新教材2025版高中物理第三章機(jī)械波3.波的反射折射和衍射學(xué)生用書新人教版選擇性必修第一冊

3.波的反射、折射和衍射新課程標(biāo)準(zhǔn)核心素養(yǎng)目標(biāo)1.知道波的反射和折射現(xiàn)象2．通過試驗(yàn)，了解波的衍射現(xiàn)象物理觀念知道波傳播到兩種介質(zhì)的界面時(shí)會(huì)發(fā)生反射和折射現(xiàn)象科學(xué)思維知道波的反射規(guī)律，知道波的衍射現(xiàn)象，理解發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件必備學(xué)問·自主學(xué)習(xí)——突出基礎(chǔ)性素養(yǎng)夯基一、波的反射當(dāng)水波遇到擋板時(shí)會(huì)發(fā)生反射．假如用一條射線代表水波的入射方向(入射線)，用另一條射線代表水波的反射方向(反射線)，如圖所示．二、波的折射一列水波在深度不同的水域傳播時(shí)，在________處將發(fā)生折射(refraction)，如圖所示．三、波的衍射1．定義：波可以繞過障礙物接著傳播，這種現(xiàn)象叫作波的衍射．2．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波長____________，或者比波長________，才能視察到明顯的衍射現(xiàn)象．3．波的衍射的普遍性：一切波都能發(fā)生________，________是波特有的現(xiàn)象．【思索辨析】推斷正誤，正確的畫“√”，錯(cuò)誤的畫“×”．(1)機(jī)械波在一個(gè)周期內(nèi)傳播的距離就是振幅的4倍.()(2)波速表示介質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的快慢．()(3)一切波都會(huì)發(fā)生折射現(xiàn)象．()(4)孔的尺寸比波長大得多時(shí)就不會(huì)發(fā)生衍射現(xiàn)象．()(5)波在不同的介質(zhì)里頻率、波速、波長都會(huì)發(fā)生變更．()關(guān)鍵實(shí)力·合作探究——突出綜合性素養(yǎng)形成探究點(diǎn)一波的反射、波的折射探究總結(jié)1.波的反射和折射的比較現(xiàn)象波的反射波的折射傳播方向變更(θ反＝θ入)變更(θ折≠θ入)頻率f不變不變波速v不變變更波長λ不變變更2.說明(1)頻率f由波源確定．(2)波速v由介質(zhì)確定．因?yàn)檎凵洳ㄅc入射波在不同的介質(zhì)中傳播，所以波速發(fā)生變更．(3)依據(jù)v＝λf知，波長λ與v及f有關(guān)，即與介質(zhì)和波源有關(guān)．波發(fā)生反射時(shí)，頻率、波長和波速均不變；波發(fā)生折射時(shí)，波的頻率不變，波速隨介質(zhì)的變更而變更，波長隨波速的變更而變更．典例示范例1(多選)下列說法正確的是()A.波發(fā)生反射時(shí)，波的頻率不變，波速變小，波長變短B.波發(fā)生反射時(shí)，波的頻率、波長、波速均不變C．波發(fā)生折射時(shí)，波的頻率不變，但波長、波速發(fā)生變更D．波發(fā)生折射時(shí)，波的頻率、波長、波速均發(fā)生變更課堂筆記針對訓(xùn)練1一列波在第一種勻稱介質(zhì)中的波長為λ1，在其次種勻稱介質(zhì)中的波長為λ2，且λ1＝3λ2，那么波在這兩種介質(zhì)中的頻率之比和波速之比分別為()A．3∶11∶1B．1∶31∶4C．1∶13∶1D．1∶11∶3針對訓(xùn)練2某物體發(fā)出的聲音在空氣中的波長為1m，波速為340m/s，在海水中的波長為4.5m．海面上發(fā)出的聲音經(jīng)0.4s聽到回聲，則海水的深度為多少？探究點(diǎn)二波的衍射導(dǎo)學(xué)探究如右圖所示，日常生活中，“聞其聲不見其人”的物理現(xiàn)象說明白什么？探究總結(jié)1.波的衍射的條件：應(yīng)當(dāng)說衍射是沒有條件的，衍射是波特有的現(xiàn)象，一切波都可以發(fā)生衍射．衍射只有“明顯”與“不明顯”之分，障礙物或小孔的尺寸跟波長差不多，或比波長小是產(chǎn)生明顯衍射的條件．2．波的衍射的實(shí)質(zhì)：波傳到小孔(障礙物)時(shí)，小孔(障礙物)仿佛是一個(gè)新波源，由它發(fā)出的與原來同頻率的波在小孔(障礙物)后傳播，就偏離了直線方向．波的直線傳播只是在衍射不明顯時(shí)的近似狀況．3．衍射現(xiàn)象與視察的沖突：當(dāng)孔的尺寸遠(yuǎn)小于波長時(shí)盡管衍射非常突出，但由于衍射波的能量很弱，衍射現(xiàn)象不簡單視察到．典例示范例2如圖所示，P為橋墩，A為靠近橋墩浮在水面的葉片，波源S連續(xù)振動(dòng)，形成水波，此時(shí)葉片A靜止不動(dòng)．為使水波能帶動(dòng)葉片振動(dòng)，可用的方法是()A．提高波源頻率B．降低波源頻率C．增大波源到橋墩的距離D．減小波源到橋墩的距離針對訓(xùn)練3下列關(guān)于波的衍射的說法正確的是()A.波要發(fā)生衍射現(xiàn)象必需滿意肯定的條件B．與光波相比聲波簡單發(fā)生衍射是由于聲波波長較長C．對同一列波，縫、孔或障礙物越大衍射現(xiàn)象越明顯D．只有橫波才能發(fā)生衍射現(xiàn)象，縱波不能發(fā)生衍射現(xiàn)象針對訓(xùn)練4如圖所示是水波遇到小孔或障礙物后的圖像，圖中每兩條實(shí)線間的距離表示一個(gè)波長，其中正確的圖像是()課堂檢測·素養(yǎng)提升——突出創(chuàng)新性素養(yǎng)達(dá)標(biāo)1.(多選)以下關(guān)于波的相識，正確的是()A．潛艇利用聲吶探測四周物體的分布狀況，用的是波的反射原理B．隱形飛機(jī)怪異的外形及表面涂特別隱形物質(zhì)，是為了削減波的反射，從而達(dá)到隱形的目的C．雷達(dá)的工作原理是利用波的折射D．水波從深水區(qū)傳到淺水區(qū)變更傳播方向的現(xiàn)象，是波的折射現(xiàn)象2．如圖中，1、2、3分別代表入射波、反射波、折射波的波線，則()A．2與1的波長、頻率相等，波速不等B．2與1的波速、頻率相等，波長不等C．3與1的波速、頻率、波長相等D．3與1的頻率相等，波速、波長均不等3.如圖所示是利用水波槽視察到的水波衍射圖像，從圖像可知()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4.某居住地A位于某山脈的一側(cè)，山脈的另一側(cè)P處建有無線電波放射站，如圖所示．該放射站可發(fā)送頻率為400kHz的中波和400MHz的微波，已知無線電波在空氣中的傳播速度都為3×108m/s.(1)該中波和微波的波長各是多少？(2)放射站發(fā)出的電磁波是經(jīng)過什么形式后到達(dá)居住地A處的？(3)若兩種波的接收效果不同，請說明哪一種波的接收效果更好．為什么？3．波的反射、折射和衍射必備學(xué)問·自主學(xué)習(xí)二、交界面三、2．相差不多更小時(shí)3．衍射衍射思索辨析答案：(1)×(2)×(3)√(4)×(5)×關(guān)鍵實(shí)力·合作探究探究點(diǎn)一【例1】【解析】波發(fā)生反射時(shí)，波在同一種介質(zhì)中傳播，頻率、波長和波速均不變，A錯(cuò)誤，B正確；波發(fā)生折射時(shí)，是從一種介質(zhì)傳播到另一種介質(zhì)，波速發(fā)生變更，波的頻率由波源確定，所以頻率不變，由公式v＝λf可知，波長發(fā)生變更．C正確，D錯(cuò)誤．【答案】BC針對訓(xùn)練1解析：同一列波，頻率不變，由v＝λf得f1f2＝11，答案：C針對訓(xùn)練2解析：聲音在空氣與在水中的頻率相同，則v空λ空＝v水λ水，所以v水＝v空λ空λ水＝340×4.5m/s＝1530m/s，物體發(fā)出的聲音經(jīng)答案：306m探究點(diǎn)二提示：聲波易繞過障礙物傳入人耳，而光波沿直線傳播，不易繞過障礙物．【例2】【解析】波的頻率與振動(dòng)的頻率相等，波速不變，依據(jù)λ＝vf【答案】B針對訓(xùn)練3解析：A、D錯(cuò)：衍射是波特有的現(xiàn)象，一切波都能發(fā)生衍射現(xiàn)象．B對：波長越長衍射現(xiàn)象越明顯．C錯(cuò)：對同一列波，縫、孔或障礙物越大衍射現(xiàn)象越不明顯．答案：B針對訓(xùn)練4解析：當(dāng)波的波長與小孔的尺寸相當(dāng)，或大于小孔的尺寸，會(huì)發(fā)生明顯的衍射，故A項(xiàng)錯(cuò)誤；當(dāng)波的波長比小孔的尺寸小，波表現(xiàn)為直線傳播，故B項(xiàng)錯(cuò)誤；波遇到與波長差不多的障礙物后，波能“繞過”障礙物接著向前傳播，故C項(xiàng)錯(cuò)誤，D正確．答案：D課堂檢測·素養(yǎng)提升1．解析：A、B對，C錯(cuò)：都應(yīng)用了波的反射原理．D對：深水區(qū)域和淺水區(qū)域可視為不同介質(zhì)，波的傳播方向發(fā)生變更，是波的折射現(xiàn)象．答案：ABD2．解析：反射波的波長、頻率、波速與入射波都應(yīng)當(dāng)相等，故A錯(cuò)、B錯(cuò)；折射波的波長、波速與入射波都不等，但頻率相等，故C錯(cuò)、D正確．答案：D3．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，水波的波長將減小，而擋板間距沒變，所以衍射現(xiàn)