2019年鲁科版物理选修3-4《2.2波的反射和折射》导学案
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1、第 2 节波的反射和折射1.惠更斯原理:介质中波阵面上的每一个点,都可以看成一个新的波源,这些新波源发出子波,经过一定时间后,这些子波的包络面就构成下一时刻的波面。2波的反射定律:反射波线、入射波线和法线在同一平面内,反射波和入射波分别位于法线的两侧,反射角等于入射角。3波由一种介质进入另一种介质时,传播方向发生偏折,入射角 i 和折射角 r 及波速之间满足 。sin isin r v1v2惠更斯原理1.波面和波线(1)概念:波面:从波源发出的波,经过同一传播时间到达的各点所组成的面,如图所示。波线:用来表示波的传播方向的线,波线与各个波面总是垂直的。(2)波的分类:球面波:波面是球面的波。如
2、空气中的声波。平面波:波面是平面的波。如水波。2惠更斯原理(1)内容:介质中波阵面上的每一个点,都可以看成一个新的波源,这些新波源发出子波,经过一定时间后,这些子波的包络面就构成下一时刻的波面。(2)应用:如果知道某时刻一列波的某个波面的位置,还知道波速,利用惠更斯原理可以得到下一时刻这个波面的位置,从而可确定波的前进方向。学后自检(小试身手)1下列说法中正确的是( )A只有平面波的波面才与波线垂直B有些波的波线与波面相互平行C任何波的波线都表示波的传播方向D有些波的波面表示波的传播方向解析:选 C 不管是平面波,还是球面波,其波面与波线均垂直,选项 A、B 错误;只有波线才表示波的传播方向,
3、选项 C 正确,D 错误。波的反射自读教材抓基础1波的反射波遇到障碍物时会返回来继续传播的现象,如图所示。2反射规律反射波的频率、波长和波速都与入射波相同。3反射定律反射波线、入射波线和法线在同一平面内,反射波线和入射波线分别位于法线两侧,反射角等于入射角。跟随名师解疑难波的反射现象的特点(1)波速不变:波速由介质决定,而反射波与入射波在同一种介质中传播。(2)频率不变:波的频率由波源决定。(3)波长不变:由 可知,因 v、f 不变,故 不变。vf(4)传播能量减少:波反射时,反射面要吸收一部分能量。学后自检(小试身手)2一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
4、只有频率不变D波长、波速、频率均不发生变化解析:选 D 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。波的折射自读教材抓基础1波的折射波在传播过程中,由一种介质进入另一种介质时,传播方向发生偏折的现象,如图所示。2折射规律折射波的频率与入射波的频率相同。波长和波速都发生了变化。3折射定律(1)内容:入射角的正弦跟折射角的正弦之比,等于波在第种介质中的波速与波在第种介质中的波速之比。(2)公式: 。sin isin r v1v2跟随名师解疑难波的折射现象的特
5、点(1)传播方向改变,波由一种介质进入另一种介质时传播方向发生变化的现象即为波的折射现象。(2)波速改变,波速由介质决定,波在两种介质中传播的速度不同。(3)频率不变,波的频率由波源决定与介质无关。(4)波长改变,由 可知,f 不变,v 改变, 也改变。vf学后自检(小试身手)3一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:选 B 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 错;又因波在水中速度较大,由公式 vf 可得,波在水中的波长变大,故 A 错,B正确。波的反
6、射的应用回声测距(1)当声源不动时,声波遇到了障碍物会返回来继续传播,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,则声源距障碍物的距离为 sv 声 。t2(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,声源发声时障碍物到声源的距离为 s(v 声 v) 。t2(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,声源发声时障碍物到声源的距离为 s( v 声 v) 。t2典题例析例 1 某物体发出的声音在空气中的波长为 1 m,波速为 340 m/s,在海水中的波
7、长为4.5 m。(1)该波的频率为_ Hz,在海水中的波速为_m/s 。(2)若物体在海面上发出的声音经 0.5 s 听到回声,则海水深为多少?(3)若物体以 5 m/s 的速度由海面向海底运动,则经过多长时间听到回声?思路点拨 同一列波在不同介质中波速不同,在同一介质中波速相同。解析 (1)由 f 得 f Hz340 Hzv 3401因波的频率不变,则在海水中的波速为v 海 f4.5340 m /s1 530 m/s。(2)入射声波和反射声波用时相同,则海水深为sv 海 1 530 m382.5 m。t2 0.52(3)物体与声音运动的过程示意图如图所示。设听到回声的时间为 t,则v 物 t
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