第三章 第4节 波的反射与折射-【高考领航】2023-2024学年高中物理选择性必修第一册同步核心辅导与测评（教科版）

第4节　波的反射与折射 1．通过实验认识波的反射和折射现象。 2．通过用波线解释反射、折射现象，认识波动中建构物理模型的方法。 1．物理观念：初步形成波的反射和波的折射的概念。 2．科学思维：理解波的反射规律和折射定律。 3．科学探究：研究波的反射和波的折射的实验。 4．科学态度与责任：养成观察、探究，归纳的良好习惯，培养学习物理的兴趣。　　　　　　　　　　 　波的反射现象 1．波面和波线 (1)波阵面：相位相同的点组成的面叫作波阵面，简称“波面”。 (2)波线：用来表示波的传播方向，与波面垂直的线叫作波线。 2．定义：波在传播的过程中，遇到两种介质的界面时返回到原介质继续传播的现象叫作波的反射。 3．反射定律：机械波在两种介质的界面处要发生反射，反射波线与入射波线、法线位于同一平面内，反射波线与入射波线位于法线的两侧；反射角等于入射角。 　波的折射现象 定义：波在传播过程中，从一种介质进入另一种介质时，波传播的方向发生偏折的现象叫作波的折射。 水波从深水区进入浅水区时，其波长变小。这是因为水波在传播过程中，频率保持不变，但水波在深水区的传播速率比在浅水区快，所以水波在深水区传播时的波长比在浅水区时长。 如图，水波斜向传播到深水区和浅水区的分界面上时，所发生的现象。 [课前小练] 1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)波的反射现象中，入射波和反射波在同一种介质中传播。(√) (2)波发生反射时，波的频率发生变化。(×) (3)波发生折射时，波的传播方向一定发生变化。(√) 2．(多选)关于波的频率，下列说法正确的是(　　) A．波的频率由波源决定，与介质无关 B．波的频率与波速无直接关系 C．波由一种介质传到另一种介质时，频率要发生变化 D．由公式f＝可知，频率与波速成正比，与波长成反比 解析：AB　波的频率由波源的频率决定，与波速和介质都无关，波在不同介质中传播时频率保持不变，故A、B正确，C、D错误。 　波的反射现象 [思考探究] 我们在山中、在大的空房间里大声说话时，都会听到回声，这属于波的什么现象？ 提示：波的反射 [思维深化] 1．波的反射的理解 (1)波遇到障碍物会发生反射现象，波的反射遵循反射定律。 (2)入射波与反射波在同一种介质中传播。 (3)波发生反射时，频率、波长、波速均不变。 2．回声测距 (1)当声源不动时，声波遇到了静止障碍物会被反射回来继续传播，由于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，则声源距障碍物的距离为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)。 3．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。 　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。 (1)该波的频率为____________Hz，在海水中的波速为__________m/s。 (2)若物体在海面上发出的声音经过0.5 s听到回声，则海水深为多少？ (3)若物体以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？ 【解析】　(1)由f＝得f＝ Hz＝340 Hz， 因波的频率不变，则在海水中的波速为 v海＝λ′f＝4.5×340 m/s＝1530 m/s。 (2)入射声波和反射声波用时相同，则海水深为 h＝v海＝1530× m＝382.5 m。 (3)物体与声音运动的过程示意图如图所示，设听到回声的时间为t′， 则v物t′＋v海t′＝2 h 代入数据解得t′≈0.498 s。 【答案】　(1)340　1530　(2)382.5 m　(3)0.498 s [针对训练] 1．当一个探险者进入一个山谷后，为了估测出山谷的宽度，他吼一声后，经过0.5 s听到右边山坡反射回来的声音，又经过1.5 s后听到左边山坡反射回来的声音，若声速为340 m/s，则这个山谷的宽度约为(　　 ) A．170 m　　　　 B．340 m C．425 m D．680 m 解析：C　t1＝0.5 s，t2＝2 s，d＝v·＝425 m，故C正确。 2．人耳只能区分相差0.1 s以上的两个声音，人要能听到自己讲话的回声，离障碍物的距离至少要大于(　　 ) A．34 m B．17 m C．100 m D．170 m 解析：B　声波在空气中传播的速度约为340 m/s，因此2s＝v