第3章 第2节 波的反射和折射（Word教参）-【新课程学案】新教材2023-2024学年高中物理选择性必修第一册（鲁科版2019）

第2节　波的反射和折射 核心素养导学 物理观念 (1)知道波面、波线的概念，理解球面波、平面波的概念。 (2)认识波的反射及折射现象，知道法线、入射角、反射角、折射角的含义。 科学思维 理解反射和折射定律或利用折射定律解释相关现象和计算有关问题。 科学探究 通过实验，认识波的反射和折射现象。 科学态度与责任 通过波的反射和折射的应用，体会物理知识在生产生活中的重要性，有较强的学习和研究物理的兴趣。 一、波的反射 1．波面、波线 (1)波面：从波源发出的波经过相同传播时间到达的各点所组成的面，如图所示。 (2)波线：用来表示波的传播方向的线，波线与各个波面总是垂直的。 2．波的分类 (1)球面波：波面是球面的波。如空气中的声波。 (2)平面波：波面是平面的波。如直振动片产生的水波。 3．波的反射 (1)波的反射：波从一种介质传播到另一种介质表面时，返回原来介质传播的现象。 (2)入射角：入射波的波线与反射面法线的夹角，如图中i。 (3)反射角：反射波的波线与反射面法线的夹角，如图中i′。 (4)波的反射遵循反射定律：反射波的波线、入射波的波线和法线在同一平面内，反射波的波线和入射波的波线分别位于法线两侧，反射角等于入射角。 二、波的折射、惠更斯原理 1．波的折射：波在传播过程中，由一种介质进入另一种介质时传播方向发生偏折的现象。如图所示。 2．波的折射规律：＝，v1和v2分别是波在介质Ⅰ和介质Ⅱ中的波速。 3．惠更斯原理 (1)内容：介质中波面上的每一个点，都可视为一个新的波源，这些新波源发出子波，经过一定时间后，这些子波的包络面就构成下一时刻的波面。 (2)应用：如果知道某时刻一列波的某个波面的位置，还知道波速，利用惠更斯原理可以得到下一时刻这个波面的位置，从而可确定波的前进方向。 1．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。 2．如图所示，我们对着家中的鱼缸大喊，会看见鱼缸中的鱼儿的游泳速度发生突然变化，好像听到了我们的喊声。这属于波的什么现象？ 提示：声波从空气中进入水中时，传播方向会发生偏折，属于声波的折射现象。 3．如图为波在界面上的反射和折射，试指出波的入射角、反射角和折射角。 提示：入射角为i、反射角为i′、折射角为r。 新知学习(一)|波的反射及应用 [任务驱动] 蝙蝠的视觉很不发达，而它却可以在夜间准确而敏捷地捕捉飞虫和躲避障碍物，能做圆形转弯、急刹车和快速变换飞行速度等多种“特技飞行”。请问： (1)蝙蝠在夜间飞行是靠什么器官来导航的？ (2)蝙蝠利用了声波的什么现象？ 提示：(1)不是靠眼睛看的，而是靠耳朵和发音器官来进行导航的。 (2)反射现象。　　　　 [重点释解] 1．回声测距 (1)当声源不动时，声波遇到了障碍物会返回来继续传播，反射波与入射波在同一介质中传播速度相同，因此，入射波和反射波在传播距离一样的情况下，用的时间相等，设经过时间t听到回声，则声源到障碍物的距离为s＝v声·。 (2)当声源以速度v向静止的障碍物运动或障碍物以速度v向静止的声源运动时，声源发声时障碍物到声源的距离为 s＝(v声＋v)·。 (3)当声源以速度v远离静止的障碍物或障碍物以速度v远离静止的声源时，声源发声时障碍物到声源的距离为 s＝(v声－v)·。 2．超声波定位 蝙蝠、海豚能发出超声波，超声波遇到障碍物或捕食目标时会被反射回来。蝙蝠、海豚就是根据接收到的反射回来的超声波来确定障碍物或食物的位置，从而确定飞行或游动方向。 [典例体验] [典例]　(2022·厦门高二检测)随着我国经济的快速增长，旅游业迅速发展，其中回归大自然的滨海游、生态游等休闲度假游，备受人们的喜爱。如图所示，一艘小船以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，则悬崖离小船原来位置的距离为(已知声速为340 m/s)(　 ) A．258 m　　B．340 m　　C．516 m　　D．680 m [解析]　如图所示，小船发出鸣笛声在B处，旅客听到回声时位置在A处，即3 s内小船前进了A、B间距离l，则声波经过2s－l的距离。 v声t＝2s－l＝2s－v船t， 得s＝＝ m＝516 m，C正确。 [答案]　C /方法技巧/ 求解回声测距问题的技巧 (1)求解反射波的波速是解题的基础。若入射波和反射波在同一种均匀介质中传播，则反射波的波速与入射波相同。 (2)正确画出声波及物体运动过程的几何关系图是解题的突破口。 (3)由s＝vt求得声波及物体运动的距离并列出几何关系方程是解题的关键。 [针对训练] 1．(多选)