高中物理公開(kāi)課優(yōu)質(zhì)課件精選——惠更斯原理

1、,《惠更斯原理》,,執(zhí)教教師：XXX,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,一、波的反射現(xiàn)象的應(yīng)用,1.回聲測(cè)距(1)當(dāng)聲源不動(dòng)時(shí)，聲波遇到了靜止障礙物會(huì)返回來(lái)繼續(xù)傳播，由于反射波與入射波在同一介質(zhì)中傳播速度相同，因此，入射波和反射波在傳播距離一樣的情況下，用的時(shí)間相等，設(shè)經(jīng)過(guò)時(shí)間t聽(tīng)到回聲，則聲源距障礙物的距離為 (2)當(dāng)聲源以速度v向靜止的障礙物運(yùn)動(dòng)或障礙物以速度v向靜止的聲源運(yùn)動(dòng)時(shí)，聲源發(fā)聲時(shí)障礙物到聲源

2、的距離為 (3)當(dāng)聲源以速度v遠(yuǎn)離靜止的障礙物或障礙物以速度v遠(yuǎn)離靜止的聲源時(shí)，聲源發(fā)聲時(shí)障礙物到聲源的距離,2.超聲波定位蝙蝠、海豚能發(fā)出超聲波，超聲波遇到障礙物或捕食目標(biāo)時(shí)會(huì)被反射回來(lái).蝙蝠、海豚就是根據(jù)接收到反射回來(lái)的超聲波來(lái)確定障礙物或食物的位置，從而確定飛行或游動(dòng)方向.,(1)波在同一均勻介質(zhì)中傳播可以看成勻速直線運(yùn)動(dòng)，其規(guī)律可以利用勻速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律進(jìn)行分析；(2)反射波的波長(zhǎng)、頻率、波速跟入射波的相同.,【典例1

3、】某物體發(fā)出的聲音在空氣中的波長(zhǎng)為1 m，波速為340 m/s，在海水中的波長(zhǎng)為4.5 m.海面上發(fā)出的聲音經(jīng)0.4 s聽(tīng)到回聲，則海水深為多少？ 【解題指導(dǎo)】求解此題應(yīng)把握以下三點(diǎn)：,【標(biāo)準(zhǔn)解答】聲音在空氣與在水中的頻率相同，則所以物體發(fā)出的聲音經(jīng) =0.2 s傳至海底，故海水的深度為s=v水· =1 530×0.2 m=306 m.,【規(guī)律方法】求解回聲測(cè)距問(wèn)題的技巧(1)求解反射波的波

4、速是解題的基礎(chǔ).①若波在同一種均勻介質(zhì)傳播過(guò)程中反射，則反射波的波速與入射波相同.②若波由一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)中時(shí)反射(如從空氣進(jìn)入水中),則根據(jù)波由一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時(shí)頻率不變,由v=λf求得反射波在另一種介質(zhì)中的速度.(2)正確畫(huà)出聲波及物體運(yùn)動(dòng)過(guò)程的幾何關(guān)系圖是解題的突破口.(3)由s=vt求得聲波及物體運(yùn)動(dòng)的距離并列出幾何關(guān)系方程是解題的關(guān)鍵.,【互動(dòng)探究】若位于海面上的物體發(fā)聲的同時(shí)，一潛水員在同一地點(diǎn)以5 m/s的

5、速度勻速豎直向下運(yùn)動(dòng)，則經(jīng)過(guò)多長(zhǎng)時(shí)間潛水員聽(tīng)到回聲？,【解析】潛水員與聲音運(yùn)動(dòng)的過(guò)程示意圖如圖所示.設(shè)潛水員的速度為v，聽(tīng)到回聲的時(shí)間為t,海水深s，則v水t+vt=2s所以,二、波的反射現(xiàn)象和波的折射現(xiàn)象中各量的變化,波向前傳播在兩介質(zhì)的界面上同時(shí)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：,說(shuō)明1.頻率f由波源決定，故無(wú)論是反射波還是折射波都與入射波的頻率，即波源的振動(dòng)頻率相同.2.波速v由介質(zhì)決定

6、，因反射波與入射波在同一介質(zhì)中傳播，故波速不變；而折射波與入射波在不同介質(zhì)中傳播，所以波速變化.3.據(jù)v=λf知，波長(zhǎng)λ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)中傳播，頻率相同，故波長(zhǎng)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λ不同.,(1)波在兩種介質(zhì)的界面上發(fā)生折射的原因是波在不同介質(zhì)中的傳播速度不同.(2)對(duì)于入射角為零的特殊現(xiàn)象，折射角也為零，即沿原方向傳播，但介質(zhì)發(fā)生了變化，其波長(zhǎng)和波速也相

7、應(yīng)發(fā)生變化.,【典例2】一列聲波從空氣傳入水中，已知水中聲速較大，則( )A.聲波頻率不變，波長(zhǎng)變小B.聲波頻率不變，波長(zhǎng)變大C.聲波頻率變小，波長(zhǎng)變大D.聲波頻率變大，波長(zhǎng)不變 【解題指導(dǎo)】明確聲波從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)中時(shí)傳播速度發(fā)生變化的原因是解題的關(guān)鍵.,【標(biāo)準(zhǔn)解答】選B.由于波的頻率由波源決定，因此波無(wú)論在空氣中還是在水中頻率都不變，C、D錯(cuò).又因波在水中速度較大，由公式v=λf可得，波在水中的波長(zhǎng)變

8、大，故A錯(cuò)，B正確.,【變式訓(xùn)練】圖中1、2、3分別代表入射波、反射波、折射波的波線，則( )A.2與1的波長(zhǎng)、頻率相等，波速不等B.2與1的波速、頻率相等，波長(zhǎng)不等C.3與1的波速、頻率、波長(zhǎng)均相等D.3與1的頻率相等，波速、波長(zhǎng)均不等,【解析】選D.波1、2都在介質(zhì)a中傳播，故1、2的頻率、波速、波長(zhǎng)均相等，A、B錯(cuò)，波1、3是在兩種不同介質(zhì)中傳播，波速不同，但波源沒(méi)變，因而頻率相等，由λ= 得波長(zhǎng)不同，

9、故C錯(cuò)，D對(duì).,【變式備選】(2011·哈爾濱高二檢測(cè))甲、乙兩人平行站在一堵墻前面，二人相距2a,距離墻均為 ，當(dāng)甲開(kāi)了一槍后，乙在時(shí)間t后聽(tīng)到第一聲槍響，則乙聽(tīng)到第二聲槍響的時(shí)間為( )A.聽(tīng)不到B.甲開(kāi)槍3t后C.甲開(kāi)槍2t后D.甲開(kāi)槍 后,【解析】選C.乙聽(tīng)到第一聲槍響必然是甲放槍的聲音直接傳到乙的耳中，故t=甲、乙二人及墻的位置如圖所示，乙聽(tīng)到第二聲槍響必然是墻反射的槍聲，由

10、反射定律可知，波線如圖中AC和CB，由幾何關(guān)系可得：AC=CB=2a，故第二聲槍響傳到乙的耳中的時(shí)間為 故C正確.,【典例】利用超聲波可以探測(cè)魚(yú)群的位置.在一只裝有超聲波發(fā)射和接收裝置的漁船上，向選定的方向發(fā)射出頻率f=5.8×104 Hz的超聲波后，經(jīng)過(guò)時(shí)間t=0.64 s收到從魚(yú)群反射回來(lái)的反射波.已知這列超聲波在水中的波長(zhǎng)λ=2.5 cm，求魚(yú)群到漁船的距離是多少?,【標(biāo)準(zhǔn)解答】所

11、發(fā)射的超聲波在水中的傳播速度為：v=λf=2.5×10-2×5.8×104 m/s=1 450 m/s超聲波往返的路程為:s=vt=1 450×0.64 m=928 m漁船到魚(yú)群的距離為s1= =464 m.答案：464 m,一、選擇題1.(2011·郴州高二檢測(cè))下列敘述屬波的反射現(xiàn)象的是( )A.夏日的雷聲有時(shí)會(huì)轟鳴不絕B.在空房間里講話，會(huì)感到聲音比在野外響

12、C.墻里講話墻外聽(tīng)D.講話者又聽(tīng)到自己的回聲【解析】選A、B、D.A、B、D都屬于波的反射現(xiàn)象，C屬于波的衍射現(xiàn)象.,2.下列說(shuō)法中正確的是( )A.水波是球面波B.聲波是球面波C.只有橫波才能形成球面波D.只有縱波才能形成球面波【解析】選B.若波面是球面，則為球面波，與橫波、縱波無(wú)關(guān)，由此可知B正確，C、D錯(cuò)誤.由于水波不能在空間中傳播，所以它是平面波，A不正確.,3.在反射過(guò)程中，反射波跟入射波相同的量是( )

13、A.波長(zhǎng) B.波速 C.頻率 D.振幅【解析】選A、B、C.振幅表示波的能量，在傳播中發(fā)生變化，而波的其他特征量不變.,4.下列說(shuō)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【解析】選B、C.入射角是波線與法線間的夾角.由平面幾何知識(shí)可知，入射角跟反射角相等.B、C對(duì).,5.關(guān)于對(duì)惠更斯原理的理解，下列說(shuō)法正確的

14、是( )A.同一波面上的各質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)情況完全相同B.同一振源的不同波面上的質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)情況可能相同C.球面波的波面是以波源為中心的一個(gè)個(gè)球面D.無(wú)論怎樣的波，波線始終和波面垂直【解析】選A、C、D.按照惠更斯原理：波面是由振動(dòng)情況完全相同的點(diǎn)構(gòu)成的面，而不同波面上質(zhì)點(diǎn)的相位不同，故A對(duì)B錯(cuò).由波面和波線的概念，不難判定C、D正確.故正確答案為A、C、D.,6.下列說(shuō)法正確的是( )A.入射角與折射角的比等于兩波速比B.

15、入射波的波長(zhǎng)小于折射波的波長(zhǎng)C.入射波的波長(zhǎng)大于折射波的波長(zhǎng)D.入射波的波長(zhǎng)等于反射波的波長(zhǎng)【解析】選D.由于一定介質(zhì)中的波速是一定的， 是一個(gè)只與兩種介質(zhì)的性質(zhì)有關(guān)，而與入射角、折射角無(wú)關(guān)的常數(shù)，A錯(cuò).介質(zhì)不確定時(shí)，入射波和折射波的波長(zhǎng)大小關(guān)系無(wú)法確定.B、C錯(cuò).,7.下列說(shuō)法正確的是( )A.波發(fā)生反射時(shí)，波的頻率不變，波速變小，波長(zhǎng)變短B.波發(fā)生反射時(shí)，頻率、波長(zhǎng)、波速均不變C.波發(fā)生折射時(shí)，波的頻率不變，

16、但波長(zhǎng)、波速發(fā)生變化D.波發(fā)生折射時(shí)，波的頻率、波長(zhǎng)、波速均發(fā)生變化【解析】選B、C.波發(fā)生反射時(shí)，由于在同一種介質(zhì)中傳播，因此波長(zhǎng)、波速和頻率不變；波發(fā)生折射時(shí)，頻率不變，波速變化，波長(zhǎng)變化.故B、C正確，A、D錯(cuò)誤.,8.當(dāng)一個(gè)探險(xiǎn)者進(jìn)入一個(gè)山谷后，為了估測(cè)出山谷的寬度，他吼一聲后，經(jīng)過(guò)0.5 s聽(tīng)到右邊山坡反射回來(lái)的聲音，又經(jīng)過(guò)1.5 s后聽(tīng)到左邊山坡反射回來(lái)的聲音，若聲速為340 m/s，則這個(gè)山谷的寬度約為( )

17、A.170 m B.340 m C.425 m D.680 m【解析】選C.右邊的聲波從發(fā)出到反射回來(lái)所用時(shí)間為t1=0.5 s，左邊的聲波從發(fā)出到反射回來(lái)所用的時(shí)間為t2=2 s.山谷的寬度故C正確.,二、非選擇題9.某人想聽(tīng)到自己發(fā)出聲音的回聲，若已知聲音在空氣中的傳播速度為340 m/s，那么他至少要離障礙物多遠(yuǎn)?【解析】區(qū)別人發(fā)出的聲音與回聲至少需要0.1 s的時(shí)間.設(shè)障礙物至少和人相距s，則有2

18、s=vt，得答案：17 m,10.一聲波在空氣中的波長(zhǎng)為25 cm，速度為340 m/s，當(dāng)折射入另一種介質(zhì)時(shí)，波長(zhǎng)變?yōu)?0 cm，求：(1)聲波在這種介質(zhì)中的頻率；(2)聲波在這種介質(zhì)中的傳播速度.【解析】(1)聲波由空氣進(jìn)入另一種介質(zhì)時(shí)，頻率不變，由v=λf得 Hz=1 360 Hz.(2)因頻率不變，有得:答案：(1)1 360 Hz (2)1 088 m/s,【方法技巧】波的反射和折射問(wèn)

19、題中的規(guī)律在討論波的反射、折射中頻率、波速和波長(zhǎng)時(shí)，仍然要抓住以下幾點(diǎn)：(1)頻率是由振源決定的，介質(zhì)中各個(gè)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)都是受迫振動(dòng)，因此不論是反射還是折射，波的頻率是不改變的.(2)波速是由介質(zhì)決定的，波反射時(shí)是在同一介質(zhì)中傳播，因此波速不變，波折射時(shí)是在不同介質(zhì)中傳播，因此波速改變.(3)波長(zhǎng)是由頻率和波速共同決定的，即在波的反射中，由于波的頻率和波速均不變，根據(jù)公式 可知波長(zhǎng)不改變；在波的折射中，當(dāng)進(jìn)入新的