2021-2022学年【新教材】粤教版（2019）高二物理选择性必修第一册3.3机械波的传播现象 课件(共16张PPT)

(共16张PPT)
第三章 机械波
第三节 机械波的传播现象
粤教版 选择性必修第一册
声音在传播过程中，遇到障碍物时会发生反射。对着远处的峭壁大喊一声会听到回声，就是声波在峭壁上反射的结果。生活中，你是否注意过水波的反射？波的反射应该遵从什么规律？
演示实验：如图所示，在发波水槽一端有一平板振动发生器，振动发生器在水槽中能够产生水波。在水槽中斜向放置一个挡板，观察水波在传播过程中发生的现象。
现象：当水波遇到挡板时会发生反射。
一、机械波的反射和折射
1、机械波的反射与光的反射遵循同样的规律。
反射线、法线与入射线在同一平面内，反射线与入射线分居法线两侧，反射角等于入射角。
2、在波的反射中，波的频率、波速和波长都不变。
3、光从一种介质进入另一种介质时会发生折射，理论和实验证明，一切波都会发生折射现象。
二、机械波的衍射和惠更斯原理
1、波的衍射：水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，这种现象叫作波的衍射。
【观察与思考】在水波槽中放置两块挡板，两挡板成一直线，两者之间留一窄缝，使水波能穿过窄缝。
（1）观察水波通过窄缝后是怎样传播的。
（2）保持水波的波长不变，改变窄缝的宽度，观察波的传播情况有什么变化。
（3）保持窄缝的宽度不变，改变水波的波长，观察波的传播情况有什么变化。
（1）波长不变：
结论:波长一定，减小窄缝的宽度，能观察到明显的衍射现象。
结论:缝宽一定，增加波长，能观察到明显的衍射现象。
（2）窄缝宽度不变：
二、机械波的衍射和惠更斯原理
1、波的衍射：水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，这种现象叫作波的衍射。
2、惠更斯原理：介质中波动传到的各点都可以看做是发射子波的波源，在其后的任一时刻，这些子波的包络就形成新的波面。
3、惠更斯原理对任何波动过程都适用。
情境：如图所示，两列波相遇前、相遇时和相遇后的传播情况：
现象：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。
波的叠加原理：两列波相遇时，相遇区域中各点位移，就是这两列波引起的位移的合成。
【观察与思考】在一水波槽中将一根金属丝固定在振动片上，当振动片发生振动时，金属丝会周期性地振动水面，形成波源。水面就会出现从波源发出的一列圆形波。
（1）将两个金属丝固定在不同的振动片上，使生成的两列波的频率不同，观察两列波的相遇情况。
（2）将两根金属丝固定在同一振动片上，使生成的两列波相同，观察两列波的相遇情况。
三、机械波的干涉
1、波的干涉：频率相同、相位差恒定、振动方向相同的两列波，在相遇的区域上，会出现稳定的相对平静的区域和剧烈振动的区域。这两个区域的位置时固定的，且互相隔开。这种现象称为波的干涉。
2、产生干涉的必要条件：频率相同、相位差恒定、振动方向相同。
【观察与思考】如图所示，两列振幅、频率、相位都相同的波相向而行。请画出它们在P1，P2，P3各点附近相遇时的波动情况。
问题1：第一组波叠加时，为什么质点振动的能量是变大的？
问题2：第二组波叠加时，为什么质点振动能量也变大？
问题3：为什么第三组波叠加时，波形消失了？
问题4：叠加时，为什么波长（作图的宽度）保持不变？
演示实验：
（1）在发波水槽中，用一根金属丝振动形成水波，观察水波图样；
现象：圆形波形
（2）在发波水槽中，将两根金属丝固定在不同振片上，观察水波图样；
（3）在发波水槽中，将两根金属丝固定在同一振片上，观察水波图样。
现象：叠加后的图样没有明显规律
现象：叠加后的图样有明显规律
（1）条纹最明显的地方：实线与实线（波峰与波峰）或虚线与虚线（波谷与波谷）相交的地方。
（2）条纹最不明显的地方：实线与虚线相交的地方。
（3）条纹最明显与最不明显的地方是不变的。说明干涉图样是稳定的。
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？
设某点与S1和S2之间的距离分别为 和 ，当 和 的差值等于波长的整数倍时，该点位于叠加始终加强的点；当和 的差值等于半波长的奇数倍时，该点位于叠加始终减弱的点。
加强点：
减弱点：