3.3 波的反射、折射和衍射. 课件-2023-2024学年高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册

第3节 波的反射、折射和衍射 人教版选择性必修第一册 第三章 动量守恒定律 上课，同学们好，请坐。 今天让我们一起进入第五节 共点力的平衡的学习。 新知导入 我们知道，声音在传播过程中，遇到障碍物时会发生反射。对着远处的峭壁大喊一声会听到回声，就是声波在峭壁上反射的结果。生活中，你是否注意过水波的反射？波的反射应该遵从什么规律？ 我们可以通过实验来研究水波的反射规律。 水波的反射 如图甲，在水波水槽一端有一平板振动发生器，振动发生器在水槽中能够产生水波。在水槽中斜向放置一个挡板，观察水波在传播过程中发生的现象。 如图乙，当水波遇到挡板时会发生反射。如果用一条射线代表水波的入射方向（入射线），用另一条射线代表水波的反射方向（反射线），我们发现水波的反射与初中学过的光的反射遵循同样的规律。反射线、发现与入射线在同一平面内，反射线与入射线分居发线两侧，反射角等于入射角。 新知讲解 一、波的反射 1.反射：波遇到障碍物会返回来继续传播的现象。 2.反射定律： ①入射线、法线与反射线位于同一平面； ②入射线与反射线分居法线两侧； ③反射角等于入射角。 平面 法线 入射角 反射角 反射线 入射线 新知讲解 二、波的折射 1.波从一种介质进入另一种介质时，波的传播方向发生了改变的现象叫作波的折射。 2.特点：波的频率不改变，波速和波长都发生了改变，入射角与折射角之间满足折射定律。 3.折射定律： ①入射线、法线、折射线在同一平面内； ②入射线与折射线分居法线两侧； ③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。 平面 法线 入射角 折射角 介质A 介质B 物体什么时候才会处于平衡状态呢？ 请大家阅读书本告诉老师你们所找到的答案是什么？ 大家阅读的都很仔细，书上说：当物体受到几个力作用时，如果保持静止或匀速直线运动状态，我们就说这个物体处于平衡状态。 也就是说，当物体满足静止或匀速直线运动状态中的一个则处于平衡状态。 生活中，处于平衡状态的物体随处可见， 老师举个例子，例如书桌上放置的书本或其它物品静止不动，我们可以说它们是处于平衡状态， 再比如随传送带匀速运动的物体，我们可以说物体处于平衡状态。 同学们还需要注意：缓慢的直线移动可认为是匀速直线运动。 现在，我们理解了什么是平衡状态，接下来请同学们思考当物体处于平衡状态时，物体的速度会有什么特点呢？ 有同学说可以等于零也可以是保持某个速度不变，非常好，那么加速度又有什么特点呢？ 无论是v=0 或v不变，我们可以发现它们的加速度都会等于零。 这就是平衡状态时的运动学特征。 所以说，我们在判断一个物体是否处于平衡状态时可以从速度和加速度的方面来进行判断。 只要这个物体满足速度等于0或不变，且加速度等于0则就是处于平衡状态。 新知讲解 三、波的衍射 1. 波的衍射：波可以绕过障碍物继续传播的现象。 在水塘里，微风激起的水波遇到小石、芦苇等细小的障碍物，会绕过它们继续传播。在波的前进方向上放一个有孔的屏，可以看到波通过小孔而在屏的后面向各个方向传播。 波在什么条件下能够发生明显的衍射现象？ 水波的衍射 在水槽里放两块挡板，中间留一个狭缝，观察水波通过狭缝后的传播情况（如图甲） 保持水波的波长不变，改变狭缝的宽度，观察水波的传播情况有什么变化（如图乙） 波长一定的水波通过宽度不同的狭缝 图甲：在狭缝宽度比波长大得多的情况下，波的传播如同光沿直线传播一样，在挡板后面产生“阴影区”； 图乙：在狭缝宽度与波长相差不多或者狭缝宽度比波长更小的情况下，发生明显的衍射现象，水波可以绕到挡板后面继续传播。 观察有什么现象呢？ 水波的衍射 波长一定的水波通过宽度不同的狭缝 总结：水波绕过小孔或障碍物继续传播。 说明: ①衍射是波特有的现象;一切波都能发生衍射。 ②衍射现象总是存在的,只有明显和不明显的差异。 在水槽里放两块挡板，中间留一个狭缝，观察水波通过狭缝后的传播情况（如图甲） 保持水波的波长不变，改变狭缝的宽度，观察水波的传播情况有什么变化（如图乙） 如图是实验时拍摄的照片，在甲、乙、丙三幅照片中，波长分别是、、对比这三张照片，会发现什么？ 保持狭缝宽度不变，改变水波的波长，观察波的传播情况有什么变化？ 实验表明： 只有缝、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，才能观察到明显的衍射现象。 不只是水波，声波也能发生衍射。“问其声而不见其人”，这是司空见惯的现象。通常的声波，波长为1.7cm~17cm，跟一般障碍物的尺寸相当，所以声波能绕过一般的障碍物，使我们能听到障碍物另一侧的声音。