第三章 第三节 机械波的传播现象-【高考领航】2023-2024学年高中物理选择性必修第一册同步核心辅导与测评（粤教版）

第三节　机械波的传播现象 核心素养要求 核心素养呈现 1.知道什么是波的衍射现象和发生明显衍射现象的条件． 2．认识波的反射和折射现象，知道波的反射和折射规律． 3．理解波的叠加原理，知道波的干涉是波叠加的结果． 4．知道波的干涉图样的特点，理解形成稳定干涉图样的条件. 一、机械波的衍射与惠更斯原理 1．定义：波可以绕过障碍物或穿过小孔继续向前传播，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． 3．一切波都能发生衍射，衍射是波特有的现象． 4．惠更斯原理 (1)内容：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)惠更斯原理对任何波动过程都是适用的． (1)孔的尺寸比波长大得多时就不会发生衍射现象．(×) (2)孔的尺寸比波长小能观察到明显的衍射现象．(√) (3)超声波比普通声波的波长小．(√) 二、机械波的反射和折射 1．反射和折射现象：当机械波从介质1传播到介质2时，有一个比入射波的振幅小的反射波被反射回来，另一个比入射波的振幅小的折射波继续向前传播． 2．规律 (1)机械波从一种介质进入另一种不同介质时，会同时发生反射和折射现象． (2)在波的反射中，波的频率、波速和波长都不变． (3)在波的折射中，波的频率不变，波速和波长发生改变． (4)反射和折射是波的普遍性质． 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，如图这样做是利用声波的什么特点提高耳朵的接收能力？ 提示：在耳廓原有形状、面积的基础上增加一个手的面积是为了增加波的反射面积来提高耳朵的接收能力． 三、机械波的干涉 1．波的独立传播：两列波相遇叠加时能够保持各自原有的特性，继续传播．即各自的波长、频率等保持不变． 2．波的叠加：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． 3．波的干涉实验及现象 (1)实验条件：波源是固定在同一个振动片上的两根细杆，当振动片振动时，两根细杆周期性地触动水面，形成两个波源，这两个波源发出的是频率相同、振动方向、相位差保持不变的两列波． (2)实验现象：两列波相遇后，水面上出现了一条条相对平静的区域和激烈振动的区域，这两种区域在水面上的位置是稳定不变的． (3)现象解释 ①加强点：在某些点，两列波引起的振动始终加强，质点的振幅最大，振动的振幅等于两列波的振幅之和． ②减弱点：在某些点，两列波引起的振动始终削弱，质点振动的振幅等于两列波的振幅之差，若两列波振幅相同，质点的位移之和等于零． 4．波的干涉：频率相同、相位差恒定、振动方向相同的两列波叠加时，某些区域的振动总是加强，某些区域的振动总是减弱的现象． 5．干涉图样：波的干涉中所形成的稳定图样． (1)两列波相叠加就能形成稳定的干涉图样．(×) (2)在操场上不同位置听到学校同一喇叭的声音大小不同，是声波的干涉现象．(×) (3)两个人一起说话，不会发生干涉现象．(√) 　波的衍射 [思 考 探 究] 如图所示是一个可观察水波衍射现象，结合现象回答下列问题： (1)只有当障碍物或狭缝的尺寸跟波长相差不多时，才能发生波的衍射现象吗？ 提示：障碍物或狭缝的尺寸大小，并不是决定衍射能否发生的条件，仅是发生明显衍射的条件．衍射是波特有的现象，一切波都会发生衍射现象． (2)是否孔的尺寸越小，衍射现象越容易观察？ 提示：不是．当孔的尺寸非常小时，衍射波的能量很弱，实际上很难观察到波的衍射． [思 维 深 化] 1．衍射是波特有的现象，一切波都可以发生衍射．凡能发生衍射现象的就是波． 2．波的衍射总是存在的，只有“明显”与“不明显”的差异．波长较长的波容易发生明显的衍射现象． 3．波传到小孔(障碍物)时，小孔(障碍物)仿佛一个新波源，由它发出与原来同频率的波在孔(障碍物)后传播，偏离了直线方向．因此，波的直线传播只是在衍射不明显时的近似情况． 　(多选)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 [思路点拨]　(1)波发生明显衍射的条件是什么？ (2)波通过小孔后其传播速度是否发生了改变？ 解析：ABC　根据发生明显衍射现象的条件：障碍物或孔的尺寸比波长小或与波长相差不多．从题图中可看出