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自主学习课堂对点演练名师解疑分类例析第2节波的反射和折射自主学习课堂对点演练名师解疑分类例析1．知道波面、波线的定义．2．理解惠更斯原理．3．能用惠更斯原理解释波的反射．4．能用惠更斯原理解释波的折射.自主学习课堂对点演练名师解疑分类例析一、波面和波线(1)波面：在波的传播过程中，任一时刻都相同的介质质点所组成的面．(2)波线：与波面指向的直线．振动状态垂直波传播方向自主学习课堂对点演练名师解疑分类例析波的分类(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，波线就是这些的．如空气中的声波．(2)平面波：波面是的波，如水波．波源球面球面半径平面图2－2－1自主学习课堂对点演练名师解疑分类例析提醒波线与波面一定垂直，球面波与平面波的形状分别如图2－2－1所示．自主学习课堂对点演练名师解疑分类例析二、惠更斯原理，都可以看作发射子波的，其后任意时刻，这些子波在波前进方向上的就是新的波面．波源包络面自主学习课堂对点演练名师解疑分类例析用惠更斯原理解释波的传播如果知道某时刻一列波的某个的位置，还知道波速，利用惠更斯原理可以得到下一时刻这个的位置．如在Δt时间内，子波传播的距离为r＝vΔt，而子波形成的新的波面相对于原波面传播的距离x＝vΔt，表示波向前传播了vΔt的距离．如图2－2－2所示．波面波面自主学习课堂对点演练名师解疑分类例析图2－2－2自主学习课堂对点演练名师解疑分类例析三、波的反射(如图2－2－3所示)反射现象：波遇到介质界面会继续传播的现象．图2－2－3返回来自主学习课堂对点演练名师解疑分类例析反射规律(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)反射规律：入射波线、法线和反射波线在，入射波线和反射波线分居在两则，反射角入射角．波线法线波线法线同一平面内法线等于自主学习课堂对点演练名师解疑分类例析提醒(1)反射波的波长、频率、波速跟入射波的相同．(2)回声就是声波的反射，人耳能将原声和回声区分开的最小时间间隔为0.1s.自主学习课堂对点演练名师解疑分类例析四、波的折射(如图2－2－4所示)定义：波从一种介质另一种介质时，波的发生改变的现象．折射角(γ)：折射波的与两介质界面的夹角γ叫做折射角．图2－2－4射入传播方向波线法线自主学习课堂对点演练名师解疑分类例析折射定律：入射波线、法线、折射波线在内，入射波线与折射波线分居两侧．入射角的正弦跟折射角的正弦之比等于波在第一种介质中的速度跟波在第二种介质中的之比．即(公式表示)．同一平面法线传播传播速度sinisinγ＝v1v2自主学习课堂对点演练名师解疑分类例析折射率(1)定义：由于一定介质中的波速是一定的，所以v1v2是a一个只与两种介质的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，以n12表示．n12＝.(2)决定因素：因波速由决定，故折射率是由性质决定而与入射角无关的常数．v1v2介质介质自主学习课堂对点演练名师解疑分类例析提醒(1)在波的折射中，波的频率不改变，但由于介质变，波速变，所以波长也变．(2)波在两种介质的界面上发生折射的原因是波在不同介质中波速不同．自主学习课堂对点演练名师解疑分类例析一、波的反射现象的应用回声测距：(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，设经过时间t听到回声，则声源距障碍物的距离为s＝v声t2.自主学习课堂对点演练名师解疑分类例析(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远离声源时，声源发声时障碍物到声源的距离s＝(v声－v)t2.自主学习课堂对点演练名师解疑分类例析超声波定位：蝙蝠、海豚能发出超声波，超声波遇到障碍物或捕食目标时会被反射回来．蝙蝠、海豚就是根据接收到反射回来的超声波来确定障碍物或食物的位置，从而确定飞行或游动方向．自主学习课堂对点演练名师解疑分类例析二、波的反射、折射现象中各量的变化频率(f)由波源决定：故无论是反射波还是折射波都与入射波的频率相等，即波源的振动频率相同．(v)由介质决定：故反射波与入射波在同一介质中传播，波速不变，折射波与入射波在不同介质中传播，波速变化．自主学习课堂对点演练名师解疑分类例析据v＝λf知，波长λ与波速和频率有关：反射波与入射波，频率同．波速同，故波长相同，折射波与入射波在不同介质中传播，频率同，波速不同，故波长不同．具体见下表所示.波现象比较项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不变改变自主学习课堂对点演练名师解疑分类例析波的反射的应用【典例1】如图2－2－5所示，甲、乙两人平行站在一堵墙前面，二人相距2a，距离墙均为3a，当甲开了一枪后，乙在时间t后听到第一声枪响，则乙听到第二声枪响的时间为()．图2－2－5自主学习课堂对点演练名师解疑分类例析A．甲开枪t后B．甲开枪3t后C．甲开枪2t后D．甲开枪3＋72t后解析乙听到第一声枪响必然是甲放枪的声音直接传到乙的耳中，故t＝2av.甲、乙二人及墙的位置如题图所示，乙听到第二声枪响必然是墙反射的枪声，由反射定律可知，波线如题图中AC和CB，由几何关系可得AC＝CB＝2a，故第二声枪响传到乙的耳中的时间为t′＝AC＋CBv＝4av＝2t.答案C自主学习课堂对点演练名师解疑分类例析借题发挥(1)利用反射定律解决实际问题，主要是利用声波的直线传播及其反射特点，考查匀速直线运动规律的应用．(2)利用声波的反射测量距离、速度是此类问题的重点，应利用声波的直线传播和反射定律作出声波传播的示意图，再结合几何关系求解．自主学习课堂对点演练名师解疑分类例析【变式1】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1.00s第一次听到回声，又经过0.50s再次听到回声，已知声速为340m/s，则两峭壁间的距离为________．自主学习课堂对点演练名师解疑分类例析解析假设两峭壁间的距离为x，测量员离某一峭壁距离为x1，离另一峭壁距离为x2，则x＝x1＋x2，第一次听到回声t1＝1.00s，第二次听到回声t2＝1.5s，由此可得2x1＝vt1,2x2＝vt2，解上式得：x＝vt1＋vt22＝425m.答案425m自主学习课堂对点演练名师解疑分类例析【典例2】如图2－2－6所示是声波从介质Ⅰ进入介质Ⅱ的折射情况，由图判断下列说法正确的是()．波的折射的应用图2－2－6自主学习课堂对点演练名师解疑分类例析A．入射角大于折射角，声波在介质Ⅰ中的波速大于它在介质Ⅱ中的波速B．入射角大于折射角，Ⅰ可能是空气，Ⅱ可能是水C．入射角小于折射角，Ⅰ可能是钢铁，Ⅱ可能是空气D．介质Ⅰ中波速v1与介质Ⅱ中波速v2满足v1v2＝sinθ2sinθ1自主学习课堂对点演练名师解疑分类例析解析本题以图的形式给出信息，对同学们的观察和信息提取能力要求较高．图中MN为介质界面，虚线为法线，θ1为入射角，θ2为折射角，从图中可直接看出入射角大于折射角(θ1＞θ2)，则选项C错误；根据波的折射定律有v1v2＝sinθ1sinθ2＞1，所以v1＞v2，选项D错误、选项A正确；声波在液体、固体中的传播速度大于在气体中的传播速度，选项B错误．答案A自主学习课堂对点演练名师解疑分类例析【变式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，波长不变自主学习课堂对点演练名师解疑分类例析解析该题考查波在发生折射时，波速、波长、频率是否变化的问题．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，故C、D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错、B正确．答案B自主学习课堂对点演练名师解疑分类例析1．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，司机听到回声时汽车距山崖的距离多远？(v声＝340m/s)波的反射的应用自主学习课堂对点演练名师解疑分类例析解析若汽车静止问题就简单了，现汽车运动，声音传播，如右图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x1，C点到山崖B距离为x；声波由A到B再反射到C路程为x2，因汽车与声波运动时间同为t，则有x2＝x1＋2x即v声t＝v汽t＋2x，所以x＝v声－v汽t2＝340－15×22m＝325m.答案325m自主学习课堂对点演练名师解疑分类例析2．某列波以60°的入射角从甲介质射到乙介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，波在乙介质中的波速为1.2×105km/s，求波在甲介质中的速度是多少？波的折射的应用解析根据波的反射与折射，如图所示，由折射定律得：sin60°sin30°＝v甲v乙，自主学习课堂对点演练名师解疑分类例析v甲＝sin60°sin30°v乙＝3212×1.2×105km/s＝1.2×3×105km/s≈2.1×105km/s.答案2.1×105km/s