2024-2025学年新教材高中物理第3章机械波3.波的反射折射和衍射课件新人教版选择性必修第一册

第三章3波的反射、折射和衍射学习目标1.知道波的反射、折射现象,形成波的反射和波的折射的概念。(物理观念)2.理解波的反射规律和折射定律。(科学思维)3.探究发生明显衍射现象的条件。(科学探究)4.养成观察、探究、归纳的良好习惯,培养学习物理的兴趣。(科学态度与责任)基础落实·必备知识全过关一、波的反射与折射1.波的反射波的反射与光的反射遵循同样的规律。如图所示,当波传播到两种介质的交界处发生反射时,反射线、法线与入射线在

内,反射线与入射线分居

两侧,反射角

入射角。反射波的波长、频率和波速都与入射波相同。

同一平面法线等于2.波的折射

和光的折射遵循一样的规律

波都会发生折射现象。

二、波的衍射1.定义:波可以绕过

继续传播,这种现象叫作波的衍射。

不是衍射条件2.波发生明显衍射现象的条件:只有缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟

相差不多,或者比

时,才能观察到明显的衍射现象。

3.特点:

波都能发生衍射。衍射是波特有的现象。

一切障碍物波长波长更小一切【要点提示】

波折射时频率不变,在不同的介质中波速不同。

情境链接你能解释下列现象吗?(1)在空旷的大房间里说话会产生回音。(2)夏日的雷声有时轰鸣不断。提示

声波的反射现象。

教材拓展教材P72演示实验“水波的衍射”中,采用了哪些实验方法?提示

(1)操作中采用了控制变量法,即水波波长一定,改变狭缝的宽度;狭缝的宽度一定,改变水波的波长。(2)通过归纳法得出发生明显衍射的条件。易错辨析(1)反射波的频率、波速与入射波相同。(

)(2)折射波的频率、波速与入射波相同。(

)(3)夏日的雷声有时轰鸣不绝,原因是声波在云层里多次反射。(

)(4)闻其声而不见其人,说明声波能发生衍射现象。(

)(5)孔的尺寸比波长大得多时就不会发生衍射现象。(

)√×折射波的频率不变,波速变化,则波长也变化。

√√×一切波都能发生衍射,发生明显衍射现象的条件是孔的尺寸比波长小得多。

重难探究·能力素养全提升探究点一波的反射和折射导学探究我们在山中、在大的空房间里大声说话时,都会听到回声,这属于波的什么现象?提示

波的反射。

知识归纳1.波的反射和折射的比较

比较项波的反射波的折射传播方向改变(i=i')改变(r≠i)频率f不变不变波速v不变改变波长λ不变改变2.说明(1)频率f由波源决定:无论是反射波还是折射波都与入射波的频率相同,即与波源的振动频率相同。(2)波速v由介质决定: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。(3)据v=fλ知,波长λ与v及f有关,即与介质和波源有关。反射波与入射波,频率相同、波速相同,故波长相同,折射波与入射波在不同介质中传播,频率相同,波速不同,故波长不同。典例剖析角度1波的反射【例题1】

(2024江西南昌高二期末)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C解析

乙听到第一声枪响是甲开枪的声音直接传到乙的耳中,故t=。甲、乙两人及墙的位置如图所示,乙听到第二声枪响是墙反射的枪声,由反射定律及几何关系得,AC=CB=2a,故第二声枪响传到乙的耳中的时间为对点演练1.(2024山东威海高二期末)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,经过0.5s听到右边山坡反射回来的声音,又经过1.5s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解析

右边的声波从发出到反射回来所用的时间为t1=0.5

s,左边的声波从发出到反射回来所用的时间为t2=2

s,由

可得,山谷的宽度约为d=425

m,故选项C正确。角度2波的折射【例题2】

(2024河南濮阳高二期末)一束平面波从介质1进入另一种介质2的情形如图所示,则波从介质1进入介质2时波速将

(选填“增大”或“减小”),其入射角和折射角的正弦之比为

。

增大

方法技巧

解决波的反射、折射问题的技巧(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)解决波的反射和折射问题,关键是根据物理情境规范作出几何图形,然后利用几何知识结合物理规律进行解题。对点演练2.(2024山东枣庄高二期末)声波从介质Ⅰ进入介质Ⅱ的折射情况如图所示,由图判断下面的说法正确的是(

)A.若i>r,则声波在介质Ⅰ中的传播速度小于声波在介质Ⅱ中的传播速度B.若i>r,则Ⅰ可能是空气,Ⅱ可能是水C.若i>r,则Ⅰ可能是钢铁,Ⅱ可能是空气D.在介质Ⅰ中的传播速度v1与在介质Ⅱ中的传播速度v2满足C解析

根据折射规律

,知A、D项均错误。若i>r,则v1>v2,若Ⅰ是空气,则Ⅱ不可能是水,因为声波在空气中的传播速度比在水中的小,B错误,C正确。探究点二波的衍射导学探究向平静的水面投一块小石子,水面会形成一圈圈美丽的波纹。这些波纹遇到露出水面的较小的石块会产生怎样的现象呢?要点提示

水波会绕过石块继续向前传播。

知识归纳1.发生明显衍射现象的条件(1)水波遇到障碍物的情况当障碍物较小时发现波绕过障碍物继续前进,如同障碍物不存在一样。如图甲所示。(2)水波遇到小孔的情况当孔较小时发现孔后的整个区域里传播着以孔为中心的圆形波。如图乙所示。(3)产生明显衍射的条件产生明显衍射现象,必须具备一定的条件:障碍物或孔的尺寸比波长小,或者跟波长相差不多。2.波的衍射现象分析波传到小孔时,小孔仿佛是一个新的波源,由它发出与原来同频率的波在孔后传播,于是就出现了偏离直线传播的衍射现象。波的直线传播是衍射现象不明显时的近似情形。典例剖析【例题3】

(多选)(2024安徽合肥高二期末)观察水面波衍射的实验装置如图所示,AC和BD是两块挡板,AB是一个孔,O是波源,图中已画出波源所在区域波的传播情况,每两条相邻波纹(图中曲线)之间的距离表示一个波长,则对于波经过孔之后的传播情况,下列描述正确的是(

)A.此时能明显观察到波的衍射现象B.挡板前后波纹间距离相等C.如果将孔AB扩大,有可能观察不到明显的衍射现象D.如果孔的大小不变,使波源频率增大,能更明显地观察到衍射现象ABC解析

从题图中可以看出,孔的大小与波长相差不多,故能够发生明显的衍射现象,A正确;由于在同一均匀介质中,波的传播速度没有变化,波的频率是一定的,又根据

可得波长λ没有变化,B正确;当孔扩大后,发生明显衍射的条件将被破坏,C正确;如果孔的大小不变,使波源频率增大,则波长减小,孔的尺寸将比波长大,失去发生明显衍射现象的条件,D错误。方法技巧

要掌握波的衍射现象应从以下三个方面入手(1)掌握衍射现象的定义。(2)掌握发生明显衍射现象的条件。(3)记住常见的衍射现象,增加感性认识。对点演练3.(多选)(2024浙江舟山高二期末)下图分别表示一列水波在传播过程中遇到了小孔(A、B、C图)或障碍物(D图),其中能发生明显衍射现象的有(

)BC解析

图B、C中小孔与波长相差不多或比波长更小,能发生明显衍射,图A中小孔和图D中障碍物尺寸比与波长大得多,不能发生明显衍射。学以致用·随堂检测全达标123451.(波的反射和折射)(2024福建南平高二月考)人在室内讲话的声音比在空旷的室外讲话声音要洪亮,是因为(

)A.室内空气不流动 B.室内声音多次被反射C.室内声音发生折射 D.室内物体会吸收声音B解析

在室内说话,说话的声音传到墙壁上又反射回来,时间差太短,我们不能分辨出回声与原声,我们听到的是回声与原声的混合,因此我们听到的声音更洪亮,在空旷的场合,声音传播出去,周围没有高大的建筑物,声音不能反射回来,我们听到的只是原声,因此听起来就没有室内洪亮,综上分析,A、C、D错误,B正确。123452.(波的反射和折射)(多选)(2024山东济南高二月考)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,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,在同一种介质中传播,因此波长、波速和频率都不发生变化;波发生折射时,频率不变,波速和波长均发生变化,故B、C正确,A、D错误。123453.(波的衍射)(多选)(2024山东泰安高二月考)下列说法正确的是(

)A.孔的尺寸比波长大得多时不会发生衍射现象B.孔的尺寸比波长小才发生衍射现象C.只有孔的尺寸跟波长相差不多或者比波长更小时,才能观察到明显的衍射现象D.只有波才有衍射现象CD解析

波绕过障碍物的现象称为波的衍射现象,发生明显衍射的条件是孔或障碍物尺寸跟波长相差不多或者比波长更小,孔径大并不是不发生衍射,只是更突出原波的传播,波面只有边缘有变化,即波的衍射现象不明显,所以A、B错误,C正确。衍射现象是波特有的现象,所以D正确。123454.(波的衍射)(2024福建厦门高二月考)利用水波槽观察到的水波衍射图样如图所示,从图样可知(

)A.B侧波是衍射波B.A侧波速与B侧波速相等C.增大水波波源的频率,衍射现象将更明显D.增大挡板之间的距离,衍射现象将更明显B解析

挡板左边是衍射波的波源,故A错误;在同一种介质中,机械波的波速相等,故B正确;波速不变,增大水波波源的频率,水波的波长将减小,而挡板间距没变,所以衍射现象将没有原来的明显,故C错误;在波长没改变的情况下,增大挡板间距,衍射现象将没有原来的明显,故D错误。123455.(波的衍射)(2024云南玉溪一中高三月考)某同学观察到波长相同的水波通过两个宽度不同的狭缝时的现象,如图所示,下列说法正确的是(