3.2 波的反射和折射 课件-2021-2022学年高二上学期物理鲁科版（2019）选择性必修第一册ppt

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3.2 波的反射和折射
2022.4
第3章 机械波
鲁科版 （2019版） 选择性必修1
复习
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玻璃球碰壁弹回，那么声波呢？
玻璃球从地面滚到沙地，发生什么现象，那么声波呢？
波的反射
1
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，你能说出其中的道理吗？
1.1 情景导入
答：当用手附在耳旁时，手就可以反射一部分声波进入人耳，以提高人耳的接收能力。
波的反射
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1.2 水波实验
（1）取一水波槽，在槽里倒入约 2 cm 深的水。用铅笔笔头持续触动槽中心的水面，保持大约每秒触动两次的速率，可产生水波［图 3-20（a）］。
（2）将刻度尺横放，在槽中水面上来回推动，也会不断地产生水波［图 3-20（b）］。 请描述你所观察到的波形。
波的反射
1
1.3 波面和波线
波面：从波源发出的波，经过相同传播时间到达的各点所组成的面。
波面的分类
①球面波：波面是球面。
②平面波：波面是平面。
波线：用来表示波的传播方向的线称为波线，波线与各个波面总是垂直的。
波在均匀介质中传播时，波面的形状不变，波线保持为直线，波的传播方向也不变。
波的反射
1
1.4 波的反射
1.4.1 定义：物理学中，波从一种介质传播到另一种介质表面时，返回原来介质传播的现象。
1.4.2 反射定律：反射波的波线、入射波的波线和法线在同一平面内，反射波的波线和入射波的波线分别位于法线的两侧，反射角等于入射角。
反射波的波长、频率和波速都 与入射波的相同。
波的反射
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声呐是一种声音导航和测距系统，它利用了 声波反射的原理。声呐装置发出一束在水中传播 的声波，当声波碰到障碍物时，就被反射回来。 反射的声波被声呐装置检测到，通过测量声波从 发射到返回经历的时间便可计算出声波传播的距 离，从而间接测得物体的位置。
声呐是各国海军进行水下监视使用的主要技术，用于对
水下目标进行探测、分类、定位和跟踪;进行水下通信和导
航，保障舰艇、反潜飞机和反潜直升机的战术机动和水中
武器的使用。此外，声呐技术还广泛用于鱼雷制导、水雷
引信，以及鱼群探测、海洋石油勘探、船舶导航、水下作
业、水文测量和海底地质地貌的勘测等。
1.5 科学书屋 声呐
波的反射
1
1.5 科学书屋 声呐
由于电磁波在水中衰减的速率非常的高，无法做为侦测的讯号来源，以声波探测水面下的人造物体成为运用最广泛的手段。
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的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。
波的折射
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墙壁的传音性比空气好得多，把门窗关闭后(如图)，外面传入室内的声音明显地减弱，这是为什么？
2.1 情景导入
答：声波原来在空气中传播，如果没有障碍物，能直接传到室内，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象，只有折射进入墙壁和门窗的声波才能进入室内，所以室内的声音就显著地减弱了。
2.2 波的折射
波从一种介质进入另一种介质时，波线会偏折。物理学中，我们把波在传播过程中，由 一种介质进入另一种介质时传播方向发生偏折的现象，称波的折射。
波的折射
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2.3 折射定律
（1）入射角：入射波的波线与法线的夹角，用i表示；
（2）折射角：折射波的波线与法线的夹角，用r表示；
（3）公式
（4）折射波的频率不变，波速、波长改变。
课本P72--1. 某旅游者走过一个山谷，他拍手后经过 0.5 s 听到右侧山坡反射回来的声音，经过 1.5 s 听到左侧 山坡反射回来的声音。这个山谷的宽度大约是多少？（声音在空气中的传播速度约为 340 m/s）
习题讲解
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课本P72-- 2. 下列说法正确的是 ( )
A. 潜艇利用声呐探测周围物体的分布情况，利用了波的反射原理；
B. 隐形飞机的表面涂上特殊隐形物质，是为了减少波的反射，从而达到隐形的目的；
C. 雷声轰鸣不绝是声波的多次反射形成的；
D. 水波从深水区传到浅水区时传播方向发生改变的现象，是波的折射现象；
习题讲解
3
例题：如图所示，一束平面波从介质1进入另一种介质2，则波从介质1进入介质2时波速将 (填“增大”、“不变”“减小”)，其入射角和折射角的正弦之比为 。波在介质1中的频率比介质2中的频率将将 (填“增大”、“不变”“减小”)。
例题： 甲、乙两人平行站在一堵墙前面，两人相距2a，距离墙均为a，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(　　)
A．听不到；　　　 B．甲开枪3t后；
C．甲开枪2t后； D．甲开枪t后；
习题讲解
3
例题：天空中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。已知空气中的声速v＝ 0.333km/s。则云层下表面的高度为(　　)
A．1.0 km　 　B．2.0 km C．3.0 km D．4.0 km
C
B
习题讲解
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课本P72-- 3.【多选】一列机械波从一种介质进入另一种介质时，传播方向发生了偏折。下列相关物理量也会发生变化的是 ( )
A. 波速　　B. 波长　C. 频率　　 D. 周期
例题：一列声波在介质Ⅰ中的波长为0.2 m。当该声波从空气中以某一角度传入介质Ⅱ中时，波长变为0.6 m，如图所示，若介质Ⅰ中的声速为340 m/s。
(1)求该声波在介质Ⅱ中传播时的频率；
(2)求该声波在介质Ⅱ中传播的速度；
(3)若另一种声波在介质Ⅱ中的传播速度为1 400 m/s，按图中的方向从介质Ⅰ射入介质Ⅱ中，求它在介质Ⅰ和介质Ⅱ中的频率之比。
答案：(1)1 700 Hz (2)1020 m/s (3)1∶1
小结
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波的反射和折射
波的反射
波的折射
波面和波线
波的反射
反射定律
波的折射
折射定律