2018-2019学年高中物理 第2章 机械波 第2讲 波的反射和折射学案 鲁科版选修3-4

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1、第2讲　波的反射和折射[目标定位]　1.知道什么是波面和波线.2.了解惠更斯原理，会用惠更斯原理解释波的反射与折射现象.3.认识波的反射和折射现象，知道波的反射定律和折射定律．一、惠更斯原理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，叫做波阵面或波面．波面为球面的波称为球面波，波面是平面的波称为平面波．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．3．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．二、波的反

2、射1．定义：波遇到障碍物时会返回来继续传播的现象．2．入射角与反射角波在遇到障碍物发生反射时，入射波线与反射面法线的夹角叫做入射角，反射波线与反射面法线的夹角叫做反射角．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．4．反射波的波长、频率和波速都与入射波的相同．三、波的折射1．定义：波在传播过程中，由一种介质进入另一种介质时，传播方向发生偏折的现象．2．入射角与折射角在波的折射中，入射波的波线与法线的夹角叫做入射角i，折射波的波线与法线的夹角叫做折射角r.3．入射角与折射

3、角和波速之间的关系(折射定律)：＝.一、对惠更斯原理的理解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　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．同一波面上的各质点振动情况可能不相同C．球面波的波面是以波源为中心的一个个球面

4、D．无论怎样的波，波线始终和波面垂直解析　按照惠更斯原理：波面是由任意时刻振动情况完全相同的点构成的面，故A对，B错；由波面和波线的概念，不难判定C、D正确．答案　ACD二、波在反射、折射现象中的波长、频率和波速　　　　波现象比较项　　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不变改变特别提醒(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相等，即与波源的振动频率相同．(2)波速(v)由介质决定：故反射波与入射波在同一介质中传播，波速不变，折射波与入射波在不同介质

5、中传播，波速变化．(3)据v＝λf知，波长λ与波速和频率有关：反射波与入射波，频率相同，波速相同，故波长相同．折射波与入射波在不同介质中传播，频率相同，波速不同，故波长不同．例2　图1如图1所示，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、波长相等D．3与1的频率相等，波速、波长均不等解析　反射波的波长、频率、波速与入射波都相等，故A、B错；折射波的波长、波速与入射波都不等，但频率相等，故C错，D正确．答案　D图2针对训练

6、　同一音叉发出的声波同时在水和空气中传播，某时刻的波形曲线如图2所示．以下说法正确的是(　　)A．声波在水中波长较大，b是水中声波的波形曲线B．声波在空气中波长较大，b是空气中声波的波形曲线C．水中质点振动频率较高，a是水中声波的波形曲线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，而在水中波速大，由v＝λf可知，水中波长大，故选A.答案　A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

7、距离一样的情况下，用的时间相等，设经过时间t听到回声，则声源距障碍物的距离为s＝v声.(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).(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).2．超声波定位蝙蝠、海豚能发出超声波，超声波遇到障碍物或捕食目标时会被反射回来．蝙蝠、海豚就是根据接收到反射回来的超声波来确定障碍物或食物的位置，从而确定飞行或游动方向．雷达也是利用波的反射来定位和测速的．例3　有一辆

8、汽车以15m/s的速度匀速行驶，在其正前方有一陡峭山崖，汽车鸣笛2s后司机听到回声，司机听到回声时汽车距山崖的距离多远？(v声＝340m/s)解析　如图所示为汽车与声波的运动过程示意图．设汽车由A到C路程为x1，C点到山崖B距离为x；声波由A到B再