第3章 机械波 第4节 波的反射与折射(课件PPT)-【新课程学案】2025-2026学年高中物理选择性必修第一册（教科版）

该高中物理课件聚焦“波的反射与折射”，系统涵盖波面、波线概念及反射折射定律，通过“手附耳旁增强听力”“鱼缸中鱼儿反应”等生活情境导入，衔接波的传播旧知，借助预读填空、微点拨等支架帮助学生构建必备知识。 其亮点在于采用“四层学习内容”结构，融合科学思维（反射折射规律比较、回声测距公式推导）与科学探究（水槽水波实验），典例（声源运动回声测距）及跨教材素材（鲁科版云层高度估算）提升应用能力。助力学生深化理解，教师可高效开展分层教学。

波的反射与折射 第 4 节 核心素养导学 物理观念 (1)知道波面、波线的概念。 (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。 [四层]学习内容1 落实必备知识 [四层]学习内容2 强化关键能力 01 02 CONTENTS 目录 [四层]学习内容3 ·4 浸润学科素养和核心价值 课时跟踪检测 03 04 [四层]学习内容1 落实必备知识 一、波的反射现象 1.定义：波在传播的过程中，遇到两种介质的界面时______到原介质继续传播的现象。 2.波的反射遵循反射定律：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____________，反射波线与入射波线位于法线的______；反射角______入射角。 返回 同一平面内 两侧 等于 二、波的折射现象 定义：波在传播过程中，从一种介质______另一种介质时，波_____的方向发生偏折的现象。如图所示。 　[微点拨]　波的折射规律：=。 进入 传播 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。 [四层]学习内容2 强化关键能力 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? 新知学习(一)|波的反射问题 任务驱动 提示：靠耳朵和发音器官来进行导航的。 (2)蝙蝠利用了声波的什么现象? 提示：反射现象。 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·。 重点释解 (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]　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 典例体验 √ [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。 /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。 1.(多选)下列现象中属于声波反射现象的是 (　 ) A.用声呐勘测海底地质地貌 B.音响设备制作时要考虑混响效应 C.夏日的雷声有时轰鸣不绝 D.在水里的人能听到岸上的声音 针对训练 解析：D选项是波的折射现象。A、B、C选项是属于声波反射现象。 √ √ √ 2.医用B超仪发出的超声波频率为7.25×104 Hz， 这种超声波在人体内传播的波长为2 cm，在给某患 者的肝脏病变部分进行检测时(如图)，从探头发出 的同一超声脉冲波经病变部分反射回到探头有两个信号，相隔时间为Δt=32 μs，试计算患者病变部分的厚度。 答案：2.32 cm 解析：超声脉冲波在进入到病变区的前后界面上会发生两次反射，忽略波速在肝脏中的速度变化，则有： v=λf=7.25×104×2×10-2 m/s=1 450 m/s。 病变区厚度h=v·Δt=×1 450×32×10-6 m=2.32 cm。 1.波的反射与折射的比较 波在两介质的界面上发生反射和折射现象时，一些物理量相应发生了变化，比较如下： 新知学习(二)|波的折射问题 重点释解 　　　现象 比较项目　　　 波的反射 波的折射 传播方向 改变(θ反=θ入) 改变(θ折≠θ入) 频率f 不变 不变 波速v 不变 改变 波长λ 不变 改变 2.关于频率和波速的三点说明 (1)频率f由波源决定，故无论是反射波还是折射波都与入射波的频率(波源的振动频率)相同。 (2)波速v由介质决定，因反射波与入射波在同一介质中传播，故波速不变；而折射波与入射波在不同介质中传播，所以波速变化。 (3)据v=λf知，波长λ与v及f有关，即与介质及波源有关，反射波与入射波在同一介质中传播，频率相同，故波长相同。折射波与入射波在不同介质中传播，f相同，v不同，故λ不同。 [典例]　如图所示，某列波以60°的入射角由甲 介质射到乙介质的界面上同时产生反射和折射，若反 射波的波线与折射波的波线的夹角为90°，此波在乙 介质中的波速为1.2×105 km/s。 (1)该波的折射角为多少? 典例体验 [答案]　30°　 [解析]　由反射定律可得反射角为60°，由题图的几何关系可得折射角为r=30°。 (2)该波在甲介质中的传播速度为多少? [答案]　2.08×105 km/s　 [解析]　由波的折射规律=， 所以v甲=·v乙=·v乙=×1.2×105 km/s≈2.08×105 km/s。 (3)该波在两种介质中的波长比为多少? [答案]　 [解析]　因波长λ=，又因为波在两种介质中的频率相同，则==。 1.(多选)如图所示，图中1、2、3分别代表入射波、反射波、折射波的波线，则 (　 ) A.2与1的波长、频率、波速都相等 B.2与1的波速、频率相等，波长不等 C.3与1的波速、频率、波长均相等 D.3与1的频率相等，波速、波长均不等 针对训练 √ √ 解析：波1、2都在介质a中传播，故1、2的频率、波速、波长均相等，A正确，B错误；波1、3是在两种不同介质中传播，波速不同，但波源没变，因而频率相等，由λ=得波长不同，故C错误，D正确。 2.如图，a、b、c分别为入射波、反射波、折 射波，已知入射波波速v=10 m/s，入射角θ1为30°， 反射波线与折射波线相互垂直，求折射波的速度。 答案：17.3 m/s 解析：由几何知识可知波的折射角θ2=60°， 由折射定律：=， v'=v=×10 m/s≈17.3 m/s。 [四层] 学习内容3·4浸润 学科素养和核心价值 1.(选自鲁科版教材课后练习)天空中有一片近似等高的浓云层，为了测量云层的高度，在水平地面上与观测者的距离为d=3.0 km处进行一次爆炸，观测者听到由空气直接传来的爆炸声与由云层反射回来的爆炸声时间上相差Δt=6.0 s。试估算云层下表面的高度。 ◉科学思维——云层高度的估算 一、好素材分享——看其他教材如何落实核心素养 答案：2.0 km 解析：由题意画出其平面图如图所示。 设云层下表面的高度为h， 则云层反射来的爆炸声传播距离为s=2， 声音反射传来的时间为t1=， 声音直接传来的时间为t2=， 则t1-t2=Δt， 将数据代入以上各式得h=2.0 km。 2.(选自沪科版教材“实验探究”)如图所示，在矩形的水槽底部一半区域内垫一块厚度均匀的玻璃板，形成深水区和浅水区。利用振动发生器激起水波，当水波从深水区传播到浅水区时，可以观察到如图所示的折射图样。 ◉科学探究——观察波的折射现象 1.甲、乙两人平行站在一堵墙前面，二人相距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.甲开枪2t后 D.甲开枪t后 √ 二、新题目精选——品立意深处所蕴含的核心价值 解析：乙听到第一声枪响必然是甲放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，乙听到第二声枪响必然是墙反射的枪声，由反射定律可知，波线如图中AC和CB所示，由几何关系可得AC=CB=2a，故第二声枪响传到乙的耳中的时间为t'===2t，故C正确。 2.“B超”可用于探测人体内脏的病变状况，如图 是超声波从肝脏表面入射，经折射与反射，最后从 肝脏表面射出的示意图。超声波在进入肝脏发生折 射时遵循的规律可表述为=(式中θ1是入射角，θ2是折射角，v1、v2分别是超声波在肝外和肝内的传播速度)，超声波在肿瘤表面发生反射。已知v2=0.9v1，入射点与出射点之间的距离是d，入射角为i。假设肿瘤的反射面恰好与肝脏表面平行，则肿瘤离肝脏表面的深度h为多少? 答案： 解析：根据波的折射、反射的规律，正确画出超声波折射和反射的示意图，如图所示，入射角为i，设折射角为r，根据题意，由几何关系得：tan r =， 根据波的折射规律：=， 而v2=0.9v1，解得：h=。 课时跟踪检测 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1.人在室内讲话的声音比在室外空旷处讲话声音要洪亮，是因为 (　 ) A.室内空气不流动 B.室内声音多次反射 C.室内声音发生折射 D.室内物体会吸收声音 √ 解析：人在室内讲话时，声音会多次发生反射，故听到的声音就比较洪亮，选项B正确。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 2.下列说法正确的是 (　 ) A.入射角与折射角的比等于两波的波速比 B.入射波的波长小于折射波的波长 C.入射波的波长大于折射波的波长 D.入射波的波长等于反射波的波长 √ 解析：入射角和折射角与波速之间的关系为=，A错误；介质不确定时，入射波和折射波的波长大小关系无法确定，B、C错误；在反射现象中，由于介质相同，反射波的波长、频率和波速都与入射波相同，D正确。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 3.(多选)如图所示是声波从介质Ⅰ进入介质Ⅱ的折射情况，由图判断下面的说法正确的是 (　 ) A.若i>r，则声波在介质Ⅰ中的传播速度大于声波在介质Ⅱ中的传播速度 B.若i>r，则Ⅰ可能是空气，Ⅱ可能是水 C.若i>r，则Ⅰ可能是钢铁，Ⅱ可能是空气 D.在介质Ⅰ中的传播速度v1与在介质Ⅱ中的传播速度v2，满足= √ √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 解析：根据折射规律：=，故D错误，A正确；因为i>r，则v1>v2，因为声波在空气中的传播速度比在水、钢铁中小，故B错误，C正确。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 4.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：右边的声波从发出到反射回来所用时间为t1=0.5 s，左边的声波从发出到反射回来所用时间为t2=2 s，故山谷的宽度d=v(t1+t2)=× 340×(2+0.5)m=425 m，C正确。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 5.如图是一列机械波从一种介质进入另一种介质中 发生的现象。已知波在介质Ⅰ、Ⅱ的波长之比为=， 波在介质Ⅰ中的波速为v1，波在介质Ⅱ中的波速为v2，则v1∶v2 为(　 ) A.1∶ B.∶1 C.∶ D.∶ √ 解析：由v=λf得===，故选项C正确。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 6.(多选)下列说法中正确的是 (　 ) A.只有平面波的波面才与波线垂直 B.任何波的波线与波面都相互垂直 C.任何波的波线都表示波的传播方向 D.有些波的波面表示波的传播方向 √ 解析：不管是平面波，还是球面波，其波面与波线均垂直，选项A错误，选项B正确；只有波线才表示波的传播方向，选项C正确，D错误。 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 7.一个圆弧形的海湾，人不论站在海湾的哪个方位，都会看到海浪向岸边传来，下面的解释中正确的是 (　 ) A.这说明海边的风都是从海湾中心向岸边吹来的 B.这说明海浪是从海湾中心发出而向四周传播的 C.这是由于靠近海边处海水逐渐变浅，海浪向岸边传播过程中，不断发生折射而造成的 D.这是由于海浪从岸边反射回来的波与原来的波叠加而形成的 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 解析：海浪是一种水波，它的传播速度与水的深度有关，海浪向岸边传播过程中，由于波速逐渐变化而要发生折射，传播方向不断向法线靠拢，因此看到岸边海浪的传播方向几乎与岸边垂直。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 √ 8.小明和小刚每天上学途中都要经过一座铁桥，学习了波的知识之后，小明和小刚想到了一个测量桥长的方法，一人在铁桥的一端用锤子敲击一下，另一人在铁桥的另一端听传来的声音，结果发现经空气和铁桥，声音传到另一端的时间差为2 s(声波在空气中传播速度为340 m/s，在钢铁中的传播速度为4 900 m/s)，则桥长大约为 (　 ) A.680 m B.9 800 m C.730.7 m D.无法计算 解析：由题意可知：-=2 s，解得l≈730.7 m，C正确。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 9.(多选)以下关于波的认识正确的是 (　 ) 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 √ √ √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 解析：A、B、C选项中应用了波的反射现象，A、B正确，C错误；D选项应用了波的折射现象，深水区域和浅水区域视为不同介质，故波的传播方向发生改变，故D正确。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 10.人耳只能区分相差0.1 s以上的两个声音，人要听到自己讲话的回声，人离障碍物的距离至少要大于(已知声音在空气中的传播速度为340 m/s) (　 ) A.34 m B.17 m C.100 m D.170 m 解析：从人讲话到声音传到人耳的时间取0.1 s 时，人与障碍物间的距离最小。单程考虑，声音从人传到障碍物或从障碍物传到人耳用时t= s =0.05 s，故人离障碍物的最小距离x=vt=340×0.05 m=17 m，故B正确。 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 11.(8分)渔船常利用超声波来探测远处鱼群 的方位。已知某超声波频率为1.0×105 Hz，某时 刻该超声波在水中传播的波动图像如图所示。现 测得超声波信号从渔船到鱼群往返一次所用时间为4 s，求鱼群与渔船间的距离。(忽略船和鱼群的运动) 答案：3 000 m 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 解析：由波形图读出波长：λ=15×1 m，由波速公式得：v=λf=15×1×1.0×105 m/s=1 500 m/s， 鱼群与渔船的距离为：s=vt，解得：s=3 000 m。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 12.(12分)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。(4分)  340 1 530 解析：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=1 530 m/s。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 (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?(4分) 解析：入射声波和反射声波用时相同，则海水深为s=v海=1 530 × m=382.5 m。　 答案：382.5 m 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 (3)若物体在(2)中海面处发出声音后，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?(4分) 答案：0.498 s 解析：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=2s，代入数据解得t≈0.498 s。 本课结束 $$