3.3 波的反射、折射和衍射（课件PPT)-【状元桥·优质课堂】2024-2025学年新教材高中物理选择性必修第一册（人教版2019）

第三章　机械波 第X章　 第3节　波的反射、折射和衍射 课件使用说明 本课件使用Office2016制作，请使用相应软件打开并使用。 本课件文本框内容可编辑，单击文本框即可进行修改和编辑。 本课件理科公式均采用微软公式制作，如果您是Office2007或WPS 2021年4月份以前的版本，会出现包含公式及数字无法编辑的情况，请您升级软件享受更优质体验。 由于WPS软件原因，少量电脑可能存在理科公式无动画的问题，请您安装Office 2016或以上版本即可解决该问题。 [学习目标] 1. 知道什么是波的反射、折射和衍射现象，知道波发生 明显衍射现象的条件（物理观念）.2.通过实验探究波发生明 显衍射现象的条件（科学探究）.3.会利用波发生明显衍射现 象的条件分析相关问题（科学思维）. 返回目录 物理　选择性必修　第一册 　 课前·教材预案 课堂·深度探究 课末·随堂演练 课时作业（十九） 1. 波的反射 （1）概念：波在传播的过程中，遇到两种介质的 ⁠ 时返回到 继续传播的现象叫作波的反射. 分界面　 原介质　 课前　教材预案 知识点1　波的反射、折射 返回目录 物理　选择性必修　第一册 　 6 （2）规律：波的反射与光的反射遵循同样的规律.如图所示， 当波传播到两种介质的交界处发生反射时，反射线、法线、入 射线在 内，反射线与入射线分居 两侧， 反射角 入射角. 注意：反射波与入射波的波长、频率、波速都相等，但由于反 射面吸收一部分能量，反射波传播的能量将减少. 同一平面　 法线　 等于　 返回目录 物理　选择性必修　第一册 　 2. 波的折射 （1）概念：波从一种介质 另一种介质时，波的 ⁠ 发生改变的现象. （2）普遍性：理论和实践证明， ⁠波都会发生折射 现象. 注意：波的折射现象中，波的频率不变，波速和波长发生改 变. 进入　 传 播方向　 一切　 返回目录 物理　选择性必修　第一册 　 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. 波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 相差不多，或者比 更 时，才 能观察到明显的衍射现象. 3. 普遍性：一切波都能发生衍射.衍射是波 的现象. 注意：一切波都能发生衍射现象，当波遇到障碍物时，衍射现 象总是存在的，只有“明显”与“不明显”之分. 波长　 波长　 小　 特有　 知识点2　波的衍射 返回目录 物理　选择性必修　第一册 　 1. 判断下列说法的正误. （1）夏日的雷声有时轰鸣不绝，原因是声波在云层里多次反 射. （　√　） （2）波发生折射时波的频率不变，但波长、波速发生变化. （　√　） （3）闻其声而不见其人，说明声波能发生衍射现象. （　√　） （4）当障碍物大小一定时，波的频率越小，衍射现象越明显. （　√　） √ √ √ √ 返回目录 物理　选择性必修　第一册 　 2. 在某海水浴场，同学漂浮在海面上，水波以3 m/s的速率向 着海滩传播，该同学记录了第1个波峰到第10个波峰通过身下 的时间为18 s.则该水波的周期为 s，该水波的波长 为 m，该水波可以绕过障碍物继续传播属于波的 ⁠ 现象. 2　 6　 衍 射　 返回目录 物理　选择性必修　第一册 　 【情境导学】我们在山中、在大的空房间里大声说话时，都会 听到回声，这属于波的什么现象？ 答案：波的反射. 课堂　深度探究 考点1　波的反射与折射 返回目录 物理　选择性必修　第一册 　 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）波的频率是由波源决定的，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. 返回目录 物理　选择性必修　第一册 　 （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，因此波速不变；波折射时是在不同介质中传播，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. 返回目录 物理　选择性必修　第一册 　 【例题1】如图所示，图中1、2、3分别代表入射波、反射波、 折射波的波线，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 返回目录 物理　选择性必修　第一册 　 思维导引：波在传播过程中频率不变，在不同介质中传播时速 度不同. 答案：D　 解析：波发生反射时，在同一种介质中运动，因此波长、波速 和频率不变，选项A、B错误；波发生折射时，频率不变，波 速变，波长变，选项C错误，D正确. 返回目录 物理　选择性必修　第一册 　 【变式1】某测量员利用回声测距，他站在两平行竖直墙壁间 某一位置（不是中间位置）鸣枪，经过1 s第一次听到回声，又 经过0.5 s再次听到回声，已知声速为340 m/s，则两墙壁间的 距离为多少？ 返回目录 物理　选择性必修　第一册 　 解析：设两墙壁间的距离为s，测量员离较近的墙壁的距离为 x，则他离较远的墙壁的距离为s－x， 第一次听到回声时，2x＝vt1， 第二次听到回声时，2（s－x）＝v（t1＋Δt）， 其中Δt＝0.5 s，t1＝1 s，代入数据解得s＝425 m. 答案：425 m 返回目录 物理　选择性必修　第一册 　 【情境导学】如图所示是一个可观察水波衍射的发波水槽，振 源的频率是可以调节的，槽中放置两块可移动的挡板形成宽度 可调节的小孔，观察水波的传播，也可以在水槽中放置宽度不 同的挡板，观察水波的传播.回答下列问题： 　 考点2　波的衍射 返回目录 物理　选择性必修　第一册 　 （1）水波遇到小孔时，会观察到什么现象？依次减小小孔尺 寸，观察到的现象有什么变化？ 答案：（1）水波遇到小孔时，水波能穿过小孔，并能到达挡 板后面的“阴影区”；小孔的尺寸减小时，水波到达“阴影 区”的现象更加明显. （2）当水波遇到较大的障碍物时，会观察到什么现象？当障 碍物较小时，会观察到什么现象？ 答案：（2）当水波遇到较大的障碍物时，将会返回；当障碍 物较小时，波能绕过障碍物继续向前传播. 返回目录 物理　选择性必修　第一册 　 1. 衍射是波特有的现象，一切波都可以发生衍射.衍射只有 “明显”与“不明显”之分，障碍物或小孔的尺寸跟波长差不 多，或比波长小，是产生明显衍射的条件. 2. 声波波长较长，一般为1.7 cm～17 m. 3. 波的直线传播只是在衍射不明显时的近似情况. 返回目录 物理　选择性必修　第一册 　 【例题2】（多选）如图所示，图中S为在水面上振动的波源， M、N是水面上的两块挡板，其中N板可以上下移动，两板中 间有一狭缝，此时测得A处水面没有振动，为使A处水面也能 发生振动，可采用的方法是（　　） A. 使波源的频率增大 B. 使波源的频率减小 C. 移动N使狭缝的间距增大 D. 移动N使狭缝的间距减小 返回目录 物理　选择性必修　第一册 　 思维导引：使原来没有振动的A处水面发生振动，也就是让衍 射现象变得更明显. 答案：BD　 解析：要发生明显的衍射，障碍物的尺寸或宽度要比波长小或 与波长相差不多，要使狭缝满足明显衍射的条件，可将狭缝间 距变小，或将波长变长，选项B、D正确. 返回目录 物理　选择性必修　第一册 　 衍射现象的两点提醒 1. 障碍物或孔的尺寸大小不是决定能否发生衍射的条件， 而是衍射现象是否明显的条件，波长越大越易发生明显的衍 射现象. 2. 当孔的尺寸远小于波长时，尽管衍射十分突出，但衍射波 的能量很弱，也很难观察到波的衍射. 返回目录 物理　选择性必修　第一册 　 【变式2】如图所示是利用水波槽观察到的水波衍射图样，从 图样可知（　　） A. B侧波是衍射波 B. A侧波速与B侧波速相等 C. 增大水波波源的频率，衍射现象将更明显 D. 增大挡板之间的距离，衍射现象将更明显 答案：B　 返回目录 物理　选择性必修　第一册 　 解析：挡板左边是衍射波的波源，选项A错误；在同一种介质 中，机械波的波速相等，选项B正确；波速不变，增大水波波 源的频率，水波的波长将减小，而挡板间距没变，所以衍射现 象将没有原来的明显，选项C错误；在波长没改变的情况下， 增大挡板间距，衍射现象将没有原来的明显，选项D错误. 返回目录 物理　选择性必修　第一册 　 1. （波的衍射）下列现象或事实属于衍射现象的是（　　） A. 风从窗户吹进来 B. 雪堆积在背风的屋后 C. 水波前进方向上遇到凸出在水面上的小石块，小石块对波 的传播没有影响 D. 晚上看到水中月亮的倒影 答案：C　 解析：波可以绕过障碍物继续传播的现象称为波的衍射，只有 选项C与衍射现象相符. 课末　随堂演练 返回目录 物理　选择性必修　第一册 　 2. （波的反射）在室内讲话的声音比在室外空旷处讲话的声 音要洪亮，是因为（　　） A. 室内空气不流动 B. 室内声音多次反射 C. 室内声音发生折射 D. 室内物体会吸收声音 答案：B　 解析：在室内听到的声音洪亮是因为声波在室内墙壁上经过多 次反射而得到加强，选项B正确. 返回目录 物理　选择性必修　第一册 　 3. （波的衍射）（多选）如图所示是观察水波衍射的实验装 置.AC和BD是两块挡板，AB是一个孔，O是波源.图中已画出 波源所在区域波的传播情况，每两条相邻波纹（图中曲线）之 间的距离表示一个波长，则关于波经过孔之后的传播情况，下 列描述正确的是（　　） A. 此时能观察到波明显的衍射现象 B. 挡板前后波纹间距离相等 C. 如果将孔AB扩大，有可能观察不到明显的衍射现象 D. 如果孔的大小不变，使波源频率增大，能观察到 更明显的衍射现象 返回目录 物理　选择性必修　第一册 　 答案：ABC　 解析：观察题图可知孔的尺寸与波长差不多，能观察到波明显 的衍射现象，选项A正确；因波的传播速度不变，频率不变， 故波长不变，即挡板前后波纹间距离相等，选项B正确；若将 孔AB扩大，且孔的尺寸大于波长，则可能观察不到明显的衍 射现象，选项C正确；若f增大，由λ＝知λ变小，衍射现象变 得不明显了，选项D错误. 返回目录 物理　选择性必修　第一册 　 4. （波的反射）有一辆汽车以15 m/s的速度匀速行驶，在其正 前方有一陡峭山崖，汽车鸣笛2 s后司机听到回声，此时汽车距 山崖的距离有多远？（v声＝340 m/s） 解析：汽车匀速行驶，速度为v车＝15 m/s，声音在空气中传播 速度不变，汽车从鸣笛到听到回声，二者运动时间相同，如图 所示. 返回目录 物理　选择性必修　第一册 　 设汽车在A点鸣笛，A点到山崖B的距离为x1，汽车运动到C点 听到回声，设AC距离为x2，CB距离为x，因二者运动时间相 同，则有x1＝x2＋x， x1＋x＝v声t， x2＝v车t， 联立解得x＝325 m. 答案：325 m 返回目录 物理　选择性必修　第一册 　 课时作业（十九） （建议用时：40分钟） 返回目录 物理　选择性必修　第一册 　 课时作业（十九） 返回目录 物理　选择性必修　第一册 　 制 作 者：状元桥 适用对象：高中学生 制作软件：Powerpoint2010、 Photoshop cs3 运行环境：WindowsXP以上操作系统 $$