高二物理人教版（2019）选择性必修第一册（全国）3.3 波的反射、折射和衍射 导学案含答案

3.3波的反射、折射和衍射【学习目标】1.了解波的反射现象，知道波在界面反射时遵循的规律，并能解释生活中波的反射现象。2.了解波的折射现象，知道波折射时遵循的规律3.知道什么是波的衍射，理解发生明显衍射现象的条件【开启新探索】前面两节，我们学习了如何形成机械波、波的传播特点以及如何定量的对波进行描述。在接下来的几节中我们将研究波在传播过程中又有怎样的特点。【质疑提升1】波的反射蝙蝠在飞行的时候，能根据发出、接收超声波就能判断探测目标是昆虫还是障碍物，以及距离它有多远。人们通常把蝙蝠的这种探测目标的方式，叫做“回声定位”。你知道这是蝙蝠应用了波的哪种特性？你还知道这种特性的哪些实例？试举例说明实例是应用还是减弱。什么是波的反射？波的反射遵循怎样的规律？波的反射：当波遇到时的现象叫做波的反射。波的反射遵循反射定律：反射线、法线与入射线在内，反射线与入射线分居法线，反射角入射角。波遇到两种介质的界面时，存在反射。（选填“一定”、”不一定”)波的反射应用实例：，防止实例：。波在反射前后，频率、波速、波长。（选填“变化”、“改变化”）机械波可以反射，电磁波反射。（选填“也可以”、“不可以”）【质疑提升2】波的折射通过初中的学习我们知道，光从一种介质进入另一种介质时会发生折射。理论和实验表明，一切波都会发生折射，阅读课本P67，理解水波在深度不同的水域传播时，在交界面处将发生折射。总结一下什么是波的折射？（1）波的折射：波从进入时，会发生，称波的折射。（2）波在折射前后，频率、波速、波长。（选填“变化”、“不变化”）【质疑提升3】波的衍射“未见其人，先闻其声”、“隔墙有耳”、水波绕过细小的障碍物继续传播的现象，说明波在传播过程中具有怎样的特性？什么是波的衍射？你对“波绕过继续”有怎样的理解？波的衍射：波可以障碍物传播，这种现象称为波的衍射。对衍射的理解：如图所示，一点状声源振动，前方有一障碍物，波可以传到哪些区域，说明波发生了衍射现象。声波、水波等机械波可以发生衍射，电磁波衍射。（选填“也可以”、“不可以”）一切波都可以衍射，但波的衍射有明显、不明显的差异。波在什么条件下能够发生明显的衍射现象？观察课本P67图3.3-3“波长一定的水波通过宽度不同的狭缝”，说明：甲、乙两图中，哪个图的水波衍射更明显？当由宽缝逐渐减小狭缝宽度时，衍射现象是更明显、还是更不明显？更明显的衍射时，狭缝的宽度与波长大小上有怎样的关系？保持狭缝的宽度不变，改变水波的波长。观察课本P68图3.3-4“波长不同的水波通过宽度一定的狭缝”，说明：甲、乙、丙三图，哪个图中反映出的衍射现象比较明显？此时波长和狭缝大小具有怎样的关系？通过以上两例，总结波明显衍射现象条件？6．正常人能够听见20Hz到20000Hz的声音，为什么声波有明显的衍射现象？【学以致用】1．一列波在第一种均匀介质中的波长为λ1，在第二种均匀介质中的波长为λ2，且λ1=3λ2，那么波在这两种介质中的频率之比和波速之比分别为（）A．3:11:1B．1:13:1C．1:31:1D．1:11:32．以下关于波的衍射的说法，正确的是（）A．波遇到障碍物时，一定会发生明显的衍射现象B．当障碍物的尺寸比波长大得多时，会发生明显的衍射现象C．当孔的大小比波长小时，会发生明显的衍射现象D．通常讲话产生的声波，经过尺寸为1mm左右的障碍物时不会发生明显的衍射现象3．在水波槽的衍射实验中，若打击水面的振子振动的频率是5Hz，水波在水波槽中的传播速度是0.05m/s，为观察到显著的衍射现象，小孔直径d应为（）A．10cmB．5mC．d≥1cmD．d≤1cm4．一列水波穿过小孔产生衍射，衍射后的水波（）A．波长增大 B．波速度增大 C．频率减小 D．振幅减小【核心素养专练】1．下列现象属于波的衍射现象的是（）A．在空旷的山谷里喊叫，可以听到回声B．只闻其声，不见其人C．余音绕梁，三日而不绝D．夏日的雷声有时轰鸣不绝2．下列说法中错误的是（）A．衍射是一切波特有的现象B．障碍物或孔越小越易产生衍射C．在空旷的山谷里叫喊，可以听到回音，这是声波的衍射现象D．在空旷的山谷里叫喊，可以听到回音，这是声音的反射现象3．如图所示，圆形实线是波源O在水槽里产生的水波的波峰，下列说法正确的是（）A．水波只要进入∠CAE和∠DBF区域就叫波的衍射B．水波只要进入∠CAA′和∠DBB′区域就叫波的衍射C．水波必须充满∠CAE和∠DBF区域才叫波的衍射D．水波必须充满∠CAA′和∠DBB′区域才叫波的衍射4．如图所示是水波遇到小孔或障碍物后的图像，图中每两条实线间的距离表示一个波长，其中正确的图像是（）A．B．C． D．5．小河中有一个实心桥墩P，A为靠近桥墩浮在平静水面上的一片树叶，俯视如图所示。现在S处以某一频率拍打水面，使形成的水波能带动树叶A明显振动起来，可以采用的方法是（）以较低的频率拍打水面 B．以较高的频率拍打水面只要拍打，A就会明显振动 D．无论怎样拍打，A都不会明显振动6．波长为60m和17m的两列声波在空气中传播时，下列叙述正确的是（）A．波长为60m的声波比17m的声波传播速度慢B．波长为60m的声波比17m的声波频率高C．波长为60m的声波比17m的声波易发生明显衍射D．波长为17m的声波不能发生衍射7．如图，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）之间距离表示一个波长，相邻波纹间距离与AB间距相等。下列说法正确的是（）A．水面波经过孔后波速减小B．水面波经过孔后波纹间距离可能变大C．若波源频率增大，衍射现象更明显D．如果将孔扩大，可能观察不到明显的衍射现象8．渔船上的声呐利用超声波来探测远方鱼群的方位。某渔船发出的一列沿轴传播的超声波在时的波动图像如图甲所示，图乙为质点的振动图像，则（）A．该波沿轴正方向传播B．该波的传播速率为0.25m/sC．经过0.5s，质点沿波的传播方向移动2mD．若遇到3m的障碍物，该波能发生明显的衍射现象9.蝙蝠是通过声波的反射来判断前方是否有障碍物的。科学家在蝙蝠飞行的空间里横跨了很多系有铜铃的绳索，蝙蝠黑暗中在此空间飞行时不会碰撞这些绳索而导致铜铃发声。据此，你认为蝙蝠发出的声波频率应该具有怎样的特征？尽可能用数量级来描述你的估算。不碰，反射，少衍射。所以波长更小。远小于1.7cm10.操场上的喇叭正在播放音乐，有高音也有低音。走到离操场不远的教学大楼后面，听到喇叭播放的音乐声有所减弱。是高音还是低音减弱得明显一些？为什么？高音减小明显。因频率大，波长小，不易明显衍射11.如图，挡板M是固定的，挡板N可以上下移动。现在把M、N两块挡板中的空隙当作一个“小孔”做水波的衍射实验，出现了图示中的图样，P点的水没有振动起来。为了使挡板左边的振动传到P点，可以采用什么办法？减小MN间距、减小频率12.假想人耳可听到的声波波长在毫米数量级。从波的衍射角度思