第三章 4 波的反射与折射（配套教参Word）-【步步高】2025-2026学年高二物理选择性必修第一册学习笔记（教科版）

本讲义聚焦高中物理“波的反射与折射”核心知识点，从生活现象（回声、雷声）切入，通过波面、波线概念搭建基础，系统阐述反射定律（反射角等于入射角、频率波长不变）和折射定律（传播方向偏折、波速波长变化），形成从现象到规律的完整学习支架。 该资料以生活情境（天坛回音壁、海浪折射）驱动科学探究，结合例题（回声测距、超声波测速）培养科学思维中的模型建构与科学推理，强化物理观念中波的传播特性。课中辅助教师结合实例授课提升效果，课后通过分层练习帮助学生巩固知识，查漏补缺。

4　波的反射与折射 [学习目标]　1.通过观察实验及生活现象，知道波的反射现象，了解波的反射定律。2.通过实验知道波的折射现象，了解波的折射定律。 一、波的反射现象 我们在山中大声说话时，会听到回声，这属于波的什么现象？请举例生活中的同类现象。 答案　波的反射。如：夏日的雷声轰鸣不绝；在空房间里讲话声音更响亮等。 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，也就是相位相同的点组成的面，称为波阵面，简称波面。 波面是球面的波称为球面波，波面是平面的波称为平面波。 (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，如图甲、乙所示。 2.反射现象：波在传播的过程中，遇到两种介质的界面时返回到原介质继续传播的现象叫作波的反射。 3.反射规律：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、法线位于同一平面内，反射波线与入射波线位于法线的两侧；反射角等于入射角。 在波的反射现象中，反射波与入射波的频率相同吗？波长相同吗？ 答案　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相同；反射时波在同种介质中传播，波速相同，由v=λf可知，波长也相同。 例1　(2024·资阳市高二期中)在均匀介质中，关于波线和波面，下列说法正确的是(　　) A.波面一定是球面(形状) B.波线一定是平行的 C.波线有时候与波面垂直，有时候与波面平行 D.同一波源的不同波面上的各点振动周期相同 答案　D 解析　波面可以是球面(形状)，也可以是平面(形状)，故A错误；波线可以是平行的，如平面波的波线，也可以是不平行的，如球面波的波线，故B错误；波线总是与波面垂直，故C错误；同一波源的不同波面上的各点振动周期相同，都等于波源的周期，故D正确。 例2　(多选)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.同样高的声音在房间里比在旷野里听起来响亮些 D.在火车站候车大厅中，我们有时听不清广播的声音 答案　BCD 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，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；同样高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；在火车站候车大厅中，我们有时听不清广播的声音，也是声音的反射造成的，选项D符合题意。 例3　(2024·巴中市高二期中)某测量员利用回声测距，他站在两平行竖直墙壁间某一位置(不是中间位置)鸣枪，经过1 s第一次听到回声，又经过0.5 s再次听到回声，已知声速为340 m/s，则两墙壁间的距离为多少？ 答案　425 m 解析　设两墙壁间的距离为s，测量员离较近的墙壁的距离为x，则他离较远的墙壁的距离为s-x， 第一次听到回声时，2x=vt1 第二次听到回声时，2(s-x)=v(t1+Δt)其中Δt=0.5 s，t1=1 s，v=340 m/s，代入数据解得：s=425 m。 回声测距的三种情况 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=(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=(v声-v)·。 二、波的折射现象 风向决定了海浪传播的方向，风向会变，但海岸线不变并且不在一条直线上，但到达岸边的海浪总是平行于海岸线，这说明海浪在传播过程中有什么变化？ 答案　海浪在传播过程中方向发生了变化 1.波的折射：波在传播过程中，从一种介质进入另一种介质时，波传播的方向发生偏折的现象叫作波的折射。 2.水波的折射：水波从深水区进入浅水区时，频率保持不变，但水波在深水区的传播速率比在浅水区快，所以水波在深水区传播时的波长比在浅水区时长。 例4　关于波的反射与折射，下列说法正确的是(　　) A.波发生反射时，波的频率不变，波速大小变小，波长变短 B.波发生反射时，波的频率、波长、波速大小均不变 C.波发生折射时，波的频率、波长、波速大小均发生变化 D.波发生折射时，波的频率发生改变，但波长、波速大小不变 答案　B 解析　波发生反射时，波在同一种介质中传播，波的频率、波长、波速大小均不变，故A错误，B正确； 波发生折射时，波速发生变化，波的频率由波源决定，则波的频率不变，波长发生变化，故C、D错误。 课时对点练 [分值：60分] [1~5题，每题4分] 考点一　波的反射现象 1.(多选)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 答案　AD 解析　无论怎样的波，波线始终和波面垂直，故平面波的波面A和波面B互相平行，故A正确； 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，故B、C错误，D正确。 2.下列现象中利用波的反射的有(　　) ①手附耳旁听远处的人说话 ②医生给病人做超声波检查 ③雷达的工作原理 ④潜艇利用声呐探测周围物体的分布情况 A.①②③ B.①②④ C.①③④ D.①②③④ 答案　D 解析　手附耳旁听远处的人说活，利用声波的反射使能量集中，听得更清楚，①正确；超声波检查身体利用了波的反射，②正确；雷达是利用了电磁波的反射，③正确；潜艇声呐探测利用了超声波的反射，④正确；故选D。 考点二　波的折射现象 3.(多选)(来自鲁科教材)一列机械波从一种介质进入另一种介质时，传播方向发生了偏折。下列相关物理量也会发生变化的是(　　) A.波速 B.波长 C.频率 D.周期 答案　AB 4.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 答案　A 解析　入射波与反射波在同种介质中波速相同，频率由波源决定，频率相同，由v=λf知波长相同，选项A正确，B错误；因不知介质情况，入射波与折射波波长无法比较，选项C、D错误。 5.(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，利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.超声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 答案　ABD 解析　潜艇利用声呐探测周围物体的分布情况，利用了波的反射原理，A正确；隐形飞机隐形的原理是通过降低飞机的声、光、电等可探测特征量，使雷达等防空探测器无法发现，可在隐形飞机机身表面涂高效吸收电磁波的物质，或使用吸收雷达电磁波的材料，或利用自身怪异的外形改变反射电磁波的方向，这样在雷达屏幕上显示的反射信息很小、很弱，使得隐形飞机很难被发现，B正确；超声雷达发射超声波，然后根据被障碍物反射回的波判断状况，即利用波的反射，C错误；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，D正确。 6.(10分)(来自粤教教材)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。 (1)(5分)从该时刻开始计时，画出x=7.5×10-3 m处质点做简谐运动的振动图像(至少一个周期)。 (2)(5分)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　(1)见解析图　(2)3 000 m 解析　(1)由于该时刻x=7.5×10-3 m处质点在负的最大位移处， 其周期T==1×10-5 s， 质点做简谐运动的振动图像如图所示。 (2)由波形图可以读出波长λ=15×10-3 m， 由波速公式得v=λf=1 500 m/s， 鱼群与渔船间的距离x==3 000 m。 7.(11分)(来自鲁科教材)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。(已知空气中的声速v= km/s) 答案　2 km 解析　爆炸声由空气直接传来所需时间 t1== s=9 s， 所以通过云层反射传来所需时间 t2=t1+Δt=15 s， 通过云层反射传播的距离 x=vt2=×15 km=5 km， 所以云层下表面的高度 h== km=2 km。 8.(13分)已知声波的速度为340 m/s，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，则汽车鸣笛时距山崖的距离有多远？若该汽车以10 m/s的速度匀速行驶，在其正前方有一陡峭山崖，汽车鸣笛时并同时以a=10 m/s2的加速度加速，1 s后司机听到回声，此时汽车距山崖的距离有多远？ 答案　355 m　162.5 m 解析　画出汽车与声音运动过程示意图如图所示， 设汽车在A点鸣笛，在C点听到回声，汽车由A 到C的位移为s1，C到山崖B的距离为s2，汽车从鸣笛到司机听到回声的时间为t，有t=2 s； 根据汽车运动的时间与声波运动的时间相等， 则==2 s，s1=2×15 m=30 m 解得s2=325 m， 即汽车鸣笛时距山崖的距离为s=s1+s2=(30+325) m=355 m。 同理t'== 解得s2'=162.5 m， 即此时汽车距山崖的距离为s2'=162.5 m。 9.(6分)如图甲是在高速公路上用超声波测速仪测量车速的示意图，测速仪发出并接收超声波脉冲信号，根据发出和接收的信号间的时间差，测出被测车辆的速度。图乙中P1、P2是固定不动的测速仪发出的超声波信号，n1、n2分别是P1、P2由汽车反射回来的信号。设测速仪匀速扫描，P1、P2之间的时间间隔Δt=1.0 s，超声波在空气中传播的速度是v=340 m/s，若汽车是匀速行驶的，则根据图乙可知，汽车在接收到P1、P2两个信号的时间间隔内前进的距离是　　　　 m，汽车的速度是　　　　 m/s。  答案　17　17.9 解析　设汽车在接收到P1、P2两个信号时距测速仪的距离分别为s1、s2，则 s1=v·Δt=0.2vΔt=68 m s2=v·Δt=0.15vΔt=51 m 汽车在接收到P1、P2两个信号之间的时间内前进的距离为s=s1-s2=17 m。 已知测速仪匀速扫描，由题图乙记录的数据可求出汽车前进这段距离所用时间为 t=Δt=0.95 s。 汽车的速度v== m/s≈17.9 m/s。 学科网（北京）股份有限公司 $