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(共25张PPT)
第3节 机械波的传播现象
第三章 机械波
粤教版选择性必修一
课堂引入
壹
课堂练习
叁
课堂总结
肆
目录
知识讲解
贰
课堂引入
第一部分
壹
课堂引入
【观察与思考】
“未见其人，先闻其声”这句话出现在《红楼梦》中，用以形容王熙凤大胆、泼辣的性格特点。
隔墙有耳，汉语成语，意思是隔着一道墙，也有人偷听。比喻即使秘密商量，别人也可能知道。也用于劝人说话小心，免得泄露。出自《管子·君臣下》。
声音都能绕开障碍物继续传播
知识讲解
第二部分
贰
机械波的衍射与惠更斯原理
机械波的反射和折射
机械波的干涉
一、机械波的衍射与惠更斯原理
【观察与发现】
在水槽例放两块挡板，中间留一个狭缝，观察水波通过狭缝后的传播情况。保持水波的振动频率，改变狭缝的宽度，观察水波的传播情况。
一、机械波的衍射与惠更斯原理
1.机械波的衍射
（1）定义：波在遇到小障碍物或者小孔时，能绕过障碍物或穿过小孔继续向前传播，我们把这种现象叫作波的衍射。
（2）产生明显衍射的条件
障碍物或孔的尺寸比波长小，或者跟波长相差不多。
（3）衍射现象的理解
①一切波都能发生衍射，衍射是波特有的现象；
②当波碰到障碍物时，衍射现在总是存在，有“明显”和“不明显”之分；
③一般情况下，波长越大的波更容易发生明显的衍射现象。
一、机械波的衍射与惠更斯原理
2.惠更斯原理
（1）内容：介质中波动传到的各点都可以看作是发射子波的波源，在其后的任一时刻，这些子波的包络就形成新的波面，这就是惠更斯原理。
（2）利用惠更斯原理解释衍射现象
波传到小孔(或障碍物)时，小孔(或障碍物)仿佛是一个新的波源，由它发出与原来同频率的波(称为子波)，在孔后传播，于是就出现了偏离直线传播的衍射现象，波的直线传播是衍射不明显时的近似情形。
【情景探究】
二、机械波的反射和折射
(1)我们在旅游时，对着大山喊一声会听到很多的回声，潜艇上的声呐装置向敌方潜艇发射超声波，通过从发射到接收到敌方潜艇反射回来的超声波的时间差，能确定敌方潜艇的位置，声波、超声波都能发生反射现象，那么波的反射是否遵循光的反射定律？
提示：遵循光的反射定律
(2)波的反射被广泛应用于实际生产和生活中，如医学中的B超；交通中的雷达测速，国防军事中应用波的反射测量距离等等，那么能不能在两种介质的界面发生折射？折射时遵循什么规律？
提示：能在两种界面发生折射；遵循光的折射定律
1. 波的反射
二、机械波的反射和折射
（1）波的反射：波传播过程中遇到介质界面会返回原介质继续传播的现象。
（2）反射规律
①入射角和反射角：入射波的波线与平面法线的夹角叫作入射角；反射波的波线与平面法线的夹角叫作反射角。
②反射定律：反射线、入射线和法线在同一平面内，反射线和入射线分别位于法线两侧，且反射角等于入射角。
2.波的折射
二、机械波的反射和折射
(1)波的折射：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)折射规律
①折射角：折射波的波线与两介质界面法线的夹角叫作折射角。
②折射定律：入射线、法线、折射线在同一平面内，入射线与折射线分居法线两侧。入射角的正弦跟折射角的正弦之比等于波在介质Ⅰ中的波速与波在介质Ⅱ中的波速之比，即＝。
3.波的反射与折射的对比
二、机械波的反射和折射
波的反射 波的折射
传播方向 改变(i′＝i) 改变(r≠i)
频率f 不变 不变
波速v 不变 改变
波长λ 不变 改变
【情景探究】
三、机械波的干涉
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，一位同学沿着AB方向走来。
(1)他听到的声音会有什么变化？
答案：有的地方声音强，有的地方声音弱。
(2)这属于什么物理现象？
答案：干涉现象
1. 波的叠加
三、机械波的干涉
（1）波的叠加原理：两列波在相遇叠加时，每列波都是独立地保持自己原来的特性，如同在各自的传播路径中并没有遇到其他波一样。叠加原理适用于一切波。
（2）波的叠加原理是波具有独立传播的必然结果，由于总位移是两个位移的矢量和，所以叠加区域的质点的位移可能增大，也可能减小。
①两列波的叠加，(如图甲所示)振动加强，振幅增大。
②两列波的叠加，(如图乙所示)振动减弱，振幅减小。
【观察与发现】
三、机械波的干涉
2.波的干涉
三、机械波的干涉
（1）发生干涉的条件：①两列波的频率相同；②相位差恒定。
（2）干涉图样及其特点
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。
（3）振动加强点和振动减弱点
①振动加强点：振动的振幅等于两列波振幅之和，A＝A1＋A2。
②振动减弱点：振动的振幅等于两列波振幅之差，A＝|A1－A2|。
2.波的干涉
三、机械波的干涉
(4)振动加强点和振动减弱点的判断
问题1：A点到波源S1和S2的距离分别是多少个波长？它们的距离差是多少？
问题2：B点到波源S1和S2的距离分别是多少个半波长？它们的距离差是多少？
A
B
答案：2个；2λ
答案：2个；2λ
2.波的干涉
三、机械波的干涉
(4)振动加强点和振动减弱点的判断
①条件判断法：振动频率相同、振动情况完全相同的两波叠加时，设点到两波源的路程差为Δx，
当Δx＝|x2－x1|＝kλ(k＝0，1，2，…)时为振动加强点；
当Δx＝|x2－x1|＝(2k＋1)(k＝0，1，2，…)时为振动减弱点。
若两波源振动步调相反，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，该点为振动加强点，若总是波峰与波谷相遇，则为振动减弱点。
课堂练习
第三部分
叁
课堂练习
1. 如图所示是利用水波槽观察到的水波衍射图样，从图样可知(　　)
A. B侧波是衍射波
B. A侧波速与B侧波速相等
C. 减小挡板间距离，衍射波的波长将减小
D. 增大挡板间距离，衍射现象将更明显
解析：观察可知，A侧波是衍射波，A错误；波速决定于介质，介质不变，波速不变，B正确；衍射波的波速不变，周期不变，则波长也不变，C错误；增大挡板间距离，衍射现象将不明显，D错误。
B
课堂练习
2. (机械波的反射与折射)关于波的折射，下列说法正确的是(　　)
A. 波从一种介质进入另一种介质时，传播方向不会发生改变
B. 入射角等于折射角
C. 入射角的正弦值等于折射角的正弦值
D. 入射角的正弦值与折射角的正弦值的比值是常数
　
解析：由波的折射现象和折射定律知，波从一种介质进入另一种介质时，传播方向可能会发生改变，故A错误；由波的折射定律知，入射角的正弦值与折射角的正弦值的比值是常数，故B、C错误，D正确。
D
课堂练习
3. (多选)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，波的频率不变，但波长、波速发生变化
D. 波发生折射时，波的频率、波长、波速均发生变化
解析：波发生反射时，波在同一种介质中传播，频率、波长和波速均不变，选项A错误，B正确；波发生折射时，是从一种介质传播到另一种介质，波速发生变化，波的频率由波源决定，所以波的频率不变，由公式v＝λf可知，波长发生变化，选项C正确，D错误。
BC
课堂练习
4. (多选)(2020·河北冀州中学期中)一条弹性绳子呈水平状态。M为绳子中点，两端P、Q同时开始上下振动，一小段时间后产生的波形如图所示。对于其后绳上各点的振动情况，以下判断正确的是(　 　)
A.两列波将同时到达中点M
B.两列波波速之比为1∶2
C.中点M的振动总是加强的
D.M点的位移大小在某时刻可能为零
解析：波在同种介质中传播，波速相同，由于M为绳子中点，所以两波同时到达M点，故A正确，B错误；由于波长不同，因此两波在M点相遇时，M点的振动并不总是加强或减弱，故C错误；当两波刚传到M点时，此时刻位移为零，所以M点的位移大小在某时刻可能为零，故D正确。
AD
课堂总结
第四部分
肆
课堂总结
1.波长：在波动中，对平衡位置的位移总是相同的两相邻质点间的距离叫做波长。
2.周期：波传播一个波长的时间（一个振动周期波正好传播一个波长，即波源的振动周期就是波的周期）。
3.波速：振动状态（以波峰或者波谷作为标志）在介质中的传播速度，
4.波的周期（频率），波长，波速的大小由什么来决定
5.如何判断质点振动方向或波传播方向？
6.振动图像与机械波的图像的区别

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