3.2 机械波的传播现象 课件 -2025-2026学年高二上学期物理粤教版选择性必修第一册

该高中物理课件围绕机械波的衍射、反射、折射及干涉现象展开，通过“隔墙有耳”“山谷回声”等情境导学，引导学生从生活现象切入，建立波的传播规律与物理概念的联系，搭建由现象到本质的学习支架。 其亮点在于以科学探究为核心，通过情境提问激发问题意识，结合例题分析与规律总结培养科学思维，助力学生形成波的传播与相互作用的物理观念。学生能深化对波动现象的理解，教师可依托结构化内容提升教学效率。

第三节　 机械波的传播现象 1.知道波的衍射现象以及发生明显衍射的条件.2.认识波的反射和折射现 象.3.知道波的叠加原理和波的干涉现象.(重难点) [学习目标] 知识点一　机械波的衍射与惠更斯原理 「情境导学」 隔墙有耳,表述的是声波的衍射现象. 思考:是女高音(频率大)更容易发生衍射,还是男低音(频率小)更容易发生衍射? 「知识整合」 1.波的衍射:波能绕过 或穿过 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 或者比波长 时,能观察到明显的衍射现象. 说明:(1)衍射是波特有的现象,一切波都能发生衍射. (2)衍射只有“明显”与“不明显”之分,波的直线传播只是衍射不明显时的近似情况. 3.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 ,在其后的任一时刻,这些子波的包络就形成新的 . 障碍物 小孔 相近 更小 波源 波面 正误辨析 (1)只有当障碍物的尺寸与波长相差不多或比波长小时,才会发生衍射现象.(　 　) (2)一切波遇到障碍物都会发生衍射现象.(　 　) (3)波遇到障碍物发生衍射现象后频率有可能会发生变化.(　 　) × √ × [例1] (对衍射现象的理解)(多选)(2025·广东深圳月考)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(　 　) [A] 挡板前后水波传播速度不相等 [B] 此时能观察到明显的衍射现象 [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,将波源的频率增大,能更明显地观察到衍射现象 BC 理解衍射现象的两点注意 (1)波的衍射是不需要条件的,但要发生明显的衍射必须满足一定的条件. (2)波长比小孔(或障碍物)尺寸大得越多,衍射现象就越明显.但是当孔的尺寸远小于波长时,尽管衍射明显,但衍射波的能量会很弱,因此也不容易观察. ·规律总结· [训练1] 如图所示是利用水波槽观察到的比较明显的水波衍射图样,由图样可知(　　) [A] B侧波是衍射波 [B] A侧波速与B侧波速相等 [C] 增大水波波源的频率,衍射现象将更明显 [D] 增大挡板之间的距离,衍射现象将更明显 B 【解析】 小孔是衍射波的波源,所以A侧波是衍射波,A错误;在同一种介质中,机械波的波速相等,B正确;波速不变,增大水波波源的频率,水波的波长将减小,而挡板间距没变,所以衍射现象将没有原来的明显,C错误;在波长不变的情况下,增大挡板间距,衍射现象将没有原来的明显,D错误. 知识点二　机械波的反射和折射 「情境导学」 1.如图甲所示,我们在山中对着山谷大声喊出“你好……”时会听到“连绵不断”的“你好……”的回声;我们在较大的空旷房间里说话时也会听到回声.这些属于波的什么现象? 提示:声波的反射现象. 2.如图乙所示,我们对着家中的鱼缸大喊时会看见鱼缸中的鱼儿受到“惊 吓”而急速游动,好像听到了我们的喊声.这属于波的什么现象? 提示:声波的折射现象. 「知识整合」 1.反射现象 (1)定义:机械波遇到介质分界面会 原介质继续传播的现象. (2)特点: 、 和 都不变. 2.折射现象 (1)定义:机械波从一种介质 另一种介质时,波的 发生改变的现象. (2)特点:频率 ,波速和波长 . 3.反射和折射是波的普遍性质. 返回 频率 波速 波长 进入 传播方向 不变 发生改变 [例2] (波的反射与折射)图中1、2、3分别代表入射波、反射波、折射波,则(　　) [A] 2与1的波长、频率相等,波速不等 [B] 2与1的波速、频率相等,波长不等 [C] 3与1的波速、频率、波长均相等 [D] 3与1的频率相等,波速、波长均不等 D [训练2] (2025·广东深圳月考)一列声波在介质Ⅰ中的波长为0.2 m.当该声波从介质Ⅰ中以某一角度传入介质Ⅱ中时,波长变为0.6 m,如图所示.若介质Ⅰ中的声速是340 m/s,求: (1)该声波在介质Ⅱ中传播时的频率; 【答案】(1)1 700 Hz　 (2)该声波在介质Ⅱ中传播的速度. 【答案】(2)1 020 m/s 【解析】(2)声波在介质Ⅱ中的传播速度为 v2=λ2f=0.6×1 700 m/s=1 020 m/s. 知识点三　机械波的干涉 「情境导学」 如图所示,操场中两根竖直杆上各有一个扬声器,接在同一扩音机上,一名同学沿着AB方向走来. (1)他听到的声音会有什么变化? (2)这属于什么物理现象? 提示:(1)声音忽强忽弱. (2)声波的干涉现象. 「知识整合」 1.波的叠加原理:几列波相遇时能够保持各自的运动特征继续传播,在相遇的区域中,质点的位移等于这几列波单独传播时引起的位移的 . (1)波具有独立传播的特性:几列波相遇时,各自的波长、频率等运动特征,不受其他波的影响. (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.所以叠加区域的质点的位移可能增大,也可能减小. 合成 2.波的干涉 (1)定义: 的两列波在相遇的区域中,会出现稳定的相对平静的区域和剧烈振动的区域, 这些区域的位置是固定的,且互相隔开. (2)两列波的稳定干涉条件:① 必须相同;② 恒定;③ . 相同. 3.干涉的普遍性:一切波都能够发生干涉,干涉是波 的现象. 4.关于干涉中的加强点(区)和减弱点(区) (1)加强点(区):质点振动的振幅等于两列波的振幅 ,即A=A1+A2. (2)减弱点(区):质点振动的振幅等于两列波的振幅 ,即A=|A1-A2|,若A1=A2,则质点振动的合振幅就等于零. 频率相同 频率 相位差 振动方向 特有 之和 之差 「问题探究」 在波的干涉现象中,能不能认为振动加强点的位移始终最大,振动减弱点的位移始终为零?为什么? 提示:不能,振动加强(减弱)点是指质点的振幅最大(小),而不是指振动的位移最大(小),因为位移是在时刻变化的,加强点和减弱点的位移均可以为零,只有发生干涉的两列波振幅大小相等,减弱点位移才始终为零. 5.干涉图样及其特征 (1)干涉图样. (2)特征. ①加强区和减弱区的位置固定不变. ②加强区始终加强,减弱区始终减弱(加强区与减弱区不随时间变化). ③加强区与减弱区互相间隔. 正误辨析 (1)两列波叠加时,质点的能量一定增大.(　 　) (2)只有频率相同的两列波才可以叠加.(　 　) (3)只要出现波的叠加,就一定会出现干涉现象.(　 　) × × × BC [例4] (波的干涉)两列振动方向相同、振幅分别为A1和A2的波发生干涉现 象.下列说法正确的是(　　) [A] 波峰与波谷相遇处,质点的振幅为|A1-A2| [B] 波峰与波峰相遇处,质点离开平衡位置的位移始终为A1+A2 [C] 波峰与波谷相遇处,质点的位移总是小于波峰与波峰相遇处质点的位移 [D] 波峰与波峰相遇处,质点的振幅一定大于波谷与波谷相遇处质点的振幅 A 【解析】 波峰与波谷相遇处为振动减弱点,其振幅相消,所以实际振幅为|A1-A2|,故A正确;波峰与波峰相遇处为振动加强点,合振幅为A1+A2,但此处的质点仍处于振动状态中,其位移随时间按正弦规律变化,故B错误;波峰与波谷相遇处为振动减弱点,波峰与波峰相遇处为振动加强点,振动减弱点和振动加强点的位移随时间按正弦规律变化,所以波峰与波谷相遇处,质点的位移不一定总是小于波峰与波峰相遇处质点的位移,故C错误;波峰与波峰相遇处为振动加强点,波谷与波谷相遇处也为振动加强点,所以波峰与波峰相遇处,质点的振幅一定等于波谷与波谷相遇处质点的振幅,故D错误. [训练3]两列振动情况完全相同的水波某时刻的波峰和波谷位置如图所示,实线表示波峰,虚线表示波谷,相邻实线与虚线间的距离为0.2 m,波速为 1 m/s,两列波的振幅均为1 cm,C点是BD的中点,则(　　) [A] 图示时刻A、B两点的竖直高度差为4 cm [B] 图示时刻C点正处于平衡位置且向水面下方运动 [C] 经0.2 s,A点偏离平衡位置的位移为-1 cm [D] F点到两波源的路程差为零 A 振动加强点和减弱点的判断方法 ·方法归纳· 感谢观看 提示:低音,由v=λf得λ=,由此可知,声速相同的情况下,低音的频率小,波长长,在障碍物相同的情况下,低音更容易发生衍射现象. 【解析】波通过孔后,波速、频率、波长不变,故A错误;由题图可知波长与孔的尺寸相差不多,所以能够观察到明显的衍射现象,故B正确;如果将孔AB扩大,孔的尺寸大于波的波长,可能观察不到明显的衍射现象,故C正确;如果孔的大小不变,使波源频率增大,因为波速不变,根据λ=可知,波长减小,可能观察不到明显的衍射现象,故D错误. 【解析】 因为波1、2都在介质a中传播,故1、2的频率、波速、波长均相等,A、B错误;波1、3在两种不同介质中传播,波速不等,但因为波源没有变,所以频率相等,由λ=得波长不相等,故C错误,D正确. 【解析】(1)声波在介质Ⅰ中传播时, f= Hz=1 700 Hz, 由于声波在不同介质中传播时,频率不变,所以声波在介质Ⅱ中传播时,频率为1 700 Hz. [例3] (机械波的叠加)(多选)(2025·广东深圳期末)两列振幅相等、波长均为 λ、周期均为T的简谐横波沿同一绳子相向传播,若两列波均由一次全振动产生,t=0时刻的波形如图1所示,此时两列波相距λ,则(　 　) [A] t=T时,波形如图2甲所示 [B] t=T时,波形如图2乙所示 [C] 不可能有如图2丙所示的波形 [D] 因违背能量守恒定律,图2丁所示的波形不存在 【解析】 经历T,两列波均沿传播方向传播了,则两波前距离为λ-2×=λ,即两波还没有相遇,波形不变,波前间距减小,故A错误;经历T,两列波均沿传播方向传播了,则两波前距离为λ-2×=0,即两波恰好相遇,波形不变,波前间距为0,故B正确;丙波形表明两列波的波谷已经相遇,题图中所示相遇部分处于波谷的质点的最大位移应该为两波质点振动的振幅之和,故C正确;经历T时间,两列波均沿传播方向传播了λ,此时两列波恰好完全相遇,根据矢量合成,相遇部分的各质点的合位移恰好均为0,波形为题图2丁所示的波形,故D错误. 【解析】 实线表示波峰,虚线表示波谷,则A、D是波峰与波峰相遇,B点是波谷与波谷相遇,它们均属于振动加强点,所以A、B的竖直高度相差2×(1+ 1) cm=4 cm,A正确;题图所示时刻C点处于平衡位置,因下一个波峰经过C点,所以向水面上方运动,B错误;因周期T= s=0.4 s,所以经0.2 s,A点处于波谷位置,即其位移为-2 cm,C错误;由题图可知,F点为振动减弱点,则到两波源的路程差为半个波长的奇数倍,D错误. (1)条件判断法:频率相同、振动情况完全相同的两波源产生的波叠加时,加强、减弱条件如下:设点到两波源的距离差为Δr,则当Δr=kλ时为加强点,当Δr=(2k+1)时为减弱点,其中k=0,1,2,…若两波源的振动步调相反,则上述结论相反. (2)现象判断法:若某点总是波峰与波峰(或波谷与波谷)相遇,该点为加强点;若总是波峰与波谷相遇,则为减弱点.若某点是平衡位置和平衡位置相遇,则让两列波再传播T,看该点是波峰和波峰(波谷和波谷)相遇,还是波峰和波谷相遇,从而判断该点是加强点还是减弱点. $