第3章 学案19 波的反射和折射-【智学校本学案】2025-2026学年高中物理选择性必修第一册（鲁科版）

鲁科版物理选择性必修第一册 课 学案19波的反射和折射 记 学匀住多 1.知道什么是波面和波线，理解球面波和平面波的概念。 2.知道波的反射的概念，掌握波的反射定律及其应用。 3.知道波的折射现象，掌握波的折射定律。 课堂活动 3.波的反射 (1)定义：波从一种介质传播到另一种介质表面 活动一学习波的反射 时， 原来介质传播的现象称为波的 反射。 D新知导学 (2)反射定律：反射波的波线、入射波的波线和 阅读教材，思考下列问题。 在同一平面内，反射波的波线和入射 1.人们听不清对方说话时，除了让一只耳朵转向 波的波线分别位于 的两侧；反射角 对方，还习惯地把同侧的手附在耳旁，你能说出其 入射角。 中的道理吗？ 入射角()和反射角(')：入射波的波线与平面 法线的夹角讠叫作入射角；反射波的波线与平 面法线的夹角'叫作反射角。 !法线 2.在波的反射现象中，反射波与入射波的频率相 人射波线反射波线 同吗？波长相同吗？ (3)入射波与反射波在同一种介质中传播，其频 率、波长、波速均不变。 【归纳总结】回声测距 新知生成 (1)当声源不动时，声波遇到了静止障碍物会被反 1.波面和波线 射回来继续传播，由于反射波与入射波在同一介 (1)波面：从波源发出的波经过相同 到 质中传播速度相同，因此，入射波和反射波在传播 达的各点所组成的面，称为波阵面或波面。 距离一样的情况下，用的时间相等。设经过时间 (2)波线：用来表示波的 的线，波线与 1听到回声，则声源距障碍物的距离为s=0*2· 各个波面总是 的。 2.波的分类 (1)球面波：波面是 的波。 (2)平面波：波面是 的波。 (2)当声源以速度向静止的障碍物运动或障碍 波面 波面 物以速度？向静止的声源运动时，声波遇到障碍 波线 波线 物经时间t返回，声源发声时障碍物到声源的距 离为s=(w十o) 2 球面波 平面波 1178 波的反射和折射学案19 (3)当声源以速度ⅴ远离静止的障碍物或障碍物 活动二学习波的折射 听 以速度？远离静止的声源时，声波遇到障碍物经 时间t返回，声源发声时障碍物到声源的距离为s 新知导学 笔记 =(u声-) 2。 波在传播过程中，从一种介质进入另一种介质时， 会发生折射现象，思考下列问题并展示结论。 少新知应用 、 1.下列说法正确的是 介质 B 介质2 A.只有平面波的波面才与波线垂直 B.只有球面波的波面才与波线垂直 C.任何波的波线都表示波的传播方向 1.波的折射现象中的入射波线和折射波线及法线 D.有些波的波面表示波的传播方向 具有什么特点？ 2.在波的反射现象中，反射波跟入射波不相同的 量是 ( A.波长B.波速C.频率 D.振幅 3.某物体发出的声音在空气中的波长为1m,波 2.如果从介质1到介质2，波速、频率和波长是否 速为340m/s,在海水中的波长为4.5m。 (1)求该波的频率和在海水中的波速； 发生变化？怎样变化？ (2)若物体在海面上发出的声音经0.5s听到 回声，则海水深度为多少？ (3)若物体以5m/s的速度由海面向海底运动， 则经过多长时间听到回声？（结果保留三位有 3.波从介质1进入介质2时，其入射角i,折射角 效数字) r与波在两种介质中的波长入1、入2满足什么关系？ 新知生成 1.折射现象 波从一种介质进入另一种介质时，传播方向发 生偏折的现象，叫作波的折射，如图所示。 介质I 个质Ⅱ 2.折射定律 (1)内容：入射角的正弦值与折射角的 之比等于波在第一种介质中的传播速度与波在 第二种介质中的传播 之比。 7910 鲁科版物理选择性必修第一册 听 (2)公式： 2.如图所示，某列波以60°的入射角由甲介质射到 式中i和r分别为波在介质I和介质Ⅱ中的 乙介质的界面上同时发生反射和折射，若反射 记 和 ,1和v2分别为波在介质 波的波线与折射波的波线的夹角为90°，此波在 I和介质Ⅱ中的传播速度。 乙介质中的波速为1.2×105km/s,求： 说明：(1)当波从一种介质垂直射入另一种介质 法线 时，波的传播方向不变。 人射波 反射波 i=60° (2)折射波的频率与入射波的频率相同，而波 甲 速、波长都不相同。 乙 3.波的反射与折射的对比 折射波 波现象 (1)该波的折射角； 波的反射 波的折射 比较项 (2)该波在甲介质中的传播速度； 传播方向 改变('=) 改变(r≠i) (3)该波在两种介质中的波长之比。 频率f 不变 不变 波速v 不变 改变 波长入 不变 改变 【归纳总结】 处理折射问题的方法 (1)弄清折射现象发生的条件。 (2)抓住折射波与入射波的区别与联系：波的频率 相同、波速不同、波长不同。 (3)计算时，注意公式si=二中角度与速度的 sin r v2 对应。 (4)结合v=入f及频率不变的特点，将公式转化 为波长与角度的关系s加=入来解决有关波长 sinrλ2 的问题。 !D新知应用 1.如图，1、2、3分别代表入射波、反射波、折射波 的波线，则 ( 介质a 介质b 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 1180 波的反射和折射学案19 C.若i>r,则I可能是钢铁，Ⅱ可能是空气 课堂小结 听 D.声波在介质I中的传播速度w1与在介质Ⅱ 波面和波线 波的反射 波的反射定律 中的传播速度u2满足=sinr 波的反射和折射 v2 sin i 记 定义 3.(23一24·湖南衡阳阶段检测) B 波的折射 甲、乙两人平行站在一堵墙前 -波的折射定律ini_” sinr元， 面，二人相距2a,距离墙的垂直 C 距离均为√3a,当甲开了一枪 甲A 课堂达标 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 1.(多选)下列叙述属于波的反射现象的是( A.听不到 A.夏日的雷声有时会轰鸣不绝 B.甲开枪3t后 B.在空房间里讲话，会感到声音比在野外响 C.甲开枪2t后 C.水波从深水区人射到浅水区方向变化 D.讲话者又听到自己的回声 D.甲开枪5，后 2 2.声波从介质I进入介质Ⅱ的折射情况如图所 4.(多选)如图所示，一机械波 309 示，由图判断，下面说法正确的是 ( ) 由介质I射入介质Ⅱ，在界 面MN上发生偏折。下列 M 介质I 、309 说法正确的是 () N A.波在介质I中传播的速度大 介质Ⅱ B.波在介质Ⅱ中传播的速度大 C.波在介质I中和介质Ⅱ中传播的速度之比 A.若i>r,则声波在介质I中的传播速度小于 为3 声波在介质Ⅱ中的传播速度 D.波在介质Ⅱ中和介质I中传播的速度之比 B.若i>r,则I可能是空气，Ⅱ可能是水 为√3 课后反思 811y/m 学案19波的反射和折射 0.2 课堂活动 3 x/m -0.2 活动一 [答案](1)5m/s(2)5m(3)见解析图 新知导学 2.A[机械波从一种介质传到另一种介质，是通过质点间受迫 提示：1.当用手附在耳旁时，手就可以反射一部分声波进入人 振动传播的，频率都等于波源的频率，保持不变，周期T= 耳，以提高人耳的接收能力。 子，则周期也不变，而机械波在不同介质中传搭时波速不同， 1 2.在波的反射现象中，反射波和入射波的频率都与波源的频率 根据V=入∫可知，波长随波速变化，故A正确，B、C、D错误。门 相同；反射时波在同种介质中传播，波速相同，由⑦=入f可知， 3.BD[波向右传播，根据“同侧法”可知波形如题图乙所示时 波长也相同。 质，点P的振动方向竖直向上，故A错误；t=0时O质点由平 新知生成 衡位置开始向下振动，由质点O和质点P间第一次出现如题 1.(1)传播时间(2)传播方向垂直 图乙所示的波形，可知质点P已经振动半个周期，质点O和 2.(1)球面(2)平面 质点P平衡位置间的距离为X,质点0已经扳动了两个周 3.(1)返回(2)法线法线等于 新知应用 期，质点P经过的路程s=2X4A=2A,故B正确：质点0 1.C[不管是平面波，还是球面波，其波面与波线均垂直，A、B 错误；任何波的波线都表示波的传播方向，C正确，D错误。] 和质点P平衡位置间的距离为d,由题图乙可知d=之1，则 3 2.D[反射波跟入射波波速相同（由介质决定）、频率相同（由 绳波的波长人-子4，故C错误：质点0振动了两个月期，即 成源决定)，泼长相同（由A=号决定），所以AB,C相同；波 。2T,说淀的浅建。-会解臀。 Ad ,故D正确。] 在传播及反射过程中能量有损失，故振幅逐渐变小，即反射 课堂达标 波与入射波振幅不同，故D正确。] 1.C[因为此时质点F的运动方向为沿y轴的负方向，则根据 品[解折]（①D由了=号得f-3 Hz=340 Hz 1 “同侧法”可知，此波沿x轴负方向传播，A错误；波沿x轴负 因波的频率不变，则在海水中的波速为 方向传播，则质点D此时向下运动，B错误；因为质点B向上 振动，而质点C在最高点，所以质点C比质点B先回到平衡 ℃海=入f=4.5X340m/s=1530m/s。 位置，C正确；质点E的位移为零，但是振幅不为零，D (2)入射声波和反射声波用时相同，则海水深度为 错误。] t 5=*21530×025 m=382.5m。 2.D[由于t=0时波源从平衡位置开始振动，则由振动方程 可知，波源起振方向沿y轴正方向，且t=T时波的图像应和 (3)物体与声音运动的过程示意图如图所示。 t=0时的相同，根据“上坡下，下坡上”可知t=T时的波形图 物体· 为D,故D正确] 声 3.[解析](1)每经过0.4s完成一次全振动，则周期T=0.4s, 10.8 声 该波的传桥递度u=子-0.m/s=2m/s。 (2)由题图可知振幅A=10cm 又t=1s=2.5T 设听到回声的时间为t',则 所以质点P在1s内通过的路程s=2.5X4A 0轴t/十口海t'=25。 解得s=1m。 代入数据解得t'≈0.498s。 (3)从此时刻开始计时，设质点P的振动方程为 [答案](1)340Hz1530m/s(2)382.5m(3)0.498s y=Asin (wt+p)=10sin (at+o)cm 活动二 2π 又u=T=5mrad/s 新知导学 当t=0时，y=5cm 提示：1.入射波线、法线、折射波线在同一平面内，入射波线与 可得9=君 折射波线分居法线两侧。 2.波的折射现象中，频率不变，波速和波长发生改变，从介质1 所以y=10sin(5t+若）em。 到介质2波速减小、波长变短。 [答案]（①）2m/s(2)1m(3)y=10sin(5t+5）cm 3.由1-2及0=xf,f不变，知ni- sinr v2 sinrλ2 1126 新知生成 新知生成 2.1)正弦值速度(2)in-”人射角折射角 1.不变 sin r v2 2.矢量和 新知应用 新知应用 1.D[波发生反射时，在同一种介质中传播，因此波长、波速和 1.BC[由于b波的波长较小，b波先离开P点，A错误；由波 频率不变，A、B错误；波发生折射时，频率不变，波速改变，波 的叠加可知，两列波在相遇后分别穿透而过，彼此互不影响， 长改变，故C错误，D正确。] B正确；题图中两列波的波峰的正中间位于P点左侧，两列 2.[解析](1)由反射定律可得，反射角为60°，由几何关系可 波的波峰在P点左侧相遇，C正确；两列波的波峰没有在P 得，折射角为r=30°。 ,点相遇，P点偏离平衡位置的最大位移小于A1十A2,D (2)由波的折射定律有”P=sini 错误。] v sin r 所以v甲=sin ·oz=sin60 “T,则= 2.BD[波长和波速的关系式为口=， 4时，两列波各 sin r sin30°·v2 =63 自向前传播的距离为51=以=子，故两列流还未相逼，故人 5 ×105km/s。 错误北=2时，两列波各自向前传播的距离为52=心 T 2 (3)因波长A=子，又周为流在两种介质中的频率相同，则 故两列注刚好相遥，故B正瑞，：一要时，两列淀各自向前传 =0甲_sini_V3 v sin r 1 3λ 播的距离为5==军，根据波的叠加原理可知，两列波的 [答案](1)30°(2)63 ×105km/s(3)3:1 波谷相遇，振动加强，波谷叠加处的质点的位移为2A,故C 5 错误；t=T时，两列波各自向前传播的距离为s4=t=入，两 课堂达标 列波的波峰与波谷叠加，各质点位移为零，故D正确。] 1.ABD[选项A、B、D都属于波的反射现象，C属于波的折射 活动二 现象，故A、B、D正确。] 新知导学 2C[根据波的折射规律n,=知，A、D错误；若>r,则 提示：1.半个周期后，K、P点具有正向最大位移，M、Q具有负 01>02,若I是空气，则Ⅱ不可能是水，因为声波在空气中的 向最大位移，H、N点比较“平静”。 传播速度比在水中的小，B错误；同理可知，C正确。] 2.凸起的最高点由M向P移动，M点并不随波迁移，而只在垂 3C[乙听到第一声枪响必然是甲开枪的声音直接传到乙的 直于纸面的方向上运动。 3.位移为0。 耳中，设枪声的修播速度为，放1一品。由甲、乙两人及墙 新知生成 的位置可知，乙听到第二声枪响必然是墙反射的枪声，由反 1.间隔 射定律可知，波线如题图中AC和CB所示，由几何关系可得 2.频率振动方向 AC=CB=2a,故第二声枪响传到乙的耳朵中的时间为t'= 3.(2)加强减弱(3)间隔 AC+CB_4a=2t。故选C] 4.千涉现象 新知应用 4.BD[由波的折射定律烈-sn可知u,<,且2-sin30 1.C[D、Q两点均为波峰与波谷叠加，为振动减弱点，故A错 v2 sin r va sin 60 误；t=0时刻，A点在该时刻波峰与波峰叠加，振动加强，偏 离平衡位置的位移为8cm,B点在该时刻波谷与波谷叠加， 21 ,故B、D正确。] 振动加强，偏离平衡位置的位移为一8cm,则A、B两点在该 √3√3 时刻的竖直高度差为16cm,故B错误；波传播的周期T=入 学案20波的干涉和衍射 0. 4s=0.25,在1=0时刻，C点在平衡位置向上振动，在： 课堂活动 T 活动一 =0.1s=2时，C点正在向下振动，故C正确；在t=0时刻， 新知导学 B点在波谷处，t=0.1s时，B点位于波峰处，故D错误。] 提示：1.两列波相遇前、相遇后的波形各自相同。 2.A[由题意可知，S1、S2在空间共形成了5个振动加强的区 2.两列同相波的叠加，振动加强、振幅增大；两列反相波的叠 域，S1、S2为两个振动情况完全一样的波源，振动加强点到两 加，振动减弱，振幅减小。 波源的距离差是波长的整数倍，题图中直线上各点到两个波 271■