机械波的传播现象课件2025-2026学年高二上学期物理粤教版选择性必修第一册

第三节机械波的传播现象1.知道波的衍射现象以及发生明显衍射的条件.2.认识波的反射和折射现象.3.知道波的叠加原理和波的干涉现象.(重难点)[学习目标]知识点一机械波的衍射与惠更斯原理「情境导学」隔墙有耳,表述的是声波的衍射现象.思考:是女高音(频率大)更容易发生衍射,还是男低音(频率小)更容易发生衍射?「知识整合」1.波的衍射:波能绕过

或穿过

继续向前传播的现象.2.发生明显衍射现象的条件:当缝、孔的宽度或者障碍物的尺寸跟波长

或者比波长

时,能观察到明显的衍射现象.说明:(1)衍射是波特有的现象,一切波都能发生衍射.(2)衍射只有“明显”与“不明显”之分,波的直线传播只是衍射不明显时的近似情况.3.惠更斯原理介质中波动传到的各点都可以看作是发射子波的

,在其后的任一时刻,这些子波的包络就形成新的

.障碍物小孔相近更小波源波面正误辨析(1)只有当障碍物的尺寸与波长相差不多或比波长小时,才会发生衍射现象.(

)(2)一切波遇到障碍物都会发生衍射现象.(

)(3)波遇到障碍物发生衍射现象后频率有可能会发生变化.(

)×√×[例1](对衍射现象的理解)(多选)(2025·广东深圳月考)如图是观察水面波衍射的实验装置,AC和BD是两块挡板,AB是一个孔,O是波源,图中已画出波源所在区域波的传播情况,每两条相邻波纹(图中曲线)之间距离表示一个波长,则(

)[A]挡板前后水波传播速度不相等[B]此时能观察到明显的衍射现象[C]如果将孔AB扩大,有可能观察不到明显的衍射现象[D]如果孔的大小不变,将波源的频率增大,能更明显地观察到衍射现象BC理解衍射现象的两点注意(1)波的衍射是不需要条件的,但要发生明显的衍射必须满足一定的条件.(2)波长比小孔(或障碍物)尺寸大得越多,衍射现象就越明显.但是当孔的尺寸远小于波长时,尽管衍射明显,但衍射波的能量会很弱,因此也不容易观察.·规律总结·[训练1]如图所示是利用水波槽观察到的比较明显的水波衍射图样,由图样可知(

)[A]B侧波是衍射波[B]A侧波速与B侧波速相等[C]增大水波波源的频率,衍射现象将更明显[D]增大挡板之间的距离,衍射现象将更明显B【解析】小孔是衍射波的波源,所以A侧波是衍射波,A错误;在同一种介质中,机械波的波速相等,B正确;波速不变,增大水波波源的频率,水波的波长将减小,而挡板间距没变,所以衍射现象将没有原来的明显,C错误;在波长不变的情况下,增大挡板间距,衍射现象将没有原来的明显,D错误.知识点二机械波的反射和折射「情境导学」1.如图甲所示,我们在山中对着山谷大声喊出“你好……”时会听到“连绵不断”的“你好……”的回声;我们在较大的空旷房间里说话时也会听到回声.这些属于波的什么现象?提示:声波的反射现象.2.如图乙所示,我们对着家中的鱼缸大喊时会看见鱼缸中的鱼儿受到“惊吓”而急速游动,好像听到了我们的喊声.这属于波的什么现象?提示:声波的折射现象.「知识整合」1.反射现象(1)定义:机械波遇到介质分界面会

原介质继续传播的现象.(2)特点:

、

和

都不变.2.折射现象(1)定义:机械波从一种介质

另一种介质时,波的

发生改变的现象.(2)特点:频率

,波速和波长

.3.反射和折射是波的普遍性质.返回频率波速波长进入传播方向不变发生改变[例2](波的反射与折射)图中1、2、3分别代表入射波、反射波、折射波,则(

)[A]2与1的波长、频率相等,波速不等[B]2与1的波速、频率相等,波长不等[C]3与1的波速、频率、波长均相等[D]3与1的频率相等,波速、波长均不等D[训练2]

(2025·广东深圳月考)一列声波在介质Ⅰ中的波长为0.2m.当该声波从介质Ⅰ中以某一角度传入介质Ⅱ中时,波长变为0.6m,如图所示.若介质Ⅰ中的声速是340m/s,求:(1)该声波在介质Ⅱ中传播时的频率;【答案】(1)1700Hz

(2)该声波在介质Ⅱ中传播的速度.【答案】(2)1020m/s【解析】(2)声波在介质Ⅱ中的传播速度为v2=λ2f=0.6×1700m/s=1020m/s.知识点三机械波的干涉「情境导学」如图所示,操场中两根竖直杆上各有一个扬声器,接在同一扩音机上,一名同学沿着AB方向走来.(1)他听到的声音会有什么变化?(2)这属于什么物理现象?提示:(1)声音忽强忽弱.(2)声波的干涉现象.「知识整合」1.波的叠加原理:几列波相遇时能够保持各自的运动特征继续传播,在相遇的区域中,质点的位移等于这几列波单独传播时引起的位移的

.(1)波具有独立传播的特性:几列波相遇时,各自的波长、频率等运动特征,不受其他波的影响.(2)在几列波重叠的区域里,介质的质点同时参与这几列波引起的振动,质点的位移等于这几列波单独传播时引起的位移的矢量和.所以叠加区域的质点的位移可能增大,也可能减小.合成2.波的干涉(1)定义:

的两列波在相遇的区域中,会出现稳定的相对平静的区域和剧烈振动的区域,这些区域的位置是固定的,且互相隔开.(2)两列波的稳定干涉条件:①

必须相同;②

恒定;③

.相同.3.干涉的普遍性:一切波都能够发生干涉,干涉是波

的现象.4.关于干涉中的加强点(区)和减弱点(区)(1)加强点(区):质点振动的振幅等于两列波的振幅

,即A=A1+A2.(2)减弱点(区):质点振动的振幅等于两列波的振幅

,即A=|A1-A2|,若A1=A2,则质点振动的合振幅就等于零.频率相同频率相位差振动方向特有之和之差「问题探究」在波的干涉现象中,能不能认为振动加强点的位移始终最大,振动减弱点的位移始终为零?为什么?提示:不能,振动加强(减弱)点是指质点的振幅最大(小),而不是指振动的位移最大(小),因为位移是在时刻变化的,加强点和减弱点的位移均可以为零,只有发生干涉的两列波振幅大小相等,减弱点位移才始终为零.5.干涉图样及其特征(1)干涉图样.(2)特征.①加强区和减弱区的位置固定不变.②加强区始终加强,减弱区始终减弱(加强区与减弱区不随时间变化).③加强区与减弱区互相间隔.正误辨析(1)两列波叠加时,质点的能量一定增大.(

)(2)只有频率相同的两列波才可以叠加.(

)(3)只要出现波的叠加,就一定会出现干涉现象.(

)×××BC[例4](波的干涉)两列振动方向相同、振幅分别为A1和A2的波发生干涉现象.下列说法正确的是(

)[A]波峰与波谷相遇处,质点的振幅为|A1-A2|[B]波峰与波峰相遇处,质点离开平衡位置的位移始终为A1+A2[C]波峰与波谷相遇处,质点的位移总是小于波峰与波峰相遇处质点的位移[D]波峰与波峰相遇处,质点的振幅一定大于波谷与波谷相遇处质点的振幅A【解析】波峰与波谷相遇处为振动减弱点,其振幅相消,所以实际振幅为|A1-A2|,故A正确;波峰与波峰相遇处为振动加强点,合振幅为A1+A2,但此处的质点仍处于振动状态中,其位移随时间按正弦规律变化,故B错误;波峰与波谷相遇处为振动减弱点,波峰与波峰相遇处为振动加强点,振动减弱点和振动加强点的位移随时间按正弦规律变化,所以波峰与波谷相遇处,质点的位移不一定总是小于波峰与波峰相遇处质点的位移,故C错误;波峰与波峰相遇处为振动加强点,波谷与波谷相遇处也为振动加强点,所以波峰与波峰相遇处,质点的振幅一定等于波谷与波谷相遇处质点的振幅,故D错误.[训练3]两列振动情况完全相同的水波某时刻的波峰和波谷位置如图所示,实线表示波峰,