高中物理第三节 机械波的传播现象教课ppt课件

这是一份高中物理第三节 机械波的传播现象教课ppt课件，共45页。PPT课件主要包含了比波长更小，发射子波的波源，频率相同，相位差，振动方向，波所特有的等内容，欢迎下载使用。

落在水面上的雨滴形成的水波会发生干涉现象
水波在小孔位置会发生衍射现象
1．波的衍射：水波在遇到小障碍物或者小孔时继续向前传播，我们把这种现象叫作波的衍射．2．发生明显衍射的条件：缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长____，或者__________．衍射是波特有的现象，一切波都可以发生衍射．3．惠更斯原理．(1)内容：介质中波动传到的各点，都可以看作是______________，在其后的任一时刻，这些子波的____就形成新的波面．(2)应用：惠更斯原理对任何____过程都是适用的．
1．反射现象．(1)定义：机械波遇到介质界面会____原介质继续传播的现象．(2)特点：频率、波速和波长都不变．2．折射现象．(1)定义：机械波从一种介质____另一种介质时，波的传播方向发生改变的现象．(2)特点：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．
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____．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．这种现象叫波的干涉．
(2)稳定干涉条件．①两列波的____必须相同．②两个波的______恒定，且________相同．(3)干涉的普遍性．一切波都能够发生干涉，干涉是__________现象．
1.如右图所示，在空旷的广场上有一堵较高大的墙MN，在墙的一侧有一个正在播放男女合唱歌曲的声源O，某人从A点走到墙后的B点，在此过程中，如从衍射的角度来考虑，则会听到(　　)A．声音变响，男声比女声更响B．声音变响，女声比男声更响C．声音变弱，男声比女声更弱D．声音变弱，女声比男声更弱
解析：由题意可知，某人从题图中A点走到墙后的B点，由于波的衍射现象，能听到声音，但强度变弱．由于男声的频率低于女声的频率，在同一介质中声音的传播速度相同，则男声的波长比女声的波长长，更容易发生衍射．故A、B、C错误，D正确．
2．右图中1、2、3分别代表入射波、反射波、折射波的波线，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
3．关于波的叠加和干涉，下列说法正确的是(　　)A．两列频率不相同的波相遇时，因为没有稳定的干涉图样，所以波没有叠加B．两列频率相同的波相遇时，振动加强的点只是波峰与波峰相遇的点C．两列频率相同的波相遇时，介质中振动加强的质点在某时刻的位移可能是零D．两列频率相同的波相遇时，振动加强的质点的位移总是比振动减弱的质点的位移大
解析：两列波相遇时一定叠加，A错误；振动加强是指振幅增大，而不只是波峰与波峰相遇的点，B错误；振动加强点的振幅增大，质点仍然在自己的平衡位置附近振动，故某时刻的位移可以是振幅范围内的任何值，C正确，D错误．
1．关于衍射的条件：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．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，惠更斯原理解释了波的衍射现象．
【典例1】　(2024·江苏南京月考)晓宇在实验室利用发波水槽演示了波的衍射现象，调整缝的宽度PQ＝5 cm，M、N为挡板后放置的两个浮球，实验时发现两浮球始终静止不动，则下列说法正确的是(　　)A．将缝的宽度略微调大，则两浮球可能上下浮动B．将缝的宽度适当调小，则两浮球可能上下浮动C．增大振源的频率，两浮球可能上下浮动D．无论如何调节振源的频率，两浮球始终静止
解析：当缝的宽度PQ＝5 cm时，两浮球始终静止不动，可知此时波的衍射现象不明显，即波的波长远小于此时缝宽，若将缝的宽度略微调大，波长仍远小于此时缝宽，同样不会有明显的衍射现象，即两浮球仍会静止不动；若将缝的宽度适当调小，当波长和缝宽接近或者大于缝宽时可发生明显的衍射现象，即此时两浮球可以上下浮动，A错误，B正确．根据公式v＝λf可知，由于波在介质中的传播速度不变，故增大振源的频率时波长变短，根据前面分析可知波长仍远小于缝宽，不会有明显的衍射现象，两浮球不可能上下浮动；减小振源的频率时，波长变长，当波长和缝宽接近或者大于缝宽时可发生明显的衍射现象，此时两浮球会上下浮动．故C、D错误．
关于波的衍射现象的两点提醒(1)障碍物的尺寸的大小与波长大小的关系不是发生衍射的条件，而是发生明显衍射的条件，波长越大，越易发生明显衍射现象．(2)当孔的尺寸远小于波长时，尽管衍射十分突出，但衍射波的能量很弱，也很难观察到波的衍射．
解析：水波通过狭缝后波长不变，A错误；这是水波的衍射现象，衍射是波特有的性质，任何波都能发生衍射现象，B错误；该实验的狭缝宽度相等，波长不等，则此现象可以说明，缝宽一定，波长越长衍射现象越明显，C错误，D正确．
2．某居住地A位于某山脉的一侧，山脉的另一侧P处建有无线电波发射站，如下图所示．该发射站可发送频率为400 kHz的中波和400 MHz的微波．已知无线电波在空气中的传播速度都为3×108 m/s.回答以下问题：
(1)该中波和微波的波长各是多少？
答案：750 m　0.75 m
(2)发射站发出的电磁波是经过干涉还是衍射后到达居住地A处的？解析：发射站发出的无线电波绕过山脉到达A处，发生了衍射现象．答案：衍射(3)若两种波的接收效果不同，请说明哪一种波的接收效果更好．为什么？解析：中波的接收效果更好，因为它的波长长，衍射现象更明显．答案：中波的接收效果好，因为它的波长长，衍射效果更好　
1．波的频率是由振源决定的，介质中各个质点的振动都是受迫振动，因此不论是反射还是折射，波的频率是不改变的．2．波速是由介质决定的．波反射时是在同一介质中传播，因此波速不变；波折射时是在不同介质中传播，因此波速改变．
【典例2】　某测量员利用回声测距，他站在两平行墙壁间某一位置鸣枪，经过1 s第一次听到回声，又经过0.5 s再次听到回声，已知声速为340 m/s，则两墙壁间的距离为多少？[核心点拨]　(1)注意测量员是否运动．(2)注意测量员听到回声是来回的距离．
解析：设两墙壁间的距离为s，测量员离较近的墙壁的距离为x，则他离较远的墙壁的距离为s－x，第一次听到回声时，2x＝vt1；第二次听到回声时，2(s－x)＝v(t1＋Δt)，其中Δt＝0.5 s，t1＝1 s，代入数据得s＝425 m．答案：425 m
3．(多选)关于波的反射与折射，下列说法正确的是(　　)A．波发生反射时，波的频率不变，波速变小，波长变短B．波发生反射时，波的频率、波长、波速均不变C．波发生折射时，波的频率、波长、波速均发生变化D．波发生折射时，波的频率不变，但波长、波速均发生变化
解析：波发生反射时，在同一种介质中运动，因此波长、波速和频率不变，A错误，B正确；波在不同种介质中运动时发生折射，波速发生变化，但频率由振源决定，波的频率不变，由v＝λf可知波长也发生变化，C错误，D正确．
4．(多选)以下关于波的认识，正确的是(　　)A．潜艇利用声呐探测周围物体的分布情况，用的是波的反射原理B．隐形飞机怪异的外形及表面涂特殊隐形物质，是为了减少波的反射，从而达到隐形的目的C．雷达的工作原理是利用了波的干涉D．水波从深水区传到浅水区改变传播方向的现象，是波的折射现象解析：潜艇探测周围物体利用了反射原理，A正确；隐形飞机可以减少波的反射，B正确；雷达工作原理利用了波的反射，C错误；水波的传播方向发生变化，属于波的折射，D正确．
1．发生干涉的条件．(1)两列波的频率相同．(2)相位差恒定．2．产生稳定干涉图样的两列波的振幅越接近，干涉图样越明显．
3．干涉图样及其特点．(1)干涉图样：如右图所示．(2)特点．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．
②现象判断法：若某点总是波峰与波峰或波谷与波谷相遇，该点为振动加强点；若总是波峰与波谷相遇，则为振动减弱点．(4)振动加强的点和振动减弱的点始终保持与波源同频率振动，其振幅不变(减弱的点的振幅可能为零)，其位移随时间变化．
【典例3】　如右图所示，S1、S2是两个步调完全相同的相干波源，其中实线表示波峰，虚线表示波谷．若两列波的振幅均保持5 cm不变，关于右图中所标的a、b、c、d四点，下列说法正确的是(　　)A．d点始终保持静止不动B．图示时刻c点的位移为零C．b点振动始终加强，c点振动始终减弱D．图示时刻，b、c两点的竖直高度差为10 cm
[核心点拨]　(1)S1、S2是两个步调完全相同的相干波源，说明发生干涉．(2)由题图知b点是波峰与波峰相遇，c点是波谷与波谷相遇，d点是波峰与波谷相遇．解析：d点是波峰与波谷相遇，振动减弱，振幅为零，故保持静止，故A正确；b点是波峰与波峰相遇，c点是波谷与波谷相遇，它们均属于振动加强点，由于振幅是5 cm，则b点相对于平衡位置高10 cm，而c点是波谷与波谷相遇，则c点相对于平衡位置低10 cm，所以b、c两点的竖直高度差为20 cm，故B、C、D错误．
振动加强点与振动减弱点的判断方法
5.(多选)(2024·广东中山一中校考)如右图所示，S1、S2为两个振动情况完全一样的波源，两列波的波长都为λ，它们在介质中产生干涉现象，S1、S2在空间中共形成了5个振动加强的区域，如右图中实线所示．P是振动加强区域中的一点，从右图中可看出(　　)A．S1波在该区域的传播速度和S2波的等大B．P点到两波源的距离等于λC．P点此时刻振动最强，经过半个周期后，振动变为最弱D．S1 、S2连线和加强区交点等间距，间距为半波长
解析：两列波在同一介质中传播，传播速度相等，故A正确；由题可知，S1、S2在空间中共形成了5个振动加强的区域，题图中直线上各点到两个波源的距离相等，所以可知P点到两波源的距离差等于λ，故B错误；P点处于振动加强区且始终加强，此时刻振动最强，经过半个周期振动仍然最强，故C错误；S1 、S2连线和加强区交点等间距，间距为半波长，故D正确．
6．(多选)如下图所示，实线和虚线分别表示振幅、频率均相同的两列波的波峰和波谷．此刻，M是波峰与波峰相遇点，下列说法正确的是(　　)A．该时刻质点O正处在平衡位置B．P、N两点始终处于平衡位置C．M点经过四分之一周期变为振动减弱点D．从该时刻起，经过四分之一周期，质点M到达平衡位置
解析：由题图可知，O、M均为振动加强点，此时O点处于波谷，M点处于波峰，M点是峰、峰相遇，M点为振动加强点，则始终为振动加强点，A、C错误；N、P两点为振动减弱点，又因为两列波的振幅相同，因此N、P两点的振幅为零，即两点始终处于平衡位置，B正确；从该时刻经过四分之一周期，两列波分别引起的振动都使M点位于平衡位置，故M点位于平衡位置，D正确.