4.波的反射與折射第三章內(nèi)容索引010203自主預習新知導學合作探究釋疑解惑隨堂練習課標定位素養(yǎng)闡釋1.知道波面和波線。2.知道波的反射和折射現(xiàn)象,理解波的反射定律。1.知道波面、波線、波的反射與折射現(xiàn)象,形成正確物理觀念。2.理解波的反射與折射的形成原理,知道波的反射定律,形成科學思維。自主預習新知導學一、波的反射現(xiàn)象1.波的反射:波在傳播過程中,遇到兩種介質(zhì)的界面時返回到原介質(zhì)繼續(xù)傳播的現(xiàn)象。2.波面。(1)定義:在波的傳播過程中,相位相同的點組成的面,稱為波陣面,簡稱波面。(2)波的傳播方向與波面垂直,我們用“波線”表示波的傳播方向。3.波的反射定律:機械波在兩種介質(zhì)的界面處要發(fā)生反射,反射波線與入射波線和法線位于同一平面內(nèi),反射波線與入射波線位于法線的兩側(cè);反射角等于入射角。二、波的折射現(xiàn)象1.波的折射:波在傳播過程中,從一種介質(zhì)進入另一種介質(zhì)時,波傳播的方向發(fā)生偏折的現(xiàn)象。2.波的折射中,波的頻率不變,波速和波長發(fā)生改變。【思考討論】

1.判斷下列說法的正誤。(1)波向前傳播在兩介質(zhì)的界面上要么發(fā)生反射,要么發(fā)生折射,二者不會同時發(fā)生。(

)(2)波發(fā)生反射時波的頻率不變,波速變小,波長變短。(

)(3)波發(fā)生折射時波的頻率不變,但波長、波速發(fā)生變化。(

)√××2.關于波的反射與折射,下列說法正確的是(

)A.入射波的波長一定等于反射波的波長,其頻率不變B.入射波的波長一定小于反射波的波長,其頻率不變C.入射波的波長一定大于折射波的波長,其頻率不變D.入射波的波長一定小于折射波的波長,其頻率不變答案:A解析:入射波與反射波在同種介質(zhì)中傳播,波速相同,頻率由波源決定,頻率相同,由v=λf知波長相同,選項A正確,B錯誤;因不知介質(zhì)情況,入射波與折射波波長無法比較,選項C、D錯誤。3.一列聲波在第一種均勻介質(zhì)中的波長為λ1,在第二種均勻介質(zhì)中的波長為λ2,若λ1=2λ2,則該聲波在兩種介質(zhì)中的頻率之比和波速之比分別為(

)A.2∶1,1∶1 B.1∶2,1∶4C.1∶1,2∶1 D.1∶1,1∶2答案:C解析:同一列波,在不同介質(zhì)中波的頻率一定,故頻率之比為1∶1,由v=λf,有v1∶v2=λ1∶λ2=2∶1,C正確。合作探究釋疑解惑知識點一對波的反射和折射的理解和應用問題引領人們聽不清對方說話時,除了讓一只耳朵轉(zhuǎn)向?qū)Ψ?還習慣性地把同側(cè)的手附在耳旁,如圖這樣做是利用聲波的什么特點提高耳朵的接收能力?提示:在耳郭原有形狀、面積的基礎上增加一個手的面積是為了增加波的反射面積來提高耳朵的接收能力。歸納提升波的反射和折射問題中的規(guī)律1.頻率是由振源決定的,介質(zhì)中各個質(zhì)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(zhì)決定的,波反射時是在同一介質(zhì)中傳播,因此波速不變,波折射時是在不同介質(zhì)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反射和折射現(xiàn)象的認識波向前傳播在兩介質(zhì)的界面上同時發(fā)生了反射現(xiàn)象和折射現(xiàn)象,如圖(a)和圖(b)所示,一些物理量相應地發(fā)生變化,比較如下:(a)(b)比較項波的反射波的折射傳播方向改變i=i'改變r≠i頻率f不變不變波速v不變改變波長λ不變改變典型例題【例題1】

如圖所示,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、波長均不等答案:D解析:波線1、2都在介質(zhì)a中傳播,故1、2的頻率、波速、波長均相等,A、B錯誤;波線1、3是在兩種不同介質(zhì)中傳播,波速不同,但波源沒變,因而頻率相等,由λ=得波長不同,故C錯誤,D正確。在光的反射與折射現(xiàn)象中,光的頻率不會發(fā)生變化,但波的速度、波長都是可以發(fā)生變化的。【變式訓練1】

(多選)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,波的頻率、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)生變化答案:BC解析:波發(fā)生反射時,波在同一種介質(zhì)中傳播,頻率、波長和波速均不變,選項A錯誤,B正確;波發(fā)生折射時,是從一種介質(zhì)傳播到另一種介質(zhì),波速發(fā)生變化,波的頻率由波源決定,所以波的頻率不變,由公式v=λf可知,波長發(fā)生變化,選項C正確,D錯誤。知識點二波的反射現(xiàn)象的應用問題引領某個小朋友向著山谷大聲喊,經(jīng)過時間t后小朋友聽到回聲,已知聲速為v,則小朋友到山谷的距離是多少?歸納提升1.回聲測距(1)當聲源不動時,聲波遇到了障礙物后會返回繼續(xù)傳播,反射波與入射波在同一介質(zhì)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(jīng)時間t聽到回聲,則聲源距障礙物的距離為(3)當聲源以速度v遠離靜止的障礙物或障礙物以速度v遠離聲源時,聲源發(fā)2.超聲波定位蝙蝠能發(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,蝙蝠就根據(jù)接收到的反射回來的超聲波來確定障礙物或食物位置,從而確定飛行方向。另外海豚、雷達也是利用波的反射來定位或測速的。【例題2】

某測量員利用回聲測距,他站在兩平行墻壁間某一位置鳴槍,經(jīng)過1s第一次聽到回聲,又經(jīng)過0.5s再次聽到回聲,已知聲速為340m/s,則兩墻壁間的距離為多少?答案:425m解析:設兩墻壁間的距離為s,測量員離較近的墻壁的距離為x,則他離較遠的墻壁的距離為s-x第一次聽到回聲時,2x=vt1第二次聽到回聲時,2(s-x)=v(t1+Δt)其中Δt=0.5

s,t1=1

s,代入數(shù)據(jù)得s=425

m。典型例題回聲測距的方法技巧利用回聲測距是波的反射的一個重要應用,它的特點是聲源正對障礙物,聲源發(fā)出的聲波與回聲在同一條直線上傳播。(1)若是一般情況下的反射,反射波和入射波是遵從反射定律的,可用反射定律作圖后再求解。(2)利用回聲測距時,要特別注意聲源是否運動,若聲源運動,聲源發(fā)出的原聲至障礙物再返回至聲源的這段時間與聲源的運動時間相同。(3)解決波的反射問題,關鍵是根據(jù)物理情景規(guī)范作出幾何圖形,然后利用幾何知識結(jié)合物理規(guī)律進行解題?！咀兪接柧?】

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。(1)該波的頻率為

Hz,在海水中的波速為

m/s。

(2)若物體在海面上發(fā)出的聲音經(jīng)過0.5s聽到回聲,則海水深為多少?(3)若物體以5m/s的速度由海面向海底運動,則經(jīng)過多長時間聽到回聲?答案:(1)340

1530(2)382.5m(3)0.498s因波的頻率不變,則在海水中的波速為v海=λ'f=4.5×340

m/s=1

530

m/s。(2)入射聲波和反射聲波用時相同,則海水深為(3)物體與聲音運動的過程示意圖如圖所示,設聽到回聲的時間為t',則v物t'+v海t'=2h代入數(shù)據(jù)解得t'=0.498

s。課堂小結(jié)隨堂練習1.(波的反射)夏天聽到雷聲隆隆不絕,是由于(

)A.聲波在云層多次反射造成的B.聲波透進云層發(fā)生折射造成的C.云層之間發(fā)生多次放電造成的D.以上說法都不對答案:A解析:雷聲隆隆不絕,我們好像聽到了多個雷聲,實際是聲波在云層中多次反射,傳到人耳中有時間間隔造成的。2.(波的反射與折射的認識)同一音叉發(fā)出的聲波同時在水和空氣中傳播,某時刻的波形曲線如圖所示。以下說法正確的是(

)A.聲波在水中波長較大,b是水中聲波的波形曲線B.聲波在空氣中波長較大,b是空氣中聲波的波形曲線C.水中質(zhì)點振動頻率較高,a是水中聲波的波形曲線D.空氣中質(zhì)點振動頻率較高,a是空氣中聲波的波形曲線答案:A解析:波的頻率取決于波源的振動頻率,與介質(zhì)無關,故同一音叉發(fā)出的聲波在水中與在空氣中傳播時頻率相同。但機械波在介質(zhì)中傳播的速度只取決于介質(zhì)性質(zhì),與波的頻率無關,聲波在水中傳播的速度大于在空氣中傳播的速度。由v=λf知,聲波在水中的波長應較大,對應于題圖中波形曲線b,故只有A正確。3.(回聲測距)天空有近似等高的濃云層。為了測量云層的高度,在水平地面上與觀測者的距離為d=3.0km處進行一次爆炸,觀測者聽到由空氣直接傳來的爆炸聲和由云層反射來的爆炸聲時間上相差Δt=6.0s。試估算云層下表面的高度。答案:2.0km4.(超聲測距)醫(yī)用B超儀發(fā)出的超聲波頻率為7.25×104Hz,這種超聲波在人體內(nèi)