高中物理公開課優(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)象的應用,1.回聲測距(1)當聲源不動時，聲波遇到了靜止障礙物會返回來繼續(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，用的時間相等，設經(jīng)過時間t聽到回聲，則聲源距障礙物的距離為 (2)當聲源以速度v向靜止的障礙物運動或障礙物以速度v向靜止的聲源運動時，聲源發(fā)聲時障礙物到聲源

2、的距離為 (3)當聲源以速度v遠離靜止的障礙物或障礙物以速度v遠離靜止的聲源時，聲源發(fā)聲時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時會被反射回來.蝙蝠、海豚就是根據(jù)接收到反射回來的超聲波來確定障礙物或食物的位置，從而確定飛行或游動方向.,(1)波在同一均勻介質(zhì)中傳播可以看成勻速直線運動，其規(guī)律可以利用勻速直線運動的規(guī)律進行分析；(2)反射波的波長、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為1 m，波速為340 m/s，在海水中的波長為4.5 m.海面上發(fā)出的聲音經(jīng)0.4 s聽到回聲，則海水深為多少？ 【解題指導】求解此題應把握以下三點：,【標準解答】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】求解回聲測距問題的技巧(1)求解反射波的波

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

5、速度勻速豎直向下運動，則經(jīng)過多長時間潛水員聽到回聲？,【解析】潛水員與聲音運動的過程示意圖如圖所示.設潛水員的速度為v，聽到回聲的時間為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)的界面上同時發(fā)生了反射和折射現(xiàn)象，一些物理量相應發(fā)生了變化，比較如下：,說明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

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，其波長和波速也相

7、應發(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，波長變小B.聲波頻率不變，波長變大C.聲波頻率變小，波長變大D.聲波頻率變大，波長不變 【解題指導】明確聲波從一種介質(zhì)進入另一種介質(zhì)中時傳播速度發(fā)生變化的原因是解題的關(guān)鍵.,【標準解答】選B.由于波的頻率由波源決定，因此波無論在空氣中還是在水中頻率都不變，C、D錯.又因波在水中速度較大，由公式v=λf可得，波在水中的波長變

8、大，故A錯，B正確.,【變式訓練】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、頻率相等，波速不等B.2與1的波速、頻率相等，波長不等C.3與1的波速、頻率、波長均相等D.3與1的頻率相等，波速、波長均不等,【解析】選D.波1、2都在介質(zhì)a中傳播，故1、2的頻率、波速、波長均相等，A、B錯，波1、3是在兩種不同介質(zhì)中傳播，波速不同，但波源沒變，因而頻率相等，由λ= 得波長不同，

9、故C錯，D對.,【變式備選】(2011·哈爾濱高二檢測)甲、乙兩人平行站在一堵墻前面，二人相距2a,距離墻均為 ，當甲開了一槍后，乙在時間t后聽到第一聲槍響，則乙聽到第二聲槍響的時間為( )A.聽不到B.甲開槍3t后C.甲開槍2t后D.甲開槍 后,【解析】選C.乙聽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間為 故C正確.,【典例】利用超聲波可以探測魚群的位置.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)過時間t=0.64 s收到從魚群反射回來的反射波.已知這列超聲波在水中的波長λ=2.5 cm，求魚群到漁船的距離是多少?,【標準解答】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漁船到魚群的距離為s1= =464 m.答案：464 m,一、選擇題1.(2011·郴州高二檢測)下列敘述屬波的反射現(xiàn)象的是( )A.夏日的雷聲有時會轟鳴不絕B.在空房間里講話，會感到聲音比在野外響

12、C.墻里講話墻外聽D.講話者又聽到自己的回聲【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、縱波無關(guān)，由此可知B正確，C、D錯誤.由于水波不能在空間中傳播，所以它是平面波，A不正確.,3.在反射過程中，反射波跟入射波相同的量是( )

13、A.波長 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.由平面幾何知識可知，入射角跟反射角相等.B、C對.,5.關(guān)于對惠更斯原理的理解，下列說法正確的

14、是( )A.同一波面上的各質(zhì)點振動情況完全相同B.同一振源的不同波面上的質(zhì)點的振動情況可能相同C.球面波的波面是以波源為中心的一個個球面D.無論怎樣的波，波線始終和波面垂直【解析】選A、C、D.按照惠更斯原理：波面是由振動情況完全相同的點構(gòu)成的面，而不同波面上質(zhì)點的相位不同，故A對B錯.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、入射波的波長小于折射波的波長C.入射波的波長大于折射波的波長D.入射波的波長等于反射波的波長【解析】選D.由于一定介質(zhì)中的波速是一定的， 是一個只與兩種介質(zhì)的性質(zhì)有關(guān)，而與入射角、折射角無關(guān)的常數(shù)，A錯.介質(zhì)不確定時，入射波和折射波的波長大小關(guān)系無法確定.B、C錯.,7.下列說法正確的是( )A.波發(fā)生反射時，波的頻率不變，波速變小，波長變短B.波發(fā)生反射時，頻率、波長、波速均不變C.波發(fā)生折射時，波的頻率不變，

16、但波長、波速發(fā)生變化D.波發(fā)生折射時，波的頻率、波長、波速均發(fā)生變化【解析】選B、C.波發(fā)生反射時，由于在同一種介質(zhì)中傳播，因此波長、波速和頻率不變；波發(fā)生折射時，頻率不變，波速變化，波長變化.故B、C正確，A、D錯誤.,8.當一個探險者進入一個山谷后，為了估測出山谷的寬度，他吼一聲后，經(jīng)過0.5 s聽到右邊山坡反射回來的聲音，又經(jīng)過1.5 s后聽到左邊山坡反射回來的聲音，若聲速為340 m/s，則這個山谷的寬度約為( )

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)出到反射回來所用時間為t1=0.5 s，左邊的聲波從發(fā)出到反射回來所用的時間為t2=2 s.山谷的寬度故C正確.,二、非選擇題9.某人想聽到自己發(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?【解析】區(qū)別人發(fā)出的聲音與回聲至少需要0.1 s的時間.設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為25 cm，速度為340 m/s，當折射入另一種介質(zhì)時，波長變?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)聲波由空氣進入另一種介質(zhì)時，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

19、題中的規(guī)律在討論波的反射、折射中頻率、波速和波長時，仍然要抓住以下幾點：(1)頻率是由振源決定的，介質(zhì)中各個質(zhì)點的振動都是受迫振動，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，波反射時是在同一介質(zhì)中傳播，因此波速不變，波折射時是在不同介質(zhì)中傳播，因此波速改變.(3)波長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 可知波長不改變；在波的折射中，當進入新的