人教版选修34 多普勒效应 惠更斯原理 第1课时 教案.docx

12.5多普勒效应12.6惠更斯原理教学目标1、知识与技能（1）知道波面和波线，以及波传播到两种介质的界面时同时发生反射和折射（2）知道波发生反射现象时，反射角等于入射角，知道反射波的频率，波速和波长与入射波相同（3）知道折射波与入射波的频率相同，波速与波长不同，理解波发生折射的原因是波在不同介质中速度不同，掌握入射角与折射角的关系2、过程与方法：3、情感、态度与价值观：教学重点：惠更斯原理，波的反射和折射规律教学难点：惠更斯原理教学方法：课堂演示，flash课件进行新课：引入新课：蝙蝠的“眼睛”：18世纪，意大利教士兼生物学家斯帕兰扎尼研究蝙蝠在夜间活动时，发现蝙蝠是靠高频率的尖叫来确定障碍物的位置的。这种尖叫声在每秒2万到10万赫兹之间，我们的耳朵对这样频率范围内的声波是听不到的。这样的声波称为超声波。蝙蝠发出超声波，然后借助物体反射回来的回声，就能判断出所接近的物体的大小、形状和运动方式。2隐形飞机f117：雷达是利用无线电波发现目标，并测定其位置的设备。由于无线电波具有恒速、定向传播的规律，因此，当雷达波碰到飞行目标(飞机、导弹）等时，一部分雷达波便会反射回来，根据反射雷达波的时间和方位便可以计算出飞行目标的位置。雷达确定目标示意图由于一般飞机的外形比较复杂，总有许多部分能够强烈反射雷达波，因此整个飞机表面涂以黑色的吸收雷达波的涂料。多普勒效应1定义波源与观察者互相靠近或者互相远离时，接收到的波的频率都会发生变化，这种现象叫做多普勒效应。2成因(1)波源与观察者相对静止时，1 s内通过观察者的波峰(或密部)的数目是一定的，观察到的频率等于波源振动的频率。(2)当波源与观察者相向运动时，1 s内通过观察者的波峰(或密部)的数目增加，观察到的频率增大；反之，当波源与观察者互相远离时，观察到的频率变小。3应用(1)测车辆速度；(2)测星球速度；(3)测血流速度。要 点 精 讲1多普勒效应是波共有的特征，不仅机械波，光波和电磁波也都会发生多普勒效应。2发生多普勒效应时，波源发出的频率不变，变化的是观察者接收到的频率。3当声源与观察者相互接近时，f观察者变大，音调变高。如图1甲中波源s不动，观察者由a向b运动和图乙中观察者a不动，波源由s1向s2运动。当声源与观察者相互远离时，f观察者变小，音调变低。如图甲中波源s不动，观察者由a向c运动。图1【例1】 下面说法中正确的是()a发生多普勒效应时，波源的频率变化了b发生多普勒效应时，观察者接收到的频率发生了变化c多普勒效应是在波源与观察者之间有相对运动时产生的d多普勒效应是由奥地利物理学家多普勒首先发现的解析当波源与观察者之间有相对运动时会发生多普勒效应，故选项c正确；发生多普勒效应时，观察者接收到的频率发生了变化，而波源的频率并没有改变，故选项a错误，b正确；此现象是奥地利物理学家多普勒首先发现的，故选项d正确。答案bcd惠更斯原理1波面和波线(1)波面：在波的传播过程中，任一时刻振动状态都相同的介质质点所组成的面。波面为球面的波叫球面波，波面是平面的波叫平面波。如图2所示。图2(2)波线：与波面垂直的那些线代表了波的传播方向，叫做波线。2惠更斯原理(1)内容：介质中任一波面上的各点，都可以看作发射子波的波源，其后任意时刻，这些子波在波前进方向的包络面就是新的波面。(2)应用：如果知道某时刻一列波的某个波面的位置，还知道波速，利用惠更斯原理可以得到下一时刻这个波面的位置，从而确定波的传播方向。要 点 精 讲1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)波线的指向表示波的传播方向。(3)在各向同性均匀介质中，波线恒与波面垂直。(4)球面波的波线是沿半径方向的直线，平面波的波线是垂直于波面的平行直线。(5)利用惠更斯原理可以解释平面波和球面波的传播、波的衍射、干涉和折射现象，但无法说明衍射现象与狭缝或障碍物的大小关系。2对波的反射与折射的理解(1)波的反射：反射波的波长、波速、频率跟入射波的相同。(2)波的折射：在波的折射中，波的频率不变，波速和波长发生改变。(3)波在两种介质的界面上发生折射的原因是波在不同的介质中的传播速度不同。【例2】 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无论怎样的波，波线始终和波面垂直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；由波面和波线的概念，不难判定c、d正确。答案acd【例3】 下列说法正确的是()a波发生反射时，波的频率不变，波速变小，波长变短b波发生反射时，波的频率、波长、波速均不变c波发生折射时，波的频率的不变，但波长、波速发生变化d波发生折射时，波的频率、波长、波速均发生变化解析波发生反射时，波在同一种介质中传播，频率、波长和波速均不变，选项a错误，b正确；波发生折射时，是从一种介质传播到另一种介质，波速发生变化，波的频率由波源决定，所以波的频率不变，由公式vf可知，波长发生变化，选项c正确，d错误。答案bc课堂检测1关于多普勒效应，下列说法中正确的是()a波源发出频率稳定，且保持静止，观察者靠近波源，接收频率高于实际发出频率b只要观察者在运动，就一定能观察到接收频率与发出频率的不同c火车边鸣笛边减速进站，站台上静止的旅客听到的声音频率低于火车发出的频率d纵波不能发生多普勒效应答案a2根据多普勒效应，下列说法正确的是()a当波源与观察者有相对运动时，观察者接收到的频率一定发生变化b当波源与观察者同向运动时，观察者接收到的频率一定比波源发出的频率低c当波源与观察者相向运动时，观察者接收到的频率一定比波源发出的频率高d当波源与观察者反向运动时，观察者接收到的频率一定比波源发出的频率低 解析当波源与观察者的相对距离减小时，观察者单位时间内接收到的完整波的个数增多，即观察者接收到的频率比波源发出的频率高；当二者的相对距离增大时，观察者单位时间内接收到的完整波的个数减少，即观察者接收到的频率比波源发出的频率低。当波源与观察者有相对运动，但距离不变时(如圆周运动)，则不会出现多普勒效应，选项a错误；当波源与观察者同向运动时，二者的距离可能增大，也可能减小，也可能不变，选项b错误；当波源与观察者相向运动时，二者的相对距离减小，故选项c正确；当波源与观察者反向运动时，二者的相对距离增大，选项d正确。答案cd3下列关于惠更斯原理的说法正确的是()a惠更斯原理能够解释波的反射和折射现象b惠更斯原理能够解释波的衍射现象c介质中任何一个波面的各点，都可以看成发射子波的波源d惠更斯原理能够解释衍射现象与障碍物或孔的大小的关系解析惠更斯原理解释了波的传播相关的问题 ，所以能够解释波的反射现象和折射现象，故a正确；同样对波的衍射现象，惠更斯原理也可以解释，但不能解释衍射现象与孔或障碍物大小的关系，故b、c正确，d错误。答案abc4如图3所示，1、2、3分别代表入射波、反射波、折射波的波线，则()图3a2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、波长相等 d3与1的频率相等，波速、波长均不等 解析反射波的波长、频率、波速与入射波都应该相等，故a、b错；折射波的波长、波速与入射波都不等，但频率相等，故c错，d正确。答案d作业一、选择题(在每小题给出的四个备选项中至少有一个是符合题目要求的。)1下列哪些现象是多普勒效应()a远去的汽车声音越来越小b炮弹迎面飞来，声音刺耳c火车向你驶来时，音调变高；驶离你而去时，音调变低d大风中，远处人的说话声时强时弱解析a项和d项中所说的现象是能量传播的问题，不是多普勒效应，b、c两项所发生的现象是多普勒效应。答案bc2关于多普勒效应，下列说法中不正确的是()a发生多普勒效应时波源的频率保持不变b要发生多普勒效应，波源和观察者间必须有相对运动c只有声波会发生多普勒效应d机械波、电磁波和光波都会发生多普勒效应解析多普勒效应是一种现象，发生多普勒效应时，波源的频率没有发生改变，波源与观察者之间存在相对运动时，观察者接收到的波的频率发生变化，而且机械波、电磁波和光波都会发生多普勒效应。答案c3医院通过彩超对人体进行体检时，彩超机向人体内发射频率已精确掌握的超声波，超声波经血液反射后被专用仪器接收，测出反射波的频率变化，就可以知道血液的流速。这一技术主要利用了哪一种物理现象()a多普勒效应 b波的衍射c波的干涉 d共振解析彩超机是利用超声波的多普勒效应而制成的仪器。答案a4如图1所示，将上下振动的振针水平移动，移动过程中在水面上形成了如图所示的水波图形，下列说法正确的是()图1a振针向右移动b振针向左移动c在a处的观察者，接收到的水波频率变小d在a处的观察者，接收到的水波频率变大解析振针(波源)前进方向上的水波变得密集，在其反方向的水波变得稀疏，因此振针向右移动；由于波源远离观察者时，水波波长变长，观察者接收到的频率变小，故a、c正确。答案ac5如图2所示，男同学站立不动吹口哨，一位女同学坐在秋千上来回摆动，下列关于女同学的感受的说法正确的是()图2a女同学从a向b运动过程中，她感觉哨声音调变高b女同学从e向d运动过程中，她感觉哨声音调变高c女同学在c点向右运动时，她感觉哨声音调不变d女同学在c点向左运动时，她感觉哨声音调变低解析女同学荡秋千的过程中，只要她有向右的速度，她都有靠近声源的趋势，根据多普勒效应，她都感到哨声音调变高；反之女同学向左运动时，她感到音调变低，选项a、d正确，b、c错误。答案ad6公路巡警开车在高速公路上以100 km/h的恒定速度巡查，在同一车道上巡警车向前方的一辆轿车发出一个已知频率的电磁波，如果该电磁波被轿车反射回来时，巡警车接收到的电磁波的频率比发出时低。此现象属于()a波的衍射 b波的干涉c多普勒效应 d波的反射答案c7下列说法正确的是()a波线表示波的传播方向b波面表示波的传播方向c只有横波才有波面d波传播中某时刻任一波面上各子波波面的包络面就是新的波面解析波线表示波的传播方向，故a正确，b错误；所有的波都具有波面，故c错误；由惠更斯原理可知，d正确。答案ad8下列说法中正确的是()a根据惠更斯原理可知，介质中任一波面上的各点，都可以看做发射子波的波源b惠更斯原理只能解释球面波的传播，不能解释平面波的传播c若知道某时刻一列波的某个波面的位置，由惠更斯原理就可以确定波的传播方向d惠更斯原理不但可以解释波的直线传播，还可以解释波的反射与折射等相关现象解析惠更斯原理将介质中任一波面上的各点看做发射子波的波源，可以解释波传播中的包括反射、折射在内的传播规律 ，故a、d正确。答案ad9声波从声源发出，在空中向外传播的过程中()a波速在逐渐变小b频率在逐渐变小c振幅在逐渐变小d波长在逐渐变小解析根据惠更斯原理知，声波从声源发出后，在空中向外传播的过程中，形成了以波源为中心的波面，波面上的每个点都是子波的波源，然后又形成子波波面，形成的包络面，即为新波面，但声源提供的能量一定，在形成新的波面后，总能量不变，但每个新波面获得的能量减少，故在波的传播过程中振幅逐渐减少，故应选c。答案c10一列声波从空气传入水中，已知水中声速较大，则()a声波频率不变，波长变小b声波频率不变，波长变大c声波频率变小，波长变大d声波频率变大，波长不变解析由于波的频率由波源决定，因此波无论在空气中还是在水中频率都不变，故c、d错；又因波在水中速度较大，由公式vf可得，波在水中的波长较大，故a错，b正确。答案b11蝙蝠在洞穴中飞来飞去时，它利用超声脉冲导航非常有效，这种超声脉冲是持续1 ms或不到1 ms的短促发射，且每秒重复发射几次。假定蝙蝠的超声脉冲的发射频率为39 000 hz，在一次正朝着表面平直的墙壁飞扑的期间，则下列判断正确的是()a墙壁接收到的超声脉冲频率等于39 000 hzb蝙蝠接收到从墙壁反射回来的超声脉冲频率等于墙壁接收的频率c蝙蝠接收到从墙壁反射回来的超声脉冲频率大于墙壁接收的频率d蝙蝠接收到从墙壁反射回来的超声脉冲频