3.3 机械波的反射和折射 讲义 -2024-2025学年高二上学期物理沪科版（2020）选择性必修第一册

第三节 机械波的反射和折射 课时聚焦 一、波的反射障碍物 波在传播过程中遇到___________时发生的_________障碍物传播的现象。 波的反射规律：反射方向、法线与入射方向在________内，反射方向与入射方向分居_______两侧，________角等于________角。 二、波的折射 当波沿着介质传播到边界时，除了会发生反射，一部分波会穿过_______进入另一种介质，并改变________方向，这就是波的折射。A B 边界 在两种介质的分界面处，波的反射和折射往往同时发生。 【例 1】 关于波的反射与折射，下列说法正确的是（ ） A．入射波的波长一定等于反射波的波长，其频率不变 B．入射波的波长一定小于反射波的波长，其频率不变 C．入射波的波长一定大于折射波的波长，其频率不变 D．入射波的波长一定小于折射波的波长，其频率不变 【例 2】 如图所示为一静止在水面上的测量船利用声呐测量海底深度的显示装置，图中两个波形分别是发出和接收到的信号。已知发射信号持续时间为 0.1 s，声波在海水中传播速度为 1 500 m/s，则该处海水深度为（ ） A．150 m B．300 m C．600 m D．900 m 【例 3】 如图所示，振动频率为 18 Hz 的波源 S 附近有一固定的反射面 PQ，S 发出的波的波峰如图中实线所示，S 到 PQ 的垂直距离为 2.7 m。 （1）画出反射波的两个波峰分布。 （2）求该波的波长与波速。 P Q S 【例 4】 波源在坐标原点处沿 y 轴方向上下振动，振动图像如右图所示，在介质中形成的波向左右两边由近及远地传播开去。若波源左右两侧的介质不同，波在左侧介质中的传播速度更快，波源的振动频率不变，在图中画出波源开始振动后 1 s 时原点两侧的大致波形。y/cm t/s O 1 2 O x/m y/cm 同步精练 一、选择题 1． 人在室内讲话的声音比在空旷的室外讲话的声音要洪亮，这是因为（ ） A．室内空气不流动 B．室内声音多次被反射 C．室内声音发生折射 D．室内物体会吸收声音 2． 机械波在传播过程中遇到障碍物时会发生反射，如果用射线表示波的传播方向，下列说法正确的是（ ） A．入射线与反射线一定在同一平面内，法线与这一平面垂直 B．入射线与反射线可能在法线同侧 C．“回声”是声波的反射现象 D．“回声”是声波的折射现象 3． 关于波的认识，下列说法错误的是（ ） A．潜艇利用声呐探测周围物体的分布情况，用的是波的反射原理 B．隐形飞机怪异的外形及在表面涂特殊隐形物质，是为了减少波的反射，从而达到隐形的目的 C．雷达的工作原理是利用波的折射 D．水波从深水区传到浅水区改变传播方向的现象，是波的折射现象 4． 关于波的折射，下列说法正确的是（ ） A．一切波都能发生折射 B．发生折射时，波的传播方向一定会发生改变 C．不是所有的波都能发生折射 D．波发生折射时，波长、频率和波速都会发生变化 5． 一艘游船以 4 m/s 的速度在无风的河面上航行，船上发出一声鸣笛，该船上旅客在 3 s 后听到前方悬崖反射回来的声音，设声音在空气中的传播速度为 340 m/s，则悬崖距离游船鸣笛的位置（ ） A．504 m B．516 m C．1 008 m D．1 032 m 6． 甲、乙两人平行站在一堵又高又宽的墙前面，两人相距 2L，距墙均为 L。当甲开了一枪后，乙在 t 时间后听到第一声枪响，则乙听到第二声枪响的时间为（ ）甲 乙 2L L A．甲开枪 t 后 B．甲开枪 2t 后 C．甲开枪 3t 后 D．甲开枪 4t 后 7． 一列横波沿绳子向右传播，某时刻形成如图所示的波形，对于此时绳上 A、B、C、D、E、F 六个质点而言，下列说法正确的是（ ）A B C F v E D A．质点 D、E 的速度方向相同 B．质点 A、C 的速度方向相同 C．从此时刻起，质点 C 比 B 先回到平衡位置 D．它们的加速度方向与波的传播方向无关 8． 【2021年上海高考】位于弹性绳中点 O 的波源振动频率随时间逐渐增大，经一段时间后弹性绳的形状可能为（ ） A B D C O O O O 二．填空题 9． 图__________［选填“（a）”或“（b）”］所示是水波的反射现象。机械波发生反射时，其反射方向与入射方向的关系为_________________________________________________________；机械波发生折射时，传播方向发生变化，但___________不变。（选填“波速”“波长”或“频率”） 10． 生活中有时会见到以下现象：① 夏日的雷声轰鸣不绝；② 水波从深水区向浅水区传播，其传播方向会发生改变；③ 在回音壁一端贴墙而立说话，声音会沿着墙壁传到一二百米的另一端。其中_________属于机械波的反射，_________属于机械波的折射。（以上两格均填编号） 11． 【2006学年徐汇二模】浅水处水波的速度跟水的深度有关，其关系式为 v = ，式中 h 为水的深度。图甲是一个池塘的剖面图，A、B 两部分深度不同。图乙是从上往下俯视，看到从 P 处向外传播的水波波形（弧形实线代表波峰）。若已知 A 处水深为 20 cm，则 B 处水波波长是 A 处水波波长的________倍，B 处的水深为_______cm。B 甲 A P A B x x0 5x0 3x0 9x0 乙 P 三．综合题 12． 一列横波向 x 轴正方向传播，波速为 4 m/s，某时刻刚好传到 x = 2 m 处的 P 点，波形图如图所示，从此时刻开始计时，设为 t = 0 时刻。 （1）P 点开始振动以后，振动的周期为多少？ （2）求波传到 x = 8 m 处的 M 点所需时间及此过程中 P 点通过的路程。 （3）在图中画出 t = 1.25 s 时的波形图。 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第三节 机械波的反射和折射 Comment by fanjing: 本节题目不多，因此回家左右有些题目是前面的内容。但我为什么例3、例4都没讲，时间到哪里去了？ 课时聚焦 一、波的反射 Comment by fj: 障碍物，背离 同一平面，法线（前两个空格书本没有提及），反射，入射障碍物 波在传播过程中遇到___________时发生的_________障碍物传播的现象。 波的反射规律：反射方向、法线与入射方向在________内，反射方向与入射方向分居_______两侧，________角等于________角。 二、波的折射 Comment by fj: （1）边界，传播 （2）分界面 当波沿着介质传播到边界时，除了会发生反射，一部分波会穿过_______进入另一种介质，并改变________方向，这就是波的折射。A B 边界 在两种介质的分界面处，波的反射和折射往往同时发生。 【例 1】 关于波的反射与折射，下列说法正确的是（ ） Comment by fj: A A．入射波的波长一定等于反射波的波长，其频率不变 B．入射波的波长一定小于反射波的波长，其频率不变 C．入射波的波长一定大于折射波的波长，其频率不变 D．入射波的波长一定小于折射波的波长，其频率不变 【例 2】 如图所示为一静止在水面上的测量船利用声呐测量海底深度的显示装置，图中两个波形分别是发出和接收到的信号。已知发射信号持续时间为 0.1 s，声波在海水中传播速度为 1 500 m/s，则该处海水深度为（ ） Comment by fj: B A．150 m B．300 m C．600 m D．900 m 【例 3】 如图所示，振动频率为 18 Hz 的波源 S 附近有一固定的反射面 PQ，S 发出的波的波峰如图中实线所示，S 到 PQ 的垂直距离为 2.7 m。 Comment by fj: （1）如图所示。 （2）λ = m = 0.6 m，v = fλ = 18×0.6 m/s = 10.8 m/s 2022沪科版练习册3.3.3 （1）画出反射波的两个波峰分布。 （2）求该波的波长与波速。 P Q S 【例 4】 波源在坐标原点处沿 y 轴方向上下振动，振动图像如右图所示，在介质中形成的波向左右两边由近及远地传播开去。若波源左右两侧的介质不同，波在左侧介质中的传播速度更快，波源的振动频率不变，在图中画出波源开始振动后 1 s 时原点两侧的大致波形。 Comment by fj: 如图所示 2022沪科版练习册3.2.10，此题不是反射折射y/cm t/s O 1 2 O x/m y/cm 同步精练 一、选择题 1． 人在室内讲话的声音比在空旷的室外讲话的声音要洪亮，这是因为（ ） Comment by fj: B A．室内空气不流动 B．室内声音多次被反射 C．室内声音发生折射 D．室内物体会吸收声音 2． 机械波在传播过程中遇到障碍物时会发生反射，如果用射线表示波的传播方向，下列说法正确的是（ ） Comment by fan jing: C A．入射线与反射线一定在同一平面内，法线与这一平面垂直 B．入射线与反射线可能在法线同侧 C．“回声”是声波的反射现象 D．“回声”是声波的折射现象 3． 关于波的认识，下列说法错误的是（ ） Comment by fan jing: C A．潜艇利用声呐探测周围物体的分布情况，用的是波的反射原理 B．隐形飞机怪异的外形及在表面涂特殊隐形物质，是为了减少波的反射，从而达到隐形的目的 C．雷达的工作原理是利用波的折射 D．水波从深水区传到浅水区改变传播方向的现象，是波的折射现象 4． 关于波的折射，下列说法正确的是（ ） Comment by fan jing: A B 易错，垂直入射的特殊情况 A．一切波都能发生折射 B．发生折射时，波的传播方向一定会发生改变 C．不是所有的波都能发生折射 D．波发生折射时，波长、频率和波速都会发生变化 5． 一艘游船以 4 m/s 的速度在无风的河面上航行，船上发出一声鸣笛，该船上旅客在 3 s 后听到前方悬崖反射回来的声音，设声音在空气中的传播速度为 340 m/s，则悬崖距离游船鸣笛的位置（ ） Comment by fan jing: B A．504 m B．516 m C．1 008 m D．1 032 m 6． 甲、乙两人平行站在一堵又高又宽的墙前面，两人相距 2L，距墙均为 L。当甲开了一枪后，乙在 t 时间后听到第一声枪响，则乙听到第二声枪响的时间为（ ） Comment by fan jing: B 波的反射甲 乙 2L L A．甲开枪 t 后 B．甲开枪 2t 后 C．甲开枪 3t 后 D．甲开枪 4t 后 7． 一列横波沿绳子向右传播，某时刻形成如图所示的波形，对于此时绳上 A、B、C、D、E、F 六个质点而言，下列说法正确的是（ ） Comment by fj: D 微平移法。加速度总指向平衡位置，无需微平移法，可能需要先和学生回忆一下机械振动。A B C F v E D A．质点 D、E 的速度方向相同 B．质点 A、C 的速度方向相同 C．从此时刻起，质点 C 比 B 先回到平衡位置 D．它们的加速度方向与波的传播方向无关 8． 【2021年上海高考】位于弹性绳中点 O 的波源振动频率随时间逐渐增大，经一段时间后弹性绳的形状可能为（ ） Comment by jing fan: A 2021年上海高考3，约0.8 A B D C O O O O 二．填空题 9． 图__________［选填“（a）”或“（b）”］所示是水波的反射现象。机械波发生反射时，其反射方向与入射方向的关系为_________________________________________________________；机械波发生折射时，传播方向发生变化，但___________不变。（选填“波速”“波长”或“频率”） Comment by fj: （a），入射方向与法线的夹角等于反射方向与法线的夹角，频率 2022沪科版练习册3.3.1 10． 生活中有时会见到以下现象：① 夏日的雷声轰鸣不绝；② 水波从深水区向浅水区传播，其传播方向会发生改变；③ 在回音壁一端贴墙而立说话，声音会沿着墙壁传到一二百米的另一端。其中_________属于机械波的反射，_________属于机械波的折射。（以上两格均填编号） Comment by fanjing: ①③，② 课本习题 11． 【2006学年徐汇二模】浅水处水波的速度跟水的深度有关，其关系式为 v = ，式中 h 为水的深度。图甲是一个池塘的剖面图，A、B 两部分深度不同。图乙是从上往下俯视，看到从 P 处向外传播的水波波形（弧形实线代表波峰）。若已知 A 处水深为 20 cm，则 B 处水波波长是 A 处水波波长的________倍，B 处的水深为_______cm。 Comment by fj: 2，80 2006学年徐汇二模3B 甲 A P A B x x0 5x0 3x0 9x0 乙 P 三．综合题 12． 一列横波向 x 轴正方向传播，波速为 4 m/s，某时刻刚好传到 x = 2 m 处的 P 点，波形图如图所示，从此时刻开始计时，设为 t = 0 时刻。 Comment by fj: （1）0.5 s （2）1.5 s，0.36 m （3） （1）P 点开始振动以后，振动的周期为多少？ （2）求波传到 x = 8 m 处的 M 点所需时间及此过程中 P 点通过的路程。 （3）在图中画出 t = 1.25 s 时的波形图。 学科网（北京）股份有限公司 $$