《波的反射和折射》PPT课件

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1、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,那么这些现象满足怎样的规律呢那么这些现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

2、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,介质中振动状态相同的点组成的介质中振动状态相同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,水波向四周传开水波向四周传开,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,如下图甲所示如下图甲所示,波面为平面的波波面为平面的波叫做平面波叫做平面波,如下图乙所示如下图乙所示.

3、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,其后任意时刻其后任意时刻,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 如上图所示如上图所示,以以O为球心的球面波在时刻为球心的球面波在时刻t的波面为的波面为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设

4、各个方向的波速都是是v,在在t时间之后各子波的波面如图中虚线所示时间之后各子波的波面如图中虚线所示,虚线圈的半虚线圈的半径为径为vt,r是这些子波波面的包络面是这些子波波面的包络面,它就是原来球面波的波它就是原来球面波的波面在时间面在时间t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,它它与原来球面的半径之差为与原来球面的半径之差为vt,表示波向前传播了表示波向前传播了vt的距离的距离.与此类似与此类似,可用惠更斯原理解释平面波的传播可用惠更斯原理解释平面波的传播.(如下图如下图)第11页 第12页 三三 波的反射波的反射当波遇到障碍物时当波遇到障碍物时,会返回

5、到原来的介质中继续传播会返回到原来的介质中继续传播,这种现这种现象叫做波的反射象叫做波的反射.入射角入射角:入射波线与法线的夹角入射波线与法线的夹角.如下图中的如下图中的.反射角反射角:反射波线与法线的夹角反射波线与法线的夹角.如下图中的如下图中的.反射定律反射定律:入射波线入射波线 法线法线 反射波线在同一平面内反射波线在同一平面内,且反射角且反射角等于入射角等于入射角.第13页 四四 波的折射波的折射波传播到两种不同的可传播波的介质界面时波传播到两种不同的可传播波的介质界面时,会有一部分进会有一部分进入第二介质中入第二介质中,但波线会发生变化但波线会发生变化,这种现象叫波的折射这种现象叫波

6、的折射.折射角折射角:折射波线与法线间的夹角折射波线与法线间的夹角2,如下图中所示如下图中所示.折射率折射率:v1、v2分别是表示波在两种介质中的速度分别是表示波在两种介质中的速度,n12= 叫做第叫做第2种介质对第种介质对第1种介质的折射率种介质的折射率.折射定律折射定律:第14页 典典 例例 分分 析析 (学生用书学生用书P36) 一一 波的反射现象与波的反射现象与v=f的综合应用的综合应用第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

7、发出的声音经0.5 s听到回声听到回声,则海水深为多少米则海水深为多少米?答案答案:382.5 m第16页 解析解析:同一列波在不同介质中保持不变的是频率同一列波在不同介质中保持不变的是频率,由声音在空由声音在空气中传播的速率气中传播的速率,由波速公式由波速公式v=f f=v/= 340 Hz.声音在海水中的传播速度声音在海水中的传播速度v海海=海海f=4.5340=1530 m/s海水的深度海水的深度h=v海海 =15300.5=382.5 m.第17页 巩固练习巩固练习1 某测量员是这样利用回声测距的某测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

8、,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,已知声速为已知声速为340 m/s,则两峭壁间的距离为多则两峭壁间的距离为多少米少米?答案答案:425 m第18页 解析解析:设两峭壁之间距离为设两峭壁之间距离为S,测量员距某一峭壁的距离为测量员距某一峭壁的距离为S1,离另一峭壁的距离为离另一峭壁的距离为S2,则则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 对波的折射定律的理解对波的折射定律的理解

9、例例2:如下图所示如下图所示,是声波由介质是声波由介质进入介质进入介质的折射情况的折射情况,由由图判断下列说法中正确的是图判断下列说法中正确的是( )A.入射角大于折射角入射角大于折射角,声波在介质声波在介质中的波速大于它在介质中的波速大于它在介质中的波速中的波速B.入射角大于折射角入射角大于折射角,可能是空气可能是空气,可能是水可能是水C.入射角小于折射角入射角小于折射角,可能是钢铁可能是钢铁,可能是空气可能是空气D.介质介质中波速中波速v1与介质与介质中波速中波速v2满足满足第20页 解析解析:由图中信息可知由图中信息可知:入射角入射角1大于折射角大于折射角2,根据折射定律根据折射定律可比

10、较出可比较出,中波速的大小中波速的大小v1v2,所以本题正所以本题正确答案为确答案为A.答案答案:A第21页 巩固练习巩固练习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质中发生的现象,已知波在介质已知波在介质中的波速为中的波速为v1,波在介质波在介质中的波速为中的波速为v2,则则v1v2为为( )第22页 答案答案:C第23页 三三 综合综合 创新与拓展创新与拓展例例3:(2001上海上海)(波的反射测车速波的反射测车速)如下图所示如下图所示,图图a是高速公是高速公路上用超声波测速仪器量车速的示意图路上用超声波测速仪器量车速的示意图,

11、测速仪发出并接收测速仪发出并接收超声波脉冲信号超声波脉冲信号,根据发出和接收的信号间的时间差根据发出和接收的信号间的时间差,测出被测出被测物体的速度测物体的速度.图图b中中P1 P2是测速仪发出的超声波信号是测速仪发出的超声波信号,n1、n2分别是分别是P1 P2由汽车反射回来的信号由汽车反射回来的信号.设测速仪匀速扫描设测速仪匀速扫描,P1 P2之间的时间间隔之间的时间间隔t=1.0 s,超声波在空气中的传播速度是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若汽车是匀速行驶的,则根据图则根据图b可知可知,汽车在接汽车在接收到收到P1 P2两个信号之间的时间内前进的距离是两

12、个信号之间的时间内前进的距离是_m,汽汽车的速度是车的速度是_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)基础强化基础强化第27页 1.下列说法正确的是下列说法正确的是( )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.下列说法中正确的是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入射波的波长和反射波的波长相等B.

13、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,已知水中声速较大已知水中声速较大( )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.下列说法中正确的是下列说法中正确的是( )A.同一波面上各点振动情况一定相同同一波面上各点振动情况一

14、定相同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.只有横波才有波面只有横波才有波面解析解析:某一时刻振动相同的点连接而成的面叫波面某一时刻振动相同的点连接而成的面叫波面,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,纵波也会形成波面纵波也会形成波面,故故CD选项错误选项错误.答案答案:A第31页 5.下列说法中正确的是下列说法中正确的是( )A.只有平面波的波面才与波线垂直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任何波的

15、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,某一时刻振动情况相同某一时刻振动情况相同的点连接成的面叫波面的点连接成的面叫波面,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质中的波长为一列波在第一种均匀介质中的波长为1,在第二种均匀介在第二种均匀介质中的波长为质中的波长为2,且且1=32,那么波在这两种介质中的频率那么波在这两种介质中的频率之比和波速之比分别为之

16、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 能力提升能力提升7.声波声波1与声波与声波2在同一均匀介质中传播在同一均匀介质中传播,其波形如下图所示其波形如下图所示,则则( )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的频率比的频率比1的频率高的频率高D.2的频率比的频率比1的频率低的频率低答案答案:C第34页 8.关于波的折射关于波的折射,下列说法正确的是下列说法正确的是( )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变传播方向不会发生改变

17、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,距离墙均为距离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,则乙听到第二声则乙听到第二声枪响的时间为枪响的时间为( )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

18、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 10.一个观察者在高处用望远镜注视在地上木工以每秒一个观察者在高处用望远镜注视在地上木工以每秒2次的次的频率击打钉子频率击打钉子,他听到声音恰好看到击锤动作他听到声音恰好看到击锤动作,若观察者距木若观察者距木工工680 m,当木工停止击锤后当木工停止击锤后,他还能听到几次击钉声他还能听到几次击钉声?(声波声波在空气中的传播速度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.如下图示如下图示,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,木工击钉频率为木工击钉频率为f=2 Hz,所以所以因此在因此在680 m的距离内有的距离内有 个个脉冲波也就是说木工停止击钉后还能听到脉冲波也就是说木工停止击钉后还能听到4次击钉声次击钉声.答案答案:4次次