第三章3 波的反射、折射和衍射-【优化探究】2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第一册同步导学案配套教参（人教版，多选）

3　波的反射、折射和衍射 学习目标要求 核心素养和关键能力 1.知道波传播到两种介质交界面时会发生反射、折射现象。 2.了解波的衍射现象和衍射图样，知道波发生明显衍射现象的条件。 3.知道衍射是波特有的现象。 1.核心素养 利用波的反射规律和折射规律进行计算。 2.关键能力 培养观察、分析和归纳的习惯。 授课提示：对应学生用书第87页 波的反射 1．反射：水波遇到挡板时，会返回原来的介质中继续传播。 2．反射规律：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。 波的折射 1．折射：水波从一种介质进入另一种介质时，传播方向发生改变。 2．规律：一切波都会发生折射现象。 波的衍射 1．定义：波可以绕过障碍物继续传播，这种现象叫作波的衍射。 2．发生明显衍射现象的条件：只有缝、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。 3．一切波都能发生衍射。衍射是波特有的现象。 授课提示：对应学生用书第88页 　波的反射、折射现象 　仔细观察如图所示的水波现象，甲和乙分别表示什么？这两种现象中的不变量和变量分别是什么？ 提示：甲是波的反射，波速、频率和波长都不变；乙图是波的折射现象，频率不变，波速和波长发生改变。 1．频率(f)由波源决定：无论是反射波还是折射波都与入射波的频率相等，即与波源的振动频率相同。 2．波速(v)由介质决定：反射波与入射波在同一介质中传播，波速不变，折射波与入射波在不同介质中传播，波速变化。 3．波长λ与波速v和频率f有关：据v＝λf知，反射波与入射波频率相同、波速相同，故波长相同，折射波与入射波在不同介质中传播，频率相同，波速不同，故波长不同。如表所示。 波现象 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 4.折射率与折射定律 波从一种介质进入另一种介质时，在第一种介质中的传播方向(波线方向)与法线间的夹角叫入射角(记为θ1)，波进入第二种介质后，传播方向(波线方向)与法线的夹角叫作折射角(记为θ2)。n12＝＝即为折射定律，其中n12是一个只与两种介质的性质有关而与入射角度无关的常数，叫作第二种介质对第一种介质的折射率，记作n12＝。 角度1　波的反射 　甲、乙两人平行站在一堵墙前面，两人相距2a，距离墙均为a。当甲开了一枪后，乙在时间t后听到第一声枪响，则乙听到第二声枪响的时间为(　　) A．听不到　　　　　　 B．甲开枪3t后 C．甲开枪2t后 D．甲开枪t后 [解析]　乙听到的第一声枪响必然是甲放枪的声音直接传到乙的耳中，故t＝。甲、乙两人及墙的位置如图所示，乙听到第二声枪响必然是墙反射的枪声，由反射定律可知，波线如图中AC和CB所示，由几何关系得AC＝CB＝2a，故第二声枪响传到乙的耳中的时间为t′＝＝＝2t。 [答案]　C 角度2　波的折射 　如图所示为一束平面波从介质1进入另一种介质2的情形，则波从介质1进入介质2时波速将________(选填“增大”或“减小”)，其入射角和折射角的正弦之比为________。 [解析]　由公式＝可知，当v1＞v2时，θ1＞θ2，即折射角折向法线，折射角小于入射角；当v1＜v2时，θ1＜θ2，即折射角折离法线，折射角大于入射角。 ＝＝＝ 由＝可知＝＜1 所以v1＜v2。 [答案]　增大　 解决波的反射、折射问题的技巧 1.若是一般情况下的反射，反射波和入射波是遵从反射定律的，可用反射定律作图后再求解。 2.利用回声测距时，要特别注意声源是否运动，若声源运动，声源发出的原声至障碍物再返回至声源的这段时间与声源的运动时间相同。 3.解决波的反射和折射问题，关键是根据物理情景规范作出几何图形，然后利用几何知识结合物理规律进行解题。 4.有关折射计算问题，应注意公式“＝”中角度与速度的对应；另外，可结合v＝λf及频率不变的特点，将公式转化为波长与角度的关系(＝)解决有关波长的问题。　 　1.随着我国经济的快速增长，旅游事业迅速发展，其中回归大自然的滨海游、生态游等休闲度假游，备受人们的喜爱。如图所示，一艘汽船以4 m/s的速度在无风河面上航行，船上发出一声鸣笛，旅客在3 s后听到前方悬崖反射回来的声音，则悬崖离汽船原来位置的距离为(已知声速为340 m/s)(　　) A．258 m B．340 m C．516 m D．680 m 解析：如图所示，汽船发出鸣笛声在B处，旅客听到回声位置在A处，即3 s内汽船前进了A、B间距离l，则声波经过2s－l的距离。v声t＝2s－l＝2s－v船t，得s＝＝ m＝516 m，C项正确。 答案：C 2．声波从介质Ⅰ进入