第3章 第3节 波的反射、折射和衍射（Word教参）-【新课程学案】新教材2023-2024学年高中物理选择性必修第一册（人教版2019，江苏专用）

第3节　波的反射、折射和衍射 核心素养导学 物理观念 (1)认识波的反射、折射现象。 (2)掌握波的衍射和发生明显衍射的条件。 科学思维 (1)能够用波的反射、折射现象解释生活中的问题。 (2)能够清楚哪些是常见的衍射现象。 科学探究 观察水波的衍射，探究发生明显衍射的条件。 一、波的反射和折射 1．波的反射：反射线、法线和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。 2．波的折射 (1)波在两种介质的界面上会发生折射现象。 (2)一切波都会发生折射现象。 波的反射是在同种介质中传播，波的折射是在两种不同介质中传播。　　 二、波的衍射 1．定义：波可以绕过障碍物继续传播的现象。 2．实验及现象 (1)实验器材：在水槽里放两块挡板，中间留一个狭缝。 (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，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：波可以绕到挡板后面继续传播。 ③当狭缝宽度一定时，改变水波的波长，当波长与狭缝宽度相差不多时，有明显的衍射现象，随着波长的减小，衍射现象变得越来越不明显。一切波都能发生衍射，衍射是波特有的现象。 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，或者比波长更小时，才能观察到明显的衍射现象。 1．人们听不清对方说话时，除了让一只耳朵转向对方，还习惯性地把同侧的手附在耳旁，这样做是利用声波的什么特点提高耳朵的接收能力？ 提示：在耳郭原有形状、面积的基础上增加一个手的面积是为了增加波的反射来提高耳朵的接收能力。 2．我们常说“隔墙有耳”“未见其人先闻其声”，这些现象的发生是什么原因？ 提示：声波发生了衍射现象。 新知学习(一)|波的反射和折射 [任务驱动] 我们一般都有这样的体验： (1)如图甲所示，我们在山中对着山谷大声“你好……”时会听到“连绵不断”的“你好……”的回声；如图乙所示，在空旷的大房间里大声说话时，会听到“嗡嗡”的回声，导致不容易听清声音，这些属于波的什么现象？ (2)如图丙所示，我们对着家中的鱼缸大喊，会看见鱼缸中的鱼儿的游泳速度发生突然变化，好像听到了我们的喊声。这属于波的什么现象？ 提示：(1)都是声波的反射现象。(2)是声波的折射现象。　　　　 [重点释解] 1．波的反射 (1)入射角与反射角 ①入射角：入射线与法线的夹角，如图中的α。 ②反射角：反射线与法线的夹角，如图中的β。 (2)反射规律 ①波又回到原介质中； ②β＝α； ③反射线、法线与入射线三线共面，且反射线与入射线分居法线两侧。 2．波的折射 (1)折射角(r)：折射波的折射线与两介质界面法线的夹角r叫作折射角，如图所示。 (2)折射定律：入射线、法线、折射线在同一平面内，入射线与折射线分居在法线两侧。入射角的正弦跟折射角的正弦之比等于波在第一种介质中的速度跟波在第二种介质中的速度之比，即＝。 3．波的反射与折射的比较 波现象 比较项目　　　 波的反射 波的折射 传播方向 改变(θ反＝θ入) 改变(θ折≠θ入) 频率f 不变 不变 波速v 不变 改变 波长λ 不变 改变 (1)频率f由波源决定，故无论是反射波还是折射波都与入射波的频率，即波源的振动频率相同。 (2)波速v由介质决定，因反射波与入射波在同一介质中传播，故波速不变；而折射波与入射波在不同介质中传播，所以波速变化。 (3)据v＝λf知，波长λ与v及f有关，即与介质及波源有关，反射波与入射波在同一介质中传播，频率相同，故波长相同。折射波与入射波在不同介质中传播，f相同，v不同，故λ不同。 [典例体验] [典例]　如图所示是声波由介质Ⅰ进入介质Ⅱ的折射情况，由图判断下列说法正确的是(　 ) A．入射角大于折射角，声波在介质Ⅰ中的波速大于它在介质Ⅱ中的波速 B．入射角大于折射角，Ⅰ可能是空气，Ⅱ可能是水 C．入射角小于折射角，Ⅰ可能是钢铁，Ⅱ可能是空气 D．介质Ⅰ中波速v1与介质Ⅱ中波速v2满足＝ [解析]　题图中MN为两种介质的界面，虚线为法线，θ1为入射角，θ2为折射角，由题图可直接看出入射角大于折射角(θ1>θ2)，C错误；根据折射规律有＝>1，所以v1>v2，通常声波在液体、固体中的传播速度大于在气体中的传播速度，B、D错误，A正确。 [答案]　A [针对训练] 1．以下关于波的认识，不正确的是(　 ) A．雷声轰鸣不绝是声波的多次反射形成的 B．利用“B超”探测人体内脏的病变状况，应用了波的反射原理 C．雷达的工作原理是利用波的折射 D．水波从深水区传到浅水区改变传播方向的现象，是波的折射现象 解析：选C　A、B、C选项中应用了波的反射现象；A、B正确，C错误；D选项应用了波的折射现象，深水区域和浅水区域视为不同