人教版高中物理選修一 3.3 波的反射、折射和衍射 課件+教案

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波的反射、折射和衍射
第3章 第3節(jié)
人教版高中物理選擇性必修1
板書(shū)設(shè)計(jì)
作業(yè)布置
拓展提高
課堂總結(jié)
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?
新知導(dǎo)入
一、波的反射
當(dāng)波傳播到兩種介質(zhì)的分界面時(shí)，一部分返回來(lái)繼續(xù)傳播的現(xiàn)象。
新知講解
反射線與法線的夾角i’ 叫做反射角。
入射角i：
入射線與法線的夾角i叫做入射角。
反射角i’：
法線
分界面
反射定律：
（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)，反射角等于入射角。
（2）反射波的波長(zhǎng)、頻率、波速都跟入射波相同． （3）波遇到兩種介質(zhì)界面時(shí)，總存在反射．
新知講解
1．回聲是聲波的反射現(xiàn)象．
對(duì)著山崖或高墻說(shuō)話，聲波傳到山崖或高墻時(shí)，會(huì)被反射回來(lái)繼續(xù)傳播．
2．夏日的雷聲轟鳴不絕．
聲波在云層界面多次反射．
3．在空房間里講話感覺(jué)聲音響．
聲波在普通房間里遇到墻壁，地面，天花板發(fā)生反射時(shí)，由于距離近，原聲與回聲幾乎同時(shí)到達(dá)人耳．人耳只能分開(kāi)相差0.1s以上的聲音．所以，在房間里聽(tīng)不到回聲，人在房間里講話感覺(jué)聲音比在野外大，而普通房間里的慢帳、地毯、衣物等會(huì)吸收聲波，會(huì)影響室內(nèi)的聲響效果．
新知講解
1、有一輛汽車(chē)以15 m/s的速度勻速行駛,在其正前方有一陡峭山崖,汽車(chē)?guó)Q笛2 s后司機(jī)聽(tīng)到回聲,此時(shí)汽車(chē)距山崖的距離有多遠(yuǎn)?(v聲=340 m/s)
解析：汽車(chē)勻速行駛,速度為v車(chē)=15 m/s,聲音在空氣中傳播速度不變。汽車(chē)從發(fā)出笛聲到接收到笛聲,二者運(yùn)動(dòng)時(shí)間相同。如圖所示。設(shè)汽車(chē)在A點(diǎn)發(fā)出笛聲,A點(diǎn)到山崖B的距離為x1,汽車(chē)運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)接收到笛聲,設(shè)AC距離為x2,CB距離為x,因二者運(yùn)動(dòng)時(shí)間相同,則有x1=x2+x①x1+x=v聲t=340 m/s·t②x2=v車(chē)t=15 m/s·t③聯(lián)立①②③得x=325 m。
課堂練習(xí)
二 、波的折射
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。
新知講解
折射角（r）：
折射波的波線與兩介質(zhì)界面法線的夾角r叫做折射角。
1.當(dāng)入射速度大于折射速度時(shí)，折射角折向法線。
2.當(dāng)入射速度小于折射速度時(shí)，折射角折離法線。
3.當(dāng)垂直界面入射時(shí)，傳播方向不改變，屬折射中的特例。
4.在波的折射中，波的頻率不改變，波速和波長(zhǎng)都發(fā)生改變。
波發(fā)生折射的原因：是波在不同介質(zhì)中的速度不同
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)．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。
新知講解
三 、波的衍射
波繞過(guò)障礙物繼續(xù)傳播的現(xiàn)象叫做波的衍射。
1.一切波都能發(fā)生衍射
2.衍射是波特有的現(xiàn)象
衍射的實(shí)質(zhì)：振動(dòng)的形式和能量傳到障礙物后方的陰影區(qū)域中。
新知講解
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。
發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件
新知講解
1、聲波的衍射
——隔墻有耳
2、電磁波的衍射
——收看電視
3、醫(yī)院中有一種“B超”儀器，常用來(lái)探測(cè)人體內(nèi)臟的位置及發(fā)現(xiàn)可能的病變，這種儀器為什么要使用超聲波而不用普通的聲波？
1）超聲波的頻率范圍為大于20000Hz，其相應(yīng)波長(zhǎng)小于17mm；
2）超聲波頻率高，故超聲波能量大，才容易穿透皮膚和組織；
3）超聲波波長(zhǎng)短，不易衍射，在一定距離內(nèi)沿直線傳播，方向性好，故所拍圖像清晰。
新知講解
1、操場(chǎng)上的喇叭正在播放音樂(lè)，有高音也有低音。走到離操場(chǎng)不遠(yuǎn)的教學(xué)大樓后面，聽(tīng)到喇叭播放的音樂(lè)聲有所減弱。是高音還是低音減弱得明顯一些？為什么？
高音會(huì)減弱得明顯一些。因?yàn)椴ㄩL(zhǎng)越長(zhǎng)的波，衍射現(xiàn)象越明顯，低音聲波比高音聲波的波長(zhǎng)長(zhǎng)，則經(jīng)過(guò)教學(xué)大樓時(shí)，衍射現(xiàn)象更明顯，故高音會(huì)減弱得明顯一些。
新知講解
2、(多選)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
課堂練習(xí)
解析：從題圖中可看出孔AB的尺寸小于一個(gè)波長(zhǎng),所以此時(shí)能明顯地觀察到波的衍射現(xiàn)象,選項(xiàng)A正確;因?yàn)榇┻^(guò)擋板小孔后的波速不變,頻率相同,所以波長(zhǎng)也相同,選項(xiàng)B正確;若將孔AB擴(kuò)大,將可能不滿足發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件,就有可能觀察不到明顯的衍射現(xiàn)象,選項(xiàng)C正確;若將波源頻率增大,由于波速不變,所以波長(zhǎng)變小,將可能不滿足發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件,就有可能觀察不到明顯的衍射現(xiàn)象,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。
課堂練習(xí)
1.以下關(guān)于波的衍射的說(shuō)法正確的是(　　)A.波遇到障礙物時(shí),一定會(huì)發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象B.當(dāng)障礙物的尺寸比波長(zhǎng)大得多時(shí),衍射現(xiàn)象很明顯C.當(dāng)孔的大小比波長(zhǎng)小時(shí),衍射現(xiàn)象很明顯D.只有當(dāng)障礙物的尺寸與波長(zhǎng)相差不多時(shí),才會(huì)發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象
解析：凡是波都能發(fā)生衍射現(xiàn)象,不過(guò)有時(shí)衍射現(xiàn)象明顯,有時(shí)衍射現(xiàn)象不明顯。只有當(dāng)縫、孔或障礙物的尺寸跟波長(zhǎng)相差不多或比波長(zhǎng)更小時(shí),才能發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象。
C
拓展提高
2、對(duì)于波長(zhǎng)為100 m的聲波,下列說(shuō)法正確的是(　　)A.在同一介質(zhì)中,比波長(zhǎng)為20 m的聲波傳播快B.在空氣中的頻率比在水中大C.聲波能發(fā)生折射,但折射后頻率發(fā)生變化D.聲波能發(fā)生反射,但反射后波速不變
解析：機(jī)械波的傳播速度由介質(zhì)決定,波的頻率由波源決定,與介質(zhì)無(wú)關(guān),所以折射后,波進(jìn)入另一種介質(zhì),傳播速度發(fā)生變化,反射后回到原來(lái)的介質(zhì),傳播速度不變,故選項(xiàng)D正確。
D
拓展提高
3、如圖所示,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(zhǎng)、頻率相等,波速不等B.2與1的波速、頻率相等,波長(zhǎng)不等C.3與1的波速、頻率、波長(zhǎng)均相等D.3與1的頻率相等,波速、波長(zhǎng)均不等
解析：反射波的波長(zhǎng)、頻率、波速與入射波都應(yīng)該相等,故選項(xiàng)A、B錯(cuò)。折射波的波長(zhǎng)、波速與入射波都不等,但頻率相等,故選項(xiàng)C錯(cuò),選項(xiàng)D正確。
D
拓展提高
波的反射、折射、衍射
折射
反射定律
反射
發(fā)生明顯衍射的條件
折射定律
衍射
課堂總結(jié)
波的反射、折射、衍射
折射
反射定律
反射
發(fā)生明顯衍射的條件
折射定律
衍射
板書(shū)設(shè)計(jì)
課后練習(xí)和同步練習(xí)
作業(yè)布置
課程結(jié)束
人教版高中物理選擇性必修1