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第十二章机械波第六节惠更斯原理※知道波传播到两种介质交界面时，会发生反射和折射※掌握惠更斯原理，理解用惠更斯原理解释波的反射和折射现象※了解波面和波线的概念1课前预习反馈2课内互动探究3核心素养提升4课内课堂达标5课后课时作业课前预习反馈1．波面在波的传播过程中，任一时刻介质中任何振动状态都______________________叫做波阵面或波面。说明：波面为球面的波叫________波，波面为平面的波叫________波。波面和波线相同的点联结成的面球面平面2．波线沿波的传播方向作一些带箭头的线，叫做波线。(1)波线的指向表示________方向。(2)在各向同性的均匀介质中，波线恒定与波面________。(3)球面波的波线是沿________的直线，平面波的波线是_______________的平行直线。(如下图甲、乙所示)。波的传播垂直半径方向垂直于波面1．内容介质中波面上的每一个点，都可以看成一个________，这些新波源发生子波，经过一定时间后，这些子波的包络面就构成下一时刻的________。2．包络面某时刻与子波________相切的曲面。3．应用如果知道某时刻一列波的某个波面的位置，还知道________，利用惠更斯原理可以得到下一时刻这个________的位置，从而可确定波的前进方向。惠更斯原理新的波源包络面波面波速包络面1．波的反射(1)波的反射波遇到障碍物会________继续传播的现象，叫做波的反射。(2)反射定律入射波线、法线、反射波线在________内，且入射角________反射角。如图所示。波的反射和折射返回来同一平面等于2．波的折射波从一种介质射入另一种介质时，传播方向发生________的现象，叫做波的折射。如图所示。改变『判一判』(1)在同一种均匀的介质中，波面都是曲面或曲线，但波线都是直线。()(2)任何波的波线与波面都相互垂直。()(3)波在发生折射后，其频率和波速都不发生变化。()(4)反射波线与入射波线一定在同一平面内。()(5)介质中任一波面上的各点，都可以看做发射子波的波源。()×√×√√『选一选』(多选)下列说法正确的是()A．波线表示波的传播方向B．波面表示波的传播方向C．只有横波才有波面D．波传播中某时刻任一波面上各子波波前的包络面就是新的波面解析：波线表示波的传播方向，故A正确，B错误；所有的波都具有波面，故C错误；由惠更斯原理可知，D正确。AD『想一想』墙壁的传音性比空气好得多，但把门窗关闭后(如图)，外面传入室内的声音却明显地减弱，这是为什么？答案：声波原来在空气中传播，如果没有障碍物，能直接传到室内，当把门窗关闭后，声波遇到墙壁和门窗，在界面上发生反射和折射现象，只有折射进入墙壁和门窗的声波才能进入室内，虽然墙壁和门窗的传音性能好但反射性能也好，所以大部分声波被反射回去，室内的声音就显著地减弱了。课内互动探究如图是波在传播过程中的一种现象。(1)此图是波的什么现象？(2)利用惠更斯原理能解释此现象吗？提示：(1)波的衍射现象。(2)挡板缝隙处振动的质点作为波源，带动挡板后面的质点振动。探究一对惠更斯原理的理解1．惠更斯原理的实质：波面上的每一点(面源)都是一个次级球面波的子波源，子波的波速与频率等于初级波的波速和频率，此后每一时刻的子波波面的包络面就是该时刻总的波动的波面。其核心思想是介质中任一处的波动状态是由各处的波动决定的。2．惠更斯原理的局限性：光的直线传播、反射、折射等都能用此来进行较好的解释。但是，惠更斯原理是比较粗糙的，用它不能解释衍射现象与狭缝或障碍物大小的关系，而且由惠更斯原理推知有倒退波的存在，而倒退波显然是不存在的。(多选)关于惠更斯原理的理解，下列说法正确的是()A．同一波面上的各质点振动情况完全相同B．同一振源的不同波面上的质点的振动情况可能相同C．球面波的波面是以波源为中心的一个个球面D．无论什么样的波，波线始终和波面垂直解题指导：深刻理解惠更斯原理是解题关键。ABCD解析：根据惠更斯原理，介质中任一波面上的各点，都可以看作发射子波的波源，其后任意时刻，这些子波在波前进方向的包络面就是新的波面。同一波面上各质点振动情况完全相同，选项A正确；不同波面上质点的振动情况可能相同，选项B正确；球面波的波面是以波源为中心的一个个球面，选项C正确；波线始终与波面垂直，选项D正确。〔对点训练1〕(多选)下列说法中不正确的是()A．只有平面波的波面才与波线垂直B．任何波的波线与波面都相互垂直C．任何波的波线都表示波的传播方向D．有些波的波面表示波的传播方向解析：不管是平面波，还是球面波，其波面与波线均垂直，选项A错误，选项B正确，波线表示波的传播方向，选项C正确，D错误。AD我们在山中、在大的空房间里大声说话时，都会听到回声，这属于波的什么现象？提示：波的反射探究二波的反射现象和波的折射现象中各量的变化1．波的反射和折射的比较波向前传播在两介质的界面上同时发生了反射和折射现象，一些物理量相应发生了变化，比较如下：波现象比较项波的反射波的折射传播方向改变θ反＝θ入改变θ折≠θ入频率f不变不变波速v不变改变波长λ不变改变2.说明(1)频率f由波源决定，故无论是反射波还是折射波都与入射波的频率，即波源的振动频率相同。(2)波速v由介质决定，因反射波与入射波在同一介质中传播，故波速不变；而折射波与入射波在不同介质中传播，所以波速变化。(3)据v＝λf知，波长λ与v及f有关，即与介质及波源有关，反射波与入射波在同一介质中传播，频率相同，故波长相同。折射波与入射波在不同介质中传播，f相同，v不同，故λ不同。如图所示，有一辆汽车以15m/s的速度匀速行驶，在其正前方有一陡峭山崖，汽车鸣笛2s后司机听到回声，此时汽车距山崖的距离多远？(v声＝340m/s)解题指导：利用反射测距是一种常用的方法，此题注意汽车是运动的，应画出运动示意图，帮助分析解题。解析：若汽车静止问题就简单了，现汽车运动，声音传播，如图所示为汽车与声波的运动过程示意图，设汽车由A到C路程为x1，C点到山崖B距离为x；声波由A到B再反射到C路程为x2，因汽车与声波运动时间同为t，则有x2＝x1＋2x，即v声t＝v汽t＋2x，所以x＝v声－v汽t2＝340－15×22m＝325m。答案：325m〔对点训练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________提高耳的接收能力。解析：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来提高耳朵的接收能力。反射核心素养提升波的反射、折射、干涉、衍射的比较波的行为现象特点波的反射波遇到介质界面返回原介质继续传播的现象波“返回”原介质波的折射波由一种介质进入另一种介质继续传播的现象波“进入”另一种介质波的干涉两列波叠加产生加强区和减弱区的现象加强区、减弱区“间隔”出现波的衍射波在同一种介质中传播，绕过障碍物继续传播的现象波“绕过”障碍物传播分析下列物理现象：(1)夏天里在一次闪电过后，有时雷声轰鸣不绝；(2)“闻其声而不见其人”；(3)围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音；(4)当正在鸣笛的火车向着我们急驶而来时，我们听到汽笛声的音调变高。这些物理现象分别属于波的()A．反射、衍射、干涉、多普勒效应B．折射、衍射、多普勒效应、干涉C．反射、折射、干涉、多普勒效应D．衍射、折射、干涉、多普勒效应A解析：雷声轰鸣不绝是波的反射形成的，“闻其声而不见其人”是声波的衍射现象，振动的音叉周围形成干涉区域，所以我们绕音叉运动时会听到忽强忽弱的声音，火车汽笛的声调变化是波的多普勒效应，故选A。