12[1]4《波的反射和折射》學(xué)案(新人教版選修3-4)

1、12.4 波的反射和折射 學(xué)案知識(shí)目標(biāo)1、知道波傳播到兩種介質(zhì)交界面時(shí)會(huì)發(fā)生反射和折射。2、知道波發(fā)生反射時(shí)，反射角等于入射角，反射波的頻率、波速和波長(zhǎng)都與入射波相同。3、知道波發(fā)生折射是由于波在不同的介質(zhì)中速度不同，知道折射角與入射角的關(guān)系。教學(xué)重點(diǎn)1、波的反射和折射現(xiàn)象。2、知道波的反射和折射現(xiàn)象中折射角與入射角及反射角的關(guān)系。3、理解波發(fā)生折射時(shí)的頻率、波速和波長(zhǎng)都不改變。教學(xué)難點(diǎn)用波的反射和折射現(xiàn)象解決實(shí)際問題。新知預(yù)習(xí)1.波面和波線任何振動(dòng)狀態(tài)_的點(diǎn)都組成一個(gè)圓，這些圓叫做_，與波面垂直的線叫_，代表了波的_.2.惠更斯原理惠更斯原理是將介質(zhì)中任一波面上的各點(diǎn)看成可以發(fā)射_的波源，其

2、后任意時(shí)刻這些_在波前進(jìn)方向形成新的波面.3.波的反射和折射1波發(fā)生反射時(shí)，入射角_反射角，反射波的波長(zhǎng)、頻率、波速跟入射波_.2波從一種介質(zhì)_另一種介質(zhì)時(shí)，_發(fā)生改變的現(xiàn)象叫做波的折射.波的折射定律公式為_.典題·熱題知識(shí)點(diǎn)一 波的反射例1一列波遇到障礙物，發(fā)生反射，反射后它的()A.只有波長(zhǎng)不變 B.只有波速不變C.只有頻率不變D.波長(zhǎng)、波速、頻率均不發(fā)生變化解析：波在發(fā)生反射時(shí)，入射波和反射波都在同一種介質(zhì)中傳播，所以入射波和反射波的波速相等，由惠更斯原理可知子波源的頻率與波源的頻率是相等的，故入射波和反射波的頻率相等，從而二者的波長(zhǎng)也是相等的.答案：D方法歸納 尋找波長(zhǎng)、波速

3、、頻率之間的關(guān)系時(shí)，要找準(zhǔn)物理量之間的決定關(guān)系，介質(zhì)決定波速，波由頻率決定，而頻率不變，故波長(zhǎng)也不變.知識(shí)點(diǎn)二 波的折射例2一列聲波從空氣傳入水中，水中聲速較大，那么()A.聲波頻率不變，波長(zhǎng)變小B.聲波頻率不變，波長(zhǎng)變大C.聲波頻率變小，波長(zhǎng)變大D.聲波頻率變大，波長(zhǎng)不變解析：由于波的頻率由波源決定，因此波無論在空氣中還是在水中頻率都不變，C、D兩項(xiàng)錯(cuò).又因波在水中速度較大，由公式v=f可得，波在水中的波長(zhǎng)變大，故A選項(xiàng)錯(cuò)，B選項(xiàng)正確.答案：B例3某列波以60°的入射角從甲媒質(zhì)射到乙媒質(zhì)的界面上同時(shí)發(fā)生反射和折射，假設(shè)反射線與折射線成90°角，波在乙媒質(zhì)中的波速為1.2&

4、#215;105 km/s，求波在甲媒質(zhì)的速度是多少解析：根據(jù)題意找出入射角和折射角的角度，利用折射定律解答.答案：入射角是60°，折射角是30°.由折射定律得：=v甲=v乙=×1.2×105 km/s=×105 km/s.巧解提示 畫出反射與折射圖，如圖12-4-4所示，很形象直觀，思路簡(jiǎn)潔.圖12-4-4知識(shí)點(diǎn)三 波的反射的實(shí)際應(yīng)用例4某人想聽到自己發(fā)出的聲音的回聲，假設(shè)聲音在空氣中的傳播速度為340 m/s，那么他至少要離障礙物多遠(yuǎn)原聲與回聲區(qū)分的最短時(shí)間0.1 s解析：在波的反射現(xiàn)象中，反射波的波長(zhǎng)、頻率和波速都跟入射波的相同，只有聲波

5、從人所站立的地方到障礙物再返回來全部經(jīng)歷的時(shí)間在0.1 s以上，才能區(qū)分出回聲.答案：設(shè)障礙物至少和人相距為s，那么應(yīng)有2s=vt.可得：s= m=17 m.巧妙變式 某測(cè)量員是這樣利用回聲測(cè)距離的：他站在兩平行峭壁間某一位置鳴槍，經(jīng)過1.00秒鐘第一次聽到回聲，又經(jīng)過0.50秒鐘再次聽到回聲.聲速為340 m/s，那么兩峭壁間的距離為多少425 m例5有一輛汽車以15 m/s的速度勻速行駛，在其正前方有一陡峭山崖，汽車?guó)Q笛2 s后司機(jī)聽到回聲，此時(shí)汽車距山崖的距離多遠(yuǎn)v聲=340 m/s解析：假設(shè)汽車靜止問題就簡(jiǎn)單了，現(xiàn)汽車運(yùn)動(dòng)，聲音傳播，因此畫出汽車與聲波的運(yùn)動(dòng)過程示意圖可以幫助我們找到思

6、路.從汽車?guó)Q笛到聽到回聲，汽車本身也往前行駛了一段位移.答案：如圖12-4-5所示為汽車與聲波的運(yùn)動(dòng)過程示意圖，設(shè)汽車由A到C路程為s1，C點(diǎn)到山崖B距離為s；聲波由A到B再反射到C路程為s2，因汽車與聲波運(yùn)動(dòng)時(shí)間同為t，那么有s2=s1+2s.即v聲t=v汽t+2s,所以s= m=325 m.圖12-4-5方法歸納 利用反射測(cè)距是一種常用方法，此題注意汽車是運(yùn)動(dòng)的，畫出運(yùn)動(dòng)示意圖，幫助分析解題.自主廣場(chǎng)我夯基我達(dá)標(biāo)1.一聲波在空氣中的波長(zhǎng)為25 cm，傳播速度為340 m/s,該聲波傳入另一種介質(zhì)中時(shí)，波長(zhǎng)為8 cm，那么它在這種介質(zhì)中的傳播速度是多少思路解析：利用這列波在折射時(shí)頻率不變可得

7、v2/2=v1/1，解得v2=1 088 m/s.答案：1 088 m/s2.墻壁的傳音性能比空氣好得多，但把門窗關(guān)閉后，外面?zhèn)魅胧覂?nèi)的聲音卻明顯地減弱，這是為什么思路解析：聲波原來在空氣中傳播，如果沒有障礙物，能直接傳入室內(nèi)，當(dāng)把門窗關(guān)閉后，聲波遇到墻壁和門窗，在界面上發(fā)生反射和折射現(xiàn)象，大局部聲波被反射回去，只有折射進(jìn)入墻壁和門窗的聲波才能透射進(jìn)入室內(nèi).所以，室內(nèi)的聲音明顯地減弱.3.以下說法正確的選項(xiàng)是 )A.入射波面與法線的夾角為入射角 B.入射角跟反射角相等C.入射波線與法線的夾角為入射角 D.入射波線與界面的夾角為入射角思路解析：入射角是波線方向與法線間的夾角，A錯(cuò).由平面幾何可知

8、，入射角跟反射角相等.B、C對(duì)，D錯(cuò).答案：BC4.以下說法正確的選項(xiàng)是 )A.入射角與折射角的比等于兩波速比 B.入射波的波長(zhǎng)小于折射波的波長(zhǎng)C.入射波的波長(zhǎng)大于折射波的波長(zhǎng) D.入射波的波長(zhǎng)等于反射波的波長(zhǎng)思路解析：由于一定介質(zhì)中的波速是一定的，是一個(gè)只與兩種介質(zhì)的性質(zhì)有關(guān)而與入射角度無關(guān)的常數(shù)，A錯(cuò).同一種介質(zhì)中頻率相同，不同介質(zhì)中頻率不同，介質(zhì)不確定，入射波和反射波的波長(zhǎng)無法確定，D對(duì).答案：D5.一平面波以30°的入射角投射到兩種介質(zhì)的交界面，發(fā)生折射的折射角為45°，當(dāng)入射波的波長(zhǎng)為10 cm時(shí)，那么折射波的波長(zhǎng)是多少思路解析：根據(jù)折射定律=，又v=f有=10c

9、m.答案：10cm我綜合我開展6.某人想聽到自己發(fā)出聲音的回聲，假設(shè)聲音在空氣中的傳播速度為340 m/s，那么它至少要離障礙物多遠(yuǎn)思路解析：在波的反射中，頻率、波長(zhǎng)、波速都保持不變，只有聲波從人所站立的地方到障礙物再返回來全部經(jīng)歷的時(shí)間在0.1 s以上，才能區(qū)分出回聲.設(shè)障礙物至少和人相距為s，那么應(yīng)用2s=vt得s=m=17 m.答案：17 m7.一艘汽船以4 m/s的速度在河面上航行，船上發(fā)出一聲鳴笛，旅客在3 s后聽到前方懸崖反射回來的聲音，問懸崖離汽船原來的位置有多遠(yuǎn)思路解析：船發(fā)出鳴笛聲于A處，旅客聽到回聲到位置在B處，即3 s內(nèi)汽船前進(jìn)了A、B間距離l，而聲波走過2s-1的距離.所以v聲t=2s-l=2s-v船t得s=m=516 m.答案：516 m8.證明：折射定律：=證明：如以下列圖所示，由惠更斯原理，A、B為同一波上的兩點(diǎn)，A、B點(diǎn)發(fā)射子波，經(jīng)t后，B點(diǎn)發(fā)射的子波到達(dá)界面D處，A點(diǎn)發(fā)射的子波到達(dá)C點(diǎn)，9.利用超聲波可以探測(cè)魚群的位置.在一只裝有超聲波發(fā)射和接收裝置的漁船上，向選定的方向發(fā)射出頻率f=5.8×104 Hz的超聲波后，經(jīng)過時(shí)間t=0.64 s收到從魚群反射回來的反射波.這列超聲波在水中的