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1、-【人教版】选修3-4物理：12.4波的反射与折射导学案（含答案）-第 4 页第十二章 机械波4.波的反射与折射【学习目标】波的传播方向不确定必有两种可能解波形变化时间与周期关系不确定必有系列解波形移动距离与波长关系不确定必有系列解【重点难点】机械波的反射和折射【课前预习】1.机械波在介质中传播过程中，任何振动状态相同的质点都组成了一个个圆叫做一个个波阵面或波面，与波面垂直的那些线代表了波的传播方向，叫做波线。2.惠更斯原理：介质中任一波面上的各点，都可以看作发射子波的波源，其后任意时刻，这些子波在波前进方向的包络面便是新的波面；根据惠更斯原理，只要知道某一时刻的波面和波速，就可以确定下一时刻
2、的波面，从而确定波的传播方向。3.由惠更斯原理可知，当波遇到障碍物时发生反射而继续传播，且反射角等于入射角，在反射过程中波在同一介质中传播，故反射波的波长、频率、波速都与入射波相同。AABB12图14.如图1所示，当波从一种介质传播到另一种介质中时波速发生了变化，由惠更斯原理可知：波的传播方向发生了变化，即发生了波的折射现象，由几何关系可知：，则两式之比为：，是一个只与两种介质性质有关而与入射角度无关的常数，叫做第2种介质对第1种介质的折射率，用表示，则折射率可表示为：或。5.如果第2种介质中的波速小于第1种介质中的波速，波在进入第2种介质后，传播方向将向法线靠拢；如果第2种介质中的波速大于第
3、1种介质中的波速，波在进入第2种介质后，传播方向将远离法线。由以上分析可知，波发生折射的原因：是波在不同介质中的速度不同。【预习检测】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关于声波，下列说法中正确的是 （ ）A空气中的声波是纵波，铁中的声波也是纵波B声波不仅能在空气中传播，也能在固体、液体和真空中传播C声音在水中传播的速度大于在空气中的传播速度D对于在空气中传播的声波来说，由v=f，所以频率越高，声速也越大。3.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
4、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【参考答案】【预习检测】1.B 2.A,C(纵波与介质无关，只由振幅方向与传播方向是否相同来决定，声波不能在真空中传播；声波在水中传播速度是空气中传播速度的4.5倍，声波的频率由发声源决定，声速与介质有关，而与频率无关.) 3.C、D（入射角是波线方向与法线间的夹角，A错.由反射定律可知，入射角跟反射角相等，C、D对，B错.） 堂中互动【典题探究】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
5、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拓展: 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.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=f可得，波在水中的波长变大，故A选项错，B选项正确
6、.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1.2105 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=1.2105 km/s=105 km/s. 画出反射与折射图，如图所示，很形象直观，思路简洁.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.拓展: 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）