高中物理鲁科版 (2019)选择性必修 第一册波的反射和折射课文内容ppt课件

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第2节　波的反射和折射第3章 机械波1.知道什么是波面和波线。2.认识波的反射和折射现象，知道波的反射定律。3.了解惠更斯原理的内容。学习目标目 录CONTENTS知识点1知识点二　波的折射知识点一　波的反射知识点一　波的反射 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，这样做是利用声波的什么特点来提高耳朵的接收能力？提示　在耳廓原有形状、面积的基础上增加一个手的面积是为了增加波的反射来提高耳朵的接收能力。1.波面和波线(1)波面：从波源发出的波经过相同__________到达的各点所组成的面，称为波阵面或波面。(2)波线：用来表示波的__________的线，波线与各个波面总是______的。传播时间传播方向垂直2.波的分类(1)球面波：波面是______的波。(2)平面波：波面是______的波。球面平面3.波的反射(1)定义：波从一种介质传播到另一种介质表面时，______________传播的现象称为波的反射。(2)反射定律：反射波的波线、入射波的波线和______在同一平面内，反射波的波线和入射波的波线分别位于______的两侧；反射角______入射角。(3)入射波与反射波在同一种介质中传播，其频率、波长、波速均不变。返回原来介质法线法线等于【思考】 我们知道，声音在传播过程中，遇到障碍物时会发生反射。对着远处的峭壁大喊一声会听到回声，就是声波在峭壁上反射的结果。波的反射应该遵从什么规律？提示　机械波的反射规律与初中学过的光(光波)的反射遵循相同的规律——反射定律。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。求：(1)该波的频率和在海水中的波速；(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)若物体发出声音的同时以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？(2)入射声波和反射声波用时相同，则海水深为设听到回声的时间为t，则v物t＋v海t＝2s代入数据解得t＝0.498 s。答案　(1)340 Hz　1 530 m/s　(2)382.5 m (3)0.498 sC知识点二　波的折射1.折射现象波从一种介质进入另一种介质时，传播方向发生偏折的现象，叫作波的折射，如图所示。2.折射定律(1)内容：入射角的正弦值与折射角的________之比等于波在第一种介质中的传播速度与波在第二种介质中的传播______之比。正弦值速度(2)公式：_______________。式中i和r分别为波在介质Ⅰ和介质Ⅱ中的________和________，v1和v2分别为波在介质Ⅰ和介质Ⅱ中的传播速度。入射角折射角说明：(1)当波从一种介质垂直射入另一种介质时，波的传播方向不变。(2)折射波的频率与入射波的频率相同，而波速、波长都不相同。3.波的反射与折射的对比【思考】 (1)在波的反射和折射现象中，反射波与入射波、折射波与入射波的频率相同吗？波长相同吗？(2)波在发生折射过程中，方向一定改变吗？提示　(1)在波的反射和折射现象中，反射波和入射波的频率都与波源的频率相同；反射现象是在同种介质中传播，波速相同，由v＝λf可知，波长也相同，而折射现象是在不同介质中传播，波速不同，波长也不同。(2)不一定，如果入射波垂直于交界面时，传播方向保持不变。例2 如图所示，某列波以60°的入射角由甲介质射到乙介质的界面上同时发生反射和折射，若反射波的波线与折射波的波线的夹角为90°，此波在乙介质中的波速为1.2×105 km/s，求：(1)该波的折射角；(2)该波在甲介质中的传播速度；(3)该波在两种介质中的波长之比。解析　(1)由反射定律可得，反射角为60°，由几何关系可得，折射角为r＝30°。训练2 一列声波在介质Ⅰ中的波长为0.2 m。当该声波从介质Ⅰ中以某一角度传入介质Ⅱ中时，波长变为0.6 m，如图所示，若介质Ⅰ中的声速是340 m/s。(1)求该声波在介质Ⅱ中传播时的频率；(2)求该声波在介质Ⅱ中传播的速度；(3)若另一种声波在介质Ⅱ中的传播速度为1 400 m/s，按图中的方向从介质Ⅰ射入介质Ⅱ中，求它在介质Ⅰ和介质Ⅱ中的频率之比。答案　(1)1 700 Hz　(2)1 020 m/s　(3)1∶1解析　(1)声波在介质Ⅰ中传播时，由v＝λf得由于声波在不同介质中传播时，频率不变，所以声波在介质Ⅱ中传播时，频率为1 700 Hz。(2)由v＝λf得声波在介质Ⅱ中的传播速度为v2＝λ2f＝0.6×1 700 m/s＝1 020 m/s。(3)同一种声波由介质Ⅰ到介质Ⅱ的过程中，频率不变，故该声波从介质Ⅰ进入介质Ⅱ时，其频率之比为1∶1。随堂对点自测2D1.(波的反射)在波的反射现象中，反射波跟入射波不相同的量是(　　)A.波长 B.波速 C.频率 D.振幅ABC3.(波的反射与折射)(多选)下列说法正确的是(　　)A.波发生反射时，波的频率不变，波速变小，波长变短B.波发生反射时，频率、波长、波速均不变C.波发生折射时，波的频率不变，但波长、波速发生变化D.波发生折射时，波的频率、波长、波速均发生变化解析　波发生反射时，在同一种介质中传播，因此波长、波速和频率都不发生变化；波发生折射时，频率不变，波速和波长均发生变化，故B、C正确，A、D错误。课后巩固训练3B题组一　波的反射1.在室内讲话的声音比在室外空旷处讲话的声音要洪亮，是因为(　　)A.室内空气不流动 B.室内声音多次反射C.室内声音发生折射 D.室内物体会吸收声音解析　在室内听到的声音洪亮是因为声波在室内墙壁上经过多次反射而得到加强。故B正确。基础对点练BC2.(多选)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。ABD3.(多选)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解析　选项A、B、D都属于波的反射现象，C属于波的折射现象，故A、B、D正确。A题组二　波的折射4.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　波的频率取决于波源的振动频率，与介质无关，故相同音叉发出的声波在水中与在空气中传播时频率相同，机械波在介质中传播的速度只取决于介质本身，声波在水中传播的速度大于在空气中传播的速度，由v＝λf可知，声波在水中的波长较大，对应于题图中波形曲线b，故A项正确。A5.(2023·新课标卷，14)船上的人和水下的潜水员都能听见轮船的鸣笛声。声波在空气中和在水中传播时的(　　)A.波速和波长均不同 B.频率和波速均不同C.波长和周期均不同 D.周期和频率均不同ABD6.(多选)以下关于波的认识正确的是(　 　)A.潜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的特殊隐形物质，是为了减少波的反射，从而达到隐形的目的C.波发生折射时，波的频率、波长、波速均发生变化D.水波从深水区传到浅水区改变传播方向的现象，是波的折射现象解析　潜艇利用声呐探测周围物体利用了波的反射原理，A正确；隐形飞机怪异的外形及表面涂的特殊物质，是为了减少波的反射，从而达到隐形的目的，B正确；波发生折射时，介质改变，则波速改变，但频率由波源决定，则波的频率不变，由v＝λf知波长也发生变化，C错误；水波的传播方向发生变化，属于波的折射，D正确。C综合提升练7.一列波在第一种均匀介质中的波长为λ1，在第二种均匀介质中的波长为λ2，且λ1＝3λ2，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∶1 B.1∶3；1∶4C.1∶1；3∶1 D.1∶1；1∶3C8.如图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Ⅰ中的波速为v1，波在介质Ⅱ中的波速为v2，则v1∶v2为(　　)9.一只汽船以4 m/s的速度在无风河面上航行，船上发出一声鸣笛，旅客在3 s后听到前方悬崖反射回来的声音，问悬崖离汽船原来的位置有多远？答案　516 m培优加强练10.渔船常利用超声波来探测远处鱼群的方位，已知某超声波频率为1.0×105 Hz，某时刻该超声波在水中传播的波的图像如图所示。(1)从该时刻开始计时，画出x＝7.5×10－3 m处质点做简谐运动的振动图像(至少一个周期)；(2)现测得超声波信号从渔船到鱼群往返一次所用时间为4 s，求鱼群与渔船间的距离(忽略渔船和鱼群的运动)。答案　(1)见解析图　(2)3 000 m