惠更斯原理及其應(yīng)用

1、第三節(jié)惠更斯原理及其應(yīng)用1(3分)關(guān)于機(jī)械波的波速和波長，下列說法中正確的是()A橫波中相鄰兩個波峰間的距離、縱波的密部中央和疏部中央間距都是一個波長B兩個相鄰的速度相同的介質(zhì)質(zhì)點間的距離是一個波長C波由一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)波速和波長都要改變D機(jī)械波在同一種均勻介質(zhì)中是勻速傳播的【解析】由波長的定義可知A、B不正確波在同一種均勻介質(zhì)中傳播波速不變；當(dāng)波從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時，波的頻率不變，但波速發(fā)生變化，因此波長也發(fā)生變化C、D正確【答案】CD2(3分)聲波在鋼軌中傳播的速度遠(yuǎn)大于在空氣中傳播的速度，則當(dāng)聲音由鋼軌傳到空氣中時()A頻率變小，波長變大B波長變小，頻率變大C頻率不變，波長變

2、大 D頻率不變，波長變小【解析】波在不同種介質(zhì)中傳播時，頻率保持不變由vf可知，若v減小，則減小，D正確【答案】D3(4分)關(guān)于對波速、波長和頻率的關(guān)系vf的理解，下列說法中正確的是()Avf，說明提高波源頻率，它產(chǎn)生的波的波速成正比增大B由vf可知，波長大的波，其傳播速度v一定大Cv、f三個量中，對于同一機(jī)械波通過不同介質(zhì)時，只有f不變D關(guān)系式vf適用于一切機(jī)械波【解析】波速只與傳播介質(zhì)的性質(zhì)有關(guān)，所以選項A和B均錯誤頻率由波源決定，與介質(zhì)無關(guān)，所以同一機(jī)械波f不變在不同介質(zhì)中，因速度變化，從而也變化，所以選項C正確【答案】CD課 標(biāo) 導(dǎo) 思1明確波面和波線等概念，理解惠更斯原理2會用惠更斯

3、原理解釋波的傳播中的反射和折射現(xiàn)象，并了解反射和折射中頻率、波速和波長的變化情況. 學(xué)生P24一、惠更斯原理1波面和波線(1)波面：在波的傳播過程中，任一時刻振動狀態(tài)都相同的介質(zhì)質(zhì)點所組成的面；(2)波線：與波面垂直指向傳播方向的直線，如圖231所示圖231(3)波的分類球面波：波面是球面的波平面波：波面是平面的波2惠更斯原理(1)內(nèi)容：介質(zhì)中任一波陣面上的各點，都可以看作發(fā)射子波的波源，其后任一時刻，這些子波的包跡就是新的波陣面(2)應(yīng)用：如果知道某時刻一列波的某個波陣面的位置，還知道波速，利用惠更斯原理可以得到下一時刻這個波陣面的位置，從而可確定波的傳播方向利用惠更斯原理還可以解釋波的反射

4、、折射二、波的反射和折射1波的反射(1)反射現(xiàn)象：波遇到障礙物時，會返回原來的介質(zhì)中繼續(xù)傳播的現(xiàn)象(2)反射定律：a入射角：入射波的波線與界面法線的夾角b反射角：反射波的波線與界面法線的夾角c內(nèi)容：入射波線、法線和反射波線在同一平面內(nèi)，且反射角等于入射角；反射波的波長、頻率和波速跟入射波相同2波的折射(1)折射現(xiàn)象：波從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時，波的傳播方向發(fā)生改變的現(xiàn)象(2)折射特點：在波的折射中，波的頻率不變，波速和波長都會改變 學(xué)生P24一、波線、波面的特點與關(guān)系1對波線、波面的理解(1)波面：不一定是面，如水波，它只能在水面?zhèn)鞑?，水波的波面是以波源為圓心的一簇圓(2)波線：有方向的一簇

5、線，它的方向代表了波的傳播方向(3)波線與波面的關(guān)系；互相垂直，一定條件下由波面可確定波線，由波線可確定波面2球面波與平面波的區(qū)別與聯(lián)系球面波平面波區(qū)別波面形狀球面平面形成點波源在均勻介質(zhì)中向各個方向發(fā)出的波面波源在均勻介質(zhì)中向波源面兩側(cè)發(fā)出的波波面與波源關(guān)系波面以點波源為球心波面與波源平行聯(lián)系球面波傳至距波源很遠(yuǎn)處時，在空間的某一小區(qū)域內(nèi)的球形波面可看成平面波.二、惠更斯原理的應(yīng)用1應(yīng)用惠更斯原理解釋波現(xiàn)象的步驟(1)在波面上取兩點或多個點作為子波的波源；(2)選一段時間t；(3)根據(jù)波速確定t時間后子波波面的位置；(4)確定子波在波前進(jìn)方向上的包絡(luò)面，即為新的波面；(5)由新的波面可確定波

6、線及其方向2利用惠更斯原理解釋波的傳播如圖232所示，以O(shè)為球心的球面波在時刻t的波面為，按照惠更斯原理，面上每個點都是子波的波源設(shè)各個方向的波速都是v，在t時間之后各子波的波面如圖中虛線所示，是這些子波的包絡(luò)面，它就是原來球面波的波面在時間t后的新位置可以看出，新的波面仍是一個球面，它與原來球面的半徑之差為vt，表示波向前傳播了v·t的距離與此類似，可以用惠更斯原理說明平面波的傳播，如圖233所示圖232圖233【特別提醒】在利用惠更斯原理解釋波的傳播時，t時刻的波面和波面上子波源的選取是任意的，但一般作圖時，為使作出的圖更美觀，通常畫成均勻或?qū)ΨQ的形式一、波的反射有一輛汽車以15

7、 m/s的速度勻速行駛，在其正前方有一陡峭山崖，汽車鳴笛2 s后司機(jī)聽到回聲，此時汽車距山崖的距離是多少？(v聲340 m/s)【導(dǎo)析】聲音向前傳播遇到障礙物再返回的過程中，汽車也在運動【解析】畫出汽車與聲音運動過程示意圖如圖所示，設(shè)汽車由A到C位移為s1，C到山崖B距離為s2，設(shè)汽車鳴笛到司機(jī)聽到回聲時間為t，有t2 s，則：t解得s2 m325 m.【答案】325 m波在同一種均勻介質(zhì)中沿直線傳播，遇到障礙物反射時，波的頻率、波速和波長均不發(fā)生變化。利用反射測距是一種常用的方法，畫出運動的示意圖能幫助分析解題. 1甲、乙兩人平行站在一堵墻前面，兩人相距2a，距離墻均為a，當(dāng)甲開了一槍后，乙

8、在時間t后聽到第一聲槍響，則乙聽到第二聲槍響的時間為()A聽不到B甲開槍3t后C甲開槍2t后 D甲開槍t后【解析】乙聽到第一聲槍響必然是甲放槍的聲音直接傳到乙的耳中，故t.甲、乙兩人及墻的位置如圖所示，乙聽到第二聲槍響必然是墻反射的槍聲，由反射定律可知，波線如圖中AC和CB，由幾何關(guān)系得：ACCB2a，故第二聲槍響傳到乙的耳中的時間為t2t.【答案】C二、波的折射如圖234所示，是聲波從介質(zhì)進(jìn)入介質(zhì)的折射情況，由圖判斷下面說法中正確的是()圖234A入射角大于折射角，聲波在介質(zhì)中的波速大于它在介質(zhì)中的波速B入射角大于折射角，聲波在介質(zhì)中的波速小于它在介質(zhì)中的波速C入射角大于折射角，可能是空氣，

9、可能是水D入射角小于折射角，可能是鋼鐵，可能是空氣【導(dǎo)析】根據(jù)機(jī)械波發(fā)生折射時波長、波速以及頻率(或周期)的變化規(guī)律進(jìn)行分析【解析】依題意，圖中MN為介質(zhì)界面，虛線為法線，i為入射角，為折射角，從圖可直接看出入射角大于折射角(i>)，故聲波在介質(zhì)中的波速大于它在介質(zhì)中的波速，A正確，而B、D均錯誤；聲波在固體和液體中的速度要大于它在空氣中的速度，故C錯誤故選A.【答案】A處理波的反射和折射問題時，首先要找出界面和法線，弄清楚入射角、反射角和折射角；同時記住反射和折射中的一些重要結(jié)論(如在反射或折射過程中波的頻率不變)以及一些實際情況. 2一列聲波從空氣傳入水中，已知水中聲速較大，則()A

10、聲波頻率不變，波長變小B聲波頻率不變，波長變大C聲波頻率變小，波長變大D聲波頻率變大，波長不變【解析】該題考查波在發(fā)生折射時，波速、波長、頻率是否變化的問題由于波的頻率由波源決定，因此波無論在空氣中還是在水中頻率都不變，故C、D錯又因波在水中速度較大，由公式vf可得，波在水中的波長變大，故A錯，B正確【答案】B1下列說法中正確的是()A水波是球面波B聲波是球面波C只有橫波才能形成球面波D只有縱波才能形成球面波【解析】該題考查了波面，根據(jù)球面波的定義可知：若波面是球面則為球面波，與橫波、縱波無關(guān)，由此可知B正確由于水波不能在空間中傳播，所以它是平面波，A不正確【答案】B2聲波從聲源發(fā)出，在空中向外傳播的過程中()A波速在逐漸變小B頻率在逐漸變小C振幅在逐漸變小 D波長在逐漸變小【解析】該題考查聲波在同一種介質(zhì)中傳播時，波長、頻率和波速是否變化的問題聲波在空中向外傳播時，不管是否遇到障礙物引起反射，其波速由空氣介質(zhì)決定頻率(由振源決定)和波長(v/f)均不變，所以A、B、D錯，又因為機(jī)械波是傳遞能量的方式，能量在傳播過程中會減小，故其振幅也就逐漸變小，C正確【答案】C3圖中1、2、3分別代表入射波、反射波、折射波的波線，則()圖235A2與1的波長、頻率相等，波速不等B2與1的波速、頻率相等，波長不等C3與1的波速、頻率、波長均相等D3與1的頻率