3-3波的反射、折射和衍射(人教版2019選擇性必修第一冊(cè))(原卷版)

第三章機(jī)械波第3節(jié)波的反射、折射和衍射重點(diǎn)+難點(diǎn)核心素養(yǎng)解讀1.理解波的衍射現(xiàn)象．2．波發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件3.能夠?qū)Ρ妊苌涞奶攸c(diǎn)，解決有關(guān)問題．1．知道波傳播到兩種介質(zhì)的界面時(shí)會(huì)發(fā)生反射、折射現(xiàn)象．2．知道波的衍射現(xiàn)象及波發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件．3．知道衍射是波特有的現(xiàn)象．知識(shí)點(diǎn)一波的反射1．反射現(xiàn)象：波遇到介質(zhì)界面(如水波遇到擋板)時(shí)會(huì)返回原介質(zhì)繼續(xù)傳播的現(xiàn)象．2．反射規(guī)律：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.知識(shí)點(diǎn)二波的折射1．波的折射：光從一種介質(zhì)時(shí)會(huì)發(fā)生折射，同樣，其他波從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時(shí)也發(fā)生.2．水波的折射：一列水波在不同的水域傳播時(shí)，在交界面處將發(fā)生.知識(shí)點(diǎn)三波的衍射1．波的衍射：波繼續(xù)傳播的現(xiàn)象.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，或者比波長時(shí)，才能觀察到明顯的衍射現(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.易錯(cuò)易混點(diǎn)一波的反射和折射易錯(cuò)易混點(diǎn)1.1對(duì)波的反射和折射認(rèn)識(shí)不清。例1．圖中1、2、3分別代表入射線、反射線、折射線，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、波長均相等D．3與1的頻率相等，波速、波長均不等易錯(cuò)易混點(diǎn)1.1剖析1．波的反射遵從反射規(guī)律，即入射線、反射線及法線位于同一平面內(nèi)，入射線、反射線分別位于法線的兩側(cè)，反射角等于入射角．2．波的反射和折射中各物理量的變化(1)波的頻率是由振源決定的，介質(zhì)中各個(gè)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)都是受迫振動(dòng)，因此不論是反射還是折射，波的頻率是不改變的．(2)波速是由介質(zhì)決定的，波反射時(shí)是在同一均勻介質(zhì)中傳播，因此波速不變，波折射時(shí)是在不同介質(zhì)中傳播，因此波速改變．(3)波長是由頻率和波速共同決定的，即在波的反射中，由于波的頻率和波速均不變，根據(jù)公式λ＝eq\f(v,f)可知波長不改變；在波的折射中，當(dāng)進(jìn)入新的介質(zhì)中波速增大時(shí)，由λ＝eq\f(v,f)可知波長變長，反之變短．易錯(cuò)易混點(diǎn)1.2對(duì)回聲測距方法認(rèn)識(shí)不清。例2．某測量員利用回聲測距，他站在兩平行豎直墻壁間某一位置(不是中間位置)鳴槍，經(jīng)過1s第一次聽到回聲，又經(jīng)過0.5s再次聽到回聲，已知聲速為340m/s，則兩墻壁間的距離為多少？易錯(cuò)易混點(diǎn)1.2剖析回聲測距的三種情況1．當(dāng)聲源不動(dòng)時(shí)，聲波遇到了障礙物后會(huì)返回繼續(xù)傳播，反射波與入射波在同一介質(zhì)中傳播速度相同，因此，入射波和反射波在傳播距離一樣的情況下用的時(shí)間相等，設(shè)經(jīng)時(shí)間t聽到回聲，則聲源到障礙物的距離為s＝v聲·eq\f(t,2).2．當(dāng)聲源以速度v向靜止的障礙物運(yùn)動(dòng)或障礙物以速度v向靜止的聲源運(yùn)動(dòng)時(shí)，聲源發(fā)聲時(shí)障礙物到聲源的距離為s＝(v聲＋v)·eq\f(t,2).3．當(dāng)聲源以速度v遠(yuǎn)離靜止的障礙物或障礙物以速度v遠(yuǎn)離靜止的聲源時(shí)，聲源發(fā)聲時(shí)障礙物到聲源的距離為s＝(v聲－v)·eq\f(t,2).易錯(cuò)易混點(diǎn)二波的衍射易錯(cuò)易混點(diǎn)2.1對(duì)發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件認(rèn)識(shí)不清例3．(多選)如圖所示是觀察水波衍射的實(shí)驗(yàn)裝置．AC和BD是兩塊擋板，AB是一個(gè)孔，O是波源．圖中已畫出波源所在區(qū)域波的傳播情況，每兩條相鄰波紋(圖中曲線)之間的距離表示一個(gè)波長，則關(guān)于波經(jīng)過孔之后的傳播情況，下列描述正確的是()A．此時(shí)能觀察到波明顯的衍射現(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，能觀察到更明顯的衍射現(xiàn)象易錯(cuò)易混點(diǎn)2.1剖析1．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．聲波波長較長，一般為1.7cm～17m.3．波的直線傳播只是在衍射不明顯時(shí)的近似情況．針對(duì)訓(xùn)練1．觀察水面波衍射的實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示，O是波源，AC和BD是兩塊擋板，AB是兩塊擋板間的空隙，圖中已畫出波源所在區(qū)域波的傳播情況，每兩條相鄰波紋（圖中曲線）之間的距離表示一個(gè)波長，關(guān)于波經(jīng)過空隙之后的傳播情況，下列說法正確的是（）A．擋板前相鄰波紋間距大于擋板后相鄰波紋間距B．此時(shí)能觀察到明顯的衍射現(xiàn)象C．兩擋板AB間空隙增大10倍，衍射現(xiàn)象會(huì)更明顯D．波源振動(dòng)頻率增大10倍，衍射現(xiàn)象會(huì)更明顯2．下列現(xiàn)象或事實(shí)屬于衍射現(xiàn)象的是（

）A．風(fēng)從窗戶吹進(jìn)來B．雪堆積在背風(fēng)的屋后C．水波前進(jìn)方向上遇到凸出在水面上的小石塊，小石塊對(duì)波的傳播沒有影響D．晚上看到水中月亮的倒影3．如圖所示，圓形實(shí)線是波源O在水槽里產(chǎn)生的水波的波峰，下列說法正確的是（）A．水波只要進(jìn)入∠CAE和∠DBF區(qū)域就叫波的衍射B．水波只要進(jìn)入∠CAA′和∠DBB′區(qū)域就叫波的衍射C．水波必須充滿∠CAE和∠DBF區(qū)域才叫波的衍射D．水波必須充滿∠CAA′和∠DBB′區(qū)域才叫波的衍射4．下列說法中正確的是(

)A．水波是球面波B．聲波是球面波C．只有橫波才能形成球面波D．只有縱波才能形成球面波5．一列水波由深水區(qū)進(jìn)入淺水區(qū)，入射波與界面夾角為45°，折射波與界面夾角為60°，則下列說法正確的是（）A．波在深水區(qū)與淺水區(qū)的波速相同，頻率不同，波長不同B．波在淺水區(qū)與深水區(qū)中傳播時(shí)，波速、頻率、波長都相同C．深水區(qū)中的波速、波長比淺水區(qū)中小D．深水區(qū)中的波速、波長比淺水區(qū)中大6．如圖是觀察水面波衍射的實(shí)驗(yàn)裝置，AC和BD是兩塊擋板，AB是一個(gè)孔，O是波源．圖中已畫出波源所在區(qū)域波的傳播情況，每兩條相鄰波紋（圖中曲線）間的距離表示一個(gè)波長，則波經(jīng)過孔之后的傳播情況，下列說法中正確的是（

）A．此時(shí)能明顯觀察到波的衍射現(xiàn)象B．如果將孔AB縮小，經(jīng)過孔以后的波紋間的距離會(huì)變小C．如果將孔AB縮小，有可能觀察不到明顯的衍射現(xiàn)象D．如果孔的大小不變，波源的頻率增大，將能更明顯地觀察到衍射現(xiàn)象7．觀察水面波衍射的實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示，CA、BD是擋板，它們之間有一個(gè)縫，S是波源，相鄰兩波紋之間的距離表示一個(gè)波長。則波穿過縫之后A．波紋間距變大 B．波的振幅變大C．觀察不到衍射現(xiàn)象 D．偏離直線傳播路徑8．如圖所示，甲為沿x軸傳播的一列簡諧橫波在t=0時(shí)刻的波動(dòng)圖像，乙圖為參與波動(dòng)質(zhì)點(diǎn)P的振動(dòng)圖像，則下列判斷正確的是（）A．該波的傳播速率為8m/sB．該波的傳播方向沿x軸正方向C．該波在傳播過程中若遇到3m的障礙物，能發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象D．經(jīng)過0.5s時(shí)間，質(zhì)點(diǎn)P沿波的傳播方向向前傳播2m9．（多選）如圖甲所示，一列簡諧橫波沿x軸傳播，t時(shí)刻的波形圖如圖甲所示，質(zhì)點(diǎn)A從t＋0.3s時(shí)刻開始計(jì)時(shí)，振動(dòng)圖像如圖乙所示，若設(shè)＋y方向?yàn)檎駝?dòng)正方向，則下列說法中正確的是（

）A．該簡諧橫波沿x軸正方向傳播B．該簡諧橫波波速為10m/sC．若該波發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象，則該波所遇到的障礙物或孔的尺寸定比4m大得多D．在t＋0.5s時(shí)刻，質(zhì)點(diǎn)A的加速度比質(zhì)點(diǎn)B的大10．（多選）下列說法正確的是()A．入射波面與法線的夾角為入射角 B．入射波面與界面的夾角為入射角C．入射波線與法線的夾