滬科物理選修3-4 第2章2.4《惠更斯原理　波的反射與折射》

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歡迎進(jìn)入物理課堂 2 4惠更斯原理波的反射與折射 核心要點突破 課堂互動講練 知能優(yōu)化訓(xùn)練 2 4 課前自主學(xué)案 課標(biāo)定位 課標(biāo)定位 學(xué)習(xí)目標(biāo) 1 知道什么是波面和波線 2 理解惠更斯原理 3 知道波傳播到兩種介質(zhì)的交界面時 會同時產(chǎn)生反射和折射現(xiàn)象 4 掌握波的反射定律和折射定律 5 會用惠更斯原理解釋波的傳播 反射和折射 重點難點 重點是波的反射和折射 難點是理解惠更斯原理 課前自主學(xué)案 一 惠更斯原理1 波面和波線圖2 4 1 1 波面和波線 波面 波在介質(zhì)中傳播時 任一時刻介質(zhì)振動步調(diào)相同的點的包絡(luò)面叫做 如圖2 4 1所示 最前面的波面又叫 波線 于波面并指向波傳播方向的直線 它代表了波的傳播的方向 波線與波面 2 球面波由空間一點發(fā)出的波 它的波面是以波源為球心的一個球面 波線就是這些球面的半徑 這樣的波稱為 3 平面波平面波指波面是 的波 波面 波前 垂直 相互垂直 球面波 平面 2 惠更斯原理 1 內(nèi)容 介質(zhì)中波前上的各點 都可以看作是一個新的波源 子波源 并發(fā)出子波 其后 這些子波的包絡(luò)面就是新的波面 它是惠更斯在1690年提出的 2 應(yīng)用 如果知道某時刻一列波的某個波面的位置 還知道波速 利用惠更斯原理可以得到下一時刻這個波面的位置 從而可確定波的 前進(jìn)方向 二 研究機(jī)械波的反射規(guī)律圖2 4 21 定義 波在傳播過程中入射到兩種介質(zhì)的分界面上時 傳播方向改變的規(guī)律 即波的反射和折射規(guī)律 如圖2 4 2所示為水波的反射現(xiàn)象 2 反射定律在波的反射中 入射角為入射波的 與界面法線的夾角 反射角為反射波的波線與 的夾角 反射角 入射角 反射波的波長 頻率和波速都與入射波相同 波線 界面法線 等于 2 折射的兩種情況 如圖2 4 3所示 圖2 4 3 1 當(dāng)入射角度 折射角度時 折射角折向法線 2 當(dāng)入射角度 折射角度時 折射角折離法線 3 當(dāng)垂直界面入射時 不改變 屬折射中的特例 大于 小于 傳播方向 核心要點突破 一 用光的反射和折射來理解機(jī)械波的反射和折射我們在初中學(xué)過光的反射定律和折射定律 光的反射和折射與機(jī)械波的反射和折射有許多相似的地方 可以進(jìn)行類比學(xué)習(xí) 具體見下表 即時應(yīng)用 即時突破 小試牛刀 1 人在室內(nèi)講話的聲音比在室外空曠處講話聲音要洪亮 是因為 A 室內(nèi)空氣不流動B 室內(nèi)聲音多次反射C 室內(nèi)聲音發(fā)生折射D 室內(nèi)物體會吸收聲音解析 選B 人在室內(nèi)講話時 聲音會多次發(fā)生反射 進(jìn)入耳時聽到的聲音就比較洪亮 二 對惠更斯原理的進(jìn)一步理解1 對波線與波面的理解 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族圓 2 波線是有方向的一族線 它的方向代表了波的傳播方向 3 波線與波面互相垂直 一定條件下由波面可確定波線 由波線可確定波面 2 應(yīng)用惠更斯原理解釋波的現(xiàn)象的步驟 1 確定一列波某時刻一個波面的位置 2 在波面上取兩點或多個點作為子波的波源 3 選一段時間 t 4 根據(jù)波速確定 t時間后子波波面的位置 5 確定子波在前進(jìn)方向上的包絡(luò)面 即為新的波面 6 由新的波面可確定波線及其方向 例如教材上應(yīng)用惠更斯原理解釋了球面波和平面波的傳播 同學(xué)們要認(rèn)真領(lǐng)會 即時應(yīng)用 即時突破 小試牛刀 2 對于平面波 波陣面與波線 對于球面波 波陣面是以 為球心的球面 波線沿球的 方向 介質(zhì)中任一波面上的各點 都可以看做 答案 垂直波源半徑發(fā)射子波的波源 三 波的反射 折射現(xiàn)象中各物理量的變化波向前傳播在兩介質(zhì)的界面上同時發(fā)生了反射和折射現(xiàn)象 一些物理量相應(yīng)發(fā)生了變化 比較如下 1 頻率f由波源決定 故無論是反射波還是折射波都與入射波的頻率 即波源的振動頻率相同 2 波速v由介質(zhì)決定 故反射波與入射波在同一介質(zhì)中傳播 波速不變 折射波與入射波在不同介質(zhì)中傳播 波速變化 3 據(jù)v f知 波長 與v及f有關(guān) 即與介質(zhì)及波源有關(guān) 反射波與入射波在同一介質(zhì)中 頻率相同 故波長相同 折射波與入射波在不同介質(zhì)中傳播 f相同 v不同 故 不同 即時應(yīng)用 即時突破 小試牛刀 圖2 4 43 如圖2 4 4所示 一列機(jī)械波從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)發(fā)生的現(xiàn)象 已知波在介質(zhì)1中的波速為v1 波在介質(zhì)2中的波速為v2 則v1 v2為多少 課堂互動講練 有一輛汽車以15m s的速度勻速行駛 在其正前方有一陡峭山崖 汽車鳴笛2s后司機(jī)聽到回聲 此時汽車距山崖的距離有多遠(yuǎn) v聲 340m s 圖2 4 5 答案 325m 方法總結(jié) 搞清聲音傳播的過程與汽車運動的空間與時間關(guān)系是解題的關(guān)鍵 而形象 直觀地展示這一關(guān)系的常用方法就是畫出汽車與聲音運動過程示意圖 然后借助等量關(guān)系列式求解 變式訓(xùn)練蝙蝠有完善的發(fā)射和接收超聲波的器官 一只蝙蝠以6 0m s的速度垂直于墻飛行 且以f 4 5 104Hz的頻率發(fā)超聲波 并經(jīng)0 01秒接收到回聲 若聲速是340m s 求蝙蝠發(fā)射超聲波時離墻的距離及蝙蝠所發(fā)出的超聲波的波長 答案 s 1 73m 7 56 10 3m 如圖2 4 6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 圖2 4 6 1 該波的折射角為 2 該波在甲介質(zhì)中的傳播速度為多少 答案 1 r 30 2 v甲 2 08 105km s 方法總結(jié) 在波的反射與折射現(xiàn)象中 熟悉波的入射角 反射角 折射角的概念并能理解波的反射與折射規(guī)律是順利求解問題的關(guān)鍵 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全