高中物理粤教版 (2019)选择性必修 第一册第三节 机械波的传播现象评课ppt课件

这是一份高中物理粤教版 (2019)选择性必修 第一册第三节 机械波的传播现象评课ppt课件，共30页。PPT课件主要包含了水波绕过障碍，机械波衍射的条件，机械波衍射的原理猜想，惠更斯原理，理解惠更斯原理，子波源，向障碍后传播，波速慢介质，波速快介质，入射波等内容，欢迎下载使用。

本节课内容：一、机械波的衍射与惠更斯原理二、机械波的反射与折射
一、机械波的衍射与惠更斯原理
水波在遇到小障碍物或者小孔时，能绕过障碍物或穿过小孔继续向前传播，我们把这种现象叫作波的衍射。
实验一：保持水波的波长不变，改变窄缝的宽度
结论：波长一定，减小窄缝的宽度，能观察到明显的衍射现象。
实验二：保持窄缝的宽度不变，改变水波的波长
结论:缝宽一定，波长越接近窄缝的宽度，水波的衍射现象越明显。
进一步实验表明，当缝、孔的宽度或者障碍物的尺寸跟波长相近或者比波长更小时，能观察到明显的衍射现象。不只是机械波，一切波都能发生衍射，衍射是波特有的现象。
我们知道，波动的起源是波源的振动，波动的传播是由于介质中质点之间的相互作用。如果介质是连续分布的，介质中任何一点的振动将直接引起邻近各点的振动，因而在波动中任何一点都可看作新的波源。从各类实验中我们发现，若水面上有一任意波动传播，当波遇到一个很小的孔时，穿过小孔的圆形的波，与原来波的形状无关，这说明小孔可以看作新的波源.
荷兰物理学家惠更斯总结了上述现象，于1690年提出：介质中波动传到的各点都可以看作是发射子波的波源，在其后的任一时刻，这些子波的包络就形成新的波面，这就是惠更斯原理.
荷兰物理学家惠更斯C. Huygens（1629-1695）
惠更斯原理中的基本概念
波面：振动情况相同的点组成的面叫做波面
（1）波动传到的任意一点都可看作是子波源（2）所有子波源各自同时向外发出子波（3）各个子波所形成的包络，就是新波面
注意：惠更斯原理对任何波动过程都是适用的，但这一原理不能解释波的强度
利用惠更斯原理说明衍射
假设有水波从左向右传播，而后波动传到狭缝处
二、机械波的反射和折射
当机械波在传播过程中从一种介质进入另一种不同介质时，机械波会同时发生反射和折射现象.实验三：将两根不同的弹簧连接，产生一列机械波在连接的两根弹簧上传播.观察机械波的传播
实验表明，当机械波从介质1传播到介质2时，有一个比初始传播的波(入射波)的振幅小的波(反射波)被反射回来，另一个比入射波的振幅小的波(折射波)继续向前传播，这就是机械波在两种介质界面的反射和折射现象.
当机械波在传播过程中从一种介质进入另一种不同介质时，机械波会同时发生反射和折射现象.
普遍地，若一列机械波从一种介质入射到另一种介质的界面上时，波的一部分发生反射，另一部分会发生折射，继续传播.
反射和折射是波的普遍性质，以后学到的光波和其他电磁波也具有这种性质.
蝙蝠利用了声波的反射来感知昆虫位置
渔船利用了声呐搜索鱼群
由于墙壁、地面、天花板对声波的多次反射,当声源停止发声后,声音要经过一段时间才会消失，这种现象叫做混响。
地震波在地球内传播，可带给我们地球内部的信息
地球内部地震波速度分布图
练习.一列波在传播过程中通过一个障碍物，发生了一定程度的衍射，一定能使衍射现象更明显的措施是(　　)A．增大障碍物尺寸，同时增大波的频率B．增大障碍物尺寸，同时减小波的频率C．缩小障碍物尺寸，同时增大波的频率D．缩小障碍物尺寸，同时减小波的频率
分析：发生明显衍射的条件是障碍物或孔、缝的尺寸比波长小或相差不多，所以缩小障碍物的尺寸可以使衍射明显。又因为v＝λ/f，当波速一定时，减小频率则波长增大，所以选D.
练习.一列声波在空气中的波长为0.2 m．当该声波从空气中以某一角度传入介质Ⅱ中时，波长变为0.6 m，如图5所示，若空气中的声速是340 m/s.求：(1)该声波在介质Ⅱ中传播时的频率；(2)该声波在介质Ⅱ中传播的速度；(3)若声波垂直进入介质Ⅱ，经0.4 s返回空气，则介质Ⅱ的深度为多少？
机械波的传播现象（1）
一、机械波的衍射与惠更斯原理（1）衍射：机械波能绕过障碍物或穿过小孔继续向前传播（2）重要结论：当缝、孔的宽度或者障碍物的尺寸跟波长相近或者比波长更小时，能观察到明显的衍射现象
二、机械波的反射和折射（1）当机械波在传播过程中从一种介质进入另一种不同介质时，机械波会同时发生反射和折射现象（2）折射波的波速和波长会改变
1. (多选)如图所示是观察水波衍射的实验装置．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)之间的距离表示一个波长，则关于波经过孔之后的传播情况，下列描述中正确的是(　　 )A．此时能观察到波明显的衍射现象B．挡板前后波纹间距离相等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，使波源频率增大，能观察到更明显的衍射现象
分析：观察题图可知道孔的尺寸与波长差不多，能观察到波明显的衍射现象，故选项A对；因波的传播速度不变，频率不变，故波长不变，即挡板前后波纹间距离应相等，故选项B对；若将孔AB扩大，且孔的尺寸远大于波长，则可能观察不到明显的衍射现象，故选项C对；若f增大，由λ＝v/f，知λ变小，衍射现象变得不明显了，故选项D错．
2.在水波槽里放两块挡板，中间留一窄缝，已知窄缝的宽度为0.5 cm，所用水波的波长为5 cm，则下图所示的衍射图样中正确的是(　　)
分析：窄缝宽度0.5 cm明显小于水波波长5 cm，符合发生明显衍射的条件，且水波是以水中“某点”为中心的弧线，故只有选项C正确．
3.(多选)下列说法中正确的是(　　)A.根据惠更斯原理可知，介质中波动传到的某些特殊点可以看作是发射子波的波源B.惠更斯原理可以解释衍射波的强弱C.惠更斯原理可以解释波的反射与折射等相关现象D.由惠更斯原理可以画出机械波衍射后波面的形状
分析：介质中波动传到的任一点可以看作是发射子波的波源，A错；惠更斯原理不能解释波的强度，B错；惠更斯原理对任何波动过程都是适用的，故可以解释反射与折射等相关现象，C对；只要选定足够多的子波源，就能精确的画出机械波衍射后的波面，D对；
4. (多选)关于波的反射和折射，下列说法正确的是(　　)A．在空旷的山谷里叫喊，可以听到回音，这是声波的反射现象B．地震波在向上传播的过程中，传播速度发生了改变，则同时发生了折射C．波的传播方向发生了改变，一定是发生了折射D．波的传播方向发生了改变，一定是发生了反射
分析：在空旷的山谷里叫喊，可以听到回音，这是声波的反射现象，A正确；地震波在向上传播的过程中，传播速度发生了改变，则传播的介质发生了变化，一定同时伴随波的折射现象，B正确；波的传播方向发生了改变，可能是发生了折射，也可能是发生了反射，C、D错误。