河南省新安县第一高级中学高中物理《12.4.1 波的反射和折射》导学案 新人教版选修3-4.docVIP

河南省新安县第一高级中学高中物理选修3-4《12.4.2 波的干涉和衍射》导学案 ★知识目标 1、知道波传播到两种介质交界面时会发生反射和折射。 2、知道波发生反射时，反射角等于入射角，反射波的频率、波速和波长都与入射波相同。 3、知道波发生折射是由于波在不同的介质中速度不同，知道折射角与入射角的关系。 ★教学重点 1、波的反射和折射现象。 2、知道波的反射和折射现象中折射角与入射角及反射角的关系。 3、理解波发生折射时的频率、波速和波长都不改变。 ★教学难点 用波的反射和折射现象解决实际问题。 新知预习 1.波面和波线 任何振动状态的点都组成一个圆，这些圆叫做，与波面垂直的线叫，代表了波的. 2.惠更斯原理 惠更斯原理是将介质中任一波面上的各点看成可以发射的波源，其后任意时刻这些在波前进方向形成新的波面. 3.波的反射和折射 （1）波发生反射时，入射角反射角，反射波的波长、频率、波速跟入射波. （2）波从一种介质另一种介质时，发生改变的现象叫做波的折射. 波的折射定律公式为. 典题·热题 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 解析：波在发生反射时，入射波和反射波都在同一种介质中传播，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频率与波源的频率是相等的，故入射波和反射波的频率相等，从而二者的波长也是相等的. 答案：D 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 解析：由于波的频率由波源决定，因此波无论在空气中还是在水中频率都不变，C、D两项错.又因波在水中速度较大，由公式v=λf可得，波在水中的波长变大，故A选项错，B选项正确. 答案：B 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1.2×105 km/s，求波在甲媒质的速度是多少？ 解析：根据题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 画出反射与折射图，如图124-4所示，很形象直观，思路简洁. 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340 m/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0.1 s） 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0.1 s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== m=17 m. 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340 m/s，则两峭壁间的距离为多少？（425 m） 例5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多远？（v声=340 m/s） 解析：若汽车静止问题就简单了，现汽车运动，声音传播，因此画出汽车与声波的运动过程示意图可以帮助我们找到思路.从汽车鸣笛到听到回声，汽车本身也往前行驶了一段位移. 答案：如图124-5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, 所以s== m=325 m. 图124-5 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. 自主广场 我夯基我达标 1.一声波在空气中的波长为25 cm，传播速度为340 m/s,该声波传入另一种介质中时，波长为8 cm，则它在这种介质中的传播速度是多少？ 思路解析：利用这列波在折射时频率不变可得v2/λ2=v1/λ1，解得v2=1 088 m/s. 答案：1 088 m/s 2.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？ 思路解析：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