人教版(新教材)高中物理选择性必修1学案1：3 3 波的反射、折射和衍射

人教版（新教材）高中物理选择性必修第一册PAGEPAGE13.3波的反射、折射和衍射〖学习目标〗1．知道波的反射、折射和衍射现象，知道明显衍射的条件。2．理解波的反射定律和折射定律，能进行简单计算。3．经历探究波的明显衍射现象条件的过程。4．利用波的几种现象实例培养观察、分析和归纳的习惯。〖知识梳理〗知识点一波的反射1．反射现象：波遇到介质界面(如水波遇到挡板)时会返回原介质继续传播的现象。2．反射规律：反射线、法线与入射线在同一内，反射线与入射线分居两侧，反射角入射角。知识点二波的折射1．波的折射：光从一种介质进入另一种介质时会发生折射,同样,一切波都会发生现象。2．水波的折射：水波在不同的水域传播时，在交界处将发生。知识点三波的衍射1．波绕过继续传播的现象。2．发生明显衍射的条件：障碍物或狭缝的尺寸跟相差不多，或者比波长更小。3．一切波都能发生。衍射是波特有的现象。〖课堂探究〗一、波的反射和折射情境1：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？1．波的反射和折射中物理量变化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2.对波的三点说明(1)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，即都与波源的振动频率相同。(2)波速(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。(3)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。例1甲、乙两人站在一堵墙前面，两人相距2a，距墙均为eq\r(3)a。当甲开了一枪后，乙在t时间后听到第一声枪响，则乙在什么时候能听到第二声枪响()A．听不到 B．甲开枪后3t时间C．甲开枪后2t时间 D．甲开枪后eq\f(\r(3)＋\r(7),2)t时间规律方法波的反射应用技巧——回声测距利用回声测距是波的反射的一个重要应用，它的特点是声源正对障碍物，声源发出的声波与回声在同一条直线上传播。(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)解决波的反射问题，关键是根据物理情景规范作出几何图形，然后利用几何知识结合物理规律进行解题。二、波的衍射情境2：声波能绕过障碍物继续传播，衍射声波有什么特点？水波能到达挡板的后面，衍射水波有什么特点？1．波的衍射的条件：应该说衍射是没有条件的，衍射是波特有的现象，一切波都可以发生衍射。衍射只有“明显”与“不明显”之分，障碍物或小孔的尺寸跟波长差不多，或比波长小是产生明显衍射的条件。2．波的衍射的实质：波传到小孔(障碍物)时，小孔(障碍物)仿佛是一个新波源，由它发出的与原来同频率的波在小孔(障碍物)后传播，就偏离了直线方向。波的直线传播只是在衍射不明显时的近似情况。3．衍射现象与观察的矛盾：当孔的尺寸远小于波长时尽管衍射十分突出，但由于衍射波的能量很弱，衍射现象不容易观察到。例2如图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，则对于波经过孔之后的传播情况，下列描述不正确的是()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规律方法衍射现象的两点提醒(1)障碍物的尺寸与波长大小的关系不是发生衍射的条件，而是发生明显衍射的条件，波长越大越易发生明显衍射现象。(2)当孔的尺寸远小于波长时，尽管衍射十分突出，但衍射波的能量很弱，也很难观察到波的衍射。〖课堂达标〗1．关于波的反射与折射，下列说法正确的是()A．入射波的波长一定等于反射波的波长，其频率不变B．入射波的波长一定小于反射波的波长，其频率不变C．入射波的波长一定大于折射波的波长，其频率不变D．入射波的波长一定小于折射波的波长，其频率不变2．(多选)关于波的衍射现象，下列说法正确的是()A．当孔的尺寸比波长大时，一定不会发生衍射现象B．只有孔的尺寸与波长相差不多时，或者比波长还小时才会观察到明显的衍射现象C．只有波才有衍射现象D．衍射是波特有的现象3．一块小石子投入河水中激起一列水波，遇到障碍物后能发生明显衍射现象，障碍物是()A．静止在河面的渔船 B．静止在河面的货船C．竖立在河中的竹竿 D．竖立在河中的桥墩4．“B超”可用于探测人体内脏的病变状况。如图是超声波从肝脏表面入射，经折射与反射，最后从肝脏表面射出的示意图。超声波在进入肝脏发生折射时遵循的规律与光的折射规律类似，可表述为eq\f(sinθ1,sinθ2)＝eq\f(v1,v2)(式中θ1是入射角，θ2是折射角，v1、v2分别是超声波在肝外和肝内的传播速度)，超声波在肿瘤表面发生反射时遵循的规律与光的反射规律相同。已知v2＝0.9v1，入射点与出射点之间的距离是d，入射角是i，肿瘤的反射面恰好与肝脏表面平行。求：肿瘤离肝表面的深度h为多少？

▁▃▅▇█参*考*答*案█▇▅▃▁〖知识梳理〗知识点一平面法线等于知识点二折射深度折射知识点三障碍物波长衍射〖课堂探究〗情境1：波的反射现象。例1〖答案〗C〖解析〗乙听到的第一声枪响必然是甲开枪的声音直接传到乙的耳中，故t＝eq\f(2a,v)。甲、乙二人及墙的位置如图所示，乙听到的第二声枪响必然是经墙反射传来的枪声，由反射定律可知，波线如图中AC和CB，由几何关系可得eq\x\to(AC)＝eq\x\to(CB)＝2a，故第二声枪响传到乙耳中的时间为t′＝eq\f(\x\to(AC)＋\x\to(CB),v)＝eq\f(4a,v)＝2t。情境2：衍射波与原波具有相同的频率，传播过程中波形没变。例2〖答案〗D〖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，选项A正确；由于在同一均匀介质中，波的传播速度没有变化，又因为波的频率是一定的，又根据λ＝eq\f(v,f)可得波长λ没有变化，选项B正确；当将孔扩大后，孔的宽度和波长有可能不满足发生明显衍射的条件，选项C正确；如果孔的大小不变，使波源频率增大，则波长减小，孔的宽度将比波长大，孔的宽度和波长有可能不满足发生明显衍射现象的条件，选项D错误。〖课堂达标〗1.〖答案〗A〖解析〗入射波与反射波在同种介质中波速相同，频率由波源决定，频率相同，由v＝λf知波长相同，选项A正确，B错误；因不知介质情况，入射波与折射波波长无法比较，选项C、D错误。2.〖答案〗BCD〖解析〗衍射是波特有的现象。当孔的尺寸比波长大时，会发生衍射现象，只不过不明显。只有当孔、缝或障碍物的尺寸跟波长相差不多，或者比波长更小时，才会发生明显的衍射现象，切不可把此条件用来判断波是否发生了衍射现象。3.〖答案〗C〖解析〗河水中激起一列水波，遇到障碍物后能发生明显衍射现象，依据发生明显的衍射现象的条件是障碍物的尺寸与波长相差不大或者比波长小，故该障碍物的尺寸较小，故C正确，A、B、D错误。故选C。4.〖解析〗超声波沿如图所示的路线传播，根据eq\f(sini,sinθ)＝eq\f(v1,v2)，又因为v2＝0.9v1，所以sinθ