第三章 第3节 波的反射、折射和衍射（Word教参）-【优化指导】2023-2024学年新教材高中物理 选择性必修 第一册（人教版2019）

第3节　波的反射、折射和衍射 物理观念 科学思维 科学探究 科学态度与责任 初步形成波的反射、折射和衍射的概念。 理解波的反射定律和折射定律。 通过实验认识波的反射和折射现象，探究发生明显衍射现象的条件。 在认识波的反射、折射和衍射的过程中，逐渐形成关注生活现象并尝试用所学知识解释相关现象的习惯，通过探究实验，形成严谨认真、实事求是的科学态度。 [对应学生用书P80] 一、波的反射 (1)定义：波遇到介质界面会返回来继续传播的现象。 (2)波的反射定律：反射线、法线与入射线在同一平面内，反射线与入射线分居法线两侧，反射角等于入射角，如图所示。 二、波的折射 (1)定义：波从一种介质进入另一种介质时，波的传播方向发生改变的现象。 (2)一切波都会发生折射现象。 　　　　　　　　　 三、波的衍射 1．定义：波绕过障碍物继续传播的现象。 2．实验及现象 (1)准备实验器材：在水槽里放两块挡板，中间留个狭缝。 (2)现象 ①狭缝宽度比波长大得多时：波的传播如同光沿直线传播一样，在挡板后面产生一个阴影区。 ②狭缝宽度与波长相差不多或狭缝宽度比波长更小时，发生明显的衍射现象，波可以绕到挡板后面继续传播。 3．发生明显衍射的条件：缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长相差不多，或者比 波长更小。 4．一切波都能发生衍射，衍射是波特有的现象。 (物理与生活)如图所示，甲、乙、丙分别为水波的反射、折射和衍射图片，由此判断下列说法的正误。(对的画“√”，错的画“×”) (1)一切波都能发生折射和衍射现象。(　　√　　) (2)水波的反射不遵从反射规律。(　　×　　) (3)只有当障碍物的尺寸与波长相差不多或比波长小时，才会发生衍射现象。(　　×　　) (4)波从一种介质进入另一种介质时频率发生变化。(　　×　　) [对应学生用书P81] 探究点一___波的反射和折射 生活经验告诉我们：在峰峦林立的山中高喊，可以听到好多次回声；在大的空房间里大声说话，也会听到回声。 [问题设计] 这属于波的什么现象？ 提示：波的反射。 1．波的反射遵从反射规律，即入射线、反射线及法线位于同一平面内，入射线、反射线分别位于法线的两侧，反射角等于入射角。 2．波的反射和折射中各物理量的变化 (1)波的频率是由振源决定的，介质中各个质点的振动都是受迫振动，因此不论是反射还是折射，波的频率是不改变的。 (2)波速是由介质决定的，波反射时是在同一均匀介质中传播的，因此波速不变；波折射时是在不同介质中传播的，因此波速改变。 (3)波长是由频率和波速共同决定的，即在波的反射中，由于波的频率和波速均不变，根据公式λ＝可知波长不改变；在波的折射中，当进入新的介质中波速增大时，由λ＝可知波长变长，反之变短。 【例1】 (多选)下列说法正确的是(　　) A．波发生反射时，波的频率不变，波速变小，波长变短 B．波发生反射时，频率、波长、波速均不变 C．波发生折射时，波的频率不变，但波长、波速发生变化 D．波发生折射时，波的频率、波长、波速均发生变化 BC　解析：波发生反射时，在同一种介质中传播，因此波长、 波速和频率都不发生变化；波发生折射时，频率不变，波速和波长均发生变化，B、C正确，A、D错误。 [练1] 当一个探险者进入一个山谷后，为了估测出山谷的宽度，他吼一声后，经过0.5 s听到右边山坡反射回来的声音，又经过1.5 s后听到左边山坡反射回来的声音，若声速为340 m/s，则这个山谷的宽度约为(　　) A．170 m B．340 m C．425 m D．680 m C　解析：由d＝v·＋v·，可得山谷的宽度约为d＝425 m，C正确。 [练2] 图中1、2、3分别代表入射线、反射线、折射线，则(　　) A．2与1的波长、频率相等，波速不等 B．2与1的波速、频率相等，波长不等 C．3与1的波速、频率、波长均相等 D．3与1的频率相等，波速、波长均不等 D　解析：波线1、2都在介质a中，故1、2的频率、波速、波长均相等，A、B错误；波线1、3在两种不同的介质中，波速不同，但波源没变，因而频率相等，由λ＝得波长改变，C错误，D正确。 探究点二___波的衍射 如图所示，甲图为声波能绕过障碍物到达后面的情境；乙图为军舰发出的探测超声波遇到水下潜艇的传播情境。 　 [问题设计] 衍射声波有什么特点？ 提示：衍射波与原波具有相同的频率，在传播过程中波形没变，只是传播范围进入了障碍物后面的“阴影”区域。 1．衍射是波特有的现象 (1)一切波都能发生衍射现象，只是有的明显，有的不明显； (2)波的直线传播只是在衍射不明显时的近似； (3)波长较长的波容易产生明显的衍射现象。 2．产生明显衍射现象的条件 只有当缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长相差不大，或者比波长更小时