惠更斯原理学案.doc

选修3-4 第十二章 机械波 12.6 惠更斯原理【自主预习】1在波的传播过程中，某时刻任何振动状态_的介质质点所组成的圆叫波面，而与波面垂直的那些线代表了波的_，叫做波线2介质中任一波面上的各点，都可以看做发射子波的_，其后任意时刻，这些子波在波前进方向的_就是新的波面，这就是惠更斯原理3利用惠更斯原理可以确定_，可以解释波的衍射现象中_，不能解释波的_，所以无法说明衍射现象与狭缝或障碍物的_的关系4波遇到介质界面会_继续传播的现象叫波的反射现象，机械波发生反射时与光的反射规律类似，即_波从一种介质射入另一种介质时，波的_发生改变的现象叫波的折射现象5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同一振源的不同波面上的质点的振动情况可能相同C球面波的波面是以波源为中心的一个个球面D无论怎样的波，波线始终和波面垂直6下列说法正确的是()A入射波面与法线的夹角为入射角B入射波面与界面的夹角为入射角C入射波线与法线的夹角为入射角D入射角跟反射角相等7对于波的认识，下列说法中正确的是()A潜艇利用声呐探测周围物体的分布情况，用的是波的反射原理B隐形飞机的表面涂特殊隐形物质，是为了减少波的反射，从而达到隐形的目的C雷雨天雷声轰鸣不绝是波的多次反射D水波从深水区传到浅水区改变传播方向的现象，是波的折射现象【自主预习】答案：1相同传播方向2波源包络面3波的传播方向波的传播方向强度大小4返回来反射角等于入射角传播方向5ACD6.CD7.ABCD【典型例题】知识点一对波面和波线的理解【例1】下列说法中正确的是()A水波是球面波B声波是球面波C只有横波才能形成球面波D只有纵波才能形成球面波【答案】B该题考查了波面，根据球面波的定义可知：若波面是球面则为球面波，与是横波还是纵波无关，故C、D不正确，由此可知B正确由于水波不能在空间中传播，所以它是平面波，A不正确点评波源发出的波能在三维空间中传播，就能形成球面波，例如地震波【例2】下列说法中不正确的是()A只有平面波的波面才与波线垂直B任何波的波线与波面都相互垂直C任何波的波线都表示波的传播方向D有些波的波面表示波的传播方向【答案】AD任何波的波线都与波面相互垂直，波线表示波的传播方向，故B、C正确，选A、D.点评波线代表波的传播方向且波线与波面垂直知识点二波的反射、折射现象中各物理量的变化【例3】图1中1、2、3分别代表入射波、反射波、折射波的波线，则()图1A2与1的波长、频率相等，波速不等B2与1的波速、频率相等，波长不等C3与1的波速、频率、波长均相等D3与1的频率相等，波速、波长均不等【答案】D波1、2都在介质a中传播，故1、2的频率、波速、波长均相等，A、B错；波1、3是在两种不同介质中传播，波速不同，但波源没变，因而频率相等，由得波长不同，故C错，D对点评波的频率取决于波源的振动频率，与介质无关波速由介质决定，介质发生变化波速可能发生变化，由vf知波长就会发生变化方法技巧练波的反射的应用技巧【例4】有一辆汽车以15 m/s的速度匀速行驶，在其正前方有一陡峭山崖，汽车鸣笛2 s后司机听到回声，此时汽车距山崖的距离多远？(v声340 m/s)【答案】解析若汽车静止问题就简单了，现汽车运动，声音传播，如图所示为汽车与声波的运动过程示意图设汽车由A到C路程为x1，C点到山崖B距离为x；声波由A到B再反射到C路程为x2，则有x2x12x，因汽车与声波运动时间同为t，则v声tv汽t2x所以x m325 m【例5】某物体发出的声音在空气中的波长为1 m，波速为340 m/s，在海水中的波长为4.5 m，此物体在海面上发出的声音经0.5 s听到回声，则海水深为_m.【答案】解析声音在空气和海水中传播时频率是相同的，由vf可知，则v水3404.5 m/s1 530 m/s，海水的深度为h1 5300.5 m382.5 m.方法总结在利用波的反射解决一些问题时，注意波的反射规律与初中学习的光的反射规律类似【课后练习】1 .对于惠更斯原理的理解正确的是()A惠更斯原理能够解释所有的波的现象B子波的波速与频率等于初级波的波速和频率C用惠更斯原理不能解释波的衍射现象D同一波面上的两个位置的质点振动步调也可能相反2. (2013唐山检测)下列哪些现象不属于反射现象()A回声B夏日雷声轰鸣不绝C水波绕过水中芦苇秆传播D在空房中讲话感到声音更响3 .下列说法中正确的是()A水波是球面波B声波是球面波C只有横波才能形成球面波D只有纵波才能形成球面波 4. 下列说法正确的是()A声波的反射遵守与光波反射类似的反射定律B声波发生折射时，频率、波长、波速均要改变C声波是纵波D一个剧院满座时交响乐混响时间比空座时长5. 以下关于波的认识，哪些是正确的()A潜艇利用声呐探测周围物体的分布情况，用的是波的反射原理B隐形飞机怪异的外形及表面涂特殊隐形物质，是为了减少波的反射，从而达到隐形的目的C雷达的工作原理是利用波的反射D水波从深水区传到浅水区改变传播方向的现象，是波的折射现象6 .(2013潍坊高二检测)对于波的折射现象下列说法正确的是()A当入射速度小于折射速度时，折射光线偏离法线B当波垂直界面入射时，传播方向不改变，波速和波长都不改变C在波的折射中，波的频率不改变，波速和波长都发生改变D波发生折射时一定不会发生反射现象7 .(2013济宁高二检测)小明和小刚每天上学途中都要经过一座铁桥学习了波的知识之后，小明和小刚想到了一个测量桥长的方法，一人在铁桥的一端用锤子敲击一下，另一人在铁桥的另一端听传来的声音，结果发现经空气和桥声音传到另一端的时间差为2 s(声波在空气中传播速度v1340 m/s，在钢铁中的传播速率为4 900 m/s)，则桥长大约为()A680 mB9 800 mC730.7 mD无法计算 8 .对于波面和波线的说法中正确的是()A波面一定是球面(形状)B波线一定是平行直线C波线有的时候与波面垂直，有的时候与波面平行D不同波面上的各点振动周期相同9. 当一个探险者进入一个山谷后，为了估测出山谷的宽度，他吼一声后，经过0.5 s听到右边山坡反射回来的声音，又经过1.5 s后听到左边山坡反射回来的声音，若声速为340 m/s，则这个山谷的宽度约为()A170 mB340 m C425 mD680 m 10 .利用超声波可以探测鱼群的位置，在一只装有超声波发射和接收装置的渔船上，当它向选定的方向发射出频率为5.8104 Hz的超声波后，经过0.64 s收到从鱼群反射回来的反射波，已知5.8104 Hz的超声波在水中的波长为2.5 cm，则这群鱼跟渔船的距离为_m. 11. 一个观察者在高处用望远镜注视在地上的木工以每秒2次的频率击钉子，他听到声音时恰好看到击锤动作，若观察者距木工680 m，当木工停止击锤后，他还能听到几次击钉声？(声波在空气中的传播速度为340 m/s)图1262 12 .(2013临川质检)如图1262所示，一只汽船以4 m/s的速度在无风河面上航行，船上发出一声鸣笛，旅客在3 s后听到前方悬崖反射回来的声音，问悬崖离汽船原来的位置有多远？参考答案【课后练习】1.【解析】惠更斯原理不能够解释所有的波的现象，有一定的局限性，A错波面上的每一点(面源)都是一个次级球面波的子波源，子波的波速与频率等于初级波的波速和频率，B对用惠更斯原理能够解释波的衍射现象，C错同一波面上的两个位置的质点振动情况一定相同，D错【答案】B2.【解析】水波绕过水中芦苇秆传播属于衍射现象【答案】C3.【解析】若波面是球面，则为球面波，与横波、纵波无关，由此可知B正确，C、D错误由于水波不能在三维空间中传播，所以它不是球面波，A不正确【答案】B4.【解析】声波发生折射时，频率不改变；一个剧院满座时声音在传播过程中经多次反射，能量损失得更快【答案】AC5.【解析】A、B、C选项中应用了波的反射现象；D选项中应用了波的折射现象，深水区和浅水区可视为不同介质，故波的传播方向发生改变，选项D正确【答案】ABCD6.【解析】当入射速度小于折射速度时，折射光线偏离法线，A对当波垂直界面入射时，传播方向尽管不改变，但由于介质发生改变，波速和波长都改变，但周期、频率不变，B错，C对波发生折射时也可以在两种介质界面上发生反射现象，D错【答案】AC7.【解析】由题意可知：2 s，解得l730.7 m，C对【答案】C8.【解析】波面可以是球面(形状)，也可以是平面(形状)，A错波线可以是平行直线，如平面波波线，也可以不是平行直线，如球面波波线，B错波线总是与波面垂直，C错不同波面上的各点振动周期相同，都等于波源的周期，D对【答案】D9.【解析】右边的声波从发出到反射回来所用时间为t10.5 s，左边的声波从发出到反射回来所用的时间为t22 s山谷的宽度sv(t1t2)3402.5 m425 m，故C正确【答案】C10.【解析】超声波在水中的传播速度为vf2.51025.8104 m/s1.45103 m/s.所以鱼群到船的距离svt1.451030.64 m464 m.【答案】46411.【解析】题中木工击钉子产生的声波属于一种时间短暂的“脉冲波”