第三章 第三节 机械波的传播现象-【导与练】2022-2023学年新教材高中物理选择性必修第一册同步全程学习全书word（粤教版）

第三节　机械波的传播现象 [课标引领] 建构核心素养 物理观念 知道机械波的衍射、反射和折射现象,了解惠更斯原理,知道发生明显衍射现象的条件 科学思维 通过学习与对比,知道波发生反射现象时,反射角等于入射角.掌握入射角与折射角关系 科学探究 通过观察实验现象,进一步用射线解释反射、折射现象,认识在波动中建构物理模型的方法 科学态度 与责任 通过了解波的衍射在生活中的应用,感受物理与生活之间的联系,增强社会责任感,进一步激发学习物理的兴趣 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 一、机械波的衍射与惠更斯原理 如图所示是一个可观察水波衍射的水波发生槽,振源的频率是可以调节的,槽中放置两块可移动的挡板形成宽度可调节的小孔,观察水波的传播,也可以在水槽中放置宽度不同的挡板,观察水波的传播.思考下列问题: (1)水波遇到小孔时,会观察到什么现象?依次减小小孔尺寸,观察到的现象有什么变化? (2)当水波遇到较大的障碍物时,会观察到什么现象?当障碍物较小时,会观察到什么现象? 答案:(1)水波遇到小孔时,水波能穿过小孔,并能到达挡板后面的“阴影区”,小孔的尺寸减小时,水波到达“阴影区”的现象更加明显. (2)当水波遇到较大的障碍物时,将会返回,当障碍物较小时,波能继续向前传播. 1.波的衍射:波在遇到小障碍物或者小孔时,能绕过障碍物或小孔继续向前传播,这种现象叫作波的衍射. 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相近或者比波长更小时,能观察到明显的衍射现象. 3.不只是机械波,一切波都能发生衍射,衍射是波特有的现象. 4.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波源,在其后的任一时刻,这些子波的包络就形成新的波面. 二、机械波的反射和折射 (1)对着峭壁大喊一声能听到回声,这是什么原理呢? 答案:是声波在峭壁上的反射. (2)类比光线的反射规律,分析当波传到两种介质交界面发生反射时,会有哪些规律呢? 答案:①入射线、法线、反射线在同一平面内;②入射线与反射线分居法线两侧;③反射角等于入射角;④反射波的波长、频率、波速与入射波相同. (3)类比光线的折射规律,分析当波由一种介质进入另一种介质时会有哪些规律? 答案:①入射线、法线、折射线在同一平面内;②入射线与折射线分居法线两侧;③在折射中,频率不变,波速和波长都会发生改变. 1.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. 2.反射和折射规律:在波的反射中,波的频率、波速和波长都不变.在波的折射中,频率不变,波速和波长发生改变. 3.反射和折射是波的普遍性质,一切波都会发生反射和折射现象. 三、机械波的干涉 在一根水平长绳的两端分别向上抖动一下,演示两列波相向传播并相遇的现象.思考以下问题. (1)两列绳波相遇时,发生了什么现象? (2)波相遇时,质点位移有怎样的特点? 答案:(1)两列波相遇后,彼此穿过,继续传播,波的形状和传播的情形都跟相遇前一样,也就是说,相遇后,它们都保持各自的运动状态,彼此都没有受到影响. (2)在几列波重叠的区域里,介质的质点同时参与这几列波所产生的振动,每一质点仍然是在各自的平衡位置附近做振动,质点振动的位移等于这几列波单独传播时引起的位移的矢量和. 1.波的叠加原理:两列波在同一介质中传播,相遇区域中各点的位移是两列波引起的位移的合成. 2.波的干涉:在频率相同的两列波相遇的区域,会出现稳定的相对平静的区域和剧烈振动的区域.这两个区域的位置是固定的,且互相隔开,这种现象称为波的干涉. 3.波的干涉图样:波产生干涉会形成一种加强和减弱相间的图样. 4.普遍性:一切波都能发生干涉,干涉是波特有的现象. 5.必要条件:两列波的频率相同,相位差恒定,振动方向相同. 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 1.判断正误. (1)水面上传播的水波能够绕过芦苇、石头、桥洞,都是典型的水波衍射现象.(　√　) (2)入射波的波长和反射波的波长相等.(　√　) (3)波的折射现象在同一种介质中也能发生.(　×　) (4)只有频率相同的两列波才可以叠加.(　×　) (5)在振动减弱的区域,各质点都处于波谷.(　×　) 2.《红楼梦》中王熙凤的出现用“未见其人,先闻其声”来描写,里面包含了什么物理原理? 答案:声波的衍射.声波可以绕过障碍物继续传播. 3.我们通常都有这样的体会,在空房间里讲话要比在普通房间里感觉声音响,这是为什么? 答案:人说话时发出声波,声波在空房间里遇到墙壁、地面、天花板等障碍物发生反射时,由于很近,回声和原声几乎同时到达人耳,而人耳只能区分开相差0.1 s以上的两个声音,所以人在空房间里讲话,会感到声音比在普通房间里更响,而普通房间里的窗帘、地毯