高中物理第2章机械波第2节波的反射和折射教师用书鲁科版选修3-4.pdf

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1、精品教案可编辑第 2 节波的反射和折射惠 更 斯 原 理先填空 1波面和波线(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2-2-1所示球面波平面波甲乙图 2-2-1(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)包络面：某时刻与所有子波波面相切的曲面精品教案可编辑再判断 1只有平面波的波面才与波线垂直()2任何波的波线与

2、波面都相互垂直()3任何波的波线都表示波的传播方向()后思考 波面一定是平面吗？根据如图2-2-2思考波线与波面的关系是怎样的图 2-2-2【提示】波面不一定是平面波线与波面互相垂直，一定条件下由波面可确定波线，由波线可确定波面核心点击 1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2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

3、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精品教案可编辑E波面可以表示波的传播方向【解析】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2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 正确只有波线才能表示波的传播方向，E 错误故正确答案为 A、C、D.【答案】ACD2下列叙述中正确的是(

4、)【导学号：78510019】A空间点波源发出的球面波，其波面是一个球面，波线就是以波源为圆心的同心圆B平面波的波线是一条直线，其波线相互平行C根据惠更斯原理，波面各点都可看作一个子波源，子波前进的方向的包络面就是该时刻的波面D利用惠更斯原理，只要知道t时刻波面的位置和波速，就可确定tt时刻波面的位置E不同波面上的质点振动情况一定不相同【解析】球面波的波线沿球面的半径方向，A 错误平面波的波线是一条直线，由于波线与波面垂直，故平面波的波线相互平行，B 正确由惠更斯原理可知，C 正确利用惠更斯原理，只要知道t时刻波面的位置和波速，就可确定另一时刻波面的位置，D 正确不同波面上质点的振动情况可能相

5、同，如相位差相差2整数倍的质点的振动情况相同，故E错误【答案】BCD利用惠更斯原理解释波的传播的一般步骤1确定一列波某时刻一个波面的位置2在波面上取两点或多个点作为子波的波源3选一段时间t.精品教案可编辑4根据波速确定t时间后子波波面的位置5确定子波在波前进方向上的包络面，即为新的波面6由新的波面可确定波线及其方向波 的 反 射 和 折 射先填空 1波的反射(1)反射现象：波遇到障碍物时会返回来继续传播的现象(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波的折射(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，传播方向发

6、生偏折的现象(2)折射定律：sin isin rv1v2，式中v1和v2分别是波在介质和介质中的波速再判断 1反射波的频率、波速与入射波相同()2折射波的频率、波速与入射波相同()3发生波的折射时，折射角的大小一定和入射角成正比.()后思考 人们听不清对方说话时，除了让一只耳朵转向对方，还习惯性地把同侧的手附在耳旁你能说出其中的道理吗？精品教案可编辑图 2-2-3【提示】当用手附在耳旁时，手就可以反射一部分声波进入人耳，以提高耳的接收能力核心点击 1波向前传播在两介质的界面上同时发生了反射现象和折射现象，一些物理量相应地发生变化，比较如下：波现象波的反射波的折射传播方向改变ii改变ri频率f不

7、变不变波速v不变改变波长不变改变2.回声测距当声源不动时，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，设经时间t听到回声，则声源距障碍物的距离为sv声t2.3如图 2-2-4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_ 图 2-2-4【解析】由公式sin isin rv1v2可知，当v1v2时，ir，即折射角折向法线，折射角小于精品教案可编辑入射角；当v1v2时，ir，即折射角折离法线，折射角大于入射角；

8、sinisinrsin30sin60123233.【答案】增大334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.【导学号：78510020】(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fv得：f3401Hz340 Hz.因波的频率不变，则在海水中的波速为v海f 4.5 340 m/s1 530 m/s.(2)入射声波和反射声波用时相同，则海水深为sv海t2 1 5300.52m 382

9、.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tv海t2s.代入数据解得t0.498 s.精品教案可编辑【答案】(1)340 1 530(2)382.5 m(3)0.498 s处理波的折射问题的三点技巧1弄清折射现象发生的条件：当波从一种介质斜射入另一种介质时，波才发生折射现象(当波垂直入射时不发生折射现象)2抓住入射波与折射波的区别与联系：波的频率相同、波速不同、波长不同3计算时，注意公式“sin isin rv1v2”中角度与速度的对应；另外，可结合vf及频率不变的特点，将公式转化为波长与角度的关系(sin isin r12)解决有关波长的问题学业分层测评(

10、六)(建议用时：45 分钟)学业达标 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任何波的波线与波面都相互垂直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E同一介质中波面上的各点到波源的距离都相等【解析】不管是平面波，还是球面波，其波面与波线均垂直，选项 A 错误、B 正确只有波线才表示波的传播方向，选项C 正确、D 错误同一介质中波面上的各点到波源距离相等，E正确【答案】BCE2下列叙述属于波的反射现象的是()A夏日的雷声有时会轰鸣不绝精品教案可编辑B在空房间里讲话，会感到声音比在野外响C水波从深水区入射到浅水区方向变化D讲话者又听到自己的回声E声波从空气中进入

11、水中速度变大【解析】选项 A、B、D 都属于波的反射现象，C、E 属于波的折射现象【答案】ABD3下列说法正确的是()A任何波的波线都表示波的传播方向B波面表示波的传播方向C只有横波才有波面D波传播中某时刻任一波面上各子波波面的包络面就是新的波面E子波的波速、频率等于初级波的波速、频率【解析】波线表示波的传播方向，故A 选项正确，B 选项错误；所有的波都具有波面，故C 选项错误；由惠更斯原理可知，D 选项正确；根据惠更斯原理，子波的波速和频率等于初级波的波速和频率，E正确【答案】ADE4.如图 2-2-5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T1、频率f1、波长

12、1、波速v1，在介质2 中的周期T2、频率f2、波长2、波速v2，则下列判断正确的是()图 2-2-5AT1T2Bf1f2Cv1v2D12Ef1f2【解析】折射现象中，折射前后，波的周期与频率不变，A、B 错 E正确从题图可精品教案可编辑知入射角i大于折射角r，由折射定律公式sinisinrv1v2得，v1v2，C 正确再结合vf知，12，D 正确【答案】CDE5以下关于波的认识，正确的是()【导学号：78510021】A潜水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吸波材料，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直线传播D水

13、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E声呐仪利用的是波的折射现象【解析】本题考查波的反射、折射现象在实际问题中的应用声呐、雷达都是利用接收反射波来进行定位，A 正确，C、E 错误 D 选项中水波的传播方向发生改变属于波的折射现象，D 正确隐形飞机是通过减少波的反射达到隐形的目的，B 正确【答案】ABD6.如图 2-2-6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 _ 图 2-2-6【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 2-2-

14、7是一列机械波从一种介质进入另一种介质中发生的现象，已知波在介质精品教案可编辑中的波速为v1，波在介质中的波速为v2，则v1v2为_ 图 2-2-7【解析】由折射定律知：v1v2sin 60sin 4532.【答案】328人耳只能区分相差0.1 s 以上的两个声音，人要听到自己讲话的回声，人离障碍物的距离至少要大于_(已知声音在空气中的传播速度为340 m/s)【解析】从人讲话到声音传到人耳的时间取0.1 s 时，人与障碍物间的距离最小单程考虑，声音从人传到障碍物或从障碍物传到人耳时t0.12s0.05 s，故人离障碍物的最小距离xvt 340 0.05 m17 m.【答案】17 m能力提升

15、9有一辆汽车以15 m/s 的速度匀速行驶，在其正前方有一陡峭山崖，汽车鸣笛2 s后司机听到回声，此时汽车距山崖的距离多远？(v声 340 m/s)【导学号：78510022】【解析】现汽车运动，声音传播，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再反射到C路程为x2，因汽车与声波运动时间同为t，则有x2x12x，即v声tv汽t2x，精品教案可编辑所以xv声v汽t2340 1522m 325 m.【答案】325 m10 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

16、是多少？【解析】根据折射定律sin isin rv1v2，又因为vf，f1f2，有sin 30sin 451f12f212102所以2 14.14 cm.【答案】14.14 cm11 一列声波在介质中的波长为0.2 m当该声波从空气中以某一角度传入介质中时，波长变为0.6 m，如图 2-2-8所示，若介质中的声速为340 m/s.图 2-2-8(1)求该声波在介质中传播时的频率；(2)求该声波在介质中传播的速度；(3)若另一种声波在介质中的传播速度为1 400 m/s，按图中的方向从介质射入介质中，求它在介质和介质中的频率之比【解析】(1)声波在介质中传播时，由vf得：fv113400.2Hz 1 700 Hz，由于声波在不同介质中传播时，频率不变，所以声波在介质中传播时，频率为1 700 Hz.(2)由vf得声波在介质中的传播速度为v22f 0.6 1 700 m/s1 020 m/s.(3)波由介质到介质的过程中，只有频率不变，故当波从介质进入介质时，其精品教案可编辑频率之比为11.【答案】(1)1 700 Hz(2)1 020 m/s(3)1 1