人教版高中物理 12.6 惠更斯原理课件 新人教选修34 (2).ppt

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1、2021/8/9 星期一12021/8/9 星期一22021/8/9 星期一32021/8/9 星期一42021/8/9 星期一52021/8/9 星期一62021/8/9 星期一72021/8/9 星期一82021/8/9 星期一92021/8/9 星期一102021/8/9 星期一112021/8/9 星期一12一、波的反射现象的应用一、波的反射现象的应用2021/8/9 星期一131.1.回声测距回声测距(1)(1)当声源不动时，声波遇到了静止障碍物会返回来继续传当声源不动时，声波遇到了静止障碍物会返回来继续传播，由于反射波与入射波在同一介质中传播速度相同，因播，由于反射波与入射波在同一

2、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，设经过时间等，设经过时间t t听到回声，则声源距障碍物的距离为听到回声，则声源距障碍物的距离为 (2)(2)当声源以速度当声源以速度v v向静止的障碍物运动或障碍物以速度向静止的障碍物运动或障碍物以速度v v向静向静止的声源运动时，声源发声时障碍物到声源的距离为止的声源运动时，声源发声时障碍物到声源的距离为 (3)(3)当声源以速度当声源以速度v v远离静止的障碍物或障碍物以速度远离静止的障碍物或障碍物以速度v v远离静远离静止的声源时，声源发声时障碍物到声源的距离

3、止的声源时，声源发声时障碍物到声源的距离2021/8/9 星期一142.2.超声波定位超声波定位蝙蝠、海豚能发出超声波，超声波遇到障碍物或捕食目标时蝙蝠、海豚能发出超声波，超声波遇到障碍物或捕食目标时会被反射回来会被反射回来.蝙蝠、海豚就是根据接收到反射回来的超声波蝙蝠、海豚就是根据接收到反射回来的超声波来确定障碍物或食物的位置，从而确定飞行或游动方向来确定障碍物或食物的位置，从而确定飞行或游动方向.2021/8/9 星期一15 (1)(1)波在同一均匀介质中传播可以看成匀速直线波在同一均匀介质中传播可以看成匀速直线运动，其规律可以利用匀速直线运动的规律进行分析；运动，其规律可以利用匀速直线运

4、动的规律进行分析；(2)(2)反射波的波长、频率、波速跟入射波的相同反射波的波长、频率、波速跟入射波的相同.2021/8/9 星期一16【典例【典例1 1】某物体发出的声音在空气中的波长为】某物体发出的声音在空气中的波长为1 m1 m，波速为，波速为340 m/s340 m/s，在海水中的波长为，在海水中的波长为4.5 m.4.5 m.海面上发出的声音经海面上发出的声音经0.4 s0.4 s听到回声，则海水深为多少？听到回声，则海水深为多少？【解题指导】【解题指导】求解此题应把握以下三点：求解此题应把握以下三点：2021/8/9 星期一17【标准解答】【标准解答】声音在空气与在水中的频率相同，

5、则声音在空气与在水中的频率相同，则所以所以物体发出的声音经物体发出的声音经 =0.2 s =0.2 s传至海底，故海水的深度为传至海底，故海水的深度为s=vs=v水水 =1 5300.2 m=306 m.=1 5300.2 m=306 m.2021/8/9 星期一18【规律方法】【规律方法】求解回声测距问题的技巧求解回声测距问题的技巧(1)(1)求解反射波的波速是解题的基础求解反射波的波速是解题的基础.若波在同一种均匀介若波在同一种均匀介质传播过程中反射，则反射波的波速与入射波相同质传播过程中反射，则反射波的波速与入射波相同.若波由若波由一种介质进入另一种介质中时反射一种介质进入另一种介质中时

6、反射(如从空气进入水中如从空气进入水中),),则根则根据波由一种介质进入另一种介质时频率不变据波由一种介质进入另一种介质时频率不变,由由v=fv=f求得反求得反射波在另一种介质中的速度射波在另一种介质中的速度.(2)(2)正确画出声波及物体运动过程的几何关系图是解题的突破正确画出声波及物体运动过程的几何关系图是解题的突破口口.(3)(3)由由s=vts=vt求得声波及物体运动的距离并列出几何关系方程是求得声波及物体运动的距离并列出几何关系方程是解题的关键解题的关键.2021/8/9 星期一19二、波的反射现象和波的折射现象中各量的变化二、波的反射现象和波的折射现象中各量的变化2021/8/9

7、星期一22波向前传播在两介质的界面上同时发生了反射和折射现象，波向前传播在两介质的界面上同时发生了反射和折射现象，一些物理量相应发生了变化，比较如下：一些物理量相应发生了变化，比较如下：2021/8/9 星期一23说明说明1.1.频率频率f f由波源决定，故无论是反射波还是折射波都与入射波由波源决定，故无论是反射波还是折射波都与入射波的频率，即波源的振动频率相同的频率，即波源的振动频率相同.2.2.波速波速v v由介质决定，因反射波与入射波在同一介质中传播，由介质决定，因反射波与入射波在同一介质中传播，故波速不变；而折射波与入射波在不同介质中传播，所以波故波速不变；而折射波与入射波在不同介质中

8、传播，所以波速变化速变化.3.3.据据v=fv=f知，波长知，波长与与v v及及f f有关，即与介质及波源有关，反有关，即与介质及波源有关，反射波与入射波在同一介质中传播，频率相同，故波长相同射波与入射波在同一介质中传播，频率相同，故波长相同.折折射波与入射波在不同介质中传播，射波与入射波在不同介质中传播，f f相同，相同，v v不同，故不同，故不同不同.2021/8/9 星期一24 (1)(1)波在两种介质的界面上发生折射的原因是波波在两种介质的界面上发生折射的原因是波在不同介质中的传播速度不同在不同介质中的传播速度不同.(2)(2)对于入射角为零的特殊现象，折射角也为零，即沿原方向对于入射

9、角为零的特殊现象，折射角也为零，即沿原方向传播，但介质发生了变化，其波长和波速也相应发生变化传播，但介质发生了变化，其波长和波速也相应发生变化.2021/8/9 星期一25【典例【典例2 2】一列声波从空气传入水中，已知水中声速较大，则】一列声波从空气传入水中，已知水中声速较大，则()()A.A.声波频率不变，波长变小声波频率不变，波长变小B.B.声波频率不变，波长变大声波频率不变，波长变大C.C.声波频率变小，波长变大声波频率变小，波长变大D.D.声波频率变大，波长不变声波频率变大，波长不变 【解题指导】【解题指导】明确声波从一种介质进入另一种介质中时明确声波从一种介质进入另一种介质中时传播

10、速度发生变化的原因是解题的关键传播速度发生变化的原因是解题的关键.2021/8/9 星期一26【标准解答】【标准解答】选选B.B.由于波的频率由波源决定，因此波无论在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，空气中还是在水中频率都不变，C C、D D错错.又因波在水中速度较又因波在水中速度较大，由公式大，由公式v=fv=f可得，波在水中的波长变大，故可得，波在水中的波长变大，故A A错，错，B B正确正确.2021/8/9 星期一27【典例】利用超声波可以探测鱼群的位置【典例】利用超声波可以探测鱼群的位置.在一只装有超声波在一只装有超声波发射和接收装置的渔船上，向选定的方

11、向发射出频率发射和接收装置的渔船上，向选定的方向发射出频率f=5.8f=5.810104 4 Hz Hz的超声波后，经过时间的超声波后，经过时间t=0.64 st=0.64 s收到从鱼群反射回来收到从鱼群反射回来的反射波的反射波.已知这列超声波在水中的波长已知这列超声波在水中的波长=2.5 cm=2.5 cm，求鱼群，求鱼群到渔船的距离是多少到渔船的距离是多少?2021/8/9 星期一32【标准解答】【标准解答】所发射的超声波在水中的传播速度为：所发射的超声波在水中的传播速度为：v=f=2.510v=f=2.510-2-25.8105.8104 4 m/s=1 450 m/s m/s=1 45

12、0 m/s超声波往返的路程为超声波往返的路程为:s=vt=1 4500.64 m=928 ms=vt=1 4500.64 m=928 m渔船到鱼群的距离为渔船到鱼群的距离为s s1 1=464 m.=464 m.答案：答案：464 m464 m 2021/8/9 星期一33一、选择题一、选择题1.(20111.(2011郴州高二检测郴州高二检测)下列叙述属波的反射现象的是下列叙述属波的反射现象的是()()A.A.夏日的雷声有时会轰鸣不绝夏日的雷声有时会轰鸣不绝B.B.在空房间里讲话，会感到声音比在野外响在空房间里讲话，会感到声音比在野外响C.C.墙里讲话墙外听墙里讲话墙外听D.D.讲话者又听到

13、自己的回声讲话者又听到自己的回声【解析】【解析】选选A A、B B、D.AD.A、B B、D D都属于波的反射现象，都属于波的反射现象，C C属于波属于波的衍射现象的衍射现象.2021/8/9 星期一342.2.下列说法中正确的是下列说法中正确的是()()A.A.水波是球面波水波是球面波B.B.声波是球面波声波是球面波C.C.只有横波才能形成球面波只有横波才能形成球面波D.D.只有纵波才能形成球面波只有纵波才能形成球面波【解析】【解析】选选B.B.若波面是球面，则为球面波，与横波、纵波无若波面是球面，则为球面波，与横波、纵波无关，由此可知关，由此可知B B正确，正确，C C、D D错误错误.由

14、于水波不能在空间中传播，由于水波不能在空间中传播，所以它是平面波，所以它是平面波，A A不正确不正确.2021/8/9 星期一353.3.在反射过程中，反射波跟入射波相同的量是在反射过程中，反射波跟入射波相同的量是()()A.A.波长波长 B.B.波速波速 C.C.频率频率 D.D.振幅振幅【解析】【解析】选选A A、B B、C.C.振幅表示波的能量，在传播中发生变化，振幅表示波的能量，在传播中发生变化，而波的其他特征量不变而波的其他特征量不变.2021/8/9 星期一364.4.下列说法正确的是下列说法正确的是()()A.A.入射波面与法线的夹角为入射角入射波面与法线的夹角为入射角B.B.入

15、射角跟反射角相等入射角跟反射角相等C.C.入射波线与法线的夹角为入射角入射波线与法线的夹角为入射角D.D.入射波线与界面的夹角为入射角入射波线与界面的夹角为入射角【解析】【解析】选选B B、C.C.入射角是波线与法线间的夹角入射角是波线与法线间的夹角.由平面几何由平面几何知识可知，入射角跟反射角相等知识可知，入射角跟反射角相等.B.B、C C对对.2021/8/9 星期一375.5.关于对惠更斯原理的理解，下列说法正确的是关于对惠更斯原理的理解，下列说法正确的是()()A.A.同一波面上的各质点振动情况完全相同同一波面上的各质点振动情况完全相同B.B.同一振源的不同波面上的质点的振动情况可能相

16、同同一振源的不同波面上的质点的振动情况可能相同C.C.球面波的波面是以波源为中心的一个个球面球面波的波面是以波源为中心的一个个球面D.D.无论怎样的波，波线始终和波面垂直无论怎样的波，波线始终和波面垂直【解析】【解析】选选A A、C C、D.D.按照惠更斯原理：波面是由振动情况完按照惠更斯原理：波面是由振动情况完全相同的点构成的面，而不同波面上质点的相位不同，故全相同的点构成的面，而不同波面上质点的相位不同，故A A对对B B错错.由波面和波线的概念，不难判定由波面和波线的概念，不难判定C C、D D正确正确.故正确答案为故正确答案为A A、C C、D.D.2021/8/9 星期一386.6.

17、下列说法正确的是下列说法正确的是()()A.A.入射角与折射角的比等于两波速比入射角与折射角的比等于两波速比B.B.入射波的波长小于折射波的波长入射波的波长小于折射波的波长C.C.入射波的波长大于折射波的波长入射波的波长大于折射波的波长D.D.入射波的波长等于反射波的波长入射波的波长等于反射波的波长【解析】【解析】选选D.D.由于一定介质中的波速是一定的，由于一定介质中的波速是一定的，是一个只是一个只与两种介质的性质有关，而与入射角、折射角无关的常数，与两种介质的性质有关，而与入射角、折射角无关的常数，A A错错.介质不确定时，入射波和折射波的波长大小关系无法确介质不确定时，入射波和折射波的波

18、长大小关系无法确定定.B.B、C C错错.2021/8/9 星期一397.7.下列说法正确的是下列说法正确的是()()A.A.波发生反射时，波的频率不变，波速变小，波长变短波发生反射时，波的频率不变，波速变小，波长变短B.B.波发生反射时，频率、波长、波速均不变波发生反射时，频率、波长、波速均不变C.C.波发生折射时，波的频率不变，但波长、波速发生变化波发生折射时，波的频率不变，但波长、波速发生变化D.D.波发生折射时，波的频率、波长、波速均发生变化波发生折射时，波的频率、波长、波速均发生变化【解析】【解析】选选B B、C.C.波发生反射时，由于在同一种介质中传播，波发生反射时，由于在同一种介

19、质中传播，因此波长、波速和频率不变；波发生折射时，频率不变，波因此波长、波速和频率不变；波发生折射时，频率不变，波速变化，波长变化速变化，波长变化.故故B B、C C正确，正确，A A、D D错误错误.2021/8/9 星期一408.8.当一个探险者进入一个山谷后，为了估测出山谷的宽度，当一个探险者进入一个山谷后，为了估测出山谷的宽度，他吼一声后，经过他吼一声后，经过0.5 s0.5 s听到右边山坡反射回来的声音，又经听到右边山坡反射回来的声音，又经过过1.5 s1.5 s后听到左边山坡反射回来的声音，若声速为后听到左边山坡反射回来的声音，若声速为340 m/s340 m/s，则这个山谷的宽度

20、约为，则这个山谷的宽度约为()()A.170 m B.340 m C.425 m D.680 mA.170 m B.340 m C.425 m D.680 m【解析】【解析】选选C.C.右边的声波从发出到反射回来所用时间为右边的声波从发出到反射回来所用时间为t t1 1=0.5 s=0.5 s，左边的声波从发出到反射回来所用的时间为，左边的声波从发出到反射回来所用的时间为t t2 2=2 s.2 s.山谷的宽度山谷的宽度故故C C正确正确.2021/8/9 星期一41二、非选择题二、非选择题9.9.某人想听到自己发出声音的回声，若已知声音在空气中的某人想听到自己发出声音的回声，若已知声音在空气

21、中的传播速度为传播速度为340 m/s340 m/s，那么他至少要离障碍物多远，那么他至少要离障碍物多远?【解析】【解析】区别人发出的声音与回声至少需要区别人发出的声音与回声至少需要0.1 s0.1 s的时间的时间.设设障碍物至少和人相距障碍物至少和人相距s s，则有，则有2s=vt2s=vt，得，得答案：答案：17 m17 m2021/8/9 星期一4210.10.一声波在空气中的波长为一声波在空气中的波长为25 cm25 cm，速度为，速度为340 m/s340 m/s，当折射，当折射入另一种介质时，波长变为入另一种介质时，波长变为80 cm80 cm，求：，求：(1)(1)声波在这种介质

22、中的频率；声波在这种介质中的频率；(2)(2)声波在这种介质中的传播速度声波在这种介质中的传播速度.【解析】【解析】(1)(1)声波由空气进入另一种介质时，频率不变，由声波由空气进入另一种介质时，频率不变，由v=fv=f得得 Hz=1 360 Hz.Hz=1 360 Hz.(2)(2)因频率不变，有因频率不变，有得得:答案：答案：(1)1 360 Hz (2)1 088 m/s(1)1 360 Hz (2)1 088 m/s2021/8/9 星期一43 【方法技巧】【方法技巧】波的反射和折射问题中的规律波的反射和折射问题中的规律在讨论波的反射、折射中频率、波速和波长时，仍然要抓住在讨论波的反射

23、、折射中频率、波速和波长时，仍然要抓住以下几点：以下几点：(1)(1)频率是由振源决定的，介质中各个质点的振动都是受迫振频率是由振源决定的，介质中各个质点的振动都是受迫振动，因此不论是反射还是折射，波的频率是不改变的动，因此不论是反射还是折射，波的频率是不改变的.(2)(2)波速是由介质决定的，波反射时是在同一介质中传播，因波速是由介质决定的，波反射时是在同一介质中传播，因此波速不变，波折射时是在不同介质中传播，因此波速改变此波速不变，波折射时是在不同介质中传播，因此波速改变.(3)(3)波长是由频率和波速共同决定的，即在波的反射中，由于波长是由频率和波速共同决定的，即在波的反射中，由于波的频率和波速均不变，根据公式波的频率和波速均不变，根据公式 可知波长不改变；在可知波长不改变；在波的折射中，当进入新的介质中波速增大时，由波的折射中，当进入新的介质中波速增大时，由 可知波可知波长变大长变大.2021/8/9 星期一44Thank you!Thank you!2021/8/9 星期一452021/8/9 星期一46