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1、第四节 波的反射和折射,知识梳理图 (学生用书P35),知识点 1.波面和波线 2.反射定律 3.折射定律,深 化 探 究 (学生用书P35) 一波面和波线,1.波面:在波的传播过程中,介质中振动状态相同的点组成的平面或曲面叫做波面. 例如:水面上某点有一振源,水波向四周传开,由于各个方向的波速都是一样的,所以向四面八方传播的波峰(或波谷)组成一个个的圆,这些圆就是波面. 波面为球面的波叫做球面波,如下图甲所示,波面为平面的波叫做平面波,如下图乙所示. 2.波线:与波面垂直的线代表波的传播方向叫波线.如上图中所示.,二惠更斯原理 惠更斯在1690年提出:介质中任一波面上的各点,都可以看做发射子
2、波的波源,其后任意时刻,这些子波在波前进方向的包络面就是新的波面.,如上图所示,以O为球心的球面波在时刻t的波面为r,按照惠更斯原理,r面上每个点都是子波的波源,设各个方向的波速都是v,在t时间之后各子波的波面如图中虚线所示,虚线圈的半径为vt,r是这些子波波面的包络面,它就是原来球面波的波面在时间t后的新位置.可以看出,新的波面仍是一个球,它与原来球面的半径之差为vt,表示波向前传播了vt的距离.与此类似,可用惠更斯原理解释平面波的传播.(如下图),三波的反射 当波遇到障碍物时,会返回到原来的介质中继续传播,这种现象叫做波的反射. 入射角:入射波线与法线的夹角.如下图中的. 反射角:反射波线
3、与法线的夹角.如下图中的. 反射定律:入射波线法线反射波线在同一平面内,且反射角等于入射角.,四波的折射波传播到两种不同的可传播波的介质界面时,会有一部分进入第二介质中,但波线会发生变化,这种现象叫波的折射.折射角:折射波线与法线间的夹角2,如下图中所示.折射率:v1、v2分别是表示波在两种介质中的速度,n12= 叫做第2种介质对第1种介质的折射率.折射定律:,典 例 分 析 (学生用书P36) 一波的反射现象与v=f的综合应用,例1: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,此物体在海面上发出的声音经0.5 s听到回声,则海水深为多少米? 答案
4、:382.5 m,解析:同一列波在不同介质中保持不变的是频率,由声音在空气中传播的速率,由波速公式v=f f=v/= 340 Hz.声音在海水中的传播速度v海=海f=4.5340=1530 m/s海水的深度h=v海 =15300.5=382.5 m.,巩固练习1 某测量员是这样利用回声测距的:他站在两平行峭壁间某一位置鸣枪,经1.00 s第1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,则两峭壁间的距离为多少米? 答案:425 m,解析:设两峭壁之间距离为S,测量员距某一峭壁的距离为S1,离另一峭壁的距离为S2,则S1+S2=S,第一次听到回声t1=1.00 s,第二次听
5、到回声t2=t1+at=1.50 s,由此可知2S1=vt1,2S2=vt2,整理得,二对波的折射定律的理解例2:如下图所示,是声波由介质进入介质的折射情况,由图判断下列说法中正确的是( )A.入射角大于折射角,声波在介质中的波速大于它在介质中的波速B.入射角大于折射角,可能是空气,可能是水C.入射角小于折射角,可能是钢铁,可能是空气D.介质中波速v1与介质中波速v2满足,解析:由图中信息可知:入射角1大于折射角2,根据折射定律可比较出,中波速的大小v1v2,所以本题正确答案为A.,答案:A,巩固练习2 如图所示是一列机械波从一种介质进入另一种介质中发生的现象,已知波在介质中的波速为v1,波在
6、介质中的波速为v2,则v1v2为( ),答案:C,三综合创新与拓展 例3:(2001上海)(波的反射测车速)如下图所示,图a是高速公路上用超声波测速仪器量车速的示意图,测速仪发出并接收超声波脉冲信号,根据发出和接收的信号间的时间差,测出被测物体的速度.图b中P1P2是测速仪发出的超声波信号,n1、n2分别是P1P2由汽车反射回来的信号.设测速仪匀速扫描,P1P2之间的时间间隔t=1.0 s,超声波在空气中的传播速度是v=340 m/s,若汽车是匀速行驶的,则根据图b可知,汽车在接收到P1P2两个信号之间的时间内前进的距离是_m,汽车的速度是_m/s.,答案:17 17.9,梯 度 练 习 (学
7、生用书P37) 基础强化,1.下列说法正确的是( ) A.入射波面与法线的夹角为入射角 B.入射波面与界面的夹角为入射角 C.入射波线与法线的夹角为入射角 D.反射角跟入射角相等 答案:CD,2.下列说法中正确的是( ) A.入射波的波长和反射波的波长相等 B.入射波的波长大于折射波的波长 C.入射波的波长小于折射波的波长 D.入射角与折射角的比等于两波速比 答案:A,3.一列声波从空气传入水中,已知水中声速较大( ) A.声波频率不变,波长变小 B.声波频率不变,波长变大 C.声波频率变小,波长变大 D.声波频率变大,波长不变 答案:B,4.下列说法中正确的是( ) A.同一波面上各点振动情
8、况一定相同 B.同一波面上各点振动情况可以不同 C.空间某一点发出的波面一定是以波源为球心的球面 D.只有横波才有波面 解析:某一时刻振动相同的点连接而成的面叫波面,故A选项正确,B选项错误;波面是平面的叫平面波,纵波也会形成波面,故CD选项错误. 答案:A,5.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:波线的方向就是波的传播方向,某一时刻振动情况相同的点连接成的面叫波面,波线与波面是相互垂直的,故BC选项正确. 答案:BC,6.一列波在第一种均匀介质中的波长为1,在第
9、二种均匀介质中的波长为2,且1=32,那么波在这两种介质中的频率之比和波速之比分别为( ) A.3:1;1:1B.1:3;1:4 C.1:1;3:1D.1:1;1:3,答案:C,能力提升 7.声波1与声波2在同一均匀介质中传播,其波形如下图所示,则( ) A.2的波速比1的波速小 B.2的波速比1的波速大 C.2的频率比1的频率高 D.2的频率比1的频率低,答案:C,8.关于波的折射,下列说法正确的是( ) A.波从一种介质进入另一种介质时,传播方向不会发生改变 B.入射角等于折射角 C.入射角的正弦值等于折射角的正弦值 D.入射角的正弦值与折射角正弦值之比是折射率 答案:D,9.甲乙两人平行
10、站在一堵墙前面,两人相距2a,距离墙均为当甲开了一枪后,乙在时间t后听第一次枪声,则乙听到第二声枪响的时间为( )A.听不到 B.甲开枪3t后C.甲开枪2t后D.甲开枪后,解析:乙听到第一声枪响必然是甲放枪的声音直接传到乙的耳中,故甲乙两人及墙的位置如右图所示,乙听到第二声枪响必然是墙反射的枪声,由反射定律可知,波线如图中AC和CB,由几何关系可得,AC=CB=2a,故第二声枪响传到乙的耳中的时间,答案:C,10.一个观察者在高处用望远镜注视在地上木工以每秒2次的频率击打钉子,他听到声音恰好看到击锤动作,若观察者距木工680 m,当木工停止击锤后,他还能听到几次击钉声?(声波在空气中的传播速度340 m/s),解析:题中木工击钉子产生的声波属于一种脉冲波.如下图示,设脉冲的间距为d,由于声速是v=340 m/s,木工击钉频率为f=2 Hz,所以因此在680 m的距离内有 个脉冲波也就是说木工停止击钉后还能听到4次击钉声.,答案:4次,
