第三章 機(jī)械波 第3課 波的反射、折射和衍射新人教版高中物理選擇性必修一01思考探究02深入理解03典型例題04課堂總結(jié)目錄CONTENTS導(dǎo)入與思考學(xué)習(xí)目標(biāo)能根據(jù)波發(fā)生明顯衍射的條件進(jìn)行相關(guān)現(xiàn)象的判別。知道什么是波的反射、折射、衍射。了解波的衍射在生活中的應(yīng)用，感受物理與生活之間的聯(lián)系。演 示定義：當(dāng)波傳播到兩種介質(zhì)的分界面時(shí)，一部分返回來繼續(xù)傳播的現(xiàn)象。反射定律：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)，反射角等于入射角。（1）反射波的波長(zhǎng)、頻率、波速都跟入射波相同。（2）波遇到兩種介質(zhì)界面時(shí)，總存在反射。 說明：法線分界面解釋現(xiàn)象例1.（多選）以下關(guān)于波的認(rèn)識(shí)，正確的是（　　）A．潛水艇利用聲吶探測(cè)周圍物體的分布情況，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．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)象典型例題【答案】ABD【詳解】A．潛艇利用聲吶探測(cè)周圍物體的分布情況，聲吶采用的是超聲波，超聲波的方向性好，遇到障礙物容易反射，故A正確；B．隱形飛機(jī)的原理是：通過降低飛機(jī)的聲、光、電等可探測(cè)特征量，使雷達(dá)等防空探測(cè)器無法早期發(fā)現(xiàn)，所以隱形飛機(jī)可能在機(jī)身表面涂有高效吸收電磁波的物質(zhì)，使用吸收雷達(dá)電磁波材料，在雷達(dá)屏幕上顯示的反射信息很小、很弱，很難被發(fā)現(xiàn)，故B正確；C．雷達(dá)的工作原理是利用波的反射，故C錯(cuò)誤；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，故D正確。故選ABD。1　在波的反射中，關(guān)于入射角，下列說法中正確的是（????）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角為入射角D．反射角跟入射角相等【答案】CD【詳解】ABC．入射波線與法線的夾角為入射角，AB錯(cuò)誤C正確；D．根據(jù)反射定律可知在波的反射中，入射角和反射角相等，D正確．探究思考演 示定義：波從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時(shí)，波的傳播方向發(fā)生了改變的現(xiàn)象叫做波的折射。（同初中光的折射）折射定律：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)．說明：波的折射中，波的頻率不變，波速和波長(zhǎng)發(fā)生改變。歸納對(duì)比波的反射、折射現(xiàn)象中各物理量的變化生活聯(lián)系探究思考例2.下列說法正確的是（　?。〢．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)、波速均發(fā)生變化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)生變化典型例題【答案】C【詳解】AB．波發(fā)生反射時(shí)，在同一種介質(zhì)中運(yùn)動(dòng)，因此波長(zhǎng)、波速和頻率都不發(fā)生變化，故AB錯(cuò)誤；CD．波發(fā)生折射時(shí)，頻率不變，波長(zhǎng)和波速均發(fā)生變化，故C正確，D錯(cuò)誤。故選C。2　根據(jù)波的反射和折射原理，以下說法正確的是（　　）A．聲波從空氣傳到平靜的湖面上，聲波只在水面處發(fā)生反射B．聲波從空氣傳到平靜的湖面上，聲波只在水面處發(fā)生折射C．聲波從空氣傳到平靜的湖面上時(shí)既發(fā)生反射又發(fā)生折射D．聲波從空氣傳到平靜的湖面上時(shí)既不發(fā)生反射又不發(fā)生折射【答案】C【詳解】根據(jù)波的反射和折射原理，聲波從空氣傳到平靜的湖面上時(shí)既發(fā)生反射又發(fā)生折射，故C正確，ABD錯(cuò)誤。故選C。在水塘里微風(fēng)激起的水波遇到突出水面的小石子，會(huì)繞過它們繼續(xù)傳播，好像它們不存在一樣。定義：波繞過障礙物繼續(xù)傳播的現(xiàn)象叫做波的衍射。模擬水波通過橋洞時(shí)繼續(xù)傳播演 示實(shí)驗(yàn)表明：只有縫、孔的寬度或障礙物的尺寸跟波長(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。說明：（1）衍射是波特有的現(xiàn)象，一切波都會(huì)產(chǎn)生衍射現(xiàn)象。（2）衍射現(xiàn)象總是存在的，只有明顯與不明顯的差異。（3）障礙物或孔的尺寸大小，并不是決定衍射能否發(fā)生的條件，僅是發(fā)生明顯衍射的條件（4）一般情況下，波長(zhǎng)較大的波容易產(chǎn)生明顯的衍射現(xiàn)象。實(shí)際應(yīng)用無線電波繞過高大建筑物,聲波比光波更容易發(fā)生明顯衍射，主要是因?yàn)闊o線電波和聲波的波長(zhǎng)較長(zhǎng)的緣故。聲波波長(zhǎng)：1.7cm——17m光波波長(zhǎng)：0.4um——0.7um無線電波：0.3cm——3000m例3. 某同學(xué)用水波槽觀察水波的衍射現(xiàn)象。如圖，在水槽里放置兩塊擋板M、N，擋板M固定不動(dòng)，擋板N可以上下移動(dòng)?，F(xiàn)在把M、N兩塊擋板間的空隙當(dāng)作一個(gè)“小孔”做水波的衍射實(shí)驗(yàn)，當(dāng)波源S振動(dòng)形成的水波經(jīng)過小孔時(shí)，出現(xiàn)了圖示中的圖樣，P點(diǎn)的水并沒有振動(dòng)起來。為了使擋板左邊的振動(dòng)能傳到P點(diǎn)，下列做法可行的是（　?。〢．增加波源S的振動(dòng)頻率 B．增加波源S的振動(dòng)振幅C．將擋板N上移一段距離 D．將擋板N下移一段距離典型例題【答案】C【詳解】根據(jù)產(chǎn)生明顯衍射的條件可知，當(dāng)障礙物或者孔的尺寸與波長(zhǎng)接近或者略微小于波長(zhǎng)時(shí)，衍射現(xiàn)象會(huì)明顯即衍射條紋范圍變大。題目要求為了使擋板左邊的振動(dòng)傳到P點(diǎn)，即擴(kuò)大衍射的范圍，又根據(jù)題目圖像可以判斷出波長(zhǎng)本身小于孔的尺寸。所以我們可以通過增加波長(zhǎng)或者減小孔的尺寸來達(dá)到目的。A．增加波源S的振動(dòng)頻率，則周期會(huì)減小，在同一介質(zhì)中波速不變，根據(jù) 得波長(zhǎng)會(huì)減小。故A錯(cuò)誤；B．增加波源S的振動(dòng)振幅不影響波長(zhǎng)。故B錯(cuò)誤CD．將擋板N上移一段距離，即減小了孔的尺寸。故C正確。D錯(cuò)誤。3　觀察水面波衍射的實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示，O是波源，和是兩塊擋板，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?jī)蓷l相鄰波紋（圖中曲線）之間的距離表示一個(gè)波長(zhǎng)，關(guān)于波經(jīng)過空隙之后的傳播情況，下列說法正確的是（　?。〢．此時(shí)不能觀察到明顯的衍射現(xiàn)象B．擋板前相鄰波紋間距大于擋板后相鄰波紋間距C．增大兩擋板間的空隙，衍射現(xiàn)象會(huì)更明顯D．減小波源振動(dòng)的頻率，則衍射現(xiàn)象更明顯【答案】D【詳解】A．因?yàn)椴ㄩL(zhǎng)與孔的尺寸差不多，所以能夠觀察到明顯的衍射現(xiàn)象，故A錯(cuò)誤；B．波通過孔后，波速、頻率、波長(zhǎng)不變，則擋板前后波紋間的距離相等，故B錯(cuò)誤；C．如果增大兩擋板間空隙AB，孔的尺寸大于波的波長(zhǎng)時(shí)，可能觀察不到明顯的衍射現(xiàn)象，故C錯(cuò)誤；D．如果孔的大小不變，使波源頻率減小，因?yàn)椴ㄋ俨蛔?，根?jù)v=λf知，波長(zhǎng)增大，則衍射現(xiàn)象更明顯，故D正確。故選D。觀看錢塘江大潮——感受水波的反射、折射和衍射1.聲波是一種機(jī)械波，在空氣中傳播速度約為340 m/s，人能聽到的聲波頻率在20 Hz到20000 Hz之間，對(duì)于波長(zhǎng)為34 m的聲波，下列說法正確的是（　?。〢．在水中它比波長(zhǎng)為20 m的聲波傳播得更快一些B．不能產(chǎn)生衍射現(xiàn)象C．它不能被人聽到D．不能產(chǎn)生反射現(xiàn)象課堂練習(xí)【答案】C【詳解】A．波速由介質(zhì)決定，在同一介質(zhì)中波速相同，故A錯(cuò)誤；BD．聲波具有波的特性，能發(fā)生波的反射、衍射和折射，故BD錯(cuò)誤；C．根據(jù)v＝λf，代入數(shù)據(jù)解得f=10Hz，所以該波為次聲波，人不能聽見，故C正確。2.關(guān)于波的反射與折射，下列說法正確的是（????）A．入射波的波長(zhǎng)一定等于反射波的波長(zhǎng)，其頻率不變B．入射波的波長(zhǎng)一定小于反射波的波長(zhǎng)，其頻率不變C．入射波的波長(zhǎng)一定大于折射波的波長(zhǎng)，其頻率不變D．入射波的波長(zhǎng)一定小于折射波的波長(zhǎng)，其頻率不變【答案】A【詳解】AB.入射波與反射波在同種介質(zhì)中波速相同，頻率由波源決定，頻率相同，由ν=λf知波長(zhǎng)相同，選項(xiàng)A符合題意，B不符合題意．CD.因不知介質(zhì)情況，入射波與折射波波長(zhǎng)無法比較，選項(xiàng)CD不符合題意．故選A。3.如圖所示，O是水面上一波源，實(shí)線和虛線分別表示某時(shí)刻的波峰和波谷，A是擋板，B是小孔。若不考慮波的反射因素，則經(jīng)過足夠長(zhǎng)的時(shí)間后，水面上的波將分布于（　?。〢．整個(gè)區(qū)域B．陰影I以外區(qū)域C．陰影II以外區(qū)域D．陰影II和II以外的區(qū)域【答案】B【詳解】從圖中可以看出A擋板比波長(zhǎng)大，所以不能發(fā)生明顯的衍射，而B小孔與波長(zhǎng)相差不多，能發(fā)生明顯的衍射，所以經(jīng)過足夠長(zhǎng)的時(shí)間后，水面上的波將分布于陰影Ⅰ以外區(qū)域，故B正確，ACD錯(cuò)誤。4.如圖所示，有一人在河邊釣魚，浮標(biāo)位于A點(diǎn)，S為在水面上沿豎直方向振動(dòng)的波源，M、N是水面上的兩塊固定擋板，兩板中間有一狹縫。波源S的振動(dòng)引起其浮標(biāo)上下振動(dòng)，下列說法正確的是（　?。〢．減小波源的振幅，可以減小波源S的振動(dòng)對(duì)浮標(biāo)的影響B(tài)．增大波源的振幅，可以減小波源S的振動(dòng)對(duì)浮標(biāo)的影響C．減小波源的波長(zhǎng)，衍射現(xiàn)象更明顯D．增大波源的振動(dòng)頻率，衍射現(xiàn)象更明顯【答案】A【詳解】AB．減小波源的振幅，位于A點(diǎn)的浮標(biāo)做受迫振動(dòng)的振幅相應(yīng)減小，所以可以減小波源S的振動(dòng)對(duì)浮標(biāo)的影響，故A正確，B錯(cuò)誤；CD．減小波源的振動(dòng)頻率，由 ，可知，波長(zhǎng)變大，則衍射現(xiàn)象更明顯，故CD錯(cuò)誤。故選A。課堂總結(jié)波的反射、折射和衍射波的反射定義：波遇障礙物返回繼續(xù)傳播叫波的反射。規(guī)律２．反射角等于入射角．1．入射波波線反射波波線和法線在同一平面內(nèi)．波的折射定義：波從一種介質(zhì)射入另一種介質(zhì)時(shí)，傳播方向會(huì)發(fā)生改變，這種現(xiàn)象叫波的折射。規(guī)律：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)．波的衍射定義：波可以繞過障礙物繼續(xù)傳播的現(xiàn)象規(guī)律：只有縫、孔的寬度或障礙物的尺寸跟波長(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。課程結(jié)束新人教版高中物理選擇性必修一

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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

版本： 人教版 (2019)

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