高中物理教科版 (2019)选择性必修 第一册4 波的反射与折射评课课件ppt

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1.知道波面和波线。2.知道波的反射和折射现象,理解波的反射定律。
1.知道波面、波线、波的反射与折射现象,形成正确物理观念。2.理解波的反射与折射的形成原理,知道波的反射定律,形成科学思维。
一、波的反射现象1.波的反射:波在传播过程中,遇到两种介质的界面时返回到原介质继续传播的现象。2.波面。(1)定义:在波的传播过程中,相位相同的点组成的面,称为波阵面,简称波面。(2)波的传播方向与波面垂直,我们用“波线”表示波的传播方向。3.波的反射定律: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和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。
二、波的折射现象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。2.波的折射中,波的频率不变,波速和波长发生改变。
【思考讨论】 1.判断下列说法的正误。(1)波向前传播在两介质的界面上要么发生反射,要么发生折射,二者不会同时发生。(　　)(2)波发生反射时波的频率不变,波速变小,波长变短。(　　)(3)波发生折射时波的频率不变,但波长、波速发生变化。(　　)
2.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传播,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。
3.一列声波在第一种均匀介质中的波长为λ1,在第二种均匀介质中的波长为λ2,若λ1=2λ2,则该声波在两种介质中的频率之比和波速之比分别为(　　)A.2∶1,1∶1B.1∶2,1∶4C.1∶1,2∶1D.1∶1,1∶2答案:C解析:同一列波,在不同介质中波的频率一定,故频率之比为1∶1,由v=λf,有v1∶v2=λ1∶λ2=2∶1,C正确。
人们听不清对方说话时,除了让一只耳朵转向对方,还习惯性地把同侧的手附在耳旁,如图这样做是利用声波的什么特点提高耳朵的接收能力?
提示:在耳郭原有形状、面积的基础上增加一个手的面积是为了增加波的反射面积来提高耳朵的接收能力。
波的反射和折射问题中的规律1.频率是由振源决定的,介质中各个质点的振动都是受迫振动,因此不论是反射还是折射,波的频率是不改变的。2.波速是由介质决定的,波反射时是在同一介质中传播,因此波速不变,波折射时是在不同介质中传播,因此波速改变。3.波长是由频率和波速共同决定的,即在波的反射中,由于波的频率和波速
反射和折射现象的认识波向前传播在两介质的界面上同时发生了反射现象和折射现象,如图(a)和图(b)所示,一些物理量相应地发生变化,比较如下:
【例题1】 如图所示,1、2、3分别代表入射波、反射波、折射波的波线,则(　　)A.2与1的波长、频率相等,波速不等B.2与1的波速、频率相等,波长不等C.3与1的波速、频率、波长均相等D.3与1的频率相等,波速、波长均不等
解析:波线1、2都在介质a中传播,故1、2的频率、波速、波长均相等,A、B错误;波线1、3是在两种不同介质中传播,波速不同,但波源没变,因而频率相等,由λ= 得波长不同,故C错误,D正确。
在光的反射与折射现象中,光的频率不会发生变化,但波的速度、波长都是可以发生变化的。
【变式训练1】 (多选)下列说法正确的是(　　)A.波发生反射时,波的频率不变,波速变小,波长变短B.波发生反射时,波的频率、波长、波速均不变C.波发生折射时,波的频率不变,但波长、波速发生变化D.波发生折射时,波的频率、波长、波速均发生变化答案:BC解析:波发生反射时,波在同一种介质中传播,频率、波长和波速均不变,选项A错误,B正确;波发生折射时,是从一种介质传播到另一种介质,波速发生变化,波的频率由波源决定,所以波的频率不变,由公式v=λf可知,波长发生变化,选项C正确,D错误。
某个小朋友向着山谷大声喊,经过时间t后小朋友听到回声,已知声速为v,则小朋友到山谷的距离是多少?
1.回声测距(1)当声源不动时,声波遇到了障碍物后会返回继续传播,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
(3)当声源以速度v远离静止的障碍物或障碍物以速度v远离声源时,声源发
2.超声波定位蝙蝠能发出超声波,超声波遇到障碍物或捕食目标时会被反射回来,蝙蝠就根据接收到的反射回来的超声波来确定障碍物或食物位置,从而确定飞行方向。另外海豚、雷达也是利用波的反射来定位或测速的。
【例题2】 某测量员利用回声测距,他站在两平行墙壁间某一位置鸣枪,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,代入数据得s=425 m。
回声测距的方法技巧利用回声测距是波的反射的一个重要应用,它的特点是声源正对障碍物,声源发出的声波与回声在同一条直线上传播。(1)若是一般情况下的反射,反射波和入射波是遵从反射定律的,可用反射定律作图后再求解。(2)利用回声测距时,要特别注意声源是否运动,若声源运动,声源发出的原声至障碍物再返回至声源的这段时间与声源的运动时间相同。(3)解决波的反射问题,关键是根据物理情景规范作出几何图形,然后利用几何知识结合物理规律进行解题。
【变式训练2】 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过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?
答案:(1)340　1 530(2)382.5 m(3)0.498 s
因波的频率不变,则在海水中的波速为v海=λ'f=4.5×340 m/s=1 530 m/s。(2)入射声波和反射声波用时相同,则海水深为
(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'+v海t'=2h代入数据解得t'=0.498 s。
1.(波的反射)夏天听到雷声隆隆不绝,是由于(　　)A.声波在云层多次反射造成的B.声波透进云层发生折射造成的C.云层之间发生多次放电造成的D.以上说法都不对答案:A解析:雷声隆隆不绝,我们好像听到了多个雷声,实际是声波在云层中多次反射,传到人耳中有时间间隔造成的。
2.(波的反射与折射的认识)同一音叉发出的声波同时在水和空气中传播,某时刻的波形曲线如图所示。以下说法正确的是(　　)
A.声波在水中波长较大,b是水中声波的波形曲线B.声波在空气中波长较大,b是空气中声波的波形曲线C.水中质点振动频率较高,a是水中声波的波形曲线D.空气中质点振动频率较高,a是空气中声波的波形曲线答案:A
解析:波的频率取决于波源的振动频率,与介质无关,故同一音叉发出的声波在水中与在空气中传播时频率相同。但机械波在介质中传播的速度只取决于介质性质,与波的频率无关,声波在水中传播的速度大于在空气中传播的速度。由v=λf知,声波在水中的波长应较大,对应于题图中波形曲线b,故只有A正确。
3.(回声测距)天空有近似等高的浓云层。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和由云层反射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。
4.(超声测距)医用B超仪发出的超声波频率为7.25×104 Hz,这种超声波在人体内传播的波长为2 cm,在给某患者的肝脏病变部分进行检测时(如图所示),从探头发出的同一超声脉冲波经病变部分反射回到探头有两个信号,相隔时间为Δt=32 μs,试计算患者病变部分的大小。
答案:2.32 cm