3.3波的反射、折射和衍射1.了解波的反射現(xiàn)象，知道波的反射定律，并學(xué)會(huì)利用反射定律解釋生活中的的相關(guān)現(xiàn)象。2.知道什么是波的衍射，理解發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件3.知道波傳播到兩種介質(zhì)的交界面時(shí)，會(huì)同時(shí)產(chǎn)生反射和折射現(xiàn)象。【重點(diǎn)】波的反射、折射現(xiàn)象及折射率的計(jì)算；波的衍射，以及波產(chǎn)生明顯衍射現(xiàn)象的條件。【難點(diǎn)】構(gòu)建物理模型，能夠畫(huà)出反射、折射的示意圖，知道不同物理現(xiàn)象對(duì)應(yīng)物理量中的變量與不變量。 【課前自主學(xué)習(xí)】一、知識(shí)前置波的反射 1．波的反射：波遇到障礙物____________繼續(xù)傳播，這種現(xiàn)象叫做波的反射。 2．入射角（i）和反射角（i’）：入射波的波線與_________的夾角i叫做入射角。反射波的波線與___________的夾角i’ 叫做反射角。波的折射 1．波的折射：波從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時(shí)，波的_________________的現(xiàn)象叫做波的折射。2．折射角（r）：折射波的波線與_________________的夾角r叫做折射角。波的衍射1、概念：波在傳播過(guò)程中偏離直線路徑，_________障礙物的后面繼續(xù)傳播的現(xiàn)象。2、發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件：障礙物（或孔）的尺寸與波長(zhǎng) _________ ，或比波長(zhǎng)_________。   對(duì)相同的障礙物，波長(zhǎng)越_________，衍射現(xiàn)象越明顯。二、新知學(xué)習(xí)1.想一想：我們知道，聲音在傳播過(guò)程中，遇到障礙物時(shí)會(huì)發(fā)生反射。對(duì)著遠(yuǎn)處的峭壁大喊一聲會(huì)聽(tīng)到回聲，就是聲波在峭壁上反射的結(jié)果。生活中，你是否注意過(guò)水波的反射？波的反射應(yīng)該遵從什么規(guī)律？蝙蝠在飛行的時(shí)候，喉內(nèi)能夠產(chǎn)生超聲波，超聲波通過(guò)口腔發(fā)射出來(lái)。當(dāng)超聲波遇到昆蟲(chóng)或障礙物而反射回來(lái)時(shí)，蝙蝠能夠用耳朵接受，并能判斷探測(cè)目標(biāo)是昆蟲(chóng)還是障礙物，以及距離它有多遠(yuǎn)。人們通常把蝙蝠的這種探測(cè)目標(biāo)的方式，叫做“回聲定位”。蝙蝠的回聲定位回聲探測(cè)設(shè)備是最早的一類(lèi)水下聲學(xué)儀器，這種設(shè)備得到了廣泛地應(yīng)用。所有這樣的設(shè)備都有一個(gè)共同的特點(diǎn)：它們都利用一組發(fā)射換能器在水下發(fā)射聲波，使聲波沿海水介質(zhì)傳播，直到碰到目標(biāo)后再被反射回來(lái)，反射回來(lái)的聲波被接收換能器接收。然后再由聲納員或計(jì)算機(jī)處理收到的信號(hào)，進(jìn)而確定目標(biāo)的參數(shù)和類(lèi)型。回聲探測(cè)儀在發(fā)波水槽一端有一平板振動(dòng)發(fā)生器，振動(dòng)發(fā)生器在水槽中能夠產(chǎn)生水波。在水槽中斜向放置一個(gè)擋板，觀察水波在傳播過(guò)程中發(fā)生的現(xiàn)象。一、研究機(jī)械波的反射規(guī)律定義：__________。現(xiàn)象：__________。特點(diǎn)：__________。反射定律：在波的反射中，入射角為入射波的______與界面法線的夾角；反射角為反射波的波線與_________的夾角；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。1．實(shí)驗(yàn)探究：觀察波的反射現(xiàn)象2．分析論證：研究機(jī)械波的反射規(guī)律3．反射規(guī)律：（1）入射線、法線、反射線在同一平面內(nèi)，入射線與反射線分居法線兩側(cè)，反射角_____入射角。（2）反射波的波長(zhǎng)、頻率、波速都跟入射波__________。（3）波遇到兩種介質(zhì)界面時(shí)，總存在反射二、研究機(jī)械波的折射規(guī)律定義：__________。現(xiàn)象：__________。特點(diǎn)：__________。1．折射定律：__________。2．折射的兩種情況：如圖所示。（1）當(dāng)入射角度______折射角度時(shí)，折射角折向法線。（2）當(dāng)入射角度______折射角度時(shí)，折射角折離法線。（3）當(dāng)垂直界面入射時(shí)，___________不改變，屬折射中的特例。實(shí)驗(yàn)探究觀察波的折射現(xiàn)象：分析論證用惠更斯原理研究機(jī)械波的折射規(guī)律：折射規(guī)律：（1）入射線、法線、折射線在同一平面內(nèi)，入射線與折射線分居法線兩側(cè)。入射角的正弦跟折射角的正弦之比等于波在第一種介質(zhì)中的速度跟波在第二種介質(zhì)中的速度之比：（2）當(dāng)入射速度大于折射速度時(shí)，折射角_________法線；當(dāng)入射速度小于折射速度時(shí)，折射角_________法線。（3）在波的折射中，波的頻率_________，波速和波長(zhǎng)_______________。 （4）波發(fā)生折射的原因：_______________________________________________。 思考：當(dāng)垂直界面入射時(shí)，傳播方向會(huì)不會(huì)發(fā)生改變？      三、研究機(jī)械波的衍射規(guī)律定義：__________。發(fā)生明顯衍射的條件：__________。關(guān)于衍射的兩點(diǎn)說(shuō)明：__________。實(shí)驗(yàn)探究觀察波的衍射現(xiàn)象：說(shuō)明:__________。結(jié)論：__________。1.(多選)下列屬于波的衍射現(xiàn)象的是(　　)A.隔墻有耳B.空山不見(jiàn)人,但聞人語(yǔ)響C.余音繞梁,三日而不絕D.夏日雷聲轟鳴不絕2.(單選）以下關(guān)于波的認(rèn)識(shí),不正確的是(　　)A.潛艇利用聲吶探測(cè)周?chē)矬w的分布情況,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殊隱形物質(zhì),是為了減少波的反射,從而達(dá)到隱形的目的C.超聲雷達(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)改變傳播方向的現(xiàn)象,是波的折射現(xiàn)象3.(單選)下列現(xiàn)象中屬于波的衍射的是（　?。?/span>A．敲響一個(gè)音叉，另一個(gè)完全相同的音叉也響了起來(lái)B．掛在同一水平繩上的幾個(gè)單擺，當(dāng)一個(gè)振動(dòng)后，另外幾個(gè)也跟著一起振動(dòng)起來(lái)C．敲響一個(gè)音叉，并使音叉慢慢轉(zhuǎn)動(dòng)，聽(tīng)到音叉忽輕忽響的聲音D．水波向前傳播時(shí)，遇到突出水面的小樹(shù)枝不會(huì)受影響地繼續(xù)向前傳播4．（多選）如圖所示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(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）之間距離表示一個(gè)波長(zhǎng)，則波經(jīng)過(guò)孔之后的傳播情況，下列描述正確的是（  ）A．此時(shí)能觀察到明顯的波的衍射現(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，能觀察到更明顯的衍射現(xiàn)象5.甲、乙兩人分乘兩只小船在湖中釣魚(yú)，兩船相距24m。有一列水波在湖面上傳播，使每只船每分鐘上下浮動(dòng)20次，當(dāng)甲船位于波峰時(shí)，乙船位于波谷，這時(shí)兩船之間還有5個(gè)波峰。(1)此水波的波長(zhǎng)為多少？波速為多少？(2)若此波在傳播過(guò)程中遇到一根豎立的電線桿，是否會(huì)發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象？(3)若該波經(jīng)過(guò)一跨度為30m的橋洞，橋墩直徑為3m，橋墩處能否看到明顯衍射？(4)若該橋?yàn)橐?/span>3m寬的涵洞，洞后能否發(fā)生明顯衍射？                 參考答案1.【答案】AB【解析】“余音繞梁,三日而不絕”和“夏日雷聲轟鳴不絕”主要是由聲音的反射引起的,不屬于波的衍射現(xiàn)象。“隔墻有耳”和“空山不見(jiàn)人,但聞人語(yǔ)響”屬于波的衍射現(xiàn)象。2.【答案】　C【解析】　聲吶探測(cè)水中的暗礁、潛艇等,利用了波的反射原理,A正確。隱形飛機(jī)隱形的原理是:通過(guò)降低飛機(jī)的聲、光、電等可探測(cè)特征量,使雷達(dá)等防空探測(cè)器無(wú)法早期發(fā)現(xiàn)?？稍陔[形飛機(jī)機(jī)身表面涂高效吸收電磁波的物質(zhì),或使用吸收雷達(dá)電磁波的材料,這樣在雷達(dá)屏幕上顯示的反射信息很小、很弱,隱形飛機(jī)很難被發(fā)現(xiàn),B正確。超聲雷達(dá)發(fā)射超聲波,然后根據(jù)被障礙物反射回的波判斷狀況,利用波的反射,C錯(cuò)誤。水波從深水區(qū)傳到淺水區(qū)改變傳播方向的現(xiàn)象,是波的折射現(xiàn)象,D確。 3.【答案】A【解析】A．d點(diǎn)是波峰與波谷相遇，振動(dòng)減弱，振幅為零，故保持靜止，故A正確；BCD．b點(diǎn)是波峰與波峰相遇，c點(diǎn)是波谷與波谷相遇，它們均屬于振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)，由于振幅是5 cm，則b點(diǎn)相對(duì)平衡位置高10 cm，而c點(diǎn)是波谷與波谷相遇，則c點(diǎn)相對(duì)平衡位置低10 cm，所以b、c兩點(diǎn)的豎直高度差為20 cm，故BCD錯(cuò)誤；E．a點(diǎn)位于加強(qiáng)點(diǎn)的連線上，仍為加強(qiáng)點(diǎn)，E錯(cuò)誤。故選A。4.【答案】D【解析】A．敲響一個(gè)音叉，另一個(gè)完全相同的音叉又響起來(lái)，這種現(xiàn)象是共振現(xiàn)象，故A錯(cuò)誤；B．掛在同一個(gè)水平繩上的幾個(gè)單擺，當(dāng)一個(gè)振動(dòng)后，另幾個(gè)也跟著一起振動(dòng)，這種現(xiàn)象是受迫振動(dòng)，故B錯(cuò)誤；C．敲響一個(gè)音叉，并使音叉慢慢轉(zhuǎn)動(dòng)，聽(tīng)到音叉忽輕忽響的聲音，這是聲波的干涉，故C錯(cuò)誤；D．水波向前傳播時(shí)，遇到突出水面的小樹(shù)枝不受影響地繼續(xù)向前傳播，屬于衍射現(xiàn)象，故D正確。故選D。5.【答案】ABC【解析】A．由題圖可知，孔的尺寸與水波的波長(zhǎng)差不多，故此時(shí)能觀察到明顯的波的衍射現(xiàn)象，A正確；B．波通過(guò)孔后，波速、頻率、波長(zhǎng)不變，則擋板前后波紋間的距離相等，B正確；C．如果將孔AB擴(kuò)大，若孔的尺寸遠(yuǎn)大于水波的波長(zhǎng)，可能觀察不到明顯的衍射現(xiàn)象，C正確；D．如果孔的大小不變，使波源頻率增大，因?yàn)椴ㄋ俨蛔?，根?jù)λ = 知，波長(zhǎng)減小，可能觀察不到明顯的衍射現(xiàn)象，D錯(cuò)誤。故選ABC。6.【答案】(1)m； m/s；(2)會(huì)；(3)能；(4)能 【解析】　(1)由題意知，周期T=s=3s設(shè)波長(zhǎng)為λ，則5λ＋=24m  得λ==m  由得v=m/s=m/s(2)由于λ=m，大于豎立電線桿的直徑，所以此波通過(guò)豎立的電線桿時(shí)會(huì)發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象；(3)(4)由于λ=m>3m，所以此波無(wú)論是通過(guò)直徑為3m的橋墩，還是通過(guò)寬為3m的涵洞，都能發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象。      

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高中物理人教版 (2019)選擇性必修 第一冊(cè)電子課本

3 波的反射、折射和衍射

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