波的反射折射和衍射

·课件编辑说明·高中物理选择性必修第一册RJ3波的反射、折射和衍射1.通过实验认识波的反射和折射现象.2.通过用射线解释反射、折射现象,认识波动中建构物理模型的方法.3.知道波的衍射现象和波产生明显衍射现象的条件.学生在初中阶段已经学过光的反射、

折射以及回声等的初步知识,本节内容在相关实例的基础上,以生活中常见的水波为例,介绍了波的反射、折射和衍射现象,进一步加深对波的特性的认识.对波的衍射现象的研究是一个科学探究的过程,教学的关键在于对实验的演示、观察和对实验现象的分析.为了有助于分析实验现象,可以在观察真实现象的同时利用动画进行模拟,以便学生对衍射现象留下更加深刻的印象.新课程标准学业质量水平

1.知道什么是波的反射、波的反射定律

2.知道什么是波的折射

3.理解什么是波的衍射现象,知道衍射是波特有的现象,知道波发生明显衍射的条件

1.知道波的反射和折射现象

2.通过水波的衍射、干涉实验,了解衍射、干涉现象,知道其特点和发生的条件学习任务一:对波的反射和折射的理解[教材链接]

阅读教材第66~67页,填写波的反射和折射的相关知识(1)波的反射①反射现象:波遇到障碍物时会

继续传播的现象.

②反射定律:反射线、

和入射线在同一平面内,反射线和入射线分居

两侧,反射角

入射角.

(2)波的折射:波在传播过程中,由一种介质进入另一种介质时,

发生偏折的现象.

返回来法线法线等于传播方向例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,此时汽车与山崖的距离是多少?(v声=340m/s)

学习任务一:对波的反射和折射的理解变式

当一个探险者进入一个山谷后,为了估测出山谷的宽度,他吼一声后,经过0.5s听到右边山坡反射回来的声音,又经过1.5s后听到左边山坡反射回来的声音.若声速为340m/s,则这个山谷的宽度约为(

)A.170m B.340mC.425m D.680mC

学习任务一:对波的反射和折射的理解例2

一列声波在空气中的波长为0.25m.当该声波传入某种介质中时,波长变为0.8m,若空气中的声速是340m/s.求:(1)该声波在介质中传播时的频率.

学习任务一:对波的反射和折射的理解例2

一列声波在空气中的波长为0.25m.当该声波传入某种介质中时,波长变为0.8m,若空气中的声速是340m/s.求:(2)该声波在介质中传播的速度大小.[答案]1088m/s[解析]由v=λf得v2=λ2f=0.8×1360m/s=1088m/s.学习任务一:对波的反射和折射的理解变式(多选)下列说法正确的是 (

)A.波发生反射时,波的频率不变,但波长、波速发生变化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BC[解析]

波发生反射时,波是在同一种介质中传播,频率、波长和波速均不变,选项A错误,选项B正确;波发生折射时,波是从一种介质传入另一种介质,波速发生变化,而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D错误,选项C正确.学习任务一:对波的反射和折射的理解

学习任务一:对波的反射和折射的理解

学习任务一:对波的反射和折射的理解[教材链接]

阅读教材第67~68页,填写波的衍射的相关知识(1)定义:波可以

障碍物继续传播,这种现象叫作波的衍射.

(2)影响衍射明显程度的因素①波长:在缝、孔的宽度或障碍物的尺寸保持不变的条件下,波长越长,衍射

.

②缝、孔的宽度或障碍物的尺寸:在波长保持不变的条件下,缝、孔的宽度或障碍物的尺寸越小,衍射

.

学习任务二:对波的衍射的理解绕过越明显越明显(3)发生明显衍射的条件:只有缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长

,或者比波长

时,才能发生明显的衍射现象.

学习任务二:对波的衍射的理解相差不多更小例3(多选)如图3-3-3所示是观察水面波衍射的实验装置,AC和BD是两块挡板,AB是一个小孔,O是波源.图中已画出波源所在区域的传播情况,每两条相邻的波纹(图中曲线)之间的距离表示一个波长.对于波经过孔之后的传播情况,下列描述正确的是 (

)A.此时能观察到明显的衍射现象B.若将孔AB扩大,则有可能观察不到明显的衍射现象C.挡板前、后波纹之间距离相等D.若孔的大小不变,使波源频率增大,则一定能观察到明显的衍射现象学习任务二:对波的衍射的理解图3-3-3ABC

学习任务二:对波的衍射的理解图3-3-3变式1(多选)一列波在传播过程中通过一个障碍物,发生了一定程度的衍射,以下方法可以使衍射现象更明显的是(

)A.增大障碍物的尺寸 B.减小波的频率C.缩小障碍物的尺寸 D.增大波的频率[解析]

发生明显衍射的条件是孔、缝的宽度或障碍物的尺寸比波长小或与波长相差不多,要使衍射现象变得明显,可以通过缩小障碍物的尺寸或增大波长(减小波的频率)来实现,选项B、C正确.学习任务二:对波的衍射的理解BC变式2

如图3-3-4所示,O是水面上一波源,实、虚线分别表示该时刻相邻的波峰、波谷,A是挡板,B是小孔.经过一段时间,水面上的波形将分布于(

)A.整个区域B.阴影Ⅰ以外区域C.阴影Ⅱ以外区域D.阴影Ⅲ以外区域[解析]

由图可直观看出,半波长为实、虚两圆半径之差,且挡板A的尺寸比波长大得多,而小孔B的宽度与波长差不多,根据波发生明显衍射的条件知,该波在挡板A处的衍射现象很不明显,故Ⅰ区内水面无波形,故选项A、C、D错误;该波的波长与小孔B的宽度差不多,能够发生明显的衍射,故在阴影区Ⅱ、Ⅲ之内存在明显的衍射波的波形,故选项B正确.学习任务二:对波的衍射的理解图3-3-4B1.衍射是波特有的现象,一切波都能发生衍射现象.2.缝、孔的宽度或障碍物的尺寸大小并不是决定衍射能否发生的条件,仅是衍射现象是否明显的条件.3.当波长与障碍物的尺寸相比非常小时,波将沿直线传播,观察不到衍射现象.学习任务二:对波的衍射的理解1.(多选)如图所示,一小型渔港的防波堤两端M、N相距约40m,在防波堤后A、B两处有两个小船进港躲避风浪.某次海啸引起的波浪沿垂直于防波堤的方向向防波堤传播,下列说法中正确的是 (

)A.假设波浪的波长约为10m,则A、B两处小船基本上不受波浪影响B.假设波浪的波长约为10m,则A、B两处小船明显受到波浪影响C.假设波浪的波长约为50m,则A、B两处小船基本上不受波浪影响D.假设波浪的波长约为50m,则A、B两处小船明显受到波浪影响AD[解析]

A、B两处小船明显受到影响是因为水波发生明显的衍射,波浪能传播到A、B处的结果,当障碍物或缝隙的尺寸比波长小或跟波长差不多的时候,会发生明显的衍射现象,故选项A、D正确.2.渔船常利用超声波来探测远处鱼群的方位.已知某超声波频率为1.0×105Hz,某时刻该超声波在水中传播的波动图像如图所示.(1)从该时刻开始计时,画出x=7.5×10-3m处质点做简谐运动的振动图像(至少一个周期);[答案]

如图所示

[解析]x=7.5×10-3m处质点做简谐运动的振动图像如图所示.2.渔船常利用超声波来探测远处鱼群的方位.已知某超声波频率为1.0×105Hz,某时刻该超声波在水中传播的波动图像如图所示.(2)现测得超声波信号从渔船到鱼群往返一次所用时间为4s,求鱼群与渔船间的距离(忽略船和鱼群的运动).[答案]3000m

1.(波的反射和折射)(多选)下列叙述属于波的反射现象的是 (

)A.夏日的雷声有时会轰鸣不绝B.在空房间里讲话,会感到声音比在野外响C.水波从深水区入射到浅水区时方向变化D.讲话者又听到自己的回声ABD[解析]

选项A、B、D都属于波的反射现象,选项C属于波的折射现象.2.(波的反射与折射)对于波长为100m的声波,下列说法正确的是 (

)A.在同一介质中,比波长为20m的声波传播快B.在空气中的频率比在水中的大C.声波能发生折射,但折射后频率发生变化D.声波能发生反射,但反射后波速不变D[解析]

机械波的传播速度由介质决定,选项A错误;波的频率由波源决定,与介质无关,选项B错误;折射后,波进入另一种介质,传播速度发生变化,频率不变,而反射后回到原来的介质,传播速度不变,选项C错误,D正确.3.(波的衍射)(多选)利用发波水槽观察波的衍射现象时,看到如图3-3-5所示的图样.为使衍射现象更明显,下列方法可采用的是(

)A.缩小挡板间距B.增大挡板间距C.减小波源频率D.减小水波的振幅AC[解析]

在相同条件下,波长越长的波越容易发生明显衍射现象,本题中水波波长不变,适当缩小挡板间距,衍射现象更明显,故A正确