1、第三节惠更斯原理及其应用学习目标1.明确波面和波线等概念，理解惠更斯原理.2.会用惠更斯原理解释波的传播中的反射和折射现象，并了解反射和折射中频率、波速和波长的变化情况1(3分)(多选)关于机械波的波速和波长，下列说法中正确的是()A横波中相邻两个波峰间的距离、纵波的密部中央和疏部中央间距都是一个波长B两个相邻的速度相同的介质质点间的距离是一个波长C波由一种介质进入另一种介质波速和波长都要改变D机械波在同一种均匀介质中是匀速传播的【解析】由波长的定义可知A、B不正确波在同一种均匀介质中传播波速不变；当波从一种介质进入另一种介质时，波的频率不变，但波速发生变化，因此波长也发生变化C、D正确【答案
2、】CD2(3分)声波在钢轨中传播的速度远大于在空气中传播的速度，则当声音由钢轨传到空气中时()A频率变小，波长变大B波长变小，频率变大C频率不变，波长变大 D频率不变，波长变小【解析】波在不同种介质中传播时，频率保持不变由vf可知，若v减小，则减小，D正确【答案】D3(4分)(多选)关于对波速、波长和频率的关系vf的理解，下列说法中正确的是()Avf，说明提高波源频率，它产生的波的波速成正比增大B由vf可知，波长大的波，其传播速度v一定大Cv、f三个量中，对于同一机械波通过不同介质时，只有f不变D关系式vf适用于一切机械波【解析】波速只与传播介质的性质有关，所以选项A和B均错误频率由波源决定，
3、与介质无关，所以同一机械波f不变在不同介质中，因速度变化，从而也变化，所以选项C正确【答案】CD一、惠更斯原理1波面和波线(1)波面：在波的传播过程中，任一时刻振动状态都相同的介质质点所组成的面；(2)波线：与波面垂直指向传播方向的直线，如图所示(3)波的分类球面波：波面是球面的波平面波：波面是平面的波2惠更斯原理(1)内容：介质中任一波阵面上的各点，都可以看作发射子波的波源，其后任一时刻，这些子波的包迹就是新的波阵面(2)应用：如果知道某时刻一列波的某个波阵面的位置，还知道波速，利用惠更斯原理可以得到下一时刻这个波阵面的位置，从而可确定波的传播方向利用惠更斯原理还可以解释波的反射、折射二、波
4、的反射和折射1波的反射(1)反射现象：波遇到障碍物时，会返回原来的介质中继续传播的现象(2)反射定律：a入射角：入射波的波线与界面法线的夹角b反射角：反射波的波线与界面法线的夹角c内容：入射波线、法线和反射波线在同一平面内，且反射角等于入射角；反射波的波长、频率和波速跟入射波相同2波的折射(1)折射现象：波从一种介质进入另一种介质时，波的传播方向发生改变的现象(2)折射特点：在波的折射中，波的频率不变，波速和波长都会改变一、波线、波面的特点与关系1对波线、波面的理解(1)波面：不一定是面，如水波，它只能在水面传播，水波的波面是以波源为圆心的一簇圆(2)波线：有方向的一簇线，它的方向代表了波的传
5、播方向(3)波线与波面的关系；互相垂直，一定条件下由波面可确定波线，由波线可确定波面2球面波与平面波的区别与联系球面波平面波区别波面形状球面平面形成点波源在均匀介质中向各个方向发出的波面波源在均匀介质中向波源面两侧发出的波波面与波源关系波面以点波源为球心波面与波源平行联系球面波传至距波源很远处时，在空间的某一小区域内的球形波面可看成平面波.二、惠更斯原理的应用1应用惠更斯原理解释波现象的步骤(1)在波面上取两点或多个点作为子波的波源；(2)选一段时间t；(3)根据波速确定t时间后子波波面的位置；(4)确定子波在波前进方向上的包络面，即为新的波面；(5)由新的波面可确定波线及其方向2利用惠更斯原
6、理解释波的传播如图甲所示，以O为球心的球面波在时刻t的波面为，按照惠更斯原理，面上每个点都是子波的波源设各个方向的波速都是v，在t时间之后各子波的波面如图中虚线所示，是这些子波的包络面，它就是原来球面波的波面在时间t后的新位置可以看出，新的波面仍是一个球面，它与原来球面的半径之差为vt，表示波向前传播了vt的距离与此类似，可以用惠更斯原理说明平面波的传播，如图乙所示甲乙【特别提醒】在利用惠更斯原理解释波的传播时，t时刻的波面和波面上子波源的选取是任意的，但一般作图时，为使作出的图更美观，通常画成均匀或对称的形式一、波的反射有一辆汽车以15 m/s的速度匀速行驶，在其正前方有一陡峭山崖，汽车鸣笛
7、2 s后司机听到回声，此时汽车距山崖的距离是多少？(v声340 m/s)【导析】声音向前传播遇到障碍物再返回的过程中，汽车也在运动【解析】画出汽车与声音运动过程示意图如图所示，设汽车由A到C位移为s1，C到山崖B距离为s2，设汽车鸣笛到司机听到回声时间为t，有t2 s，则：t解得s2 m325 m.【答案】325 m波在同一种均匀介质中沿直线传播，遇到障碍物反射时，波的频率、波速和波长均不发生变化。利用反射测距是一种常用的方法，画出运动的示意图能帮助分析解题.1甲、乙两人平行站在一堵墙前面，两人相距2a，距离墙均为a，当甲开了一枪后，乙在时间t后听到第一声枪响，则乙听到第二声枪响的时间为()A
8、听不到B甲开枪3t后C甲开枪2t后 D甲开枪t后【解析】乙听到第一声枪响必然是甲放枪的声音直接传到乙的耳中，故t.甲、乙两人及墙的位置如图所示，乙听到第二声枪响必然是墙反射的枪声，由反射定律可知，波线如图中AC和CB，由几何关系得：ACCB2a，故第二声枪响传到乙的耳中的时间为t2t.【答案】C二、波的折射如图所示，是声波从介质进入介质的折射情况，由图判断下面说法中正确的是()A入射角大于折射角，声波在介质中的波速大于它在介质中的波速B入射角大于折射角，声波在介质中的波速小于它在介质中的波速C入射角大于折射角，可能是空气，可能是水D入射角小于折射角，可能是钢铁，可能是空气【导析】根据机械波发生
9、折射时波长、波速以及频率(或周期)的变化规律进行分析【解析】依题意，图中MN为介质界面，虚线为法线，i为入射角，为折射角，从图可直接看出入射角大于折射角(i)，故声波在介质中的波速大于它在介质中的波速，A正确，而B、D均错误；声波在固体和液体中的速度要大于它在空气中的速度，故C错误故选A.【答案】A处理波的反射和折射问题时，首先要找出界面和法线，弄清楚入射角、反射角和折射角；同时记住反射和折射中的一些重要结论(如在反射或折射过程中波的频率不变)以及一些实际情况.2一列声波从空气传入水中，已知水中声速较大，则()A声波频率不变，波长变小B声波频率不变，波长变大C声波频率变小，波长变大D声波频率变
10、大，波长不变【解析】该题考查波在发生折射时，波速、波长、频率是否变化的问题由于波的频率由波源决定，因此波无论在空气中还是在水中频率都不变，故C、D错又因波在水中速度较大，由公式vf可得，波在水中的波长变大，故A错，B正确【答案】B1下列说法中正确的是()A水波是球面波B声波是球面波C只有横波才能形成球面波D只有纵波才能形成球面波【解析】该题考查了波面，根据球面波的定义可知：若波面是球面则为球面波，与横波、纵波无关，由此可知B正确由于水波不能在空间中传播，所以它是平面波，A不正确【答案】B2声波从声源发出，在空中向外传播的过程中()A波速在逐渐变小B频率在逐渐变小C振幅在逐渐变小 D波长在逐渐变
11、小【解析】该题考查声波在同一种介质中传播时，波长、频率和波速是否变化的问题声波在空中向外传播时，不管是否遇到障碍物引起反射，其波速由空气介质决定频率(由振源决定)和波长(v/f)均不变，所以A、B、D错，又因为机械波是传递能量的方式，能量在传播过程中会减小，故其振幅也就逐渐变小，C正确【答案】C3图中1、2、3分别代表入射波、反射波、折射波的波线，则()A2与1的波长、频率相等，波速不等B2与1的波速、频率相等，波长不等C3与1的波速、频率、波长均相等D3与1的频率相等，波速、波长均不等【解析】反射波的波长、频率、波速与入射波都应该相等，故A错，B错；折射波的波长、波速与入射波都不等，但频率相等，故C错，D正确【答案】D4对于平面波，波阵面与波线_；对于球面波，波阵面是以_为球心的球面，波线沿球的_方向介质中任一波面上的各点，都可以看作_【解析】根据波面、波线的特点分析【答案】垂直波源半径发射子波的波源
