选修3-4第二章第2节波的反射和折射

1福清美佛儿学校自主学习模式物理导学案姓名高二班日期月日编号：018课题：波的反射和折射课时：2课时一、学习目标：1、掌握机械波的形成过程及波传播过程的特点；2、了解机械波的分类；3、明确机械波的产生条件及其传播特征；二、学习过程：模块一、波面和波线请同学生阅读教材34页有关内容，思考问题：（1）什么是波面？什么是波线？（2）对于水波和空间一点发出的球面波为例，如何理解波面和波线？［投影］出示圆形波的照片。介绍什么是波面和波线：（1）照片中的圆形是朝各个方向传播的波峰（或波谷）在同一时刻构成的，叫做波面。（2）图中与各个波面垂直的线叫波线，用来表示波的传播方向。完成下列基础自主梳理一、波面和波线1、概念（1）波面：在波的传播过程中，某时刻任何都相同的介质质点所组成的面，也叫。（2）波线：指与波面的那些线，代表了波的。2、波的分类（1）球面波：由空间一点发出的波，它的波面是以为球心的一个个，波线就是这些球面的。（2）平面波：指波面是的波。模块二、惠更斯原理请同学们阅读教材34页有关内容，思考问题：2（1）惠更斯原理的内容是什么？（2）以球面波为例，应用惠更斯原理解释波的传播。完成下列基础自主梳理二、惠更斯原理1、内容：介质中任一波面上的各点，都可以看做发射子波的，其后任意时刻，这些子波在波的前进方向的就是新的波面。2、作用：如果知道某时刻一列波的某个的位置，还知道，利用惠更斯原理可以得到下一时刻这个的位置，从而确定波的。模块三、波的反射请同学生们阅读教材35页有关内容，体会用惠更斯原理对波的反射过程的解释。用多媒体出示右图。结合图形讲解、总结：（1）入射波的波线与平面法线的夹角i叫做入射角。（2）反射波的波形与平面法线的夹角i′叫做反射角。（3）在波的反射中，遵循下述规律：①反射角等于入射角②反射波的波长、频率和波速都跟入射波的相同。三、波的反射1、反射现象：波遇到介质界面会继续传播的现象。2、反射角和入射角（1）入射角：入射波的与界面的夹角。（2）反射角：反射波的与界面的夹角。3、反射定律（1）反射角入射角（2）反射波的波长、频率和波速都与入射波。四、反射、折射现象中各量的变化波的反射波的折射传播方向改变θ反=θ入改变θ折≠θ入频率f不变不变波速v不变改变波长λ不变改变波现象比较项3※频率由波源决定，波速由介质决定。［解释现象］（1）夏日的雷声轰鸣不绝（2）在空房子里讲话，声音较响（3）讲演时听到声音发出后还能持续一段时间现象一：夏日的雷声有时轰鸣不绝，原因是声波在云层里多次反射形成的。现象二：在空房间里讲话，会感到声音更响，是因为声波在普通房间里遇到墙壁、地面、天花板等障碍物发生反射时，由于很近，回声和原声几乎同时到达人耳，而人耳只能区分开相差0.1s以上的两个声音.所以在房间里听不到回声，只会感到声音比在野外大些。现象三：讲演厅内听到声音发出后还能持续一段时间，是由于声波在室内传播时，要被墙壁、天花板、地板等障碍物反射，每反射一次都要被障碍物吸收一些，这样，当声源停止发声后，声波在室内要经过多次反射和吸收，最后才消失，我们就会感觉到声源停止发声后，还会持续一段时间。请同学们认真阅读课本完成下列知识的知识梳理。四、当堂检测知识点一波的反射例1一列波遇到障碍物，发生反射，反射后它的()A.只有波长不变B.只有波速不变C.只有频率不变D.波长、波速、频率均不发生变化方法归纳寻找波长、波速、频率之间的关系时，要找准物理量之间的决定关系，介质决定波速，波由频率决定，而频率不变，故波长也不变.知识点二波的折射例2一列声波从空气传入水中，已知水中声速较大，则()A.声波频率不变，波长变小B.声波频率不变，波长变大C.声波频率变小，波长变大D.声波频率变大，波长不变例3某列波以60°的入射角从甲媒质射到乙媒质的界面上同时发生反射和折射，若反射线与折射线成90°角，波在乙媒质中的波速为1.2×105km/s，求波在甲媒质的速度是多少？知识点三波的反射的实际应用例4某人想听到自己发出的声音的回声，若已知声音在空气中的传播速度为340m/s，那么他至少要离障碍物多远？（原声与回声区分的最短时间0.1s）4巧妙变式某测量员是这样利用回声测距离的：他站在两平行峭壁间某一位置鸣枪，经过1.00秒钟第一次听到回声，又经过0.50秒钟再次听到回声.已知声速为340m/s，则两峭壁间的距离为多少？（425m）例5有一辆汽车以15m/s的速度匀速行驶，在其正前方有一陡峭山崖，汽车鸣笛2s后司机听到回声，此时汽车距山崖的距离多远？（v声=340m/s）方法归纳利用反射测距是一种常用方法，此题注意汽车是运动的，画出运动示意图，帮助分析解题.基础巩固1.人在室内讲话的声音比在室外空旷处讲话声音要宏亮，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2.下面说法正确的是()A.入射波面与法线的夹角为入射角B.入射波面与界面的夹角为入射角C.入射波线与法线的夹角为入射角D.入射角跟反射角相等3．对于波长为100m的声波，下列哪些说法是错的（）A．在同一介质中，比波长为20m的声波传播快B．在空气中频率比在水中大C．声波能发生折射，但折射后频率改变D．声波能发生反射，但反射后波速改变4．下列哪些现象不属于反射现象（）A．回声B．夏日雷声轰鸣不绝C．水波绕过水中芦苇秆传播D．在空房中讲话感到声音更响E．水波从深水区进入浅水区传播方向发生改变5.一列波以60°的入射角入射到两种介质的交界面上，反射波刚好跟折射波垂直，若入射波的波长为0.6米，那么折射波的波长为米，反射波的波长为米.6.声波在空气中传播速度V1＝340米/秒，在钢铁中的传播速率为4900米/秒，一人用锤子敲击一下铁桥的一端而发出声音，经空气和桥传到另一端的时间差为2秒，则桥长米，空气中和钢铁中声波的频率之比是，波长之比是.7.如果一个旅游者走过一个山谷，他拍手以后经过0.5s听到右边山坡反射回来的声音，经过1.5s听到左边山坡反射回来的声音，则这个山谷宽度大约多少米?(已知声速为340米/秒).58．在一条河流上架着一座铁桥，一人用锤子敲击一下铁桥的一端发出声音，经过空气和铁桥分别传到桥的另一端时相隔2s，求铁桥长．（已知声音在空气中速度为340m／s、在铁轨中速度为500m／s）．9．声音在水、空气、钢铁中传播速度分别为1450m／s、340m／s、500m／s．从同一声源发出的声音在这三种媒质中传播，它们的频率和波长大小关系如何？10.墙壁的传音性能比空气好得多，但把门窗关闭后，外面传入室内的声音却明显地减弱，这是为什么?四、课堂小结：当堂检测1.D2.B3.答案：入射角是60°，折射角是30°.由折射定律得：30sin60sin=乙甲vvv甲=30sin60sinv乙=2123×1.2×105km/s=563×105km/s.巧解提示画出反射与折射图，如图12-4-4所示，很形象直观，思路简洁.图12-4-44.解析：在波的反射现象中，反射波的波长、频率和波速都跟入射波的相同，只有声波从人所站立的地方到障碍物再返回来全部经历的时间在0.1s以上，才能辨别出回声.答案：设障碍物至少和人相距为s，则应有2s=vt.可得：s=2vt=20.1340m=17m.5.答案：如图12-4-5所示为汽车与声波的运动过程示意图，设汽车由A到C路程为s1，C点到山崖B距离为s；声波由A到B再反射到C路程为s2，因汽车与声波运动时间同为t，则有s2=s1+2s.即v声t=v汽t+2s,6所以s=2)(tvv汽声=2215)-(340m=325m.图12-4-5基础巩固答案：答案：1.B2.C3．ABCD4．CE5.0.35米0.6米6.730.7米1∶117∶2457.340米8．730m9．；10.声波原来在空气中传播，如果没有障碍物，能直接传入室内，当把门窗关闭后，声波遇到墙壁和门窗，在界面上发生反射和折射现象.只有折射进入墙壁和门窗的声波才能透射进入室内，虽然墙壁和门窗的传音性能好而反射性能也好.所以大部分声波被反射回去，室内的声音就显著地减弱了.