第3章第2节波反射和折射讲义—2022-2022学年新教材鲁科版(2022)高中物理选择性必修第一册

Z 重点难点 HONGDIAN NANDIAN
S 随堂练习 UITANG LIANXI
思考在空房间里讲话,为什么声音较响?
提示:声波在空房间里遇到墙壁、地面、天花板等会发生反射现象,由 于距离近,反射声波和原声几乎同时到达人耳(人耳只能区分间隔 0.1 s 以上 的声音),所以,人感觉声音特别响。而在普通房间里,家具、衣物等会吸收声 波,使反射波减弱,所以人在空房间里讲话会感觉比在普通房间里讲话响。
9
探究一
探究二
波的反射现象
首页
J 基础知识 ICHU ZHISHI
Z S 重点难点 HONGDIAN NANDIAN
随堂练习
UITANG LIANXI
●问题导引●
蝙蝠的视觉很不发达,那它是靠什么捕捉食物的呢? 提示:蝙蝠能发出超声波,当超声波碰到障碍物或捕食目标时,超声波被 反射回来,蝙蝠根据接收到反射回来的超声波来确定飞行方向。海豚以及雷 达等也是利用波的反射来确定远处小鱼或目标的位置。
随堂练习
UITANG LIANXI
警示(1)反射波与入射波在同一种介质中的传播速度相同。
(2)人耳能将原声和回声区分开的最小时间间隔为 0.1 s。 (3)雷达是利用波的反射来定位和测速的。
14
探究一
探究二
首页
J 基础知识 ICHU ZHISHI
Z S 重点难点 HONGDIAN NANDIAN
随堂练习
Z S 重点难点 HONGDIAN NANDIAN
随堂练习
UITANG LIANXI
波的折射现象
●问题导引●
波斜射两种介质的分界面时,传播方向会不会发生改变? 提示:波的传播方向发生改变,发生折射现象。
18

第2节波的反射和折射1.惠更斯原理：介质中波阵面上的每一个点，都可以看成一个新的波源，这些新波源发出子波，经过一定时间后，这些子波的包络面就构成下一时刻的波面。

2．波的反射定律：反射波线、入射波线和法线在同一平面内，反射波和入射波分别位于法线的两侧，反射角等于入射角。

3．波由一种介质进入另一种介质时，传播方向发生偏折，入射角i和折射角r及波速之间满足sin isin r＝v1v2。

1.波面和波线(1)概念：①波面：从波源发出的波，经过同一传播时间到达的各点所组成的面，如图所示。

②波线：用来表示波的传播方向的线，波线与各个波面总是垂直的。

(2)波的分类：①球面波：波面是球面的波。

如空气中的声波。

②平面波：波面是平面的波。

如水波。

2．惠更斯原理(1)内容：介质中波阵面上的每一个点，都可以看成一个新的波源，这些新波源发出子波，经过一定时间后，这些子波的包络面就构成下一时刻的波面。

(2)应用：如果知道某时刻一列波的某个波面的位置，还知道波速，利用惠更斯原理可以得到下一时刻这个波面的位置，从而可确定波的前进方向。

[学后自检]┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄(小试身手)1．下列说法中正确的是()A．只有平面波的波面才与波线垂直B．有些波的波线与波面相互平行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C不管是平面波，还是球面波，其波面与波线均垂直，选项A、B错误；只有波线才表示波的传播方向，选项C正确，D错误。

[自读教材·抓基础]1．波的反射波遇到障碍物时会返回来继续传播的现象，如图所示。

2．反射规律反射波的频率、波长和波速都与入射波相同。

3．反射定律反射波线、入射波线和法线在同一平面内，反射波线和入射波线分别位于法线两侧，反射角等于入射角。

[跟随名师·解疑难]波的反射现象的特点(1)波速不变：波速由介质决定，而反射波与入射波在同一种介质中传播。

(2)频率不变：波的频率由波源决定。

波的反射和折射(建议用时：40分钟)◎题组一 波的反射1．(多选)下列哪些现象是由声音的反射形成的( ) A ．夏天下雨时，我们总是先看到闪电，后听到雷声 B ．天坛的回音壁的回音现象C ．同样高的声音在房间里比在旷野里听起来响亮些D ．在火车站候车大厅中，我们有时听不清播音员的声音BCD [先看到闪电，后听到雷声是由于光比声音传播得快，不是声音的反射，故A 错；声音可以同光一样，具有反射现象，选项B 、C 、D 中描述的都是声音的反射现象，故B 、C 、D 对．]2．当一个探险者进入一个山谷后，为了估测出山谷的宽度，他吼一声后，经过0.5 s 听到右边山坡反射回来的声音，又经过1.5 s 后听到左边山坡反射回来的声音，若声速为340 m/s ，则这个山谷的宽度约为( )A ．170 mB ．340 mC ．425 mD ．680 mC [右边的声波从发出到反射回来所用时间为t 1＝0.5 s ，左边的声波从发出到反射回来所用的时间为t 2＝2 s ．山谷的宽度s ＝12v (t 1＋t 2)＝12×340×2.5 m ＝425 m ；故C 正确．]3．某物体发出的声音在空气中的波长为1 m ，波速为340 m/s ，在海水中的波长为4.5 m ．(1)该波的频率为______________Hz ，在海水中的波速为________m/s ． (2)若物体在海面上发出的声音经0.5 s 听到回声，则海水深为多少？ (3)若物体以5 m/s 的速度由海面向海底运动，则经过多长时间听到回声？[解析] (1)由f ＝vλ得：f ＝3401Hz ＝340 Hz ．因波的频率不变，则在海水中的波速为v海＝λf ×340 m/s ＝1 530 m/s ．(2)入射声波和反射声波用时相同，则海水深为s ＝v 海t2＝1 530× m ＝382.5 m ．(3)物体与声音运动的过程示意图如图所示． 设听到回声的时间为t ，则v 物t ＋v 海t ＝2s ．代入数据解得t ＝0.498 s ．[答案] (1)340 1 530 (2)382.5 m (3)0.498 s ◎题组二 波的折射4．(多选)如图为某列波从介质1入射到介质2的波线分布，已知该波在介质1中的周期T 1、频率f 1、波长λ1、波速v 1，在介质2中的周期T 2、频率f 2、波长λ2、波速v 2，则下列判断正确的是( )A ．T 1＞T 2B ．f 1＞f 2C ．v 1＞v 2D ．λ1＞λ2CD [折射现象中，折射前后，波的周期与频率不变，A 、B 错误；从题图可知入射角i 大于折射角r ，由折射定律公式sin isin r ＝v 1v 2得，v 1＞v 2，C 正确；再结合v ＝λf 知，λ1＞λ2，D正确．]5．如图是一列机械波从一种介质进入另一种介质时发生的现象，已知波在介质Ⅰ中的波速为v 1，波在介质Ⅱ中的波速为v 2，则v 1∶v 2为( )A ．1∶2 B ．2∶1C ．3∶2 D ．2∶3C [根据题图可知入射角i ＝60°，折射角r ＝45°，由波的折射定律sin isin r ＝v 1v 2得v 1v 2＝sin 60°sin 45°＝32．故C 对．] 6．如图所示，某列波以60°的入射角由甲介质射到乙介质的界面上同时产生反射和折射，若反射波的波线与折射波的波线的夹角为90°．该波的折射角为________．[解析] 由反射定律可得反射角为60°，由题图的几何关系可得折射角为r ＝30°． [答案] 30°7．如图所示为一束平面波从介质1进入另一种介质2的情形，则波从介质1进入介质2时波速将______(选填“增大”或“减小”)，其入射角和折射角的正弦之比为______．[解析] 由公式sin isin r ＝v 1v 2可知，当v 1＞v 2时，i ＞r ，即折射角折向法线，折射角小于入射角；当v 1＜v 2时，i ＜r ，即折射角折离法线，折射角大于入射角；sin i sin r ＝sin 30°sin 60°＝1232＝33．[答案] 增大 338．一列平面波，以30 °的入射角投射到两种介质的交界面，发生折射，折射角为45 °，若入射波的波长为10 cm ，则折射波的波长是多少？[解析] 根据折射定律sin isin r ＝v 1v 2，又因为v ＝λf ，f 1＝f 2，有sin 30°sin 45°＝λ1f 1λ2f 2＝λ1λ2＝10λ2 所以λ2≈14.14 cm ． [答案] 14.14 cm9．一列声波在介质Ⅰ中的波长为0.2 m ．当该声波从空气中以某一角度传入介质Ⅱ中时，波长变为0.6 m ，如图所示，若介质Ⅰ中的声速为340 m/s ．(1)求该声波在介质Ⅱ中传播时的频率； (2)求该声波在介质Ⅱ中传播的速度；(3)若另一种声波在介质Ⅱ中的传播速度为1 400 m/s ，按图中的方向从介质Ⅰ射入介质Ⅱ中，求它在介质Ⅰ和介质Ⅱ中的频率之比．[解析] (1)声波在介质Ⅰ中传播时，由v ＝λf 得：f ＝v 1λ1＝3400.2Hz ＝1 700 Hz ，由于声波在不同介质中传播时，频率不变，所以声波在介质Ⅱ中传播时，频率为1 700 Hz ．(2)由v ＝λf 得声波在介质Ⅱ中的传播速度为v 2＝λ2f ×1 700 m/s ＝1 020 m/s ．(3)波由介质Ⅰ到介质Ⅱ的过程中，只有频率不变，故当波从介质Ⅰ进入介质Ⅱ时，其频率之比为1∶1．[答案](1)1 700 Hz (2)1 020 m/s (3)1∶1。

第二节波地反射和折射三维教学目标1、知识与技能<1）知道波面和波线，以及波传播到两种介质地界面时同时发生反射和折射<2）知道波发生反射现象时，反射角等于入射角，知道反射波地频率，波速和波长与入射波相同<3）知道折射波与入射波地频率相同，波速与波长不同，理解波发生折射地原因是波在不同介质中速度不同，掌握入射角与折射角地关系2、过程与方法：3、情感、态度与价值观：教学重点：惠更斯原理，波地反射和折射规律教学难点：惠更斯原理教学方法：课堂演示，flash课件一.引入新课1．蝙蝠地“眼睛”：18世纪，意大利教士兼生物学家斯帕兰扎尼研究蝙蝠在夜间活动时，发现蝙蝠是靠高频率地尖叫来确定障碍物地位置地.这种尖叫声在每秒2万到10万赫兹之间，我们地耳朵对这样频率范围内地声波是听不到地.这样地声波称为超声波.蝙蝠发出超声波，然后借助物体反射回来地回声，就能判断出所接近地物体地大小、形状和运动方式.2．隐形飞机F —117：雷达是利用无线电波发现目标，并测定其位置地设备.由于无线电波具有恒速、定向传播地规律，因此，当雷达波碰到飞行目标(飞机、导弹）等时，一部分雷达波便会反射回来，根据反射雷达波地时间和方位便可以计算出飞行目标地位置..雷达确定目标示意图由于一般飞机地外形比较复杂，总有许多部分能够强烈反射雷达波，因此整个飞机表面涂以黑色地吸收雷达波地涂料.一.波面和波线波面：同一时刻，介质中处于波峰或波谷地质点所构成地面叫做波面．波线：用来表示波地传播方向地跟各个波面垂直地线叫做波线．二.惠更斯原理荷兰物理学家惠 更 斯1.惠更斯原理：介质中任一波面上地各点，都可以看作发射子波地波源，而后任意时刻，这些子波在波前进方向地包络面便是新地波面.2.二.波地反射1.波遇到障碍物会返回来继续传播，这种现象叫做波地反射．2.反射规律•反射定律：入射线、法线、反射线在同一平面内，入射线与反射线分居法线两侧，反射角等于入射角.•入射角<i）和反射角<i’）：入射波地波线与平面法线地夹角i叫做入射角．反射波地波线与平面法线地夹角i’ 叫做反射角．•反射波地波长、频率、波速都跟入射波相同．•波遇到两种介质界面时，总存在反射三.波地折射1.波地折射：波从一种介质进入另一种介质时，波地传播方向发生了改变地现象叫做波地折射．2.折射规律：(1>.折射角<r）：折射波地波线与两介质界面法线地夹角r叫做折射角．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．入射角地正弦跟折射角地正弦之比等于波在第一种介质中地速度跟波在第二种介质中地速度之比：•当入射速度大于折射速度时，折射角折向法线.•当入射速度小于折射速度时，折射角折离法线.•当垂直界面入射时，传播方向不改变，属折射中地特例．•在波地折射中，波地频率不改变，波速和波长都发生改变．•波发生折射地原因：是波在不同介质中地速度不同．由惠更斯原理，A、B为同一波面上地两点，A、B点会发射子波，经⊿t后，B点发射地子波到达界面处D点，A点地到达C点，申明：所有资料为本人收集整理，仅限个人学习使用，勿做商业用途.。

第二节波的反射和折射三维教学目标一、知识与技术（1）明白波面和波线，和波传播到两种介质的界面时同时发生反射和折射（2）明白波发生反射现象时，反射角等于入射角，明白反射波的频率，波速和波长与入射波相同（3）明白折射波与入射波的频率相同，波速与波长不同，理解波发生折射的原因是波在不同介质中速度不同，掌握入射角与折射角的关系二、进程与方式：3、情感、态度与价值观：教学重点：惠更斯原理，波的反射和折射规律教学难点：惠更斯原理教学方式：课堂演示，flash课件一.引入新课1．蝙蝠的“眼睛”：18世纪，意大利教士兼生物学家斯帕兰扎尼研究蝙蝠在夜间活动时，发觉蝙蝠是靠高频率的尖叫来肯定障碍物的位置的。

这种尖叫声在每秒2万到10万赫兹之间，咱们的耳朵对如此频率范围内的声波是听不到的。

如此的声波称为超声波。

蝙蝠发出超声波，然后借助物体反射回来的回声，就可以判断出所接近的物体的大小、形状和运动方式。

2．隐形飞机F—117：雷达是利用无线电波发觉目标，并测定其位置的设备。

由于无线电波具有恒速、定向传播的规律，因此，当雷达波碰着飞行目标(飞机、导弹）等时，一部份雷达波便会反射回来，按照反射雷达波的时刻和方位即能够计算出飞行目标的位置。

雷达肯定目标示用意由于一般飞机的外形比较复杂，总有许多部份能够强烈反射雷达波，因此整个飞机表面涂以黑色的吸收雷达波的涂料。

一.波面和波线波面：同一时刻，介质中处于波峰或波谷的质点所组成的面叫做波面．波线：用来表示波的传播方向的跟各个波面垂直的线叫做波线．二.惠更斯原理荷兰物理学家惠更斯1.惠更斯原理：介质中任一波面上的各点，都能够看做发射子波的波源，而后任意时刻，这些子波在波前进方向的包络面即是新的波面。

2.按照惠更斯原理，只要明白某一时刻的波阵面，就可以够肯定下一时刻的波阵面。

二.波的反射1.波碰到障碍物会返回来继续传播，这种现象叫做波的反射．2.反射规律•反射定律：入射线、法线、反射线在同一平面内，入射线与反射线分居法线双侧，反射角等于入射角。

A．1.0 km B．2.0 km C．3.0 km
D．4.0 km
3 习题讲解
课本P72-- 3.【多选】一列机械波从一种介质进入另一种介质时，传播
方向发生了偏折。下列相关物理量也会发生变化的是 ( ) A. 波速 B. 波长 C. 频率 D. 周期
例题：一列声波在介质Ⅰ中的波长为0.2 m。当该声波从空气
1 波的反射
1.3 波面和波线 波面：从波源发出的波，经过相同传播时间到达的各点所组成的面。
波面的分类
①球面波：波面是球面。 ②平面波：波面是平面。
波线：用来表示波的传播方向的线称为波线，波线与各个波面总是垂直的。
波在均匀介质中传播时，波 面的形状不变，波线保持为 直线，波的传播方向也不变。
1 波的反射
A. 潜艇利用声呐探测周围物体的分布情况，利用了波的反射原理； B. 隐形飞机的表面涂上特殊隐形物质，是为了减少波的反射，从而达到隐形的目 的； C. 雷声轰鸣不绝是声波的多次反射形成的； D. 水波从深水区传到浅水区时传播方向发生改变的现象，是波的折射现象；
3 习题讲解
例题：如图所示，一束平面波从介质1进入另一种介
质2，则波从介质1进入介质2时波速将 (填“增大”、
“不变”“减小”)，其入射角和折射角的正弦之比
为
。波在介质1中的频率比介质2中的频率将将
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
(填“增大”、“不变”“减小”)。
3 习题讲解
例题： 甲、乙两人平行站在一堵墙前面，两人相距2a，距离墙均
为a，当甲开了一枪后，乙在时间t后听到第一声枪响，则乙听到第二声
答案：(1)1 700 Hz (2)1020 m/s (3)1∶1
4 小结
波的反射

波面和波线
(2)波线：用来表示波的传播方向的线，波线与各个波面总是 垂直的．
2．波的分类 (1)球面波：波面是球面的波．如空气中的声波． (2)平面波：波面是平面的波．如水波．
3．波的反射 (1)反射现象：波从一种介质传播到另一种介质表面时，返回 原 来介质传播的现象． (2)反射定律：反射波线、入射波线和法线在同一平面内，反射 波线和入射波线分别位于法线的两侧；反射角 等于入射角．
2．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．
3．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．
波的反射
如图所示，一场大雪过后，人们会感到外面万籁俱静．这是怎么 回事？难道是人的活动减少了吗？
提示：刚下过的雪是新鲜蓬松的，它的表面层有许多小气孔．当 外界的声波传入这些小气孔时便要发生反射．由于气孔往往是内部大 而口径小．所以，仅有少部分波的能量能通过口径反射回来，而大部 分的能量则被吸收掉了．所以不是人的活动减少了．
[跟进训练] 1．(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
ACD [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．故正确答案为 A、C、D.]

第2节 波的反射和折射
1．知道波面、波线的定义． 2．理解惠更斯原理． 3．能用惠更斯原理解释波的反射． 4．能用惠更斯原理解释波的折射.
一、波面和波线
(1)波面：在波的传播过程中，任一时刻 质点所组成的面．
(2)波线：与波面
指向
都相同的介质
振动状态
的直线．
垂直
波传播方向
波的分类
(1)球面波：由空间一点发出的波，它的波面是以 波源 为
球心的一个个 ，波线就是这些
的
．如
空气中的声波．球面
球面 半径
(2)平面波：波面是
的波，如水波．
平面
图2－2－1
提醒 波线与波面一定垂直，球面波与平面波的形状分别如 图2－2－1所示．
二、惠更斯原理
，都可以看作发射子波的 ，其后任意时刻，这些子波在波前进方向上的 波源 就是新的波面．
包络面
用惠更斯原理解释波的传播
提醒 (1)反射波的波长、频率、波速跟入射波的相同．
(2)回声就是声波的反射，人耳能将原声和回声区分开的最小 时间间隔为0.1 s.
四、波的折射(如图2－2－4所示)
定义：波从一种介质 种介质时，波的
射入
另一 发生
改变的现象． 传播方向
折射角(γ)：折射波的
与两
介质界面 射角．
的夹角γ叫做折 波线
波速v
波长λ
波的反射
改变 θ反＝θ入 不变 不变 不变
波的折射
改变 θ折≠θ入 不变 改变 改变
波的反射的应用
【典例1】 如图2－2－5所示，甲、乙
两人平行站在一堵墙前面，二人相
距2a，距离墙均为 3 a，当甲开了
一枪后，乙在时间t后听到第一声

平面
(3)平面波:波面是__(_p_ín_gm的iàn波) ,如水波。
(4)波线:用来表示波的______传__播_的方线向,波线与各个波面总是(zǒnɡ shì)____垂_(选直填 “垂直”或“平行”)的。
2.波的反射:
(1)概念:波从一种介质传播到另一介质表面时,返回_________传原播来的介现质象。
偏折的现象。
波在介质
2.折射定律:
s,i式n i中 vv11和v2分别是___________和_(_j_iè_z_hì)_Ⅰ_中的波速介。质Ⅱ
sinr v 2
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关键(guānjiàn)能力·素养形成
一 波的反射现象的应用
1.回声测距:
(1)当声源不动时,声波遇到了障碍物会返回来继续传播,反射波和入射波在同
第2节 波的反射(fǎnshè)和折射
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必备知识(zhī shi)·素养奠基
一、波的反射 【思考】在黑夜中,蝙蝠能准确(zhǔnquè)地找到障碍物或捕食目标的位置,那么它依靠的是什么? 提示:蝙蝠能发出超声波,超声波遇到障碍物或捕食目标时会被反射回来。蝙蝠就是根据 接收到的反射回来的超声波来确定障碍物或捕食目标的位置,从而确定飞行方向。
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【素养训练】
1.夏天听到雷声隆隆不绝,是由于
()
A.声波在云层多次反射造成的
B.声波透进云层发生折射造成的
C.云层之间发生多次放电造成的
D.以上说法都不对
【解析】选A。雷声隆隆不绝,我们(wǒ men)好像听到了多个雷声,实际是一次声音在云层中

1
v
为λ1＝v·T＝340×20 m＝17 m；λ2＝ f ＝3.27 m；λ3＝10 m。因为λ1 大于障碍物
的宽度，所以能发生明显衍射现象，λ2 远小于障碍物的宽度，因而不能发生明
显的衍射现象；λ3 与障碍物的宽度相差不多，也能发生明显衍射现象，所以C正
确。
3．某同学观察到波长相同的水波通过两个宽度不同的狭缝时的现象，如图所 示，下列说法正确的是( )
谢谢观看！
【解析】(1)据图可知，两列波的波长相同，所以两列波的频率相同，由于O1P＝ O2P，所以路程差为半个波长的整数倍，所以点P为振动加强点。 (2)根据波传播的特点，各质点并不随波迁移，而是在平衡位置附近做简谐运 动，所以小纸片在P点随水面上下运动，故A、B、C错误，D正确。 答案：(1)加强 (2)D
(4)衍射是对一列波来说的。 (5)当孔的尺寸远小于波长时，尽管理论上衍射十分明显，但衍射波的能量很 弱，衍射现象不容易观察到。
【典例示范】 (多选)如图是观察水面波衍射的实验装置，AC和BD是两块挡板，AB是一个孔， O是波源。图中已画出波源所在区域波的传播情况，每两条相邻波纹(图中曲线) 间的距离表示一个波长，则波经过孔之后的传播情况，下列说法中正确的是 ()
【解析】选B、D。衍射现象是所有波所特有的现象，并且在任何情况下都能发 生，有时候明显有时候不明显；要发生明显的衍射现象是需要条件的。故A、C 错。
4．在“观察水波的干涉”的实验中得到如图所示的干涉图样。O1、O2为波源，实 线表示波峰，虚线为P位置与波源连线，且O1P＝O2P。
(1)P点是振动__________(选填“加强”或“减弱”)点。 (2)若有一小纸片被轻放在P点浮于水面上，则此后纸片运动情况是__________。 A．一定沿箭头A方向运动 B．一定沿箭头B方向运动 C．一定沿箭头C方向运动 D．在P点处随水面上下运动

法
动
分 析
探 究
1.基本知识
(1)波的反射定义
教
当
学 方
①波遇到障碍物时会_返__回__来__继续传播的现象如图 2－2
堂 双
案
基
设 计
－2 所示．
达 标
课
前
课
自 主
图 2－2－2
时 作
导
业
学
菜单
LK·物理 选修 3-4
教
课
学
教
②反射规律
堂 互
法
动
分 析
a．反射波的波长、频率和波速都与入射波_相__同__．
计
标
播过程中遇到障碍物时，能不能产生反射现象呢？[做演示实
课 验并通过投影仪投影]
前
课
自
时
主
作
导
业
学
菜单
LK·物理 选修 3-4
教
课
学
堂
教ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
互
法 分 析
在水波槽的装置中，把一根金属丝固定在振动片上，形
动 探
究
成波源，发出一列圆形水波；在水槽中放一块长木板，观察
教 水波遇到长木板后发生的现象(从波源发出的圆形波遇到长 当
堂 互
法
动
分 析
(1)表达式：ssiinn ri ＝vv12.
图2－2－4
探 究
(2)理解：①折射的原因：波在两种介质中的传播速度不
教 学
同．
当 堂
方
双
案 设 计
②由于波在一种介质中的波速是一定的，所以v1是一个 v2
基 达 标
只与两种介质的性质有关，与入射角、折射角均无关的常数，

②当声源以速度v向静止的障碍物运动或障碍物以速度v向静止的声源运

动时,声源发声时障碍物到声源的距离为 s=(v 声+v)2。
③当声源以速度v远离静止的障碍物或障碍物以速度v远离声源时,声源发

声时障碍物到声源的距离为 s=(v 声-v)2。
(2)超声波定位:
蝙蝠能发出超声波,超声波遇到障碍物或捕食目标时会被反射回来,蝙蝠就
解析 (1)由反射定律可得反射角为60°,由题图的几何关系可得折射角为
r=30°。
甲
(2)由波的折射定律得
乙
=
sin
sin
3
sin
sin60°
所以 v 甲=sin·v 乙=sin30°·v 乙= 21 ×1.2×105 km/s=2.08×105 km/s。
2
答案 (1)30°
(2)2.08×105 km/s
传播的现象。
原来介质
(2)反射定律:如图所示,反射波的波线、入射波的波线和 法线 在同一
平面内,反射波的波线和入射波的波线分别位于 法线 的两侧;反射角
等于 入射角。
波反射示意图
(3)反射波的特点:反射波的波长、波速和频率都与入射波的相同。
二、波的折射
传播方向
1.折射现象:波在传播过程中,由一种介质进入另一种介质时___________
sin
v=λf,波的频率不变,得
sin
答案 √2∶1
=
1
2
sin
r=30°。根据折射定律可得sin
= √2∶1。
=
1
,又
2
学以致用·随堂检测全达标
1.(多选)以下关于波的认识,正确的是(ABD)

• D．空气中质点振动频率较高，a是空气中 声波的波形曲线
• 解析 声波在水和空气中频率相同，而在
三、波的反射现象的应用
1．回声测距： (1)当声源不动时，声波遇到了障碍物会返回来继续传播，反
射波与入射波在同一介质中传播速度相同，因此，
入射波和反射波在传播距离一样的情况下，用的时间相等，
设经过时间
(1)“绳——球”模型 如图所示，没有物体支撑的小球，在竖直平面内做 圆周运动过最高点的情况：
当小球逐渐接近最高点的过程中，球的速度减小， 需要的向心力 mv2/r 减小，而重力沿半径方向的分力变 大，绳的拉力变小，当拉力变为零后，重力沿半径分力 提供的向心力增大，当 F 向>mvr2时将做近心运动(离开圆 周进入圆内)．即最高点最不易通过．
• 1．惠更斯原理中，同一波面上的各点都可 以看做子波的波源．波源的频率与子波波 源的频率相等．
• 2．波线的指向表示波的传播方向．
• 3．在各向同性均匀介质中，波线恒与波面 垂直．
• 4．球面波的波线是沿半径方向的直线，平 面波的波线是垂直于波面的平行直线．
• 5．利用惠更斯原理可以解释平面波和球面 波的传播、波的反射和折射现象．
例 1 如下图所示，质量为 m 的小球置于方形的光 滑盒子中，盒子的边长略大于小球的直径．某同学拿着 该盒子在竖直平面内以 O 点为圆心做半径为 R 的匀速圆 周运动，已知重力加速度为 g，空气阻力不计．求：
(1)若要使盒子运动到最高点时与小球之间恰好无作 用力，则该同学拿着盒子做匀速圆周运动的周期为多 少？
t
听到回声，则声源距障碍物的距离为
s＝v
t 声2.
(2)当声源以速度 v 向静止的障碍物运动或障碍物以速度 v 向静 止的声源运动时，声源发声时障碍物到声源的距离为 s＝(v 声 ＋v)2t . (3)当声源以速度 v 远离静止的障碍物或障碍物以速度 v 远离声 源时，声源发声时障碍物到声源的距离 s＝(v 声－v)2t .

高中物理鲁科版（2019）选择性必修第一册第3章机械波第2节波的反射和折射学习任务单课题波的反射和折射年级高二知识点来源高中物理鲁科版（2019）选择性必修第一册第3章机械波第2节波的反射和折射学习目标知道波传播到两种介质交界面时会发生反射、折射现象学习重难点波传播到两种介质交界面发生反射、折射特点【自主预习】波的反射和折射(1)反射现象：波遇到介质界面会返回原介质继续传播的现象．(2)折射现象：波从一种介质另一种介质时，波的发生改变的现象．判断下列说法的正误．波发生反射和折射时波的频率都不变，但波长、波速均发生变化．()【重点探究】如图所示，当波从介质Ⅰ传播到两介质的交界面时，返回介质Ⅰ的波和进入介质Ⅱ的波的频率变化吗？波长变化吗？答案返回介质Ⅰ时波的频率和波长均不变，进入介质Ⅱ的波的频率不变，波速变化，由v ＝λf得，波长变化．1．波的频率是由振源决定的，介质中各个质点的振动都是受迫振动，因此不论是反射还是折射，波的频率是不改变的．2．波速是由介质决定的，波反射时是在同一介质中传播，因此波速不变，波折射时是在不同介质中传播，因此波速改变．3．波长是由频率和波速共同决定的，即在波的反射中，由于波的频率和波速均不变，根据公式λ＝v f 可知波长不改变；在波的折射中，当进入新的介质中波速增大时，由λ＝v f可知波长变大；反之变小．例1 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、波长均不等例2 某测量员利用回声测距，他站在两平行墙壁间某一位置鸣枪，经过1 s 第一次听到回声，又经过0.5 s 再次听到回声，已知声速为340 m/s ，则两墙壁间的距离为多少？回声测距的三种情况1．当声源不动时，声波遇到了障碍物后会返回继续传播，反射波与入射波在同一介质中传播速度相同，因此，入射波和反射波在传播距离一样的情况下用的时间相等，设经时间t 听到回声，则声源距障碍物的距离为s ＝v 声·t 2. 2．当声源以速度v 向静止的障碍物运动或障碍物以速度v 向静止的声源运动时，声源发声时障碍物到声源的距离为s ＝(v 声＋v )·t 2. 3．当声源以速度v 远离静止的障碍物或障碍物以速度v 远离静止的声源时，声源发声时障碍物到声源的距离为s ＝(v 声－v )·t 2.【巩固练习】1．关于波的反射与折射，下列说法正确的是( )A ．入射波的波长一定等于反射波的波长，其频率不变B．入射波的波长一定小于反射波的波长，其频率不变C．入射波的波长一定大于折射波的波长，其频率不变D．入射波的波长一定小于折射波的波长，其频率不变2．(多选)以下关于波的认识，正确的是()A．潜艇利用声呐探测周围物体的分布情况，用的是波的反射原理B.隐形飞机怪异的外形及表面涂特殊隐形物质，是为了减少波的反射，从而达到隐形的目的C．雷达的工作原理是利用波的干涉D．水波从深水区传到浅水区改变传播方向的现象，是波的折射现象3．利用超声波可以探测鱼群的位置．在一只装有超声波发射和接收装置的渔船上，向选定的方向发射出频率f＝5.8×104 Hz的超声波后，经过时间t＝0.64 s接收到从鱼群反射回来的反射波．已知该超声波在水中的波长λ＝2.5 cm，求鱼群到渔船的距离是多少．(鱼群和渔船静止不动)4．一声波在空气中的波长为25 cm，速度为340 m/s，当折射进入另一种介质时，波长变为80 cm，求：(1)声波在这种介质中的频率；(2)声波在这种介质中的传播速度大小．5．(波的反射和折射)一列声波在空气中的波长为0.2 m．当该声波从空气中以某一角度传入介质Ⅱ中时，波长变为0.6 m，如图所示，若空气中的声速是340 m/s.求：(1)该声波在介质Ⅱ中传播时的频率；(2)该声波在介质Ⅱ中传播的速度；(3)若声波垂直进入介质Ⅱ，经0.4 s返回空气，则介质Ⅱ的深度为多少？【参考答案】【自主预习】进入传播方向(×)【重点探究】答案返回介质Ⅰ时波的频率和波长均不变，进入介质Ⅱ的波的频率不变，波速变化，由v ＝λf得，波长变化．例1 答案 D 解析 波线1、2都在介质a 中传播，故1、2的频率、波速、波长均相等，A 、B 错；波线1、3是在两种不同介质中传播，波速不同，但波源没变，因而频率相等，由λ＝v f得波长不同，故C 错，D 对． 例2 答案 425 m 解析 设两墙壁间的距离为s ，测量员离较近的墙壁的距离为x ，则他离较远的墙壁的距离为s －x ，第一次听到回声时，2x ＝vt 1 第二次听到回声时，2(s －x )＝v (t 1＋Δt )其中Δt ＝0.5 s ，t 1＝1 s ，代入数据得：s ＝425 m.【巩固练习】1． 答案 A 解析 入射波与反射波在同种介质中传播，波速相同，频率由波源决定，频率相同，由v ＝λf 知波长相同，选项A 正确，B 错误；因不知介质情况，入射波与折射波波长无法比较，选项C 、D 错误．2．答案 ABD 解析 潜艇探测周围物体利用了反射原理，A 对；隐形飞机可以减少波的反射，B 对；雷达工作原理利用了波的反射，C 错；水波的传播方向发生变化，属于波的折射，D 对．3．答案 464 m 解析 所发射的超声波在水中的传播速度为：v ＝λf ＝2.5×10－2×5.8×104 m/s ＝1 450 m/s ，超声波往返的路程为s ＝vt ＝1 450×0.64 m ＝928 m ，渔船到鱼群的距离为：x ＝s 2＝464 m. 4． 答案 (1)1 360 Hz (2)1 088 m/s解析 (1)声波由空气进入另一种介质时，频率不变，由v ＝λf 得f ＝v λ＝34025×10－2Hz ＝1 360 Hz. (2)因频率不变，有v λ＝v ′λ′，得：v ′＝λ′λv ＝80×10－225×10－2×340 m/s ＝1 088 m/s. 5．答案 (1)1 700 Hz (2)1 020 m/s (3)204 m解析 (1)声波在空气中传播时，由v ＝λf 得：空气中频率f ＝v 1λ1＝3400.2Hz ＝1 700 Hz. 由于声波在不同介质中传播时，频率不变，所以声波在介质Ⅱ中传播时，频率为1 700 Hz.(2)由v ＝λf 得声波在介质Ⅱ中的传播速度为v 2＝λ2f ＝0.6×1 700 m/s ＝1 020 m/s.(3)声波经t 2＝0.2 s 传至介质Ⅱ底部，故介质Ⅱ的深度h ＝v 2·t 2＝1 020×0.2 m ＝204 m.。