第三章 第2节 波的反射和折射(Word教参)-【优化指导】2023-2024学年新教材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 物理观念 科学思维 科学探究 科学态度与责任 知道波面、波线的概念，了解波的反射定律及折射定律。 掌握波的反射定律和折射定律，并能解释波的反射与折射现象。 能与他人合作进行水波实验，探究波的反射规律。 通过学习惠更斯原理及声呐的应用，体验探究科学的艰辛及伟大意义。 [对应学生用书P59] 知识点一 波的反射 1.波面和波线❶ (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，波线与各个波面总是垂直的。 2．波的反射 (1)定义：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❷：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。 1．只有平面波的波面才与波线垂直。(　　×　　) 2．任何波的波线都表示波的传播方向。(　　√　　) 3．反射波的频率、波速与入射波相同。(　　√　　) 知识点二 波的折射 1.波的折射 (1)折射现象：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。 (2)折射定律：＝❸。式中，v1和v2分别是波在介质Ⅰ和介质Ⅱ中的波速。 2．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。每个新波源发出子波，经过一定时间后，这些子波的包络面就构成了下一时刻的波面。 (2)包络面：某时刻与所有子波波面相切的曲面。 1．入射角与折射角的比等于入射波波速与折射波波速的比。(　　×　　) 2．折射波的频率、波速与入射波相同。(　　×　　) 批注❶： 批注❷： 批注❸： [对应学生用书P60] 探究点一　波的反射现象的理解与应用　(科学思维之提升) ►情境探究 (1)对着峭壁大喊一声能听到回声，这是什么原理呢？ 提示：因为可以接收到声波在峭壁上的反射。 (2)结合所学知识，请问当波传到两种介质交界面发生反射时，会遵循哪些规律呢？ 提示：①入射波的波线、法线、反射波的波线在同一平面内； ②入射波的波线与反射波的波线分居法线两侧； ③反射角等于入射角； ④反射波的波长、频率、波速与入射波相同。 ►探究归纳 1．波的反射现象的理解 (1)波发生反射时，波的传播方向发生了变化。 (2)反射波和入射波在同一介质中传播。介质决定波速，因此波速不变，波的频率是由波源决定的，因此波的频率也不改变，根据公式λ＝可知，波长也不改变。 2．波的反射现象的应用 (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，而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。设经时间t听到回声，则声源距障碍物的距离为s＝v声。 ②当发声声源以速度v向静止的障碍物运动或障碍物以速度v向静止的发声声源运动时，障碍物到声源的距离为s＝(v声＋v)。 ③当发声声源以速度v远离静止的障碍物或障碍物以速度v远离静止的发声声源时，障碍物到声源的距离为s＝(v声－v)。 (2)超声波定位： 蝙蝠能发出超声波，超声波遇到障碍物或捕食目标时会被反射回来，蝙蝠就是根据反射回来的超声波来确定障碍物或食物的位置，从而确定飞行方向。另外海豚、雷达也是利用波的反射来定位或测速的。 ►对点例练 甲、乙两人站在一堵墙前面，两人相距2a，距墙均为a。当甲开了一枪后，乙在经过时间t后听到第一声枪响，则乙在什么时候能听到第二声枪响(　　) A．听不到 B．甲开枪后3t时间 C．甲开枪后2t时间 D．甲开枪后t时间 C　解析：乙听到的第一声枪响必然是甲开枪的声音直接传到乙的耳中，故t＝。甲、乙二人及墙的位置如图所示，因此乙听到的第二声枪响必然是经墙反射传来的声音，由反射定律可知，声波的波线如图中AC和CB所示，由几何关系可得xAC＝xCB＝2a，故第二声枪响传到乙耳中的时间为t′＝＝＝2t。 [练1] 利用超声波可以探测鱼群的位置。现有一只装有超声波发射和接收装置的渔船，当它向选定的方向发射出频率为5.8×104 Hz的超声波后，经过0.64 s收到从鱼群反射回来的反射波。已知5.8×104 Hz的超声波在水中的波长为2.5 cm，则这群鱼跟渔船的距离为________ m。 答案：464 解析：设渔船跟鱼的距离为s，根据波的反射有t＝， 又v＝λf， 联立并代入数据得s＝464 m。 波的反射的应用技巧 (1)一般情况下的反射，反射波和入射波是遵从反射定律的，可用反射定律作图后再求解。 (2)回声测距是波的反射的一个重要应用，它的特点是声源正对障碍物，声源发出的声波与回声在同一条直线上传播。回声测距时，要特别注意声源是否运动