第3章 机械波 第2节 波的反射和折射(课件PPT)-【新课程学案】2025-2026学年高中物理选择性必修第一册（鲁科版）

该高中物理课件聚焦波的反射和折射，系统讲解波面、波线概念，反射定律、折射定律及惠更斯原理，通过观察水波现象结合回声、超声波定位等实例，帮助学生在生活情境中构建物理观念，形成从反射到折射的逻辑递进知识脉络。 其亮点在于采用“逐点清”分层突破与“微点拨”精准释疑，如通过回声测距计算、海湾水波折射分析等实例，结合物理观念中的运动和相互作用观念，科学思维中的模型建构与科学推理，培养学生解决实际问题能力。学生能夯实概念理解，教师可借助结构化内容提升教学效率。

波的反射和折射(强基课——逐点理清物理观念) 第 2 节 课标要求 学习目标 知道波的反射和折射现象。 1.通过观察水波的反射和折射，知道波传播到两种介质交界面时会发生反射和折射，知道波面、波线的概念。 2.掌握波的反射定律、折射定律。 逐点清(一) 波的反射 逐点清(二) 波的折射　惠更斯原理 01 02 CONTENTS 目录 课时跟踪检测 03 逐点清(一) 波的反射 1.波面、波线 (1)波面：从波源发出的波经过相同_________到达的各点所组成的面，如图所示。 (2)波线：用来表示波的传播方向的线，波线与各个波面总是_____的。 多维度理解 传播时间 垂直 2.波的分类 (1)球面波：波面是______的波。如空气中的声波。 (2)平面波：波面是______的波。如直振动片产生的水波。 3.波的反射 (1)波的反射：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。 球面 平面 (2)入射角：入射波的______与反射面______的夹角，如图中i。 (3)反射角：反射波的______与反射面______的夹角，如图中i'。 (4)波的反射遵循反射定律：反射波的波线、入射波的波线和法线在___________，反射波的波线和入射波的波线分别位于法线______，反射角______入射角。 波线 法线 波线 法线 同一平面内 两侧 等于 [微点拨] 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·。 (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。 1.下列现象中不属于声波反射现象的是 (　　) A.用声呐勘测海底地质地貌 B.在空旷的山谷能听见回音 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 全方位练明 解析：A、B、C选项属于声波反射现象。D选项是波的折射现象。 √ 2.听者A、声源B和障碍物C在一条直线上，如 图所示。声源在听者和障碍物之间，距听者12 m， 距障碍物24 m，若听者能将先后两次发声区别开的时间间隔是0.1 s。试通过计算，说明听者能否把原声和回声区别开来?(已知声音在空气中的传播速度为344 m/s) 答案：能把原声和回声区别开来(计算过程见解析) 解析：声音到达A的时间：t1== s 声音先到达障碍物C，然后到达A的时间：t2== s= s 时间差Δt=t2-t1=s≈0.14 s>0.1 s，所以听者能把原声和回声区别开来。 逐点清(二) 波的折射　惠更斯原理 波在传播过程中，由一种介质_____ 另一种介质时______方向发生偏折的现象。如图所示。 2.波的折射规律：=，v1和v2分别是波在介质 Ⅰ和介质Ⅱ中的波速。 多维度理解 进入 传播 3.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______，这些新波源发出子波，经过一定时间后，这些子波的________就构成下一时刻的波面。 (2)应用：如果知道某时刻一列波的某个波面的位置，还知道波速，利用惠更斯原理可以得到下一时刻这个波面的位置，从而可确定波的前进方向。 波源 包络面 [微点拨] 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.根据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。 1.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、频率相等，波速不等 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 全方位练明 √ 解析：波线1、2都在介质a中传播，故1、2的频率、波速、波长均相等，A、B错误；波线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.关于波的反射、折射现象，下列说法正确的是 (　　) A.一切波都能发生反射、折射现象 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反射 D.波发生折射时，波长、频率和波速都会发生变化 √ 解析：一切波都能发生反射、折射现象，故A正确，C错误；波传播方向跟两种介质界面垂直时，传播方向不变，故B错误；波从一种介质传播进入另一种介质时，频率不变，波速发生变化，而波长λ=，随着波速变化而变化，故D错误。 3.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? 答案：30° 解析：由反射定律可得反射角为60°，由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?(保留3位有效数字) 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==。 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 3.一列波在第一种均匀介质中的波长为λ1，在第二种均匀介质中的波长为λ2，且λ1=3λ2，那么波在这两种介质中的频率之比和波速之比分别为 (　　) A.3∶1，1∶1 B.1∶3，1∶4 C.1∶1，3∶1 D.1∶1，1∶3 √ 解析：由于波的频率由波源决定，因此f1=f2，已知 λ1=3λ2，由v=λf可得==。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 4.同一音叉发出的声波同时在水和空气中传播， 某时刻的波形曲线如图所示，已知声波在水中传播 的速度大于在空气中传播的速度，以下说法正确的是 (　　) A.声波在水中波长较大，b是水中声波的波形曲线 B.声波在空气中波长较大，b是空气中声波的波形曲线 C.水中质点振动频率较高，a是水中声波的波形曲线 D.空气中质点振动频率较高，a是空气中声波的波形曲线 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 解析：波的频率取决于波源的振动频率，与介质无关，故相同音叉发出的声波在水中与在空气中传播时频率相同。机械波在介质中传播的速度只取决于介质的性质。声波在水中传播的速度大于在空气中传播的速度，由v=λf知，声波在水中的波长较大，对应题图中波形曲线b。故选项A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 6.一个圆弧形的海湾，人不论站在海湾的哪个方位，都会看到海浪向岸边传来(所谓“惊涛拍岸”)，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.这是由于靠近海岸处海水逐渐变浅，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 7.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 √ 8.(双选)如图所示，A、B分别为t=t1、t=t2时平面波的波面，下列说法正确的是 (　　) A.波面A和波面B互相平行 B.波面A上的各个质点的振动情况不一定相同 C.波面B上的各个质点的振动情况不一定相同 D.波面A上的各个质点的振动情况相同，波面B上的各个质点的振动情况也相同 解析：由波面的定义可得，D正确，B、C错误。平面波的波面互相平行，A正确。 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 9.古有“长袖善舞”之说，水袖的文化源远流长，逐渐发展为一门独立的表演艺术，可将其简化为如下模型。将一段重水袖A和一段轻水袖B连接起来，再将其放在光滑的水平玻璃面上，在重水袖左端抖动一下产生如图甲所示的入射波，图乙是波经过交界点之后的某一时刻首次出现的波形。返回重水袖的为反射波，在轻水袖上传播的为透射波。可以判断 (　　) A.入射波和反射波的速度大小不相等 B.入射波和透射波的速度大小相等 C.反射波和透射波的速度大小不相等 D.入射波和透射波的频率不相等 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 解析：机械波在同种介质中传播速度相等，在不同介质中传播速度不相等，入射波和反射波在同一介质中传播速度相等，透射波与入射波在不同介质中传播速度不相等，故A、B错误，C正确；入射波和透射波是同一振动波源，故振动频率相等，D错误。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 10.(双选)下列哪些现象是由声音的反射形成的 (　　) A.夏天下雨时，我们总是先看到闪电，后听到雷声 B.北京天坛的回音壁的回音现象 C.同样响度的声音在房间里比在旷野里听起来响亮些 D.岸上的人说话，能把水中的鱼吓跑 √ √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 解析：先看到闪电后听到雷声是由于光比声音传播得快，不是声音的反射，故选项A不符合题意；北京天坛的回音壁的回音现象属于声音的反射，选项B符合题意；同样响度的声音在房间里比在旷野里听起来响亮些，描述的是声音的反射现象，选项C符合题意；声音由空气中传入到水中，属于声音的折射，选项D不符合题意。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 11.(8分)随着我国经济的快速增长，旅游事业迅速发展，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，一艘汽船以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，问悬崖离汽船原来位置有多远?(声波在空气中的传播速度为340 m/s) 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 答案：516 m 解析：如图所示，设汽船发出鸣笛声在A处，旅客听到回声位置在B处，若3 s内汽船前进了距离l，则声波经过2s-l的距离，v声t=2s-l =2s-v船t，解得s== m=516 m。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 12.(11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：频率f== Hz=340 Hz 因波的频率不变，则在海水中的波速为 v海=λf=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?(3分) 答案：382.5 m 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。 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?(结果保留3位有效数字)(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 $$