2019-2020年高中物理第2章机械波第3节惠更斯原理及其应用课件粤教版选修3_4

汽车鸣笛 2 s 后司机听到回声，此时汽车距山崖的距离是多少？(v 声＝340 m/s)
【导析】 声音向前传播遇到障碍物再返回的过程中，汽车也在运动．
【解析】 画出汽车与声音运动过程示意图如图所示，设 汽车由 A 到 C 位移为 s1，C 到山崖 B 距离为 s2，设汽车鸣笛 到司机听到回声时间为 t，有 t＝2 s，则：vs车1 ＝s1＋v声2s2＝t
二、波的反射和折射 1．波的反射 (1)反射现象：波遇到障碍物时，会__返__回___原__来___的__介___质_继中续传播的现象． (2)反射定律： a．入射角：入射波的波线与界面法线的夹角． b．反射角：反射波的波线与界面法线的夹角． c．内容：入射波线、法线和反射波线在同一平面内，且反射角_等___于_入射角； 反射波的波长、频率和波速跟入射波_相___同__．
2．利用惠更斯原理解释波的传播 如图 2－3－2 所示，以 O 为球心的球面波在时刻 t 的波面为 γ，按照惠更斯 原理，γ 面上每个点都是子波的波源．设各个方向的波速都是 v，在 Δt 时间之后 各子波的波面如图中虚线所示，γ′是这些子波的包络面，它就是原来球面波的 波面在时间 Δt 后的新位置．可以看出，新的波面仍是一个球面，它与原来球面 的半径之差为 vΔt，表示波向前传播了 v·Δt 的距离．
了解反射和折射中频率、波速和波长的变化情况.
一、惠更斯原理 1．波面和波线 (1)波面：在波的传播过程中，任一时刻_振__动___状__态都相同的介质质点所组成的面； (2)波线：与波面_垂___直__指向_传___播__方___向的直线，如图 2－3－1 所示．
图 2－3－1
(3)波的分类 ①球面波：波面是__球__面__的波． ②平面波：波面是_平___面__的波．
2019/7/19
最新中小学教学课件
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【解析】 该题考查了波面，根据球面波的定义可知：若波面是球面则为 球面波，与横波、纵波无关，由此可知 B 正确．由于水波不能在空间中传播， 所以它是平面波，A 不正确．
【答案】 B
2．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
3．图中 1、2、3 分别代表入射波、反射波、折射波的波线，则( )
图 2－3－5 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】 反射波的波长、频率、波速与入射波都应该相等，故 A 错，B 错；折射波的波长、波速与入射波都不等，但频率相等，故 C 错，D 正确．
【解析】 波速只与传播介质的性质有关，所以选项 A 和 B 均错误．频率 由波源决定，与介质无关，所以同一机械波 f 不变．在不同介质中，因速度变化， 从而 λ 也变化，所以选项 C 正确．
【答案】 CD
1．明确波面和波线等概念，理解惠更斯原理． 课标
2．会用惠更斯原理解释波的传播中的反射和折射现象，并 导思
2．球面波与平面波的区别与联系
球面波
平面波
波面形状
球面
平面
点波源在均匀介质中 面波源在均匀介质中向
区别
Hale Waihona Puke Baidu
形成
向各个方向发出的波 波源面两侧发出的波
波面与波源关系 波面以点波源为球心 波面与波源平行
球面波传至距波源很远处时，在空间的某一小区域内的球形波面 联系
可看成平面波.
二、惠更斯原理的应用 1．应用惠更斯原理解释波现象的步骤 (1)在波面上取两点或多个点作为子波的波源； (2)选一段时间 Δt； (3)根据波速确定 Δt 时间后子波波面的位置； (4)确定子波在波前进方向上的包络面，即为新的波面； (5)由新的波面可确定波线及其方向．
【答案】 D
4．对于平面波，波阵面与波线________；对于球面波，波阵面是以________ 为球心的球面，波线沿球的________方向．介质中任一波面上的各点，都可以 看作________．
【解析】 根据波面、波线的特点分析．
【答案】 垂直 波源 半径 发射子波的波源
编后语
• 常常可见到这样的同学，他们在下课前几分钟就开始看表、收拾课本文具，下课铃一响，就迫不及待地“逃离”教室。实际上，每节课刚下课时的几分 钟是我们对上课内容查漏补缺的好时机。善于学习的同学往往懂得抓好课后的“黄金两分钟”。那么，课后的“黄金时间”可以用来做什么呢？
课
前
新
知
导
学
课
后
第三节 惠更斯原理及其应用
实
践
导
练
课
堂
疑
难
导
析
1．(3 分)关于机械波的波速和波长，下列说法中正确的是( ) A．横波中相邻两个波峰间的距离、纵波的密部中央和疏部中央间距都是一 个波长 B．两个相邻的速度相同的介质质点间的距离是一个波长 C．波由一种介质进入另一种介质波速和波长都要改变 D．机械波在同一种均匀介质中是匀速传播的
开了一枪后，乙在时间 t 后听到第一声枪响，则乙听到第二声枪响的时间为( )
A．听不到
B．甲开枪 3t 后
C．甲开枪 2t 后
D．甲开枪
3＋ 2
7 t
后
【解析】 乙听到第一声枪响必然是甲放枪的声音直接传到乙的耳中，故 t＝2va.
甲、乙两人及墙的位置如图所示，乙听到第二声枪响必然是墙反射的枪声， 由反射定律可知，波线如图中 AC 和 CB，由几何关系得：AC＝CB＝2a，故第 二声枪响传到乙的耳中的时间为 t′＝AC＋v CB＝4va＝2t.
与此类似，可以用惠更斯原理说明平面波的传播，如图 2－3－3 所示．
图 2－3－2
图 2－3－3
【特别提醒】 在利用惠更斯原理解释波的传播时，t 时刻的波面 γ 和波面 上子波源的选取是任意的，但一般作图时，为使作出的图更美观，通常画成均 匀或对称的形式．
一、波的反射 有一辆汽车以 15 m/s 的速度匀速行驶，在其正前方有一陡峭山崖，
• 一、释疑难 • 对课堂上老师讲到的内容自己想不通卡壳的问题，应该在课堂上标出来，下课时，在老师还未离开教室的时候，要主动请老师讲解清楚。如果老师已
经离开教室，也可以向同学请教，及时消除疑难问题。做到当堂知识，当堂解决。 • 二、补笔记 • 上课时，如果有些东西没有记下来，不要因为惦记着漏了的笔记而影响记下面的内容，可以在笔记本上留下一定的空间。下课后，再从头到尾阅读一
【解析】 由波长的定义可知 A、B 不正确．波在同一种均匀介质中传播波 速不变；当波从一种介质进入另一种介质时，波的频率不变，但波速发生变化， 因此波长也发生变化．C、D 正确．
【答案】 CD
2．(3 分)声波在钢轨中传播的速度远大于在空气中传播的速度，则当声音由 钢轨传到空气中时( )
A．频率变小，波长变大 B．波长变小，频率变大 C．频率不变，波长变大 D．频率不变，波长变小 【解析】 波在不同种介质中传播时，频率保持不变．由 v＝λf 可知，若 v 减小，λ 则减小，D 正确．
2．波的折射 (1)折射现象：波从一种介质进入另一种介质时，波的传播方向发生改变的 现象． (2)折射特点：在波的折射中，波的__频___率__不变，波速和波长都会改变．
一、波线、波面的特点与关系 1．对波线、波面的理解 (1)波面：不一定是面，如水波，它只能在水面传播，水波的波面是以波源 为圆心的一簇圆． (2)波线：有方向的一簇线，它的方向代表了波的传播方向． (3)波线与波面的关系；互相垂直，一定条件下由波面可确定波线，由波线 可确定波面．
【解析】 该题考查波在发生折射时，波速、波长、频率是否变化的问题．由 于波的频率由波源决定，因此波无论在空气中还是在水中频率都不变，故 C、D 错．又因波在水中速度较大，由公式 v＝λf 可得，波在水中的波长变大，故 A 错， B 正确．
【答案】 B
1．下列说法中正确的是( ) A．水波是球面波 B．声波是球面波 C．只有横波才能形成球面波 D．只有纵波才能形成球面波
遍自己写的笔记，既可以起到复习的作用，又可以检查笔记中的遗漏和错误。遗漏之处要补全，错别字要纠正，过于潦草的字要写清楚。同时，将自己 对讲课内容的理解、自己的收获和感想，用自己的话写在笔记本的空白处。这样，可以使笔记变的更加完整、充实。 • 三、课后“静思2分钟”大有学问 • 我们还要注意课后的及时思考。利用课间休息时间，在心中快速把刚才上课时刚讲过的一些关键思路理一遍，把老师讲解的题目从题意到解答整个过 程详细审视一遍，这样，不仅可以加深知识的理解和记忆，还可以轻而易举地掌握一些关键的解题技巧。所以，2分钟的课后静思等于同一学科知识的 课后复习30分钟。
【导析】 根据机械波发生折射时波长、波速以及频率(或周期)的变化规律 进行分析．
【解析】 依题意，图中 MN 为介质界面，虚线为法线，i 为入射角，γ 为 折射角，从图可直接看出入射角大于折射角(i>γ)，故声波在介质Ⅰ中的波速大于 它在介质Ⅱ中的波速，A 正确，而 B、D 均错误；声波在固体和液体中的速度要 大于它在空气中的速度，故 C 错误．故选 A.
【答案】 D
3．(4 分)关于对波速、波长和频率的关系 v＝λf 的理解，下列说法中正确的 是( )
A．v＝λf，说明提高波源频率，它产生的波的波速成正比增大 B．由 v＝λf 可知，波长 λ 大的波，其传播速度 v 一定大 C．v、λ、f 三个量中，对于同一机械波通过不同介质时，只有 f 不变 D．关系式 v＝λf 适用于一切机械波
2．惠更斯原理 (1)内容：介质中任一波阵面上的各点，都可以看作发射子波的_波__源__，其后 任一时刻，这些子波的_包___迹_就是新的波阵面． (2)应用：如果知道某时刻一列波的某个_波__阵___面的位置，还知道_波___速_，利用 惠 更 斯 原 理 可 以 得 到 下 一 时 刻 这 个 _波__阵___面_ 的 位 置 ， 从 而 可 确 定 波 的 __传___播__方___向_．利用惠更斯原理还可以解释波的_反___射__、__折___射__．
【答案】 C
二、波的折射 如图 2－3－4 所示，是声波从介质Ⅰ进入介质Ⅱ的折射情况，由
图判断下面说法中正确的是( )
图 2－3－4
A．入射角大于折射角，声波在介质Ⅰ中的波速大于它在介质Ⅱ中的波速 B．入射角大于折射角，声波在介质Ⅰ中的波速小于它在介质Ⅱ中的波速 C．入射角大于折射角，Ⅰ可能是空气，Ⅱ可能是水 D．入射角小于折射角，Ⅰ可能是钢铁，Ⅱ可能是空气
【答案】 A
处理波的反射和折射问题时，首先要找出界面和法线，弄清楚入射角、反 射角和折射角；同时记住反射和折射中的一些重要结论(如在反射或折射过程中 波的频率不变)以及一些实际情况.
2．一列声波从空气传入水中，已知水中声速较大，则( ) A．声波频率不变，波长变小 B．声波频率不变，波长变大 C．声波频率变小，波长变大 D．声波频率变大，波长不变
【解析】 该题考查声波在同一种介质中传播时，波长、频率和波速是否
变化的问题．
声波在空中向外传播时，不管是否遇到障碍物引起反射，其波速由空气介
质决定．频率(由振源决定)和波长(λ＝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． 【答案】 C
解得 s2＝v声·t2－s1＝v声·t－2 v车t ＝340－215×2 m＝325 m.
【答案】 325 m
波在同一种均匀介质中沿直线传播，遇到障碍物反射时，波的频率、波速 和波长均不发生变化。利用反射测距是一种常用的方法，画出运动的示意图能 帮助分析解题.
1．甲、乙两人平行站在一堵墙前面，两人相距 2a，距离墙均为 3a，当甲