2019-2020学年高中物理 第十二章 第5节 多普勒效应 第6节 惠更斯原理课件 新人教版选修3

第十二章机械波第5节多普勒效应第6节惠更斯原理第十二章机械波1.了解多普勒效应，并能运用多普勒效应解释一些物理现象．2.知道什么是波面和波线，了解惠更斯原理．3．知道波传播到两种介质交界面时会发生反射、折射现象，并能用惠更斯原理进行解释．一、多普勒效应1．多普勒效应：波源与观察者互相靠近或者互相远离时，观察者接收到的波的______发生变化的现象．2．多普勒效应产生的原因：当波源与观察者相对静止时，1s内通过观察者的波峰(或密部)的数目是______的，观察者观察到的频率______波源振动的频率．当波源与观察者相向运动时，1s内通过观察者的波峰(或密部)的数目______，观察到的频率______；反之，当波源与观察者互相远离时，观察到的频率______．频率一定等于增加增加变小二、惠更斯原理1．波面和波线：在波的传播过程中，任何振动状态都______的介质质点所组成的面叫______，而与波面______的那些线代表了波的__________，叫做波线．2．波的分类(1)球面波：波面是______的波，如空气中的声波．(2)平面波：波面是______的波，如水波．相同波面垂直传播方向球面平面3．惠更斯原理：介质中任一波面上的各点，都可以看做________________，其后任意时刻，这些______在波前进方向的包络面就是新的波面．三、波的反射和折射1．反射现象：波遇到介质界面会返回来继续传播的现象．2．折射现象：波从一种介质进入另一种介质时，波的__________发生改变的现象．发射子波的波源子波传播方向判一判(1)当波源和观察者向同一个方向运动时，一定发生多普勒效应．()(2)只有横波才能发生多普勒效应．()(3)只有声波才能发生多普勒效应．()(4)波面一定与波线垂直．()(5)波面一定是平面．()(6)波的传播方向与波面平行．()(7)用惠更斯原理能够解释波的衍射现象与障碍物大小的关系．()×××√×××想一想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什么特点提高耳朵的接收能力？提示：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．多普勒效应1．波源频率波源完成一次全振动，向外发出一个波长的波，称为一个完全波．频率表示单位时间内完成的全振动的次数．因此波源的频率又等于单位时间内波源发出的完全波的个数．2．接收频率(1)波源和观察者相对静止．观察者接收到的频率等于波源的频率．(2)波源和观察者有相对运动．观察者在单位时间内接收到的完全波的个数发生变化，即感觉到波的频率发生变化．波源与观察者如果相互靠近，观察者接收到的频率增大；二者如果相互远离，观察者接收到的频率减小．3．音调音调由频率决定，频率高则音调高，频率低则音调低．观察者听到的声音的音调，是由观察者接收到的频率，即单位时间内接收到的完全波的个数决定的．命题视角1对多普勒效应的理解(多选)关于多普勒效应，以下说法正确的有()A．只有机械波才能产生多普勒效应B．机械波、电磁波、光波等均能产生多普勒效应C．产生多普勒效应的原因是波源的频率发生了变化D．产生多普勒效应的原因是观察者接受的频率发生了变化[解析]多普勒效应不仅仅适用于声波，它也适用于所有类型的波，包括电磁波，故A错误，B正确；产生多普勒效应的原因是观察者与波源的相对运动导致观察者接收的频率发生了变化，故C错误，D正确．[答案]BD命题视角2多普勒效应的应用(多选)下列选项与多普勒效应有关的是()A．科学家用激光测量月球与地球间的距离B．医生利用超声波探测病人血管中血液的流速C．交通警察向车辆发射超声波并通过测量反射波的频率确定车辆行进的速度D．科学家通过比较星球与地球上同种元素发出光的频率来计算星球远离地球的速度[解析]科学家用激光测量月球与地球间的距离是利用光速快，故A错误；医生利用超声波探测病人血管中血液的流速利用声波的多普勒效应，故B正确；交通警察向车辆发射超声波并通过测量反射波的频率确定车辆行进的速度是利用超声波的多普勒效应，故C正确；科学家通过比较星球与地球上同种元素发出光的频率来计算星球远离地球的速度，是光的多普勒效应，故D正确．[答案]BCD(1)观测者向波源靠近时，波源频率不变，但观测者接收到的频率增高，即音调增高；反之，观测者与波源远离时，观测者接收到的频率降低、音调降低．(2)多普勒效应是波动过程共有的特征，电磁波和光波也会发生多普勒效应．有经验的铁路养护人员可以从火车鸣笛的声音判断火车的行驶方向．他所利用的应是()A．声波的干涉现象B．声波的衍射现象C．声波的多普勒效应D．声波的反射现象解析：选C.当听到的声音音调变低，说明接收到的声音的频率变小，表明火车离他远去，当听到的声音音调变高，说明接收到的声音的频率变大，则火车向着他驶来，利用声波的多普勒效应，故C正确.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)关于对惠更斯原理的理解，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一定不同C．球面波的波面是以波源为中心的一个个球面D．无论怎样的波，波线始终和波面垂直[解题探究](1)同一波面上各点到波源的距离是否相等？这些点的振动情况有什么特点？(2)平面波和球面波有什么区别？[解析]按照惠更斯原理：波面是由振动情况完全相同的点构成的面，而不同波面上质点的振动情况可能相同，如相位相差2π整数倍的质点的振动情况相同，故A对，B错．由波面和波线的概念，不难判定C、D对．[答案]ACD(多选)下列说法中错误的是()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：选AD.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．只有波线才表示波的传播方向，选项C正确，选项D错误．波的反射和折射问题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：波现象比较项目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(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[解析]由于波的频率由波源决定，因此波在不同介质中传播时，频率保持不变．波在不同介质中传播时，波速发生变化，由v＝λf可知波长也发生变化．由此可知只有D选项正确．[答案]D(多选)下列说法中正确的是()A．入射波的波长和反射波的波长相等B．入射波的波长大于折射波的波长C．入射波的波长小于折射波的波长D．入射波和折射波频率相同解析：选AD.不论波反射还是折射，波的频率均不变，在反射现象中，由于介质相同，反射波与入射波波速相同，由λ＝vf知，波长相同，故A、D正确；在折射现象中，介质不同，则波长改变，由于未知两介质的情况，入射波与折射波的波长大小关系无法判断，故B、C错误．