2018至2019版高中物理第二章机械波4惠更斯原理波的反射与折射学案教科版

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1、4　惠更斯原理　波的反射与折射[学习目标]　1.知道什么是波面和波线.2.了解惠更斯原理，会用惠更斯原理解释波的反射与折射现象.3.认识波的反射和折射现象，知道反射定律和折射定律.一、惠更斯原理1.内容：波在传播过程中所到达的每一点都可看做新的波源，从这些点发出球面形状的子波，其后任一时刻这些子波波前的包络面就是新的波前，这就是惠更斯原理.又叫惠更斯作图法.2.应用：根据惠更斯原理，由已知的某一时刻波前确定下一时刻波前，从而确定波的传播方向.二、波的反射与折射1.波的反射(1)定义：波在传播的过程中，遇到

2、两种介质的分界面时返回到原介质继续传播的现象叫波的反射.(2)反射定律：当波传播到两种介质的交界处发生反射时，入射线、法线、反射线在同一平面内，入射线与反射线分别位于法线两侧，而且反射角等于入射角；反射波的波长、频率和波速都与入射波相同.2.波的折射(1)定义：波在传播过程中，从一种介质进入另一种介质时，波传播的方向发生偏折的现象叫做波的折射.(2)折射定律波在介质中发生折射时，入射线、法线、折射线(即折射波线)在同一平面内，入射线与折射线分别位于法线两侧，入射角的正弦值与折射角的正弦值之比等于波在第一种

3、介质中的传播速度跟波在第二种介质中的传播速度之比.对给定的两种介质，该比值为常数.＝(3)结论①当v1＞v2时，i＞r，折射线偏向法线.②当v1＜v2时，i＜r，折射线偏离法线.③当垂直界面入射(i＝0)时，r＝0，传播方向不变，是折射中的特殊情况.[即学即用]　判断下列说法的正误.(1)在波的传播过程中，介质中所有参与振动的质点都可以看做是新的波源.(　√　)(2)同一波面上的各质点振动情况可能不相同.(　×　)(3)波发生反射和折射时波的频率都不变，但波长、波速均发生变化.(　×　)(4)波的折射和反

4、射现象都可以用惠更斯原理解释.(　√　)一、惠更斯原理[导学探究]　把一颗石子投到平静的池塘里，会激起一圈圈起伏不平的水面波向周围传播，向四面八方传播的波峰(波谷)是否会组成一个个圆？与这些圆的切线垂直的线能否表示波的传播方向？答案　因为水波由波源向四周传开，向各个方向的波速都一样，所以向四面八方传播的波峰(波谷)组成一个个圆.与这些圆的切线垂直的线能表示波的传播方向.[知识深化]　对惠更斯原理的理解(1)惠更斯原理中，同一波面上的各点都可以看做子波的波源.波源的频率与子波波源的频率相等.(2)在各向同性

5、均匀介质中，波线恒与波面垂直.例1　(多选)关于对惠更斯原理的理解，下列说法正确的是(　　)A.同一波面上的各质点振动情况完全相同B.同一波面上的各质点振动情况可能不相同C.球面波的波面是以波源为中心的一个个球面D.平面波的波线是垂直于波面的平行线答案　ACD解析　按照惠更斯原理：波面是由任意时刻振动情况完全相同的点构成的面，故A正确，B错误；由波面和波线的概念，不难判定C、D正确.二、波在反射、折射现象中的波长、频率和波速[导学探究]　如图1所示，当波从介质Ⅰ传播到两介质的交界面时，返回介质Ⅰ的波和进入

6、介质Ⅱ的波的频率变化吗？波长变化吗？图1答案　返回介质Ⅰ时波的频率和波长均不变，进入介质Ⅱ的波的频率不变，波速变化，由v＝λf得，波长变化.[知识深化]　对波的反射和折射的理解(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动，因此不论是反射还是折射，波的频率是不改变的.(2)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.(3)波长是由频率和波速共同决定的，即在波的反射中，由于波的频率和波速均不变，根据公式λ＝可知波长不改变；在波的折射中，

7、当进入新的介质中波速增大时，由λ＝可知波长变大，反之变小.例2　如图2所示，1、2、3分别代表入射波、反射波、折射波的波线，则(　　)图2A.2与1的波长、频率相等，波速不等B.2与1的波速、频率相等，波长不等C.3与1的波速、频率、波长均相等D.3与1的频率相等，波速、波长均不等答案　D解析　反射波的波长、频率、波速与入射波的都相等，故A、B错误；折射波的波长、波速与入射波的均不等，但频率相等，故C错误，D正确.针对训练　同一音叉发出的声波同时在水和空气中传播，某时刻的波形曲线如图3所示.以下说法正确的

8、是(　　)图3A.声波在水中波长较大，b是水中声波的波形曲线B.声波在空气中波长较大，b是空气中声波的波形曲线C.水中质点振动频率较高，a是水中声波的波形曲线D.空气中质点振动频率较高，a是空气中声波的波形曲线答案　A解析　波的频率取决于波源的振动频率，与介质无关，故同一音叉发出的声波在水中与在空气中传播时频率相同.但机械波在介质中传播的速度只取决于介质性质，与波的频率无关，声波在水中传播的速度大于在空气中传播的速度.由v＝λ