高中物理第四節(jié)波的反射與折射學(xué)案新人教版選修

1、第十二章 機(jī)械波4.波的反射與折射【學(xué)習(xí)目標(biāo)】波的傳播方向不確定必有兩種可能解波形變化時(shí)間與周期關(guān)系不確定必有系列解波形移動(dòng)距離與波長(zhǎng)關(guān)系不確定必有系列解【重點(diǎn)難點(diǎn)】機(jī)械波的反射和折射【課前預(yù)習(xí)】1.機(jī)械波在介質(zhì)中傳播過(guò)程中，任何振動(dòng)狀態(tài)相同的質(zhì)點(diǎn)都組成了一個(gè)個(gè)圓叫做一個(gè)個(gè)波陣面或波面，與波面垂直的那些線代表了波的傳播方向，叫做波線。2.惠更斯原理：介質(zhì)中任一波面上的各點(diǎn)，都可以看作發(fā)射子波的波源，其后任意時(shí)刻，這些子波在波前進(jìn)方向的包絡(luò)面便是新的波面；根據(jù)惠更斯原理，只要知道某一時(shí)刻的波面和波速，就可以確定下一時(shí)刻的波面，從而確定波的傳播方向。3.由惠更斯原理可知，當(dāng)波遇到障礙物時(shí)發(fā)生反射而

2、繼續(xù)傳播，且反射角等于入射角，在反射過(guò)程中波在同一介質(zhì)中傳播，故反射波的波長(zhǎng)、頻率、波速都與入射波相同。AABB12圖14.如圖1所示，當(dāng)波從一種介質(zhì)傳播到另一種介質(zhì)中時(shí)波速發(fā)生了變化，由惠更斯原理可知：波的傳播方向發(fā)生了變化，即發(fā)生了波的折射現(xiàn)象，由幾何關(guān)系可知：，則兩式之比為：，是一個(gè)只與兩種介質(zhì)性質(zhì)有關(guān)而與入射角度無(wú)關(guān)的常數(shù)，叫做第2種介質(zhì)對(duì)第1種介質(zhì)的折射率，用表示，則折射率可表示為：或。5.如果第2種介質(zhì)中的波速小于第1種介質(zhì)中的波速，波在進(jìn)入第2種介質(zhì)后，傳播方向?qū)⑾蚍ň€靠攏；如果第2種介質(zhì)中的波速大于第1種介質(zhì)中的波速，波在進(jìn)入第2種介質(zhì)后，傳播方向?qū)⑦h(yuǎn)離法線。由以上分析可知，波

3、發(fā)生折射的原因：是波在不同介質(zhì)中的速度不同?！绢A(yù)習(xí)檢測(cè)】1人在室內(nèi)講話的聲音比在室外空曠處講話聲音要宏亮，是因?yàn)?    )A.室內(nèi)空氣不流動(dòng)                    B.室內(nèi)聲音多次反射C.室內(nèi)聲音發(fā)生折射              

4、    D.室內(nèi)物體會(huì)吸收聲音2關(guān)于聲波，下列說(shuō)法中正確的是 （ ）A空氣中的聲波是縱波，鐵中的聲波也是縱波B聲波不僅能在空氣中傳播，也能在固體、液體和真空中傳播C聲音在水中傳播的速度大于在空氣中的傳播速度D對(duì)于在空氣中傳播的聲波來(lái)說(shuō)，由v=·f，所以頻率越高，聲速也越大。3.下面說(shuō)法正確的是( )A.入射波面與法線的夾角為入射角 B.入射波面與界面的夾角為入射角C.入射波線與法線的夾角為入射角 D.入射角跟反射角相等【參考答案】【預(yù)習(xí)檢測(cè)】1.B 2.A,C(縱波與介質(zhì)無(wú)關(guān)，只由振幅方向與傳播方向是否相同來(lái)決定，聲波不能在真空中傳播；聲波在水中傳播速度

5、是空氣中傳播速度的4.5倍，聲波的頻率由發(fā)聲源決定，聲速與介質(zhì)有關(guān)，而與頻率無(wú)關(guān).) 3.C、D（入射角是波線方向與法線間的夾角，A錯(cuò).由反射定律可知，入射角跟反射角相等，C、D對(duì)，B錯(cuò).） 堂中互動(dòng)【典題探究】例1一列波遇到障礙物，發(fā)生反射，反射后它的( )A.只有波長(zhǎng)不變 B.只有波速不變C.只有頻率不變 D.波長(zhǎng)、波速、頻率均不發(fā)生變化解析：波在發(fā)生反射時(shí)，入射波和反射波都在同一種介質(zhì)中傳播，所以入射波和反射波的波速相等，由惠更斯原理可知子波源的頻率與波源的頻率是相等的，故入射波和反射波的頻率相等，從而二者的波長(zhǎng)也是相等的.答案：D拓展: 尋找波長(zhǎng)、波速、頻率之間的關(guān)系時(shí)，要找準(zhǔn)物理量之

6、間的決定關(guān)系，介質(zhì)決定波速，波由頻率決定，而頻率不變，故波長(zhǎng)也不變.例2一列聲波從空氣傳入水中，已知水中聲速較大，則( )A.聲波頻率不變，波長(zhǎng)變小B.聲波頻率不變，波長(zhǎng)變大C.聲波頻率變小，波長(zhǎng)變大D.聲波頻率變大，波長(zhǎng)不變解析：由于波的頻率由波源決定，因此波無(wú)論在空氣中還是在水中頻率都不變，C、D兩項(xiàng)錯(cuò).又因波在水中速度較大，由公式v=f可得，波在水中的波長(zhǎng)變大，故A選項(xiàng)錯(cuò)，B選項(xiàng)正確.答案：B例3某列波以60°的入射角從甲媒質(zhì)射到乙媒質(zhì)的界面上同時(shí)發(fā)生反射和折射，若反射線與折射線成90°角，波在乙媒質(zhì)中的波速為1.2×105 km/s，求波在甲媒質(zhì)的速度是多

7、少？解析：根據(jù)題意找出入射角和折射角的角度，利用折射定律解答.答案：入射角是60°，折射角是30°. 由折射定律得：=v甲=v乙=×1.2×105 km/s=×105 km/s. 畫(huà)出反射與折射圖，如圖所示，很形象直觀，思路簡(jiǎn)潔.例4某人想聽(tīng)到自己發(fā)出的聲音的回聲，若已知聲音在空氣中的傳播速度為340 m/s，那么他至少要離障礙物多遠(yuǎn)？（原聲與回聲區(qū)分的最短時(shí)間0.1 s）解析：在波的反射現(xiàn)象中，反射波的波長(zhǎng)、頻率和波速都跟入射波的相同，只有聲波從人所站立的地方到障礙物再返回來(lái)全部經(jīng)歷的時(shí)間在0.1 s以上，才能辨別出回聲.答案：設(shè)障礙物至少和人相距為s，則應(yīng)有2s=vt. 可得：s= m=17 m.拓展