第3章 第3节 机械波的传播现象（Word教参）-【新课程学案】新教材2023-2024学年高中物理选择性必修第一册（粤教版2019）

第三节　机械波的传播现象 核心素养导学 物理观念 (1)知道机械波的衍射与惠更斯原理。 (2)知道机械波的反射和折射。 (3)知道波的叠加原理和波的干涉现象。 科学思维 (1)能够用波的反射、折射现象解释生活中的现象。 (2)能清楚哪些现象是常见的波的衍射现象。 (3)学会分析机械波的干涉现象。 科学探究 (1)观察水波的衍射，探究发生明显衍射现象的条件。 (2)实验观察波的干涉及图样特点。 　 一、机械波的衍射与惠更斯原理 1．波的衍射 (1)定义：波能绕过障碍物或穿过小孔继续向前传播的现象。 (2)实验观察： 在水槽里放两块挡板，中间留个窄缝，让水波通过窄缝，可以发现： a．窄缝宽度比波长大得多时：波的传播如同光沿直线传播一样，在窄缝后面形成一个等宽的水波区域，挡板后面几乎没有水波。 b．窄缝宽度与波长相差不多或窄缝宽度比波长更小时：波可以绕到挡板后面继续传播。 c．当窄缝宽度一定时，改变水波的波长，当波长与窄缝相差不多时，有明显的衍射现象，随着波长的减小，衍射现象变得越来越不明显。 (3)发生明显衍射的条件 缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长相差不多，或者比波长更小时，才能观察到明显的衍射现象。 (4)一切波都能发生衍射，衍射是波特有的现象。 2．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．波的反射和折射现象 当机械波从介质1传播到介质2时，有一部分波被反射回来，另一部分波继续向前传播，这就是机械波在两种介质界面上的反射和折射现象。 2．波的反射和折射现象中频率、波速和波长的变化 (1)在波的反射现象中，波的频率、波速和波长都不变。 (2)在波的折射现象中，波的频率不变，波速和波长发生改变。反射和折射是波的普遍性质。光波和电磁波也具有这种性质。 波的反射是在同种介质中传播，波的折射是在两种不同介质中传播。　　 三、机械波的干涉 1．波的叠加原理：两列波在相遇叠加时，每列波都是独立地保持原有的特性，相遇区域中各点的位移，就是这两列波引起的位移的合成。 2．波的干涉：频率相同的两列波，在相遇区域里，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，且互相隔开的现象。 3．波的干涉图样：波干涉时形成的一种加强和减弱相间的图样。 (1)干涉条件：频率相同，相位差恒定，振动方向相同。 (2)干涉是波特有的现象，一切波都能够发生干涉。,1.我们常说“隔墙有耳”“未见其人先闻其声”，这些现象的发生是什么原因？ 提示：声波发生了衍射现象。 2.人们听不清对方说话时，除了让一只耳朵转向对方，还习惯性地把同侧的手附在耳旁，这样做是利用声波的什么特点提高耳朵的接收能力？ 提示：在耳郭原有形状、面积的基础上增加一个手的面积是为了增加波的反射来提高耳朵的接收能力。 3．两列水波的干涉图样如图所示，观察其现象，判断下列说法是否正确。 (1)两列水波的频率一定相同。(√) (2)振动加强点始终处于波峰。(×) (3)同一位置振动加强与振动减弱交替出现。(×) (4)振动加强区与振动减弱区相互间隔。(√) (5)振动加强区的位移可以为零。(√) 新知学习(一)|衍射现象的理解与分析 [任务驱动] 如图所示，水波可以通过堤坝的狭窄缺口绕过堤坝，形成半圆形的水波继续向外扩散；雄伟的大桥下，悠悠江面上层层波浪绕过桥墩“若无其事”地向前传播。 (1)什么相当于堤坝内水波的波源？ (2)桥墩阻挡了水波的传播吗？ 提示：(1)堤坝的狭窄缺口。 (2)桥墩没有阻挡水波的传播，好像桥墩不存在一样。　　　　 [重点释解] 1．衍射的条件 应该说衍射是没有条件的，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，障碍物或小孔的尺寸跟波长差不多，或比波长小是产生明显衍射的条件。 2．波的衍射实质分析 波传到小孔(障碍物)时，小孔(障碍物)仿佛是一个新波源，由它发出的与原来同频率的波在小孔(障碍物)后传播，就偏离了直线方向。波的直线传播只是在衍射不明显时的近似情况。 3．衍射现象与观察的矛盾 当孔的尺寸远小于波长时尽管衍射十分突出，但由于衍射波的能量很弱，衍射现象不容易观察到。 [典例体验] [典例]　(多选)如图是观察水面波的衍射现象的实验装置，AC和BD是两块挡板，AB是—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。则波经过孔之后的传播情况，下列描述中正确的是(　 ) A．此时能明显观察到波的衍射现象 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，能更明显地观察到衍射现象 [解析]　根据发生