物理粵教版學案第章第三節(jié)惠更斯原理及其應用

學必求其心得，業(yè)必貴于專精學必求其心得，業(yè)必貴于專精學必求其心得，業(yè)必貴于專精第三節(jié)惠更斯原理及其應用學習目標重點難點1．能說出什么是波面和波線．2．能說出什么是波的反射現(xiàn)象及反射定律的內(nèi)容．3．能說出什么是波的折射現(xiàn)象及折射定律的內(nèi)容．重點:反射定律和折射定律．難點：用惠更斯原理解釋反射現(xiàn)象．一、惠更斯原理1．惠更斯原理介質(zhì)中任一波陣面上的各點,都可以看作是發(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．波面和波線任何振動狀態(tài)相同的點都組成一個圓，這些圓叫做波面,與波面垂直的線叫波線，用來表示波的傳播方向．二、波的反射和折射1．波的反射波發(fā)生反射時，入射角等于反射角，反射波的波長、頻率、波速跟入射波相同．2．波的折射波從一種介質(zhì)進入另一種介質(zhì)時，波線發(fā)生改變的現(xiàn)象叫波的折射，在波的折射中，波的頻率不變，波速和波長都會改變．預習交流學生討論:一列波從一種介質(zhì)進入另一種介質(zhì)時，波的波長、頻率和波速三個量哪個改變，哪個不變？答案：波速和波長改變，頻率不變．解析：波的頻率始終等于波源的頻率，由波源決定,與介質(zhì)無關(guān)，所以波從一種介質(zhì)進入另一種介質(zhì)時，頻率不變;波速由介質(zhì)決定，與波源無關(guān)，所以波從一種介質(zhì)進入另一種介質(zhì)時，波速一定改變,從而波長也一定改變．一、波的反射1．我們通常都有這樣的體會，在空房間里講話要比在普通房間里感覺聲音響，這是為什么？答案：人說話時發(fā)出聲波，聲波在空房間里遇到墻壁、地面、天花板發(fā)生反射時，由于距離近，原聲與回聲幾乎同時到達人耳，人耳只能分開相差0.1s以上的聲音，所以人在空房間里講話感覺聲音比在普通房間大，而普通房間里的幔帳、地毯、衣物等會吸收聲波,會影響室內(nèi)的聲響效果．2．夏天的雨季，大雨來臨前一道閃電過后，接著我們會聽到一陣“轟轟隆隆”的雷鳴，說一說這種雷聲是怎么形成的．答案：云層積累的大量電荷放電，形成閃電同時發(fā)出巨大聲音,閃電聲在不同云層之間反復反射，所以較長時間內(nèi)聽到“轟轟隆隆”的聲音．3．回聲是聲波的反射現(xiàn)象,某人想聽到自己發(fā)出的聲音的回聲，那么他至少要離障礙物多遠?（聲音在空氣中的傳播速度為340m/s，原聲與回聲的最短區(qū)分時間為0.1s)答案：17m設人離障礙物的最小距離為x，則2x＝340×0.1m，x＝17m．某測量員是這樣利用回聲測距離的：他站在兩平行峭壁間某一位置鳴槍，經(jīng)過1。00s第一次聽到回聲,又經(jīng)過0.50s再次聽到回聲,已知聲速為340m/s，則兩峭壁間的距離為__________m．答案:425解析：假設兩峭壁間的距離為s，測量員離某一峭壁距離為s1，離另一峭壁距離為s2，則s＝s1＋s2，第一次聽到回聲t1＝1.00s，第二次聽到回聲t2＝1。50s，由此可得2s1＝vt1,2s2＝vt2，解上式得：s＝eq\f(vt1＋vt2，2)＝425m．1．反射是波的共性，一切波都能發(fā)生反射．2．波發(fā)生反射現(xiàn)象時，傳播方向發(fā)生變化，波長、頻率和波速都不變．二、波的折射1．中午午休時，外界嘈雜的聲音影響休息，墻壁的傳音性能比空氣好得多，但關(guān)閉門窗后,外面?zhèn)魅胧覂?nèi)的聲音卻能明顯減弱，這是為什么？答案：聲波原來在空氣中傳播，如果沒有障礙物,能直接傳入室內(nèi)，當把門窗關(guān)閉后，聲波遇到墻壁和門窗,在界面上發(fā)生反射和折射現(xiàn)象,大部分聲波被反射回去，只有部分聲波折射進入墻壁和門窗的聲波才能透射進入室內(nèi)，所以室內(nèi)的聲音明顯地減弱．2．波發(fā)生折射的原因是什么？答案：波發(fā)生折射的原因是波在不同介質(zhì)中的傳播速度不同．3．在波的折射現(xiàn)象中，什么發(fā)生了變化？答案：波的折射是波從一種介質(zhì)射入另一種介質(zhì)中時傳播方向發(fā)生偏折的現(xiàn)象，因而波的傳播方向發(fā)生了改變．由于入射波和折射波在兩種不同的介質(zhì)中傳播，因此波速會發(fā)生變化，波的頻率由波源決定，即頻率不變，由公式λ＝eq\f（v，f）,可知波長發(fā)生變化．4．如圖所示，一束平面波中的波線a首先于時刻t由介質(zhì)1到達界面．波線a進入介質(zhì)2后，再經(jīng)過時間Δt，波線b也到達界面．波在介質(zhì)1和介質(zhì)2中的傳播速度分別為v1和v2，在Δt時間內(nèi)，兩條波線a和b前進的距離分別為AA′和BB′，當波線b到達界面時，新的波面在A′B′的位置．試根據(jù)以上條件，利用幾何知識推導波的入射角θ1和折射角θ2之間的關(guān)系．答案:由于∠BAB′＝θ1,所以AB′＝eq\f(BB′,sinθ1）．又∠A′B′A＝θ2，則AA′＝AB′sinθ2＝eq\f（BB′，sinθ1）sinθ2,即eq\f（sinθ1，sinθ2）＝eq\f（BB′,AA′)＝eq\f(v1Δt，v2Δt)＝eq\f(v1,v2),所以eq\f（sinθ1,sinθ2）＝eq\f（v1,v2）．如圖所示，某列波以60°的入射角由甲介質(zhì)射到乙介質(zhì)的界面上同時產(chǎn)生反射和折射，若反射波的波線與折射波的波線的夾角為90°，此波在乙介質(zhì)中的波速為1.2×105km/s．（1）該波的折射角為多大?(2)該波在甲介質(zhì)中的傳播速度為多少？（3）該波在兩種介質(zhì)中的波長比為多少？答案：見解析解析：由反射定律可得反射角的大小，由反射波與折射波垂直可得折射角的余角大小，從而求得折射角，由折射定律,可得波速．由波速公式再變形可得波長．（1）由反射定律可得反射角為60°，由題圖的幾何關(guān)系可得折射角為r=30°．（2）由波的折射規(guī)律所以v甲=·v乙=·v乙=×1。2×105km/s=2.08×105km/s．（3)因波長，又因為波在兩種介質(zhì)中的頻率相同，則．1．折射是波的共性,一切波都能發(fā)生折射現(xiàn)象．2．波發(fā)生折射的原因是波在兩種介質(zhì)中的傳播速度不同．3．在波的折射中遵循下列規(guī)律：①折射波與入射波的頻率相同．②折射波和入射波的波速和波長不同．③在波的折射中，入射角θ1和折射角θ2之間的關(guān)系為eq\f(sinθ1，sinθ2）＝eq\f（v1，v2)，其中v1和v2是在介質(zhì)1和介質(zhì)2中的波速．1．下列敘述屬波的反射現(xiàn)象的是(）．A．夏日下雨的時候先看到閃電，再聽見雷聲B．在空房間里講話,會感到聲音更響C．墻里講話墻外聽D．講話者又聽到自己的回聲答案：BD2．在反射過程中，反射波跟入射波不相同的量是（)．A．波長B．波速C．頻率D．振幅答案:D解析：頻率由波源決定，波長和波速由介質(zhì)決定，故波長、波速、頻率均不變,A、B、C錯誤；振幅表示振動的能量,在界面處有一部分能量被吸收，故振幅將減小，D正確．3．下列說法正確的是(）．A．入射波面與法線的夾角為入射角B．入射角跟反射角相等C．入射波線與法線的夾角為入射角D．入射波線與界面的夾角為入射角答案：BC解析：入射波線與法線間的夾角為入射角，A、D錯誤，C正確；由反射定律知B正確．4．下列說法正確的是()．A．入射角與折射角的比等于兩波速之比B．入射波的波長小于折射波的波長C．入射波的波長大于折射波的波長D．入射波的波長等于反射波的波長答案：D解析：由于一定介質(zhì)中的波速是一定的，eq\f(v1，v2)是一個只與兩種介質(zhì)的性質(zhì)有關(guān)而與入射角無關(guān)的常數(shù),A錯．在波的折射中，波的頻率不變,波速和波長都會改變；入射波與