2018版高中物理 第2章 机械波 第3节 惠更斯原理及其应用教师用书 粤教版选修3-4

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1、第三节惠更斯原理及其应用1．(3分)关于机械波的波速和波长，下列说法中正确的是(　　)A．横波中相邻两个波峰间的距离、纵波的密部中央和疏部中央间距都是一个波长B．两个相邻的速度相同的介质质点间的距离是一个波长C．波由一种介质进入另一种介质波速和波长都要改变D．机械波在同一种均匀介质中是匀速传播的【解析】　由波长的定义可知A、B不正确．波在同一种均匀介质中传播波速不变；当波从一种介质进入另一种介质时，波的频率不变，但波速发生变化，因此波长也发生变化．C、D正确．【答案】　CD2．(3分)声波在钢轨中传播的速度远大于在空气中传播的速度，则当声音由钢轨传到空气中时(　　)A．频率变小

2、，波长变大　　B．波长变小，频率变大C．频率不变，波长变大D．频率不变，波长变小【解析】　波在不同种介质中传播时，频率保持不变．由v＝λf可知，若v减小，λ则减小，D正确．【答案】　D3．(4分)关于对波速、波长和频率的关系v＝λf的理解，下列说法中正确的是(　　)A．v＝λf，说明提高波源频率，它产生的波的波速成正比增大B．由v＝λf可知，波长λ大的波，其传播速度v一定大C．v、λ、f三个量中，对于同一机械波通过不同介质时，只有f不变D．关系式v＝λf适用于一切机械波【解析】　波速只与传播介质的性质有关，所以选项A和B均错误．频率由波源决定，与介质无关，所以同一机械波f不变．

3、在不同介质中，因速度变化，从而λ也变化，所以选项C正确．【答案】　CD课标导思1．明确波面和波线等概念，理解惠更斯原理．2．会用惠更斯原理解释波的传播中的反射和折射现象，并了解反射和折射中频率、波速和波长的变化情况.学生P24一、惠更斯原理1．波面和波线(1)波面：在波的传播过程中，任一时刻振动状态都相同的介质质点所组成的面；(2)波线：与波面垂直指向传播方向的直线，如图2－3－1所示．图2－3－1(3)波的分类①球面波：波面是球面的波．②平面波：波面是平面的波．2．惠更斯原理(1)内容：介质中任一波阵面上的各点，都可以看作发射子波的波源，其后任一时刻，这些子波的包迹就是新的波

4、阵面．(2)应用：如果知道某时刻一列波的某个波阵面的位置，还知道波速，利用惠更斯原理可以得到下一时刻这个波阵面的位置，从而可确定波的传播方向．利用惠更斯原理还可以解释波的反射、折射．二、波的反射和折射1．波的反射(1)反射现象：波遇到障碍物时，会返回原来的介质中继续传播的现象．(2)反射定律：a．入射角：入射波的波线与界面法线的夹角．b．反射角：反射波的波线与界面法线的夹角．c．内容：入射波线、法线和反射波线在同一平面内，且反射角等于入射角；反射波的波长、频率和波速跟入射波相同．2．波的折射(1)折射现象：波从一种介质进入另一种介质时，波的传播方向发生改变的现象．(2)折射特点

5、：在波的折射中，波的频率不变，波速和波长都会改变．学生P24一、波线、波面的特点与关系1．对波线、波面的理解(1)波面：不一定是面，如水波，它只能在水面传播，水波的波面是以波源为圆心的一簇圆．(2)波线：有方向的一簇线，它的方向代表了波的传播方向．(3)波线与波面的关系；互相垂直，一定条件下由波面可确定波线，由波线可确定波面．2．球面波与平面波的区别与联系球面波平面波区别波面形状球面平面形成点波源在均匀介质中向各个方向发出的波面波源在均匀介质中向波源面两侧发出的波波面与波源关系波面以点波源为球心波面与波源平行联系球面波传至距波源很远处时，在空间的某一小区域内的球形波面可看成平面

6、波.二、惠更斯原理的应用1．应用惠更斯原理解释波现象的步骤(1)在波面上取两点或多个点作为子波的波源；(2)选一段时间Δt；(3)根据波速确定Δt时间后子波波面的位置；(4)确定子波在波前进方向上的包络面，即为新的波面；(5)由新的波面可确定波线及其方向．2．利用惠更斯原理解释波的传播如图2－3－2所示，以O为球心的球面波在时刻t的波面为γ，按照惠更斯原理，γ面上每个点都是子波的波源．设各个方向的波速都是v，在Δt时间之后各子波的波面如图中虚线所示，γ′是这些子波的包络面，它就是原来球面波的波面在时间Δt后的新位置．可以看出，新的波面仍是一个球面，它与原来球面的半径之差为vΔt

7、，表示波向前传播了v·Δt的距离．与此类似，可以用惠更斯原理说明平面波的传播，如图2－3－3所示．图2－3－2　　　　　　图2－3－3【特别提醒】　在利用惠更斯原理解释波的传播时，t时刻的波面γ和波面上子波源的选取是任意的，但一般作图时，为使作出的图更美观，通常画成均匀或对称的形式．一、波的反射　有一辆汽车以15m/s的速度匀速行驶，在其正前方有一陡峭山崖，汽车鸣笛2s后司机听到回声，此时汽车距山崖的距离是多少？(v声＝340m/s)【导析】　声音向前传播遇到障碍物再返回的过程中，汽车也在运