第3章 第2节 波的反射和折射-【金版新学案】2025-2026学年新教材高二物理选择性必修第一册同步课堂高效讲义教师用书word（鲁科版）

本讲义聚焦波的反射和折射核心知识点，先通过波面、波线概念搭建基础，再系统阐述反射定律（反射角等于入射角，三线共面分居法线两侧）和折射定律（入射角正弦与折射角正弦之比等于波速之比），形成从概念到规律的学习支架。 该资料突出科学思维与科学探究素养，结合山谷回声、鱼缸声波折射等实景案例，通过判断正误、回声测距计算等环节，培养学生模型建构与证据分析能力。课中辅助教师直观讲解，课后助力学生通过针对练习巩固规律应用，有效查漏补缺。

第2节　波的反射和折射 【核心素养目标】 物理观念 初步形成波的反射和波的折射的概念。 科学思维 理解波的反射定律和折射规律。 科学探究 探究波的反射和折射规律。 科学态度与责任 养成观察、探究、归纳的良好习惯，培养学习物理的兴趣。 一、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，称为波阵面或波面。 波面是球面的波称为球面波，如图甲所示；波面是平面的波称为平面波，如图乙所示。 (2)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)波的反射现象 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称为波的反射，回声就是声波的反射现象。 (2)波的反射定律 ①入射角与反射角 如图所示，入射波的波线与反射面法线的夹角称为入射角，反射波的波线与反射面法线的夹角称为反射角。 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两侧，反射角等于入射角。 二、波的折射 1.波的折射现象 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，称为波的折射。 2.波的折射定律 (1)入射角与折射角如图所示，入射波的波线与法线的夹角称为入射角，用i表示；折射波的波线与法线的夹角称为折射角，用r表示。 (2)折射定律 波在介质中发生折射时，入射波线、法线、折射波线在同一平面内，入射波线与折射波线分别位于法线两侧，入射角的正弦值与折射角的正弦值之比等于波在介质Ⅰ中的传播速度跟波在介质Ⅱ中的传播速度之比，即＝。 1.判断正误 (1)发生波的反射现象时，波又回到了同种介质。(　　) (2)发生波的折射现象时，波进入了另一种介质。(　　) 学生用书⬇第62页 (3)发生波的折射现象时，不会同时发生波的反射现象。(　　) (4)在空旷的房间里往往听不清对方说的话，这是墙壁对声音多次反射的结果。(　　) (5)潜水员能听到岸上人的喊声，是声波反射的结果。(　　) (6)潜水员能听到岸上人的喊声，是声波折射的结果。(　　) 答案：(1)√　(2)√　(3)×　(4)√　(5)×　(6)√ 2.链接实景 (1)图甲所示，我们在山中对着山谷大声喊出“你好……”时会听到“连绵不断”的“你好……”的回声；这属于波的什么现象？ (2)图乙所示，我们对着家中的鱼缸大喊时会看见鱼缸中的鱼儿的游泳状态发生突然变化，好像听到了我们的喊声。这属于波的什么现象？ (3)图丙所示为人们常说的“隔墙有耳”，这属于波的什么现象？ 提示：(1)属于声波的反射现象。 (2)属于声波的折射现象。 (3)属于声波的衍射现象。 知识点一　波的反射及应用 1.波在同一种均匀的介质中是沿直线匀速传播的，遇到障碍物发生反射现象时，反射波的传播遵守反射定律，且波速、波长、频率均不变。 2.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＝。 (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＝。 3.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。 对波反射现象的理解 (多选)机械波在传播过程中遇到障碍物时会发生反射，下列说法正确的是(　　) A.入射波的波线与反射波的波线一定在同一平面内，反射面法线与这一平面垂直 B.入射波的波线与反射波的波线可能在反射面法线同侧 C.“回声”是声波的反射现象 D.声呐利用了声波反射的原理 答案：CD 解析：波的反射遵守反射定律，即反射波的波线、入射波的波线和反射面法线在同一平面内，反射波的波线和入射波的波线分居法线两侧，故A、B错误；声波遇到障碍物时可发生反射，形成回声，因此“回声”是声波的反射现象，故C正确；声呐是一种声音导航和测距系统，利用了声波反射的原理，故D正确。故选CD。 波的反射的应用 有一辆汽车以15 m/s的速度匀速行驶，在其正前方有一陡峭山崖，汽车鸣笛2 s后司机听到回声，此时汽车距山崖的距离有多远？(v声＝340 m/s) 答案：325 m 解析：画出汽车与声音运动过程示意图如图所示，设汽车由A到C位移为x1，C到山崖B距离为x2，设汽车鸣笛到司机听到回声时间为t，则t＝2 s 则：＝＝t 解得x2＝＝ ＝ m＝325 m。 声波反射的应用技巧 1.利用反射定律解决实际问题，主要是利用声波的直线传播及其反射特点，考查直线运动规律的应用。 2.利用声波的反射测量距离，速度是此类问题的重点，应利用声波的直线传播和反射定律作出声波传播的示意图，再结合几何关系求解。 针对练1.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t时间后听到第一声枪响，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 答案：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，乙听到的第二声枪响必然是经墙反射传来的枪声，由反射定律可知，波线如图中AC和CB，由几何关系可得＝＝2a，故第二声枪响传到乙耳中的时间为t'＝＝＝2t。 针对练2.天空有近似等高的浓云层。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和由云层反射来的爆炸声时间上相差Δt＝6.0 s。已知空气中的声速v＝ km/s。试估算云层下表面的高度。 答案：2.0×103 m 解析：如图所示，设A表示爆炸处，O表示观测者所在处，B表示云层反射点，用h表示云层下表面的高度，用t1表示爆炸声直接经地面传到观测处所用的时间，则有d＝vt1 ① 用t2表示爆炸声经云层反射后到达O处所经时间，因为入射角等于反射角，故有2 ＝vt2 ② 已知t2－t1＝Δt ③ 联立①②③式，可得h＝ 代入数值得h＝2.0×103 m。 知识点二　波的折射现象 1.折射定律的理解 (1)表达式：＝。 (2)理解 ①折射的原因：波在两种介质中的传播速度不同。 ②由于波在一种介质中的波速是一定的，所以是一个只与两种介质的性质有关，与入射角、折射角均无关的常数，叫作第二种介质相对第一种介质的折射率，所以n21＝。 ③当v1＞v2时，i＞r，折射波的波线靠近法线；当v1＜v2时，i＜r，折射波的波线远离法线。 2.折射现象的分析思路 (1)明确界面、法线，画出波在两种介质界面上的波线折射图。 (2)明确入射角、折射角。 (3)根据折射定律＝列式分析。 如图所示的是声波由介质Ⅰ进入介质Ⅱ的折射情况，由图判断下列说法正确的是(　　) A.入射角大于折射角，声波在介质Ⅰ中的波速大于它在介质Ⅱ中的波速 B.入射角大于折射角，Ⅰ可能是空气，Ⅱ可能是水 学生用书⬇第64页 C.入射角小于折射角，Ⅰ可能是钢铁，Ⅱ可能是空气 D.介质Ⅰ中波速v1与介质Ⅱ中波速v2满足＝ 答案：A 解析：题图中MN为两种介质的界面，虚线为法线，θ1为入射角，θ2为折射角，由题图可直接看出入射角大于折射角(θ1＞θ2)，C错误；根据折射定律有＝＞1，所以v1＞v2，D错误，A正确；通常声波在液体、固体中的传播速度大于在气体中的传播速度，B错误。 处理波的折射问题的三点技巧 1.弄清折射现象发生的条件：当波从一种介质斜射入另一种介质时，波才发生折射现象。(当波垂直入射时不发生折射现象) 2.抓住入射波与折射波的区别与联系：波的频率相同、波速不同、波长不同。 3.计算时，注意公式“＝”中角度与速度的对应；另外，可结合v＝λf及频率不变的特点，将公式转化为波长与角度的关系(＝)解决有关波长的问题。 针对练.一列波以60°入射角入射到两种介质的交界面，反射波刚好与折射波垂直。若入射波的波长为0.6 m，求： (1)折射波的波长为多少？ (结果保留2位有效数字) (2)反射波的波长为多少？ 答案：(1)0.35 m　(2)0.6 m 解析：(1)如图所示，设折射角为θ，由图可知 60°＋θ＝90°，则θ＝30°， 由折射定律得＝， 而＝＝＝。 则＝，得λ2＝ m≈0.35 m。 (2)反射波的频率和波速不变，所以其波长不变，仍为0.6 m。 1.夏天听到雷声隆隆不绝，是由于(　　) A.声波在云层多次反射造成的 B.声波透进云层发生折射造成的 C.云层之间发生多次放电造成的 D.以上说法都不对 答案：A 解析：雷声隆隆不绝，我们好像听到了多个雷声，实际是一次声音在云层中多次反射，传到人耳中有时间间隔造成的。 2.关于波的折射现象，下列说法正确的是(　　) A.一切波都能发生折射现象 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折射 D.波发生折射时，波长、频率和波速都会发生变化 答案：A 解析：当波从一种介质传播到另一种介质时，一切波都能发生折射，故A正确，C错误；波的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＝，则波长随着波速变化而变化，故D错误。 3.如图所示，1、2、3分别代表入射波、反射波、折射波的波线，则(　　) A.反射波与入射波的波长、频率相等，波速不相等 B.反射波与入射波的波速、频率相等，波长不相等 C.折射波与入射波的波速、频率、波长均相等 D.折射波与入射波的频率相等，波速、波长均不相等 答案：D 解析：反射波的波长、频率、波速与入射波的都相等，故A、B错误；折射波的波长、波速与入射波的都不相等，但频率相等，故C错误，D正确。 4.一列水波由深水区进入浅水区，入射波与界面夹角为45°，折射波与界面夹角为60°，则下列说法正确的是(　　) A.水波在深水区与浅水区的波速相同，频率不同，波长不同 B.水波在浅水区与深水区中传播时，波速、频率、波长都相同 C.深水区中的波速、波长比浅水区中的小 D.深水区中的波速、波长比浅水区中的大 答案：D 解析：由题意可知，入射角i＝90°－45°＝45°，折射角r＝90°－60°＝30°，由折射定律有＝，则v1＞v2，而v＝λf，f不变，所以λ1＞λ2。故选D。 5.某物体发出的声音在空气中的波长为1 m，波速为 学生用书⬇第65页 340 m/s，在海水中的波长为4.5 m，此物体在海面上发出的声音经0.5 s听到回声，则海水深为多少米？ 答案：382.5 m 解析：物体发出的声波在空气和水中的频率相同，由波的频率f＝可得 在海水中：＝，即v水＝＝1 530 m/s 海水的深度h＝v水·， 代入数据解得h＝382.5 m。 6.[新题型]情境：蝙蝠有完善的发射和接收超声波的器官，一只蝙蝠以6.0 m/s的速度垂直于墙飞行，且以f＝4.5×104 Hz的频率发出超声波，并经0.01秒接收到回声。 问题：若声速是340 m/s，求蝙蝠发射超声波时离墙的距离及蝙蝠所发出的超声波的波长。 答案：1.73 m　7.56×10－3 m 解析：设蝙蝠发射超声波时到墙的距离为x，声音传播时蝙蝠也在向前运动，设蝙蝠的速度为v1，声音的速度为v；则有：2x－v1t＝vt 解得x＝1.73 m， 由v＝λf，得λ＝＝ m≈7.56×10－3 m。 学科网（北京）股份有限公司 $