 入射角. 3.波在介质中发生折射时,入射波的波线、法线以及折射波的波线在_内,入射波的波线与折射波的波线分别位于 的两侧,入射角的正弦跟折射角的正弦之比,等于波在第一种介质中的 跟波在第二种介质中的 之比,即,新的波源,子波,包络面,等于,法线,同一平面,同一平面,法线,波速,波速,重点知识探究,一、惠更斯原理,把一颗石子投到平静的池塘里,会激起一圈圈起伏不平的水面波向周围传播,你知道向四面八方传播的波峰(波谷)为什么组成一个个的圆形吗?,答案,答案 因为水波由波源

      2、向周围传开,由于向各个方向的波速都一样,所以向四面八方传播的波峰(波谷)组成一个个的圆形.,1.波面和波线 (1)波面:波在介质中传播时,任一时刻介质振动步调相同的点的包络面叫做波面.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)波线:垂直于波面并指向波传播方向 的直线叫做波线,如图1所示为球面波的 波面与波线示意图.,图1,2.惠更斯原理 (1)内容:介质中波前上的各点,都可以看作是一个新的波源(子波源),并发出子波;其后,这些子波的包络面就是新的波面.这就是惠更斯原理. (2)作用:如果知道某时刻一列波的某个波面的位置,还知道波速,利用惠更斯原理就可以得到下一时刻这个波面的位置,从而确定波的传播方向.,例1 下列说法中正确的是 A.根据惠更斯原理可知,介质中任一波面上的各点,都可以看做发射 子波的波源 B.惠更斯原理只能解释球面波的传播,不能解释平面波的传播 C.若知道某时刻一列波的某个波面的位置,由惠更斯原理可以确定波 的传播方向 D.惠更斯原理不能解释波的直线传播,可以解释波的反射与折射等相 关现象,解析,答案,解析 根据惠更斯原理,我们可以

      3、知道,介质中任意波面上的各点,都可以看做发射子波的波源,其后任意时刻,这些子波在波前进方向的包络面就是新的波面,A正确; 惠更斯原理既可以解释球面波的传播,也可以解释平面波的传播,B错误; 仅知道某时刻一列波的某个波面的位置,无法确定波的传播方向,故C错误; 惠更斯原理能解释波的直线传播、反射与折射等相关现象,故D错误.,二、机械波的反射和折射,1.我们知道光有反射、折射现象,机械波是否也具有反射、折射现象呢?能举例说明机械波的反射现象吗?,答案,答案 机械波也具有反射和折射现象,声波的反射现象比较常见.例如:对着山崖或高墙说话时,听到的回声;夏日的雷声轰鸣不绝,是声波在云层界面的多次反射.,2.请用惠更斯原理推导波的反射定律.,答案,答案 如图所示,一列平面波射到两种介质的界面,由于入射波的传播方向与界面不垂直,a、b、c三条波线不同时到达界面,过a的入射点A作波面AF,在波面AF上找三点A、C、B作为子波源;设波速为v,取时间间隔t ;作t时间后子波源A、C、B发出的子波波面BF,根据波线与波面的方位关系画出反射波线.,在直角三角形ABB和直角三角形BAA 中,AB是公共边,BBA

      4、A,因此两 直角三角形全等,有:AABBBA 所以有:ii,即波的反射中,反射角等于入射角.,1.波的反射 (1)反射现象:波遇到介质界面会返回来继续传播的现象. (2)入射角和反射角:,入射角:入射波的波线与界面法线的夹角,如图2中的. 反射角:反射波的波线与界面法线的夹角,如图2中的. 反射规律:反射角等于入射角,即.,图2,2.波的折射 (1)折射现象 波从一种介质进入另一种介质时,波的传播方向 通常会发生改变的现象.如图3所示.,(2)折射定律 内容:入射角的正弦跟折射角的正弦之比,等于波在第一种介质中的波速跟波在第二种介质中的波速之比. 公式: (3)相对折射率n12,图3,波向前传播的过程中,在两个介质的界面同时发生了反射和折射现象,你知道反射波和折射波的频率f、波速v和波长各自是如何变化的?请完成下表.,不变,改变,改变,不变,不变,不变,例2 图4中1、2、3分别代表入射波、反射波、折射波的波线,则 A.2与1的波长、频率相等,波速不等 B.2与1的波速、频率相等,波长不等 C.3与1的波速、频率、波长均相等 D.3与1的频率相等,波速、波长均不等,答案,解析 波1、2

      5、都在介质a中传播,故1、2的频率、波速、波长均相等,A、B错; 波1、3是在两种不同介质中传播,波速不等,但波源没变,因而频率相等,由 得波长不等,故C错,D对.,图4,解析,解析,答案,针对训练 同一音叉发出的声波同时在水和空气中传播,某时刻的波形曲线如图5所示,以下说法正确的是 A.声波在水中波长较大,b是水中声波的波形曲线 B.声波在空气中波长较大,b是空气中声波的波形曲线 C.水中质点振动频率较高,a是水中声波的波形曲线 D.空气中质点振动频率较高,a是空气中声波的波形曲线,图5,解析 波源相同,声波在水和空气中频率相同,而在水中波速大,由 vf可知,水中波长大,故选A.,例3 某测量员利用回声测距,他站在两平行墙壁间某一位置鸣枪,经过1 s第一次听到回声,又经过0.5 s再次听到回声,已知声速为340 m/s,则两墙壁间的距离为多少?,解析,答案,三、波的反射现象的应用,答案 425 m,解析 设测量员离较近的墙壁的距离为x,则他离较远的墙壁的距离为sx,2xvt1 2(sx)v(t1t) 其中t0.5 s,t11 s,代入数据得:s425 m.,当堂达标检测,1.(多选)下

      6、列说法中不正确的是 A.只有平面波的波面才与波线垂直 B.任何波的波线与波面都相互垂直 C.任何波的波线都表示波的传播方向 D.有些波的波面表示波的传播方向,1,2,3,4,解析 任何波的波线都与波面相互垂直,波线表示波的传播方向,故B、C正确,A、D错误.,解析,答案,2.(多选)关于对惠更斯原理的理解,下列说法正确的是 A.同一波面上的各质点振动情况完全相同 B.同一振源的不同波面上的质点的振动情况可能相同 C.球面波的波面是以波源为中心的一个个球面 D.无论怎样的波,波线始终和波面垂直,答案,1,2,3,4,3.声波从声源发出,在空中向外传播的过程中 A.波速在逐渐变小 B.频率在逐渐变小 C.振幅在逐渐变小 D.波长在逐渐变小,解析,答案,1,2,3,4,解析 声波在空中向外传播时,不管是否遇到障碍物而引起反射,其波速只由空气介质决定.频率(由振源决定)和波长(v/f)均不变,所以A、B、D错; 又因为机械波是传递能量的方式,能量在传播过程中会减小,故其振幅也就逐渐变小,C正确.,1,2,3,4,4.(多选)下列关于波的认识,哪些是正确的 A.潜艇利用声呐探测周围物体的分布情况,用的是波的反射原理 B.隐形飞机怪异的外形及表面涂特殊隐形物质,是为了减少波的反射, 从而达到隐形的目的 C.雷达的工作原理是利用波的反射 D.水波从深水区传到浅水区改变传播方向的现象,是波的反射现象,解析,答案,解析 A、B、C选项中应用了波的反射现象;D选项应用了波的折射现象,深水区和浅水区视为不同介质,故波的传播方向发生改变,故D错误.,1,2,3,4,

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