第三章 第2节 波的反射和折射-【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（鲁科版）

第2节　波的反射和折射 核心素养要求 核心素养呈现 1.知道什么是波面和波线，理解球面波和平面波的概念. 2.知道波的反射现象，掌握波的反射定律及其应用. 3.知道波的折射现象，掌握波的折射现象与在两种介质中波速的关系. 　波的反射 1．波面和波线 (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． (2)波面的分类 ①球面波：波面是球面． ②平面波：波面是平面． (3)波线：用来表示波的传播方向的线称为波线，波线与各个波面总是垂直的． 2．波的反射 (1)定义：物理学中，把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)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的两侧，反射角等于入射角． 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．你能说出其中的道理吗？ 提示：当用手附在耳旁时，手就可以反射一部分声波进入人耳，以提高耳的接收能力． 　波的折射 1．折射现象：物理学中，我们把波在传播过程中，由一种介质进入另一种介质时，传播方向发生偏折的现象，称为波的折射． 2．折射定律 (1)入射角：入射波的波线与法线的夹角，用i表示(如图所示)． (2)折射角：折射波的波线与法线的夹角，用r表示(如图所示)． (3)表达式：＝，式中与v1和v2分别是波在介质Ⅰ和介质Ⅱ中的波速(如图所示)． (1)入射角与折射角的比等于两波速比．(×) (2)声波能发生折射，但折射后频率不发生变化．(√) (3)折射波的频率、波速与入射波相同．(×) (4)发生波的折射时，折射角的大小一定和入射角成正比．(×) 　波的反射规律及应用 [思 考 探 究] 夏天的雨季，大雨来临前一道闪电过后，接着我们会听到一阵“轰轰隆隆”的雷鸣． (1)说一说这种雷声是怎样形成的？ 提示：云层积累的大量电荷放电，形成闪电，同时发出巨大声音，雷声在不同云层之间反复反射，所以较长时间内听到“轰轰隆隆”的声音． (2)你知道波在空间是如何向外传播的吗？ 提示：介质中任意波面上的各点都可看作发射子波的波源，经过同一传播时间到达的各点，所组成的面就是新的波面(如图所示)，波面上的各点又作为新波源，向前推进． (3)你能根据波的传播特点思考一下波的反射应满足哪些规律吗？ 提示：反射线、入射线和界面的法线在同一平面内，入射角等于反射角. [思 维 深 化] 1．波的反射的规律 (1)反射定律：如图所示，反射波线、入射波线和法线在同一平面内，反射波线和入射波线分别位于法线的两侧，反射角等于入射角． (2)表征波的物理量特点：反射波与入射波在同一介质中传播，波速、频率和波长不变． 2．波的反射的应用 (1)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).　　 (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． 　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？ [思路点拨]　解答本题时应注意在同一介质中，声波与其反射波的传播速度相同． 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海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．甲、乙两人平行站在一堵墙前面，两人相距2a，距离墙均为a，当甲开了一枪后，乙在时间t后听到第一声枪响，则乙听到第二声枪响的时间为(　　) A．听不到　　　　　 B.甲开枪3t后 C．甲