第1页 第四节第四节 波的反射和折射波的反射和折射 第2页 知识梳理图知识梳理图 (学生用书学生用书P35) 第3页 第4页 知识点知识点 1.波面和波线波面和波线 2.反射定律反射定律 3.折射定律折射定律 第5页 情情 景景 设设 置置 (学生用书学生用书P35) 我们对山崖或高墙大喊我们对山崖或高墙大喊,我们会听到回声我们会听到回声,当我们游览海底世当我们游览海底世界时界时,有时会听到一些叫声有时会听到一些叫声,这是海中生物发出的叫声传到了这是海中生物发出的叫声传到了我们耳中我们耳中,那么这些景象满足怎样的规律呢那么这些景象满足怎样的规律呢? 第6页 深深 化化 探探 究究 (学生用书学生用书P35) 一一､ ､波面和波线波面和波线 第7页 1.波面波面:在波的传播过程中在波的传播过程中,介质中振动形状一样的点组成的介质中振动形状一样的点组成的平面或曲面叫做波面平面或曲面叫做波面.例如例如:水面上某点有一振源水面上某点有一振源,水波向周围传开水波向周围传开,由于各个方向由于各个方向的波速都是一样的的波速都是一样的,所以向四面八方传播的波峰所以向四面八方传播的波峰(或波谷或波谷)组组成一个个的圆成一个个的圆,这些圆就是波面这些圆就是波面.波面为球面的波叫做球面波波面为球面的波叫做球面波,如以下图甲所示如以下图甲所示,波面为平面的波面为平面的波叫做平面波波叫做平面波,如以下图乙所示如以下图乙所示.2.波线波线:与波面垂直的线代表波的传播方向叫波线与波面垂直的线代表波的传播方向叫波线.如上图中如上图中所示所示. 第8页 二二､ ､惠更斯原理惠更斯原理惠更斯在惠更斯在1690年提出年提出:介质中任一波面上的各点介质中任一波面上的各点,都可以看做都可以看做发射子波的波源发射子波的波源,其后恣意时辰其后恣意时辰,这些子波在波前进方向的包这些子波在波前进方向的包络面就是新的波面络面就是新的波面. 第9页 第10页 如上如上图所示所示,以以O为球心的球面波在球心的球面波在时辰辰t的波面的波面为r,按照惠更按照惠更斯原理斯原理,r面上每个点都是子波的波源面上每个点都是子波的波源,设各个方向的波速都是各个方向的波速都是v,在在Δt时间之后各子波的波面如之后各子波的波面如图中虚中虚线所示所示,虚虚线圈的半径圈的半径为vΔt,r′是是这些子波波面的包些子波波面的包络面面,它就是原来球面波的波面它就是原来球面波的波面在在时间Δt后的新位置后的新位置.可以看出可以看出,新的波面仍是一个球新的波面仍是一个球,它与原它与原来球面的半径之差来球面的半径之差为vΔt,表示波向前表示波向前传播了播了vΔt的的间隔隔.与此与此类似似,可用惠更斯原了解可用惠更斯原了解释平面波的平面波的传播播.(如以下如以下图) 第11页 第12页 三､波的反射三､波的反射当波遇到妨碍物当波遇到妨碍物时,会前往到原来的介会前往到原来的介质中中继续传播播,这种景种景象叫做波的反射象叫做波的反射.入射角入射角:入射波入射波线与法与法线的的夹角角.如以下如以下图中的中的α.反射角反射角:反射波反射波线与法与法线的的夹角角.如以下如以下图中的中的β.反射定律反射定律:入射波入射波线､法､法线､反射波､反射波线在同一平面内在同一平面内,且反射角且反射角等于入射角等于入射角. 第13页 四､波的折射四､波的折射波波传播到两种不同的可播到两种不同的可传播波的介播波的介质界面界面时,会有一部分会有一部分进入入第二介第二介质中中,但波但波线会会发生生变化化,这种景象叫波的折射种景象叫波的折射.折射角折射角:折射波折射波线与法与法线间的的夹角角θ2,如以下如以下图中所示中所示.折射率折射率:v1、、v2分分别是表示波在两种介是表示波在两种介质中的速度中的速度,n12= 叫做第叫做第2种介种介质对第第1种介种介质的折射率的折射率.折射定律折射定律: 第14页 典典 例例 分分 析析 (学生用学生用书P36) 一､波的反射景象与一､波的反射景象与v=λf的的综合运用合运用 第15页 例例1:某物体发出的声音在空气中的波长为某物体发出的声音在空气中的波长为1 m,波速为波速为340 m/s,在海水中的波长为在海水中的波长为4.5 m,此物体在海面上发出的声音经此物体在海面上发出的声音经0.5 s听到回声听到回声,那么海水深为多少米那么海水深为多少米?答案答案:382.5 m 第16页 解析解析:同一列波在不同介同一列波在不同介质中中坚持不持不变的是的是频率率,由声音在空由声音在空气中气中传播的速率播的速率,由波速公式由波速公式v=fλ f=v/λ= 340 Hz.声音在海水中的声音在海水中的传播速度播速度v海海=λ海海f=4.5×340=1530 m/s海水的深度海水的深度h=v海海· =1530××0.5=382.5 m. 第17页 稳定练习稳定练习1 某丈量员是这样利用回声测距的某丈量员是这样利用回声测距的:他站在两平行他站在两平行峭壁间某一位置鸣枪峭壁间某一位置鸣枪,经经1.00 s第第1次听到回声次听到回声,又经过又经过0.5 s再次听到回声再次听到回声,知声速为知声速为340 m/s,那么两峭壁间的间隔为多那么两峭壁间的间隔为多少米少米?答案答案:425 m 第18页 解析解析:设两峭壁之间间隔为设两峭壁之间间隔为S,丈量员距某一峭壁的间隔为丈量员距某一峭壁的间隔为S1,离另一峭壁的间隔为离另一峭壁的间隔为S2,那么那么S1+S2=S,第一次听到回声第一次听到回声t1=1.00 s,第二次听到回声第二次听到回声t2=t1+at=1.50 s,由此可知由此可知2S1=vt1,2S2=vt2,整理得整理得 第19页 二､二､对波的折射定律的了解波的折射定律的了解例例2:如以下如以下图所示所示,是声波由介是声波由介质ⅠⅠ进入介入介质ⅡⅡ的折射情况的折射情况,由由图判判别以下以下说法中正确的法中正确的选项是是( )A.入射角大于折射角入射角大于折射角,声波在介声波在介质ⅠⅠ中的波速大于它在介中的波速大于它在介质ⅡⅡ中的波速中的波速B.入射角大于折射角入射角大于折射角,ⅠⅠ能能够是空气是空气,ⅡⅡ能能够是水是水C.入射角小于折射角入射角小于折射角,ⅠⅠ能能够是是钢铁,ⅡⅡ能能够是空气是空气D.介介质ⅠⅠ中波速中波速v1与介与介质ⅡⅡ中波速中波速v2满足足 第20页 解析解析:由由图中信息可知中信息可知:入射角入射角θ1大于折射角大于折射角θ2,根据折射定律根据折射定律可比可比较出出ⅠⅠ,ⅡⅡ中波速的大小中波速的大小v1>v2,所以此所以此题正正确答案确答案为A.答案答案:A 第21页 稳定定练习2 如下如下图是一列机械波从一种介是一列机械波从一种介质进入另一种介入另一种介质中中发生的景象生的景象,知波在介知波在介质ⅠⅠ中的波速中的波速为v1,波在介波在介质ⅡⅡ中的中的波速波速为v2,那么那么v1v2为( ) 第22页 答案答案:C 第23页 三､三､综合､合､创新与拓展新与拓展例例3:(2001·上海上海)(波的反射波的反射测车速速)如以下如以下图所示所示,图a是高速是高速公路上用超声波公路上用超声波测速速仪器量器量车速的表示速的表示图,测速速仪发出并接出并接纳超声波脉冲信号超声波脉冲信号,根据根据发出和接出和接纳的信号的信号间的的时间差差,测出被出被测物体的速度物体的速度.图b中中P1､ ､P2是是测速速仪发出的超声波信号出的超声波信号,n1、、n2分分别是是P1､ ､P2由汽由汽车反射回来的信号反射回来的信号.设测速速仪匀速匀速扫描描,P1､ ､P2之之间的的时间间隔隔Δt=1.0 s,超声波在空气中的超声波在空气中的传播速度播速度是是v=340 m/s,假假设汽汽车是匀速行是匀速行驶的的,那么根据那么根据图b可知可知,汽汽车在接在接纳到到P1､ ､P2两个信号之两个信号之间的的时间内前内前进的的间隔是隔是______m,汽汽车的速度是的速度是______m/s. 第24页 答案答案:17 17.9 第25页 第26页 梯梯 度度 练练 习习 (学生用书学生用书P37)根底强化根底强化 第27页 1.以下说法正确的选项是以下说法正确的选项是( )A.入射波面与法线的夹角为入射角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入射波线与法线的夹角为入射角D.反射角跟入射角相等反射角跟入射角相等答案答案:CD 第28页 2.以下说法中正确的选项是以下说法中正确的选项是( )A.入射波的波长和反射波的波长相等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入射角与折射角的比等于两波速比答案答案:A 第29页 3.一列声波从空气传入水中一列声波从空气传入水中,知水中声速较大知水中声速较大( )A.声波频率不变声波频率不变,波长变小波长变小B.声波频率不变声波频率不变,波长变大波长变大C.声波频率变小声波频率变小,波长变大波长变大D.声波频率变大声波频率变大,波长不变波长不变答案答案:B 第30页 4.以下说法中正确的选项是以下说法中正确的选项是( )A.同一波面上各点振动情况一定一样同一波面上各点振动情况一定一样B.同一波面上各点振动情况可以不同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空间某一点发出的波面一定是以波源为球心的球面D.只需横波才有波面只需横波才有波面解析解析:某一时辰振动一样的点衔接而成的面叫波面某一时辰振动一样的点衔接而成的面叫波面,故故A选项选项正确正确,B选项错误选项错误;波面是平面的叫平面波波面是平面的叫平面波,纵波也会构成波面纵波也会构成波面,故故CD选项错误选项错误.答案答案:A 第31页 5.以下说法中正确的选项是以下说法中正确的选项是( )A.只需平面波的波面才与波线垂直只需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有些波的波面表示波的传播方向解析解析:波线的方向就是波的传播方向波线的方向就是波的传播方向,某一时辰振动情况一样某一时辰振动情况一样的点衔接成的面叫波面的点衔接成的面叫波面,波线与波面是相互垂直的波线与波面是相互垂直的,故故B､ ､C选选项正确项正确.答案答案:BC 第32页 6.一列波在第一种均匀介一列波在第一种均匀介质中的波中的波长为λ1,在第二种均匀介在第二种均匀介质中的波中的波长为λ2,且且λ1=3λ2,那么波在那么波在这两种介两种介质中的中的频率率之比和波速之比分之比和波速之比分别为( )A.3:1;1:1B.1:3;1:4C.1:1;3:1D.1:1;1:3答案答案:C 第33页 才干提升才干提升7.声波声波1与声波与声波2在同一均匀介在同一均匀介质中中传播播,其波形如以下其波形如以下图所示所示,那么那么( )A.2的波速比的波速比1的波速小的波速小B.2的波速比的波速比1的波速大的波速大C.2的的频率比率比1的的频率高率高D.2的的频率比率比1的的频率低率低答案答案:C 第34页 8.关于波的折射关于波的折射,以下说法正确的选项是以下说法正确的选项是( )A.波从一种介质进入另一种介质时波从一种介质进入另一种介质时,传播方向不会发生改动传播方向不会发生改动B.入射角等于折射角入射角等于折射角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入射角的正弦值与折射角正弦值之比是折射率答案答案:D 第35页 9.甲乙两人平行站在一堵墙前面甲乙两人平行站在一堵墙前面,两人相距两人相距2a,间隔墙均为间隔墙均为当甲开了一枪后当甲开了一枪后,乙在时间乙在时间t后听第一次枪声后听第一次枪声,那么乙听到第二那么乙听到第二声枪响的时间为声枪响的时间为( )A.听不到听不到 B.甲开枪甲开枪3t后后C.甲开枪甲开枪2t后后D.甲开枪甲开枪后后 第36页 解析解析: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耳中,故故甲乙两人及墙的位置如右图所示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乙听到第二声枪响必然是墙反射的枪声墙反射的枪声,由反射定律可知由反射定律可知,波线如图中波线如图中AC和和CB,由几何由几何关系可得关系可得,AC=CB=2a,故第二声枪响传到乙的耳中的时间故第二声枪响传到乙的耳中的时间答案答案:C 第37页 10.一个察看者在高处用望远镜凝视在地上木工以每秒一个察看者在高处用望远镜凝视在地上木工以每秒2次的次的频率击打钉子频率击打钉子,他听到声音恰美观到击锤动作他听到声音恰美观到击锤动作,假设察看者距假设察看者距木工木工680 m,当木工停顿击锤后当木工停顿击锤后,他还能听到几次击钉声他还能听到几次击钉声?(声声波在空气中的传播速度波在空气中的传播速度340 m/s) 第38页 解析解析:题中木工击钉子产生的声波属于一种脉冲波题中木工击钉子产生的声波属于一种脉冲波.如以下图如以下图示示,设脉冲的间距为设脉冲的间距为d,由于声速是由于声速是v=340 m/s,木工击钉频率木工击钉频率为为f=2 Hz,所以所以因此在因此在680 m的间隔内有的间隔内有 个个脉冲波也就是说木工停顿击钉后还能听到脉冲波也就是说木工停顿击钉后还能听到4次击钉声次击钉声.答案答案:4次次 。