高二物理課件 12.6 《波的干涉》 （人教選修3-4）

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歡迎進入物理課堂 一 波的反射現(xiàn)象的應用 1 回聲測距 1 當聲源不動時 聲波遇到了靜止障礙物會返回來繼續(xù)傳播 由于反射波與入射波在同一介質中傳播速度相同 因此 入射波和反射波在傳播距離一樣的情況下 用的時間相等 設經過時間t聽到回聲 則聲源距障礙物的距離為 2 當聲源以速度v向靜止的障礙物運動或障礙物以速度v向靜止的聲源運動時 聲源發(fā)聲時障礙物到聲源的距離為 3 當聲源以速度v遠離靜止的障礙物或障礙物以速度v遠離靜止的聲源時 聲源發(fā)聲時障礙物到聲源的距離 2 超聲波定位蝙蝠 海豚能發(fā)出超聲波 超聲波遇到障礙物或捕食目標時會被反射回來 蝙蝠 海豚就是根據接收到反射回來的超聲波來確定障礙物或食物的位置 從而確定飛行或游動方向 1 波在同一均勻介質中傳播可以看成勻速直線運動 其規(guī)律可以利用勻速直線運動的規(guī)律進行分析 2 反射波的波長 頻率 波速跟入射波的相同 典例1 某物體發(fā)出的聲音在空氣中的波長為1m 波速為340m s 在海水中的波長為4 5m 海面上發(fā)出的聲音經0 4s聽到回聲 則海水深為多少 解題指導 求解此題應把握以下三點 標準解答 聲音在空氣與在水中的頻率相同 則所以物體發(fā)出的聲音經 0 2s傳至海底 故海水的深度為s v水 1530 0 2m 306m 規(guī)律方法 求解回聲測距問題的技巧 1 求解反射波的波速是解題的基礎 若波在同一種均勻介質傳播過程中反射 則反射波的波速與入射波相同 若波由一種介質進入另一種介質中時反射 如從空氣進入水中 則根據波由一種介質進入另一種介質時頻率不變 由v f求得反射波在另一種介質中的速度 2 正確畫出聲波及物體運動過程的幾何關系圖是解題的突破口 3 由s vt求得聲波及物體運動的距離并列出幾何關系方程是解題的關鍵 互動探究 若位于海面上的物體發(fā)聲的同時 一潛水員在同一地點以5m s的速度勻速豎直向下運動 則經過多長時間潛水員聽到回聲 解析 潛水員與聲音運動的過程示意圖如圖所示 設潛水員的速度為v 聽到回聲的時間為t 海水深s 則v水t vt 2s所以 二 波的反射現(xiàn)象和波的折射現(xiàn)象中各量的變化 波向前傳播在兩介質的界面上同時發(fā)生了反射和折射現(xiàn)象 一些物理量相應發(fā)生了變化 比較如下 說明1 頻率f由波源決定 故無論是反射波還是折射波都與入射波的頻率 即波源的振動頻率相同 2 波速v由介質決定 因反射波與入射波在同一介質中傳播 故波速不變 而折射波與入射波在不同介質中傳播 所以波速變化 3 據v f知 波長 與v及f有關 即與介質及波源有關 反射波與入射波在同一介質中傳播 頻率相同 故波長相同 折射波與入射波在不同介質中傳播 f相同 v不同 故 不同 1 波在兩種介質的界面上發(fā)生折射的原因是波在不同介質中的傳播速度不同 2 對于入射角為零的特殊現(xiàn)象 折射角也為零 即沿原方向傳播 但介質發(fā)生了變化 其波長和波速也相應發(fā)生變化 典例2 一列聲波從空氣傳入水中 已知水中聲速較大 則 A 聲波頻率不變 波長變小B 聲波頻率不變 波長變大C 聲波頻率變小 波長變大D 聲波頻率變大 波長不變 解題指導 明確聲波從一種介質進入另一種介質中時傳播速度發(fā)生變化的原因是解題的關鍵 標準解答 選B 由于波的頻率由波源決定 因此波無論在空氣中還是在水中頻率都不變 C D錯 又因波在水中速度較大 由公式v f可得 波在水中的波長變大 故A錯 B正確 變式訓練 圖中1 2 3分別代表入射波 反射波 折射波的波線 則 A 2與1的波長 頻率相等 波速不等B 2與1的波速 頻率相等 波長不等C 3與1的波速 頻率 波長均相等D 3與1的頻率相等 波速 波長均不等 解析 選D 波1 2都在介質a中傳播 故1 2的頻率 波速 波長均相等 A B錯 波1 3是在兩種不同介質中傳播 波速不同 但波源沒變 因而頻率相等 由 得波長不同 故C錯 D對 變式備選 2011 哈爾濱高二檢測 甲 乙兩人平行站在一堵墻前面 二人相距2a 距離墻均為 當甲開了一槍后 乙在時間t后聽到第一聲槍響 則乙聽到第二聲槍響的時間為 A 聽不到B 甲開槍3t后C 甲開槍2t后D 甲開槍后 解析 選C 乙聽到第一聲槍響必然是甲放槍的聲音直接傳到乙的耳中 故t 甲 乙二人及墻的位置如圖所示 乙聽到第二聲槍響必然是墻反射的槍聲 由反射定律可知 波線如圖中AC和CB 由幾何關系可得 AC CB 2a 故第二聲槍響傳到乙的耳中的時間為故C正確 典例 利用超聲波可以探測魚群的位置 在一只裝有超聲波發(fā)射和接收裝置的漁船上 向選定的方向發(fā)射出頻率f 5 8 104Hz的超聲波后 經過時間t 0 64s收到從魚群反射回來的反射波 已知這列超聲波在水中的波長 2 5cm 求魚群到漁船的距離是多少 標準解答 所發(fā)射的超聲波在水中的傳播速度為 v f 2 5 10 2 5 8 104m s 1450m s超聲波往返的路程為 s vt 1450 0 64m 928m漁船到魚群的距離為s1 464m 答案 464m 一 選擇題1 2011 郴州高二檢測 下列敘述屬波的反射現(xiàn)象的是 A 夏日的雷聲有時會轟鳴不絕B 在空房間里講話 會感到聲音比在野外響C 墻里講話墻外聽D 講話者又聽到自己的回聲 解析 選A B D A B D都屬于波的反射現(xiàn)象 C屬于波的衍射現(xiàn)象 2 下列說法中正確的是 A 水波是球面波B 聲波是球面波C 只有橫波才能形成球面波D 只有縱波才能形成球面波 解析 選B 若波面是球面 則為球面波 與橫波 縱波無關 由此可知B正確 C D錯誤 由于水波不能在空間中傳播 所以它是平面波 A不正確 3 在反射過程中 反射波跟入射波相同的量是 A 波長B 波速C 頻率D 振幅 解析 選A B C 振幅表示波的能量 在傳播中發(fā)生變化 而波的其他特征量不變 4 下列說法正確的是 A 入射波面與法線的夾角為入射角B 入射角跟反射角相等C 入射波線與法線的夾角為入射角D 入射波線與界面的夾角為入射角 解析 選B C 入射角是波線與法線間的夾角 由平面幾何知識可知 入射角跟反射角相等 B C對 5 關于對惠更斯原理的理解 下列說法正確的是 A 同一波面上的各質點振動情況完全相同B 同一振源的不同波面上的質點的振動情況可能相同C 球面波的波面是以波源為中心的一個個球面D 無論怎樣的波 波線始終和波面垂直 解析 選A C D 按照惠更斯原理 波面是由振動情況完全相同的點構成的面 而不同波面上質點的相位不同 故A對B錯 由波面和波線的概念 不難判定C D正確 故正確答案為A C D 6 下列說法正確的是 A 入射角與折射角的比等于兩波速比B 入射波的波長小于折射波的波長C 入射波的波長大于折射波的波長D 入射波的波長等于反射波的波長 解析 選D 由于一定介質中的波速是一定的 是一個只與兩種介質的性質有關 而與入射角 折射角無關的常數 A錯 介質不確定時 入射波和折射波的波長大小關系無法確定 B C錯 7 下列說法正確的是 A 波發(fā)生反射時 波的頻率不變 波速變小 波長變短B 波發(fā)生反射時 頻率 波長 波速均不變C 波發(fā)生折射時 波的頻率不變 但波長 波速發(fā)生變化D 波發(fā)生折射時 波的頻率 波長 波速均發(fā)生變化 解析 選B C 波發(fā)生反射時 由于在同一種介質中傳播 因此波長 波速和頻率不變 波發(fā)生折射時 頻率不變 波速變化 波長變化 故B C正確 A D錯誤 8 當一個探險者進入一個山谷后 為了估測出山谷的寬度 他吼一聲后 經過0 5s聽到右邊山坡反射回來的聲音 又經過1 5s后聽到左邊山坡反射回來的聲音 若聲速為340m s 則這個山谷的寬度約為 A 170mB 340mC 425mD 680m 解析 選C 右邊的聲波從發(fā)出到反射回來所用時間為t1 0 5s 左邊的聲波從發(fā)出到反射回來所用的時間為t2 2s 山谷的寬度故C正確 二 非選擇題9 某人想聽到自己發(fā)出聲音的回聲 若已知聲音在空氣中的傳播速度為340m s 那么他至少要離障礙物多遠 解析 區(qū)別人發(fā)出的聲音與回聲至少需要0 1s的時間 設障礙物至少和人相距s 則有2s vt 得答案 17m 10 一聲波在空氣中的波長為25cm 速度為340m s 當折射入另一種介質時 波長變?yōu)?0cm 求 1 聲波在這種介質中的頻率 2 聲波在這種介質中的傳播速度 解析 1 聲波由空氣進入另一種介質時 頻率不變 由v f得Hz 1360Hz 2 因頻率不變 有得 答案 1 1360Hz 2 1088m s 方法技巧 波的反射和折射問題中的規(guī)律在討論波的反射 折射中頻率 波速和波長時 仍然要抓住以下幾點 1 頻率是由振源決定的 介質中各個質點的振動都是受迫振動 因此不論是反射還是折射 波的頻率是不改變的 2 波速是由介質決定的 波反射時是在同一介質中傳播 因此波速不變 波折射時是在不同介質中傳播 因此波速改變 3 波長是由頻率和波速共同決定的 即在波的反射中 由于波的頻率和波速均不變 根據公式可知波長不改變 在波的折射中 當進入新的介質中波速增大時 由可知波長變大 Thankyou 同學們 來學校和回家的路上要注意安全 同學們 來學校和回家的路上要注意安全