《同步备课套餐之物理教科版选修3-4讲义：第2章 机械波 4》由会员分享，可在线阅读，更多相关《同步备课套餐之物理教科版选修3-4讲义：第2章 机械波 4（10页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、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，会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一、惠更斯原理导学探究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，向四面八方传播的波峰(波谷)是否会组成一个个圆？与这些圆的切线垂直的线能否表示波的传播方向？答案因为水波由波源向四周传开，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)组成一个个圆与这些圆的切线垂直的线能表示波的传播方向知识梳理1几个概念(1)波面：从波源发出的波经过同一(填“同一”或“不同”)传播时间而达到的各点所组成的面(2)
2、波前：最前面的波面(3)平面波：波面是平面的波(4)圆(球)面波：波面是圆(球)形的波(5)波线：定义：从波源沿着波的传播方向画出的带箭头的线，它表示波的传播方向特点：平面波的波线是垂直于波面的平行线圆形波的波线是沿以波源为中心的半径方向向外的射线2惠更斯原理(1)内容：波在传播过程中所到达的每一点都可看做新的波源，从这些点发出球面形状的子波，其后任一时刻这些子波波前的包络面就是新的波前，这就是惠更斯原理又叫惠更斯作图法(2)应用：如果已知一列波某时刻波前的位置，还知道波速，根据惠更斯原理就可以得到下一时刻波前的位置，从而确定波的传播方向即学即用判断下列说法的正误(1)在波的传播过程中，介质中
3、所有参与振动的质点都可以看做是新的波源()(2)子波是真实存在的波()(3)同一波面上的各质点振动情况可能不相同()(4)无论怎样的波，波线始终和波面垂直()二、波的反射和折射导学探究(1)对着山崖或高墙说话时，能听到回声；夏日的雷声在云层间轰鸣不绝，你知道这是怎么回事吗？ (2)如图1所示为两波的示意图，波由介质1进入介质2时频率变化吗？波长变化吗？图1答案(1)这两种现象都是由于声波的反射造成的(2)频率由波源确定，故频率不变化，波速由介质决定，故波速变化，由知波长变化了知识梳理1波的反射(1)定义：波在传播的过程中，遇到两种介质的分界面时返回到原介质继续传播的现象叫波的反射(2)反射定律
4、：当波传播到两种介质的交界处发生反射时，入射线、法线、反射线在同一平面内，入射线与反射线分别位于法线两侧，而且反射角等于入射角；反射波的波长、频率和波速都与入射波相同2波的折射(1)定义：波在传播过程中，从一种介质进入另一种介质时，波传播的方向发生偏折的现象叫做波的折射(2)折射定律波在介质中发生折射时，入射线、法线、折射线(即折射波线)在同一平面内，入射线与折射线分别位于法线两侧，入射角的正弦值与折射角的正弦值之比等于波在第一种介质中的传播速度跟波在第二种介质中的传播速度之比对给定的两种介质，该比值为常数(3)结论当v1v2时，ir，折射线偏向法线当v1v2时，ir，折射线偏离法线当垂直界面
5、入射(i0)时，r0，传播方向不变，是折射中的特殊情况即学即用判断下列说法的正误(1)波向前传播在两介质的界面上要么发生反射，要么发生折射，二者不会同时发生()(2)波发生反射时波的频率不变，波速变小，波长变短()(3)波发生折射时波的频率不变，但波长、波速发生变化()(4)波的折射和反射现象都可以用惠更斯原理解释()一、对惠更斯原理的理解1惠更斯原理中，同一波面上的各点都可以看做子波的波源波源的频率与子波波源的频率相等2在各向同性均匀介质中，波线恒与波面垂直例1(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同一波面上的各质点振动情况可能不相同C球面
6、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ACD解析按照惠更斯原理：波面是由任意时刻振动情况完全相同的点构成的面，故A对，B错；由波面和波线的概念，不难判定C、D正确二、波在反射、折射现象中的波长、频率和波速 波现象比较项波的反射波的折射传播方向改变反入改变折入频率f不变不变波速v不变改变波长不变改变特别提醒(1)频率(f)由波源决定，故无论是反射波还是折射波都与入射波的频率相等，即与波源的振动频率相同(2)波速(v)由介质决定，故反射波与入射波在同一介质中传播，波速不变，折射波与入射波在不同种介质中传播，波速变化(3)据vf知，波长与波速和频率有关，反射波与入射
7、波，频率相同，波速相同，故波长相同，折射波与入射波在不同介质中传播，频率相同，波速不同，故波长不同例2如图2所示，1、2、3分别代表入射波、反射波、折射波的波线，则()图2A2与1的波长、频率相等，波速不等B2与1的波速、频率相等，波长不等C3与1的波速、频率、波长均相等D3与1的频率相等，波速、波长均不等答案D解析反射波的波长、频率、波速与入射波的都应该相等，故A、B错误；折射波的波长、波速与入射波的都不等，但频率相等，故C错误，D正确图3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3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
8、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答案A解析波的频率取决于波源的振动频率，与介质无关，故同一音叉发出的声波在水中与在空气中传播时频率相同但机械波在介质中传播的速度只取决于介质性质，与波的频率无关，声波在水中传播的速度大于在空气中传播的速度由vf知，声波在水中的波长应较大，对应于题图中波形曲线b，故只有A正确三、反射现象的应用1回声测距(1)当声源不动时，声波遇到了静止的障碍物会返回来继续传播，反射波与入射波在同一介质中传播速度相同，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
9、听到回声，则声源距障碍物的距离为sv声.(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).(3)当声源以速度v远离静止的障碍物或障碍物以速度v远离声源时，声源发声时障碍物到声源的距离为s(v声v).2超声波定位蝙蝠能发出超声波，超声波遇到障碍物或捕食目标时会被反射回来，蝙蝠就依据接收到的反射回来的超声波来确定障碍物或目标位置，从而确定飞行方向另外海豚、雷达也是利用波的反射来定位和测速的例3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，汽车鸣笛2 s后司机听到回声，司机听到回声时汽车距山崖多远？(v声340 m
10、/s)答案325 m解析若汽车静止问题就简单了，现在汽车运动，声音传播，如图所示为汽车与声波的运动过程示意图设汽车由A到C路程为x1，C点到山崖B距离为x；声波由A到B再反射到C路程为x2，因汽车与声波运动时间同为t，则有x2x12x，即v声tv汽t2x，所以x m325 m.1(多选)下列说法正确的是()A波线表示波的传播方向B波面表示波的传播方向C只有横波才有波面D波传播中某时刻任一波面上各子波波前的包络面就是新的波前答案AD解析波线表示波的传播方向，故A正确，B错误；所有的波都具有波面，故C错误；由惠更斯原理可知，D正确2(多选)以下关于波的认识，哪些是正确的()A潜艇利用声呐探测周围物
11、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，是波的反射现象答案ABC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，深水区域和浅水区域视为不同介质，故波的传播方向发生改变，故D错误3如图4所示是一列机械波从一种介质进入另一种介质中发生的现象，已知波在介质中的波速为v1，波在介质中的波速为v2，则v1v2为()图4A1 B.1C. D.答案C解析由折射定律，可知，故C选项正确4某测量员是这样利用回声测距离的：他站在两平行峭壁间某一位置鸣枪
12、，经过1.00 s第一次听到回声，又经过0.50 s再次听到回声，已知声速为340 m/s，则两峭壁间的距离为_答案425 m解析假设两峭壁间的距离为x，测量员离某一峭壁距离为x1，离另一峭壁距离为x2，则xx1x2，第一次听到回声t11.00 s，第二次听到回声t21.5 s，由此可得2x1vt1,2x2vt2，解上式得：x425 m.一、选择题1(多选)下列说法中正确的是()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答案BC解析任何波的波线都与波面相互垂直，波线都表示波的传播方向，故B、C正确，A、D错误2下列
13、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答案B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，与是横波还是纵波无关，由此可知B正确，C、D不正确；由于水波不能在空间中传播，所以它是平面波，A不正确3(多选)关于惠更斯原理、波的反射、波的折射，下列说法正确的是()A惠更斯原理能够解释所有波的现象B子波的波速与频率等于波源的波速和频率C同一波面上的两个位置的质点振动步调也可能相反D波在两介质的界面发生反射和折射时，反射波和折射波的频率不发生变化答案BD4人在室内讲话的声音比在空旷的室外讲话声音要洪亮，是因为()A室内空气不流动
14、 B室内声音多次被反射C室内声音发生折射 D室内物体会吸收声音答案B解析人在室内说话，声波会被室内物体、墙壁反射，甚至反射多次，因而显得声音洪亮5(多选)对于波的折射现象，下列说法中正确的是()A当入射速度小于折射速度时，折射光线偏离法线B当波垂直界面入射时，传播方向不改变，波速和波长都不改变C在波的折射中，波的频率不改变，波速和波长都发生改变D波发生折射时一定不会发生反射现象答案AC解析当入射速度小于折射速度时，折射光线偏离法线，A对；当波垂直界面入射时，传播方向尽管不改变，但由于介质发生改变，波速和波长都发生改变，周期、频率不变，B错，C对；波发生折射时也可以在两种介质界面上发生反射现象，D错6(多选)一列波由固体传入液体时，下列说法中正确的是()A入射波的波长大于折射波的波长B入射波的波速大于折射波的波速C入射波的频率大于折射波的频率D入射波的入射角大于折射波的折射角答案ABD解析固体波速大于液体波速，而波的频率并未变化，所以选项A、B正确，C错误；由折射定律可知，选项D正确7(多选)如图1
