12[1]4《波的反射和折射》学案(新人教版选修3-4).docx

12.4 波的反射和折射 学案知识目标1、知道波传播到两种介质交界面时会发生反射和折射。2、知道波发生反射时，反射角等于入射角，反射波的频率、波速和波长都与入射波相同。3、知道波发生折射是由于波在不同的介质中速度不同，知道折射角与入射角的关系。教学重点1、波的反射和折射现象。2、知道波的反射和折射现象中折射角与入射角及反射角的关系。3、理解波发生折射时的频率、波速和波长都不改变。教学难点用波的反射和折射现象解决实际问题。新知预习1.波面和波线任何振动状态_的点都组成一个圆，这些圆叫做_，与波面垂直的线叫_，代表了波的_.2.惠更斯原理惠更斯原理是将介质中任一波面上的各点看成可以发射_的波源，其后任意时刻这些_在波前进方向形成新的波面.3.波的反射和折射1波发生反射时，入射角_反射角，反射波的波长、频率、波速跟入射波_.2波从一种介质_另一种介质时，_发生改变的现象叫做波的折射.波的折射定律公式为_.典题·热题知识点一 波的反射例1一列波遇到障碍物，发生反射，反射后它的()A.只有波长不变 B.只有波速不变C.只有频率不变D.波长、波速、频率均不发生变化解析：波在发生反射时，入射波和反射波都在同一种介质中传播，所以入射波和反射波的波速相等，由惠更斯原理可知子波源的频率与波源的频率是相等的，故入射波和反射波的频率相等，从而二者的波长也是相等的.答案：D方法归纳 寻找波长、波速、频率之间的关系时，要找准物理量之间的决定关系，介质决定波速，波由频率决定，而频率不变，故波长也不变.知识点二 波的折射例2一列声波从空气传入水中，水中声速较大，那么()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，波长不变解析：由于波的频率由波源决定，因此波无论在空气中还是在水中频率都不变，C、D两项错.又因波在水中速度较大，由公式v=f可得，波在水中的波长变大，故A选项错，B选项正确.答案：B例3某列波以60°的入射角从甲媒质射到乙媒质的界面上同时发生反射和折射，假设反射线与折射线成90°角，波在乙媒质中的波速为1.2×105 km/s，求波在甲媒质的速度是多少解析：根据题意找出入射角和折射角的角度，利用折射定律解答.答案：入射角是60°，折射角是30°.由折射定律得：=v甲=v乙=×1.2×105 km/s=×105 km/s.巧解提示 画出反射与折射图，如图12-4-4所示，很形象直观，思路简洁.图12-4-4知识点三 波的反射的实际应用例4某人想听到自己发出的声音的回声，假设声音在空气中的传播速度为340 m/s，那么他至少要离障碍物多远原声与回声区分的最短时间0.1 s解析：在波的反射现象中，反射波的波长、频率和波速都跟入射波的相同，只有声波从人所站立的地方到障碍物再返回来全部经历的时间在0.1 s以上，才能区分出回声.答案：设障碍物至少和人相距为s，那么应有2s=vt.可得：s= m=17 m.巧妙变式 某测量员是这样利用回声测距离的：他站在两平行峭壁间某一位置鸣枪，经过1.00秒钟第一次听到回声，又经过0.50秒钟再次听到回声.声速为340 m/s，那么两峭壁间的距离为多少425 m例5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解析：假设汽车静止问题就简单了，现汽车运动，声音传播，因此画出汽车与声波的运动过程示意图可以帮助我们找到思路.从汽车鸣笛到听到回声，汽车本身也往前行驶了一段位移.答案：如图12-4-5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s1，C点到山崖B距离为s；声波由A到B再反射到C路程为s2，因汽车与声波运动时间同为t，那么有s2=s1+2s.即v声t=v汽t+2s,所以s= m=325 m.图12-4-5方法归纳 利用反射测距是一种常用方法，此题注意汽车是运动的，画出运动示意图，帮助分析解题.自主广场我夯基我达标1.一声波在空气中的波长为25 cm，传播速度为340 m/s,该声波传入另一种介质中时，波长为8 cm，那么它在这种介质中的传播速度是多少思路解析：利用这列波在折射时频率不变可得v2/2=v1/1，解得v2=1 088 m/s.答案：1 088 m/s2.墙壁的传音性能比空气好得多，但把门窗关闭后，外面传入室内的声音却明显地减弱，这是为什么思路解析：声波原来在空气中传播，如果没有障碍物，能直接传入室内，当把门窗关闭后，声波遇到墙壁和门窗，在界面上发生反射和折射现象，大局部声波被反射回去，只有折射进入墙壁和门窗的声波才能透射进入室内.所以，室内的声音明显地减弱.3.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 B.入射角跟反射角相等C.入射波线与法线的夹角为入射角 D.入射波线与界面的夹角为入射角思路解析：入射角是波线方向与法线间的夹角，A错.由平面几何可知，入射角跟反射角相等.B、C对，D错.答案：BC4.以下说法正确的选项是 )A.入射角与折射角的比等于两波速比 B.入射波的波长小于折射波的波长C.入射波的波长大于折射波的波长 D.入射波的波长等于反射波的波长思路解析：由于一定介质中的波速是一定的，是一个只与两种介质的性质有关而与入射角度无关的常数，A错.同一种介质中频率相同，不同介质中频率不同，介质不确定，入射波和反射波的波长无法确定，D对.答案：D5.一平面波以30°的入射角投射到两种介质的交界面，发生折射的折射角为45°，当入射波的波长为10 cm时，那么折射波的波长是多少思路解析：根据折射定律=，又v=f有=10cm.答案：10cm我综合我开展6.某人想听到自己发出声音的回声，假设声音在空气中的传播速度为340 m/s，那么它至少要离障碍物多远思路解析：在波的反射中，频率、波长、波速都保持不变，只有声波从人所站立的地方到障碍物再返回来全部经历的时间在0.1 s以上，才能区分出回声.设障碍物至少和人相距为s，那么应用2s=vt得s=m=17 m.答案：17 m7.一艘汽船以4 m/s的速度在河面上航行，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思路解析：船发出鸣笛声于A处，旅客听到回声到位置在B处，即3 s内汽船前进了A、B间距离l，而声波走过2s-1的距离.所以v声t=2s-l=2s-v船t得s=m=516 m.答案：516 m8.证明：折射定律：=证明：如以下列图所示，由惠更斯原理，A、B为同一波上的两点，A、B点发射子波，经t后，B点发射的子波到达界面D处，A点发射的子波到达C点，9.利用超声波可以探测鱼群的位置.在一只装有超声波发射和接收装置的渔船上，向选定的方向发射出频率f=5.8×104 Hz的超声波后，经过时间t=0.64 s收到从鱼群反射回来的反射波.这列超声波在水中的波长=2.5 cm,求鱼群到渔船的距离是多少思路解析：所发射的超声波在水中的传播速度为：v=f=2.5×10-2×5.8×104 m/s=1 450 m/s超声波往返的路程为s=vt=1 450×0.64 m=928 m渔船到鱼群的距离为：s1=s/2=464 m.