第三章 第3节 机械波的传播现象-【金版教程】2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第一册创新导学案word（粤教版2019）

第三节　机械波的传播现象 第1课时　机械波的衍射、反射和折射 1．知道波的衍射现象和波产生明显衍射现象的条件，知道衍射是波特有的现象.2.了解惠更斯原理.3.了解波的反射、折射现象. 一　　机械波的衍射与惠更斯原理 1．波的衍射：波绕过障碍物或穿过小孔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相近或者比波长更小时，能观察到明显的衍射现象． 3．波的衍射的普遍性：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 1．一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，另一部分发生折射，继续传播． 2．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． 判一判 (1)波向前传播，在两介质的界面上可能同时发生反射和折射．(　　) (2)水波的反射遵从反射定律．(　　) (3)波发生折射时，波的频率、波长、波速均发生变化．(　　) (4)只有当障碍物的尺寸与波长差不多或比波长小时，才会发生衍射现象．(　　) (5)当小孔大小一定时，波的频率越大，衍射现象越明显．(　　) 提示：(1)√　(2)√　(3)×　(4)×　(5)× 课堂任务 　机械波的衍射与惠更斯原理 仔细观察下列图片，认真参与“师生互动”． 活动1：在湖泊里，微风激起的水波分别遇到湖心岛和小石块，湖心岛和小石块后面有水波吗？ 提示：湖心岛后面几乎没有水波，小石块后面有水波． 活动2：上述水波绕过障碍物继续传播的现象叫作波的衍射．在水波槽中放置两块挡板，两挡板成一直线，两者之间留一窄缝，使水波能通过窄缝．观察水波通过窄缝后是怎样传播的． 提示：水波可以绕到挡板后面继续传播 活动3：在活动2中，若保持水波的波长不变，改变窄缝的宽度，如图甲所示，观察波的传播情况有什么变化． 提示：当窄缝的尺寸比波长大很多的情况下，波的传播方向基本不发生改变，在窄缝后面形成一个等宽的水波区域，而在挡板后面则几乎没有水波；减小窄缝的间距，挡板后面出现水波的区域越来越大，可观察到水波明显的衍射现象． 活动4：如图乙，保持窄缝的宽度不变，改变水波的波长，观察波的传播情况有什么变化． 提示：对比这三张照片会再次看到，波长比窄缝宽度小很多时，衍射现象不明显，随着波长的增大，衍射现象变得明显．可以推测，当波长与窄缝宽度相比非常小时，水波将沿直线传播，观察不到明显的衍射现象；当两者相差不多时，有明显的衍射现象． 1．波的衍射 衍射是波特有的现象，一切波都可以发生衍射．衍射只有“明显”与“不明显”之分． 2．波能够发生明显衍射现象的条件 (1)孔、缝的宽度或障碍物的尺寸比波长小或与波长相差不多． (2)忽略能量的因素，波长越长衍射越明显，障碍物的尺寸或孔、缝的宽度越小衍射越明显． (3)通常的声波，波长为1.7 cm～17 m，跟一般障碍物的尺寸相当，所以声波能绕过一般障碍物，“隔墙有耳”就是声波衍射的例证． 3．对衍射现象的解释——惠更斯原理 (1)惠更斯原理 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以看作新的波源．由此可得出惠更斯原理：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． (2)波的衍射的实质分析：波传到小孔(或障碍物)时，小孔(或障碍物)处仿佛是一系列新的波源，由它们发出与原来同频率的波在孔后传播，于是，就出现了偏离直线传播的衍射现象，如图所示． (3)惠更斯原理对任何波动过程都是适用的． 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 例1　已知空气中的声速为340 m/s，现有周期为 s和频率为1×104 Hz的两种声波，当它们传播时若遇到宽度约为13 m的障碍物，哪种声波发生的衍射现象较明显？ 衍射现象较明显的条件是什么？ 提示：孔、缝的宽度或障碍物的尺寸比波长更小或跟波长相差不多． [规范解答]　由公式v＝得，周期为 s的声波的波长λ1＝vT＝340× m＝17 m， 由公式v＝λf得，频率为1×104 Hz的声波的波长λ2＝＝ m＝0.034 m. 因为障碍物的宽度约为13 m，所以周期为 s的声波的衍射现象较明显． [答案]　周期为 s的声波 判断衍射现象明显不明显，要看障碍物的尺寸或孔、缝的宽度是否与波长相差不多或比波长更小． [变式训练