粤教版(2019)高中物理选择性必修第一册3

合集下载
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
2.折射现象 (1)定义:机械波从一种介质 进入 另一种介质时,波的 传播方向 发生改 变的现象。 (2)特点:频率不变 ,波速和波长发生改变 。
3.反射和折射是波的普遍性质。
[初试小题]
1.判断正误。
(1)在空旷的房间里往往听不清对方说的话,这是墙壁对声音多次反射
的结果。
(√)
(2)潜水员能听到岸上人的喊声,是声波反射的结果。 (3)潜水员能听到岸上人的喊声是声波折射的结果。
3.在水波槽的衍射实验中,若打击水面的振子的振动频率是 5 Hz,水波在水
槽中的传播速度为 0.05 m/s,为观察到明显的衍射现象,小孔直径 d 应为
A.10 cm
B.5 cm
()
C.d≥1 cm
D.d<1 cm
解析:在水槽中激发的水波的波长为 λ=vf =0.505 m=0.01 m=1 cm。若
的衍射现象
D.只有波才有衍射现象
解析:波绕过障碍物继续向前传播的现象称为波的衍射,发生明显衍射 的条件是孔或障碍物的尺寸跟波长差不多或比波长更小。孔径大并不是 不发生衍射,只是更突出原波的传播,波面只有边缘有变化。换句话说, 波的衍射现象不明显,所以 A、B 项错误,C 项正确;衍射是波特有的 现象,所以 D 项正确。 答案:CD
第三节 机械波的传播现象
学习目标
1.理解什么是波的衍射现象,知道波发生明显 衍射现象的条件,并能用惠更斯原理解释。
2.知道波传播到两种介质交界面时会发生反 射、折射现象,以及反射、折射的特点。
3.知道波的叠加原理,知道波的干涉图样的特 点,掌握形成稳定干涉图样的条件。
知识点一 机械波的衍射与惠更斯原理 [情境导学]
2.波的反射的应用 (1)回声测距 ①当声源不动时,声波遇到了静止障碍物会被反射回来继续传播,由于 反射波与入射波在同一介质中的传播速度相同,因此,入射波和反射波在传 播距离一样的情况下,用的时间相等。设经过时间 t 听到回声,则声源距障碍 物的距离为 s=v 声2t 。 ②当声源以速度 v 向静止的障碍物运动或障碍物以速度 v 向静止的声源 运动时,声源发声时障碍物到声源的距离为 s=(v 声+v)2t 。
一个可观察水波衍射的水波发生槽如图所示,振源的 频率是可以调节的,槽中放置两块可移动的挡板形成宽 度可调节的小孔,观察水波的传播,也可以在水槽中放 置宽度不同的挡板,观察水波的传播,思考下列问题:
(1)水波遇到小孔时,会观察到什么现象?依次减小小孔的尺寸,观察到的 现象有什么变化?
(2)当水波遇到较大的障碍物时,会观察到什么现象?当障碍物较小时,会 观察到什么现象?
波的折射
改变 r≠i 不变 改变 改变
Байду номын сангаас
(2)频率、波速和波长的决定因素 ①频率 f 由波源决定,故无论是反射波的频率还是折射波的频率都与入射 波的频率相同,即与波源的振动频率相同。 ②波速 v 由介质决定,因反射波与入射波在同一介质中传播,故波速不 变;而折射波与入射波在不同介质中传播,所以波速变化。 ③据 v=λf 知,波长 λ 与 v 及 f 有关,即与介质和波源有关,反射波与入 射波在同一介质中波速相同,频率相同,故波长相同。折射波与入射波在不 同介质中传播,v 不同,f 相同,故 λ 不同。
3.思考题。 如图所示,操场中两根竖直杆上各有一个扬声 器,接在同一扩音机上,一位同学沿着 AB 方向 走来。结果他听到的声音会忽强忽弱,这属于什 么物理现象?
提示:波的干涉现象。
机械波的衍射 1.关于衍射的条件 衍射是波特有的现象,一切波都可以发生衍射。衍射只有“明显”与“不 明显”之分,障碍物或小孔的尺寸跟波长差不多,或比波长小是产生明显衍射 的条件。 2.波的衍射实质分析 波传到小孔(障碍物)时,小孔(障碍物)仿佛是一个新波源,由它发出的与 原来同频率的波在小孔(障碍物)后传播,就偏离了直线方向。波的直线传播只 是在衍射不明显时的近似情况。
提示:(1)水波遇到小孔时,水波能穿过小孔,并能到达挡板后面的“阴影 区”,小孔的尺寸减小时,水波到达“阴影 区”的现象更加明显。
(2)当水波遇到较大的障碍物时,将会返回;当障碍物较小时,波能继续向 前传播。
[知识梳理]
1.波的衍射 (1)定义:波绕过 障碍物 或者 穿过小孔 继续向前传播的现象。 (2) 发 生 明 显 衍 射 的 条 件 : 当 缝 、 孔 的 宽 度 或 障 碍 物 的 尺 寸 跟 波 长 相近 ,或者比波长 更小 。 (3)衍射是波特有 的现象,一切波 都可以发生衍射。
要在小孔后产生明显的衍射现象,应取小孔的尺寸小于波长或与波长相差
不多,故 D 正确。 答案:D
知识点二 机械波的反射和折射 [情境导学] 我们在山中、在大的空房间里大声说话时,都会听到回声,这属于波的
什么现象?
提示:波的反射现象。
[知识梳理]
1.反射现象 (1)定义:机械波遇到介质界面会 返回 原介质继续传播的现象。 (2)特点:频率 、 波速 和 波长 都不变。
( ×) (√ )
2.思考题。 人们听不清对方说话时,除了让一只耳朵转向对方,还习惯 性地把同侧的手附在耳旁,这样做是利用声波的什么特点提 高耳朵的接收能力的?
提示:在耳廓原有形状、面积的基础上增加一个手的面积是为了增加波的 反射来提高耳朵的接收能力。
知识点三 机械波的干涉 [情境导学]
两列水波的干涉图样有什么规律? 提示:振动加强点和减弱点互相间隔且稳定不变。
[例题 1] 如图所示,正中有一 O 点是水面上一波
源,实、虚线分别表示该时刻的波峰、波谷,A 是挡板,
B 是小孔,经过一段时间,水面上的波形发生明显衍射
的区域是
()
A.阴影Ⅰ区域
B.阴影Ⅱ区域
C.阴影Ⅰ、Ⅱ区域 D.无明显衍射区域
[解析] 一列水波在传播过程中遇到了小孔 B,相比而言 B 的孔洞的尺寸 比较小,所以能发生明显的衍射,但 A 挡板的尺寸较大,所以不能发生明显 的衍射现象,所以水面上波分布于除阴影Ⅰ以外的区域,故 A、C、D 错误, B 正确。
(1)在波的折射中,波的频率不改变,波速和波长都发生变化。 (2)波在两种介质的界面上发生折射的原因是因为波在不同介质中 的速度不同。
[针对训练] 1.如图所示,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
[解析] (1)声波在介质Ⅰ中传播时,由 v=λf 得 f=vλ11=304.20 Hz=1 700 Hz, 由于声波在不同介质中传播时,频率不变,所以声波在介质Ⅱ中传播时, 频率为 1 700 Hz。 (2)由 v=λf 得声波在介质Ⅱ中的传播速度为 v2=λ2f=0.6×1 700 m/s=1 020 m/s。 (3)波由介质Ⅰ到介质Ⅱ的过程中,只有频率不变,故当波从介质Ⅰ进入 介质Ⅱ时,其频率之比为 1∶1。 [答案] (1)1 700 Hz (2)1 020 m/s (3)1∶1
解析:根据发生明显衍射的条件,可知本题中要使衍射现象更明显,可采 取减小小孔尺寸或增大水波波长,或同时减小小孔尺寸、增大水波波长的 措施,A 项错误,B 项正确;改变频率对衍射现象好像没有影响,但题目 的情境中是水波,介质已确定,由 v=λf 知,若 f 改变了,λ 也会改变, 就会影响衍射发生的明显程度,因此若增大波长,必须减小水波频率,C 项错误,D 项正确。 答案:BD
2.(多选)如图所示,S 为在水面上振动的波源,M、N 为水面
上的两块挡板,其中 M 板可以移动,两板中间有一狭缝,此
时测得 A 处的水没有振动。为使 A 处的水也能发生振动,可
采用的方法是
()
A.使波源的频率增大
B.使波源的频率减小
C.移动 M 使狭缝的距离增大
D.移动 M 使狭缝的距离减小
解析:要使 A 处的水发生振动,应使波的衍射现象更明显,而波能发生明显
[例题 2] 一列声波在介质Ⅰ中的波长为 0.2 m。当 该声波从空气中以某一角度传入介质Ⅱ中时,波长变为 0.6 m,如图所示,若介质Ⅰ中的声速是 340 m/s。求:
(1)该声波在介质Ⅱ中传播时的频率; (2)该声波在介质Ⅱ中传播的速度; (3)若另一种声波在介质Ⅱ中的传播速度为 1 400 m/s,按图中的方向从介 质Ⅰ射入介质Ⅱ中,它在介质 Ⅰ和介质Ⅱ中的频率之比。
[知识梳理]
1.波的叠加原理:几列波相遇时能够保持各自的运动特征。继续传播, 在相遇的区域中,质点的位移等于这几列波单独传播时引起的位移的 合成 。
2.波的干涉 (1)定义: 频率相同 的两列波在相遇的区域中,会出现稳定的相对平静 的区域和剧烈振动的区域, 这些区域的位置是固定的,且互相隔开。 (2)两列波的稳定干涉条件:① 频率 必须相同;② 相位差 恒定;③振动 _方__向___相同。 3.干涉的普遍性:一切波都能够发生干涉,干涉是 波所特有的 现象。
③当声源以速度 v 远离静止的障碍物或障碍物以速度 v 远离静止的声源 时,声源发声时障碍物到声源的距离为 s=(v 声-v)2t 。
(2)超声波定位:蝙蝠、海豚能发出超声波。超声波遇到障碍物或捕食目 标时会被反射回来。蝙蝠、海豚就是根据接收到的反射回来的超声波来确定 障碍物或食物的位置,从而确定飞行或游动的方向。
处的 P 点鸣枪,听到最初两声回音时间间隔 Δt=0.5 s,则两悬崖间距离为
()
A.85 m
B.170 m
C.255 m
D.340 m
解析:设两悬崖 A、B 间距离为 L,P 点距 A 为 x1=85 m。声音由 P 点经
A 反射回到 P 点所用时间 t1=2vx1=0.5 s。声音由 P 点经 B 反射回到 P 所用
[初试小题] 1.判断正误。
(1)只有频率相同的两列波才可以叠加。 (2)两列波叠加时,质点的位移一定增大。 (3)不是所有的波都可以发生干涉现象。
( ×) ( ×) (√ )
2.两波源 S1、S2 在水槽中形成的波形如图所示,其 中实线表示波峰,虚线表示波谷,则 ( ) A.在两波相遇的区域中会产生稳定干涉 B.在两波相遇的区域中不会产生稳定干涉 C.a 点的振动始终加强 D.a 点的振动始终减弱 解析:由题图可知,两列波的波长不相等,由 v=λf,知 f 不相等。不满 足波产生稳定干涉的条件,故 B 正确。 答案:B
解析:波 1、2 都在介质 a 中传播,故 1、2 的频率、波速、波长均相等,A、 B 错误。波 1、3 是在两种不同介质中传播,波速不同,但波源没变,因而频 率相等,由 λ=vf 得波长不同,故 C 错误,D 正确。 答案:D
2.已知声波在空气中传播速度为 340 m/s。在两悬崖 A、B 之间距 A 为 85 m
[答案] B
(1)波的衍射是不需要条件的,但要发生明显的衍射必须满足一定的条件。 (2)波长相对小孔(或障碍物)尺寸越长,衍射现象越明显。
[针对训练]
1.(多选)水波通过小孔,发生了一定程度的衍射,为使衍射现象更明显,下
列做法可取的是
()
A.增大小孔尺寸
B.减小小孔尺寸
C.增大水波频率
D.减小水波频率
2.惠更斯原理 (1)内容:介质中波动传到的各点,都可以看作是发射 子波 的波源, 在其后的任一时刻,这些子波的 包络 就形成新的波面。 (2)应用:惠更斯原理对任何波动 过程都是适用的。
[初试小题]
1.判断正误。
(1)“隔墙有耳”指的是声波的衍射现象。
(√)
(2)狭缝的宽度远大于水波的波长时,有明显的衍射现象。
衍射的条件是狭缝的宽度跟波长相差不多或者比波长更小。因此可将狭缝变
小,或将波长变大,而减小波源的频率可以使波长变大,故 B、D 正确。 答案:BD
波的反射和折射现象 1.波的反射与折射的对比 (1)对应物理量的变化
波现象 比较项
传播方向 频率 f 波速 v 波长 λ
波的反射
改变 i=i′ 不变 不变 不变
( ×)
(3)一切波遇到障碍物都会发生衍射现象
(√)
(4)只有当障碍物的尺寸与波长差不多或比波长小时,才会发生衍射现象。
( ×)
2.(多选)下列说法中正确的是
()
A.孔的尺寸比波长大得多时不会发生衍射现象
B.孔的尺寸比波长小时才发生衍射现象
C.只有当孔的尺寸跟波长相差不多或比波长更小时,才能观察到明显
相关文档
最新文档