2018-2019高中物理 第十二章 機(jī)械波 第6節(jié) 惠更斯原理課件 新人教版選修3-4.ppt

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第十二章,機(jī)械波,第六節(jié)惠更斯原理,課前預(yù)習(xí),1．波面在波的傳播過(guò)程中，任一時(shí)刻介質(zhì)中任何振動(dòng)狀態(tài)都___________________叫做波陣面或波面。說(shuō)明：波面為球面的波叫_________波，波面為平面的波叫_________波。,波面和波線(xiàn),相同的點(diǎn)聯(lián)結(jié)成的面,球面,平面,2．波線(xiàn)沿波的傳播方向作一些帶箭頭的線(xiàn)，叫做波線(xiàn)。(1)波線(xiàn)的指向表示_____________方向。(2)在各向同性的均勻介質(zhì)中，波線(xiàn)恒定與波面_________。(3)球面波的波線(xiàn)是沿_________的直線(xiàn)，平面波的波線(xiàn)是______________的平行直線(xiàn)。(如下圖甲、乙所示)。,波的傳播,垂直,半徑方向,垂直于波面,1．內(nèi)容介質(zhì)中波面上的每一個(gè)點(diǎn)，都可以看成一個(gè)___________，這些新波源發(fā)生子波，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間后，這些子波的包絡(luò)面就構(gòu)成下一時(shí)刻的_________。2．包絡(luò)面某時(shí)刻與子波_________相切的曲面。3．應(yīng)用如果知道某時(shí)刻一列波的某個(gè)波面的位置，還知道_________，利用惠更斯原理可以得到下一時(shí)刻這個(gè)_________的位置，從而可確定波的前進(jìn)方向。,惠更斯原理,新的波源,包絡(luò)面,波面,波速,包絡(luò)面,1．波的反射(1)波的反射波遇到障礙物會(huì)___________繼續(xù)傳播的現(xiàn)象，叫做波的反射。(2)反射定律入射波線(xiàn)、法線(xiàn)、反射波線(xiàn)在___________內(nèi)，且入射角_______反射角。如圖所示。,波的反射和折射,返回來(lái),同一平面,等于,2．波的折射波從一種介質(zhì)射入另一種介質(zhì)時(shí)，傳播方向發(fā)生_________的現(xiàn)象，叫做波的折射。如圖所示。,改變,『判一判』(1)在同一種均勻的介質(zhì)中，波面都是曲面或曲線(xiàn)，但波線(xiàn)都是直線(xiàn)。()(2)任何波的波線(xiàn)與波面都相互垂直。()(3)波在發(fā)生折射后，其頻率和波速都不發(fā)生變化。()(4)反射波線(xiàn)與入射波線(xiàn)一定在同一平面內(nèi)。()(5)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。(),,√,,√,√,『選一選』(多選)下列說(shuō)法正確的是()A．波線(xiàn)表示波的傳播方向B．波面表示波的傳播方向C．只有橫波才有波面D．波傳播中某時(shí)刻任一波面上各子波波前的包絡(luò)面就是新的波面解析：波線(xiàn)表示波的傳播方向，故A正確，B錯(cuò)誤；所有的波都具有波面，故C錯(cuò)誤；由惠更斯原理可知，D正確。,AD,『想一想』墻壁的傳音性比空氣好得多，但把門(mén)窗關(guān)閉后(如圖)，外面?zhèn)魅胧覂?nèi)的聲音卻明顯地減弱，這是為什么？答案：聲波原來(lái)在空氣中傳播，如果沒(méi)有障礙物，能直接傳到室內(nèi)，當(dāng)把門(mén)窗關(guān)閉后，聲波遇到墻壁和門(mén)窗，在界面上發(fā)生反射和折射現(xiàn)象，只有折射進(jìn)入墻壁和門(mén)窗的聲波才能進(jìn)入室內(nèi)，雖然墻壁和門(mén)窗的傳音性能好但反射性能也好，所以大部分聲波被反射回去，室內(nèi)的聲音就顯著地減弱了。,課內(nèi)探究,如圖是波在傳播過(guò)程中的一種現(xiàn)象。(1)此圖是波的什么現(xiàn)象？(2)利用惠更斯原理能解釋此現(xiàn)象嗎？提示：(1)波的衍射現(xiàn)象。(2)擋板縫隙處振動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)作為波源，帶動(dòng)擋板后面的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)。,探究一對(duì)惠更斯原理的理解,1．惠更斯原理的實(shí)質(zhì)：波面上的每一點(diǎn)(面源)都是一個(gè)次級(jí)球面波的子波源，子波的波速與頻率等于初級(jí)波的波速和頻率，此后每一時(shí)刻的子波波面的包絡(luò)面就是該時(shí)刻總的波動(dòng)的波面。其核心思想是介質(zhì)中任一處的波動(dòng)狀態(tài)是由各處的波動(dòng)決定的。2．惠更斯原理的局限性：光的直線(xiàn)傳播、反射、折射等都能用此來(lái)進(jìn)行較好的解釋。但是，惠更斯原理是比較粗糙的，用它不能解釋衍射現(xiàn)象與狹縫或障礙物大小的關(guān)系，而且由惠更斯原理推知有倒退波的存在，而倒退波顯然是不存在的。,典例1(多選)關(guān)于惠更斯原理的理解，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)論什么樣的波，波線(xiàn)始終和波面垂直解題指導(dǎo)：深刻理解惠更斯原理是解題關(guān)鍵。,ABCD,解析：根據(jù)惠更斯原理，介質(zhì)中任一波面上的各點(diǎn)，都可以看作發(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。同一波面上各質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)情況完全相同，選項(xiàng)A正確。不同波面上質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)情況可能相同，選項(xiàng)B正確。球面波的波面是以波源為中心的一個(gè)個(gè)球面，選項(xiàng)C正確。波線(xiàn)始終與波面垂直，選項(xiàng)D正確。,〔對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練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(xiàn)垂直B．任何波的波線(xiàn)與波面都相互垂直C．任何波的波線(xiàn)都表示波的傳播方向D．有些波的波面表示波的傳播方向解析：不管是平面波，還是球面波，其波面與波線(xiàn)均垂直，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，選項(xiàng)B正確，波線(xiàn)表示波的傳播方向，選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)誤。,AD,我們?cè)谏街?、在大的空房間里大聲說(shuō)話(huà)時(shí)，都會(huì)聽(tīng)到回聲，這屬于波的什么現(xiàn)象？提示：波的反射,探究二波的反射現(xiàn)象和波的折射現(xiàn)象中各量的變化,1．波的反射和折射的比較波向前傳播在兩介質(zhì)的界面上同時(shí)發(fā)生了反射和折射現(xiàn)象，一些物理量相應(yīng)發(fā)生了變化，比較如下：,2．說(shuō)明(1)頻率f由波源決定，故無(wú)論是反射波還是折射波都與入射波的頻率，即波源的振動(dòng)頻率相同。(2)波速v由介質(zhì)決定，因反射波與入射波在同一介質(zhì)中傳播，故波速不變；而折射波與入射波在不同介質(zhì)中傳播，所以波速變化。(3)據(jù)v＝λf知，波長(zhǎng)λ與v及f有關(guān)，即與介質(zhì)及波源有關(guān)，反射波與入射波在同一介質(zhì)中傳播，頻率相同，故波長(zhǎng)相同。折射波與入射波在不同介質(zhì)中傳播，f相同，v不同，故λ不同。,如圖所示，有一輛汽車(chē)以15m/s的速度勻速行駛，在其正前方有一陡峭山崖，汽車(chē)?guó)Q笛2s后司機(jī)聽(tīng)到回聲，此時(shí)汽車(chē)距山崖的距離多遠(yuǎn)？(v聲＝340m/s),解題指導(dǎo)：利用反射測(cè)距是一種常用的方法，此題注意汽車(chē)是運(yùn)動(dòng)的，應(yīng)畫(huà)出運(yùn)動(dòng)示意圖，幫助分析解題。,〔對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練2〕人們聽(tīng)不清對(duì)方說(shuō)話(huà)時(shí)，除了讓一只耳朵轉(zhuǎn)向?qū)Ψ?，還習(xí)慣性地把同側(cè)的手附在耳旁，這樣做是利用聲波的_________提高耳的接收能力。解析：在耳廓原有形狀、面積的基礎(chǔ)上增加一個(gè)手的面積是為了增加波的反射來(lái)提高耳朵的接收能力。,反射,素養(yǎng)提升,波的反射、折射、干涉、衍射的比較,分析下列物理現(xiàn)象：(1)夏天里在一次閃電過(guò)后，有時(shí)雷聲轟鳴不絕；(2)“聞其聲而不見(jiàn)其人”；(3)圍繞振動(dòng)的音叉轉(zhuǎn)一圈會(huì)聽(tīng)到忽強(qiáng)忽弱的聲音；(4)當(dāng)正在鳴笛的火車(chē)向著我們急駛而來(lái)時(shí)，我們聽(tīng)到汽笛聲的音調(diào)變高。這些物理現(xiàn)象分別屬于波的()A．反射、衍射、干涉、多普勒效應(yīng)B．折射、衍射、多普勒效應(yīng)、干涉C．反射、折射、干涉、多普勒效應(yīng)D．衍射、折射、干涉、多普勒效應(yīng),A,解析：雷聲轟鳴不絕是波的反射形成的，“聞其聲而不見(jiàn)其人”是聲波的衍射現(xiàn)象，振動(dòng)的音叉周?chē)纬筛缮鎱^(qū)域，所以我們繞音叉運(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)聽(tīng)到忽強(qiáng)忽弱的聲音，火車(chē)汽笛的聲調(diào)變化是波的多普勒效應(yīng)，故選A。,