2024-2025學(xué)年新教材高中物理第3章機(jī)械波3.波的反射折射和衍射課件新人教版選擇性必修第一冊(cè)

第三章3波的反射、折射和衍射學(xué)習(xí)目標(biāo)1.知道波的反射、折射現(xiàn)象,形成波的反射和波的折射的概念。(物理觀念)2.理解波的反射規(guī)律和折射定律。(科學(xué)思維)3.探究發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件。(科學(xué)探究)4.養(yǎng)成觀察、探究、歸納的良好習(xí)慣,培養(yǎng)學(xué)習(xí)物理的興趣。(科學(xué)態(tài)度與責(zé)任)基礎(chǔ)落實(shí)·必備知識(shí)全過(guò)關(guān)一、波的反射與折射1.波的反射波的反射與光的反射遵循同樣的規(guī)律。如圖所示,當(dāng)波傳播到兩種介質(zhì)的交界處發(fā)生反射時(shí),反射線、法線與入射線在

內(nèi),反射線與入射線分居

兩側(cè),反射角

入射角。反射波的波長(zhǎng)、頻率和波速都與入射波相同。

同一平面法線等于2.波的折射

和光的折射遵循一樣的規(guī)律

波都會(huì)發(fā)生折射現(xiàn)象。

二、波的衍射1.定義:波可以繞過(guò)

繼續(xù)傳播,這種現(xiàn)象叫作波的衍射。

不是衍射條件2.波發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件:只有縫、孔的寬度或障礙物的尺寸跟

相差不多,或者比

時(shí),才能觀察到明顯的衍射現(xiàn)象。

3.特點(diǎn):

波都能發(fā)生衍射。衍射是波特有的現(xiàn)象。

一切障礙物波長(zhǎng)波長(zhǎng)更小一切【要點(diǎn)提示】

波折射時(shí)頻率不變,在不同的介質(zhì)中波速不同。

情境鏈接你能解釋下列現(xiàn)象嗎?(1)在空曠的大房間里說(shuō)話會(huì)產(chǎn)生回音。(2)夏日的雷聲有時(shí)轟鳴不斷。提示

聲波的反射現(xiàn)象。

教材拓展教材P72演示實(shí)驗(yàn)“水波的衍射”中,采用了哪些實(shí)驗(yàn)方法?提示

(1)操作中采用了控制變量法,即水波波長(zhǎng)一定,改變狹縫的寬度;狹縫的寬度一定,改變水波的波長(zhǎng)。(2)通過(guò)歸納法得出發(fā)生明顯衍射的條件。易錯(cuò)辨析(1)反射波的頻率、波速與入射波相同。(

)(2)折射波的頻率、波速與入射波相同。(

)(3)夏日的雷聲有時(shí)轟鳴不絕,原因是聲波在云層里多次反射。(

)(4)聞其聲而不見(jiàn)其人,說(shuō)明聲波能發(fā)生衍射現(xiàn)象。(

)(5)孔的尺寸比波長(zhǎng)大得多時(shí)就不會(huì)發(fā)生衍射現(xiàn)象。(

)√×折射波的頻率不變,波速變化,則波長(zhǎng)也變化。

√√×一切波都能發(fā)生衍射,發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件是孔的尺寸比波長(zhǎng)小得多。

重難探究·能力素養(yǎng)全提升探究點(diǎn)一波的反射和折射導(dǎo)學(xué)探究我們?cè)谏街?、在大的空房間里大聲說(shuō)話時(shí),都會(huì)聽(tīng)到回聲,這屬于波的什么現(xiàn)象?提示

波的反射。

知識(shí)歸納1.波的反射和折射的比較

比較項(xiàng)波的反射波的折射傳播方向改變(i=i')改變(r≠i)頻率f不變不變波速v不變改變波長(zhǎng)λ不變改變2.說(shuō)明(1)頻率f由波源決定:無(wú)論是反射波還是折射波都與入射波的頻率相同,即與波源的振動(dòng)頻率相同。(2)波速v由介質(zhì)決定:反射波與入射波在同一介質(zhì)中傳播,波速不變,折射波與入射波在不同介質(zhì)中傳播,波速變化。(3)據(jù)v=fλ知,波長(zhǎng)λ與v及f有關(guān),即與介質(zhì)和波源有關(guān)。反射波與入射波,頻率相同、波速相同,故波長(zhǎng)相同,折射波與入射波在不同介質(zhì)中傳播,頻率相同,波速不同,故波長(zhǎng)不同。典例剖析角度1波的反射【例題1】

(2024江西南昌高二期末)甲、乙兩人平行站在一堵墻前面,兩人相距2a,距離墻均為

a。當(dāng)甲開(kāi)了一槍后,乙在時(shí)間t后聽(tīng)到第一聲槍響,則乙聽(tīng)到第二聲槍響的時(shí)間為(

)A.聽(tīng)不到B.甲開(kāi)槍3t后C.甲開(kāi)槍2t后C解析

乙聽(tīng)到第一聲槍響是甲開(kāi)槍的聲音直接傳到乙的耳中,故t=。甲、乙兩人及墻的位置如圖所示,乙聽(tīng)到第二聲槍響是墻反射的槍聲,由反射定律及幾何關(guān)系得,AC=CB=2a,故第二聲槍響傳到乙的耳中的時(shí)間為對(duì)點(diǎn)演練1.(2024山東威海高二期末)當(dāng)一個(gè)探險(xiǎn)者進(jìn)入一個(gè)山谷后,為了估測(cè)出山谷的寬度,他吼一聲,經(jīng)過(guò)0.5s聽(tīng)到右邊山坡反射回來(lái)的聲音,又經(jīng)過(guò)1.5s聽(tīng)到左邊山坡反射回來(lái)的聲音,若聲速為340m/s,則這個(gè)山谷的寬度約為(

)A.170m B.340mC.425m D.680mC解析

右邊的聲波從發(fā)出到反射回來(lái)所用的時(shí)間為t1=0.5

s,左邊的聲波從發(fā)出到反射回來(lái)所用的時(shí)間為t2=2

s,由

可得,山谷的寬度約為d=425

m,故選項(xiàng)C正確。角度2波的折射【例題2】

(2024河南濮陽(yáng)高二期末)一束平面波從介質(zhì)1進(jìn)入另一種介質(zhì)2的情形如圖所示,則波從介質(zhì)1進(jìn)入介質(zhì)2時(shí)波速將

(選填“增大”或“減小”),其入射角和折射角的正弦之比為

。

增大

方法技巧

解決波的反射、折射問(wèn)題的技巧(1)若是一般情況下的反射,反射波和入射波是遵從反射定律的,可用反射定律作圖后再求解。(2)利用回聲測(cè)距時(shí),要特別注意聲源是否運(yùn)動(dòng),若聲源運(yùn)動(dòng),聲源發(fā)出的原聲至障礙物再返回至聲源的這段時(shí)間與聲源的運(yùn)動(dòng)時(shí)間相同。(3)解決波的反射和折射問(wèn)題,關(guān)鍵是根據(jù)物理情境規(guī)范作出幾何圖形,然后利用幾何知識(shí)結(jié)合物理規(guī)律進(jìn)行解題。對(duì)點(diǎn)演練2.(2024山東棗莊高二期末)聲波從介質(zhì)Ⅰ進(jìn)入介質(zhì)Ⅱ的折射情況如圖所示,由圖判斷下面的說(shuō)法正確的是(

)A.若i>r,則聲波在介質(zhì)Ⅰ中的傳播速度小于聲波在介質(zhì)Ⅱ中的傳播速度B.若i>r,則Ⅰ可能是空氣,Ⅱ可能是水C.若i>r,則Ⅰ可能是鋼鐵,Ⅱ可能是空氣D.在介質(zhì)Ⅰ中的傳播速度v1與在介質(zhì)Ⅱ中的傳播速度v2滿足C解析

根據(jù)折射規(guī)律

,知A、D項(xiàng)均錯(cuò)誤。若i>r,則v1>v2,若Ⅰ是空氣,則Ⅱ不可能是水,因?yàn)槁暡ㄔ诳諝庵械膫鞑ニ俣缺仍谒械男?B錯(cuò)誤,C正確。探究點(diǎn)二波的衍射導(dǎo)學(xué)探究向平靜的水面投一塊小石子,水面會(huì)形成一圈圈美麗的波紋。這些波紋遇到露出水面的較小的石塊會(huì)產(chǎn)生怎樣的現(xiàn)象呢?要點(diǎn)提示

水波會(huì)繞過(guò)石塊繼續(xù)向前傳播。

知識(shí)歸納1.發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件(1)水波遇到障礙物的情況當(dāng)障礙物較小時(shí)發(fā)現(xiàn)波繞過(guò)障礙物繼續(xù)前進(jìn),如同障礙物不存在一樣。如圖甲所示。(2)水波遇到小孔的情況當(dāng)孔較小時(shí)發(fā)現(xiàn)孔后的整個(gè)區(qū)域里傳播著以孔為中心的圓形波。如圖乙所示。(3)產(chǎn)生明顯衍射的條件產(chǎn)生明顯衍射現(xiàn)象,必須具備一定的條件:障礙物或孔的尺寸比波長(zhǎng)小,或者跟波長(zhǎng)相差不多。2.波的衍射現(xiàn)象分析波傳到小孔時(shí),小孔仿佛是一個(gè)新的波源,由它發(fā)出與原來(lái)同頻率的波在孔后傳播,于是就出現(xiàn)了偏離直線傳播的衍射現(xiàn)象。波的直線傳播是衍射現(xiàn)象不明顯時(shí)的近似情形。典例剖析【例題3】

(多選)(2024安徽合肥高二期末)觀察水面波衍射的實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示,AC和BD是兩塊擋板,AB是一個(gè)孔,O是波源,圖中已畫(huà)出波源所在區(qū)域波的傳播情況,每?jī)蓷l相鄰波紋(圖中曲線)之間的距離表示一個(gè)波長(zhǎng),則對(duì)于波經(jīng)過(guò)孔之后的傳播情況,下列描述正確的是(

)A.此時(shí)能明顯觀察到波的衍射現(xiàn)象B.擋板前后波紋間距離相等C.如果將孔AB擴(kuò)大,有可能觀察不到明顯的衍射現(xiàn)象D.如果孔的大小不變,使波源頻率增大,能更明顯地觀察到衍射現(xiàn)象ABC解析

從題圖中可以看出,孔的大小與波長(zhǎng)相差不多,故能夠發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象,A正確;由于在同一均勻介質(zhì)中,波的傳播速度沒(méi)有變化,波的頻率是一定的,又根據(jù)

可得波長(zhǎng)λ沒(méi)有變化,B正確;當(dāng)孔擴(kuò)大后,發(fā)生明顯衍射的條件將被破壞,C正確;如果孔的大小不變,使波源頻率增大,則波長(zhǎng)減小,孔的尺寸將比波長(zhǎng)大,失去發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件,D錯(cuò)誤。方法技巧

要掌握波的衍射現(xiàn)象應(yīng)從以下三個(gè)方面入手(1)掌握衍射現(xiàn)象的定義。(2)掌握發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件。(3)記住常見(jiàn)的衍射現(xiàn)象,增加感性認(rèn)識(shí)。對(duì)點(diǎn)演練3.(多選)(2024浙江舟山高二期末)下圖分別表示一列水波在傳播過(guò)程中遇到了小孔(A、B、C圖)或障礙物(D圖),其中能發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的有(

)BC解析

圖B、C中小孔與波長(zhǎng)相差不多或比波長(zhǎng)更小,能發(fā)生明顯衍射,圖A中小孔和圖D中障礙物尺寸比與波長(zhǎng)大得多,不能發(fā)生明顯衍射。學(xué)以致用·隨堂檢測(cè)全達(dá)標(biāo)123451.(波的反射和折射)(2024福建南平高二月考)人在室內(nèi)講話的聲音比在空曠的室外講話聲音要洪亮,是因?yàn)?

)A.室內(nèi)空氣不流動(dòng) B.室內(nèi)聲音多次被反射C.室內(nèi)聲音發(fā)生折射 D.室內(nèi)物體會(huì)吸收聲音B解析

在室內(nèi)說(shuō)話,說(shuō)話的聲音傳到墻壁上又反射回來(lái),時(shí)間差太短,我們不能分辨出回聲與原聲,我們聽(tīng)到的是回聲與原聲的混合,因此我們聽(tīng)到的聲音更洪亮,在空曠的場(chǎng)合,聲音傳播出去,周?chē)鷽](méi)有高大的建筑物,聲音不能反射回來(lái),我們聽(tīng)到的只是原聲,因此聽(tīng)起來(lái)就沒(méi)有室內(nèi)洪亮,綜上分析,A、C、D錯(cuò)誤,B正確。123452.(波的反射和折射)(多選)(2024山東濟(jì)南高二月考)下列說(shuō)法正確的是(

)A.波發(fā)生反射時(shí),波的頻率不變,波速變小,波長(zhǎng)變短B.波發(fā)生反射時(shí),頻率、波長(zhǎng)、波速均不變C.波發(fā)生折射時(shí),波的頻率不變,但波長(zhǎng)、波速發(fā)生變化D.波發(fā)生折射時(shí),波的頻率、波長(zhǎng)、波速均發(fā)生變化BC解析

波發(fā)生反射時(shí),在同一種介質(zhì)中傳播,因此波長(zhǎng)、波速和頻率都不發(fā)生變化;波發(fā)生折射時(shí),頻率不變,波速和波長(zhǎng)均發(fā)生變化,故B、C正確,A、D錯(cuò)誤。123453.(波的衍射)(多選)(2024山東泰安高二月考)下列說(shuō)法正確的是(

)A.孔的尺寸比波長(zhǎng)大得多時(shí)不會(huì)發(fā)生衍射現(xiàn)象B.孔的尺寸比波長(zhǎng)小才發(fā)生衍射現(xiàn)象C.只有孔的尺寸跟波長(zhǎng)相差不多或者比波長(zhǎng)更小時(shí),才能觀察到明顯的衍射現(xiàn)象D.只有波才有衍射現(xiàn)象CD解析

波繞過(guò)障礙物的現(xiàn)象稱(chēng)為波的衍射現(xiàn)象,發(fā)生明顯衍射的條件是孔或障礙物尺寸跟波長(zhǎng)相差不多或者比波長(zhǎng)更小,孔徑大并不是不發(fā)生衍射,只是更突出原波的傳播,波面只有邊緣有變化,即波的衍射現(xiàn)象不明顯,所以A、B錯(cuò)誤,C正確。衍射現(xiàn)象是波特有的現(xiàn)象,所以D正確。123454.(波的衍射)(2024福建廈門(mén)高二月考)利用水波槽觀察到的水波衍射圖樣如圖所示,從圖樣可知(

)A.B側(cè)波是衍射波B.A側(cè)波速與B側(cè)波速相等C.增大水波波源的頻率,衍射現(xiàn)象將更明顯D.增大擋板之間的距離,衍射現(xiàn)象將更明顯B解析

擋板左邊是衍射波的波源,故A錯(cuò)誤;在同一種介質(zhì)中,機(jī)械波的波速相等,故B正確;波速不變,增大水波波源的頻率,水波的波長(zhǎng)將減小,而擋板間距沒(méi)變,所以衍射現(xiàn)象將沒(méi)有原來(lái)的明顯,故C錯(cuò)誤;在波長(zhǎng)沒(méi)改變的情況下,增大擋板間距,衍射現(xiàn)象將沒(méi)有原來(lái)的明顯,故D錯(cuò)誤。123455.(波的衍射)(2024云南玉溪一中高三月考)某同學(xué)觀察到波長(zhǎng)相同的水波通過(guò)兩個(gè)寬度不同的狹縫時(shí)的現(xiàn)象,如圖所示,下列說(shuō)法正確的是(