3.3波的反射、折射和衍射 导学案-2024-2025学年高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册

北京天坛公园，有一处著名的古建筑-回音壁。一个人对着墙说话，声波会沿着墙壁传到一二百米远处被另一个人听到 高中物理学教评一体化学习设计 编者：秦海霞 审核: 高二物理组 日期： 3.3波的反射、折射和衍射 【课标要求】 知道波的反射和折射现象。通过实验，了解波的干涉与衍射现象。 【学习目标】 1.通过实验认识波的反射和折射现象 2.通过用射线解释反射、折射现象，认识波动中建构物理模型的方法。 3.知道波的衍射现象和波产生明显衍射现象的条件。 【情景设计】 蝙蝠在飞行的时候，喉内能够产生超声波，超声波通过口腔发射出来。当超声波遇到昆虫或障碍物而反射回来时，蝙蝠能够用耳朵接受，并能判断探测目标是昆虫还是障碍物，以及距离它有多远。人们通常把蝙蝠的这种探测目标的方式，叫做“回声定位”。科学家在蝙蝠飞行的空间里横跨了很多系有铜铃的绳索，蝙蝠黑暗中在此空间飞行时不会碰撞这些绳索而导致铜铃发声。据此，你认为蝙蝠发出的声波频率应该具有怎样的特征？尽可能用数量级来描述你的估算。 【问题体验1】 1. 请你写下生活中波的反射现象：_____________________________________________。 2. 右图为水波的反射，请你试着用光的反射定律作图，水波反射是否也遵循反射定律。 3. 波反射后仍在原来的介质中传播,因为______不变，因此波速保持不变。介质中各点均做_____运动,频率_____于波源频率,即反射波与入射波的频率相等,由λ=______，因此波长也不变。 【归纳总结1】反射规律： 1.入射线、法线、反射线在同一_____内，入射线与反射线分居___线两侧，反射角_____入射角。 2.反射波的波长、频率、波速都跟入射波_____同。 3.波遇到两种介质界面时，总存在____射 【问题体验2】 1.如图所示，在水槽底部放置一块玻璃板，使得水槽B区域的水比A区域浅。由于水波在深水区和浅水区的传播速度____同，可将深水区和浅水区看作____种介质。波由深水又进入浅水区后波的传播速度变____，传播_____也发生了变化。可以观察到图中所示的折射图样。 波的折射现象可与小车进入粗糙程度不同的区域运动方向发生偏折的情况类比。如图下图所示，灰色表示较光滑的硬地，绿色表示粗糙的草地。一辆无动力小车原本在硬地上沿着直线行驶，到达硬地和草地的交界处时，蓝色车轮先进入草地，阻力增大，蓝色车轮速度变____;红色车轮依旧在硬地上行驶，速度___变，车的行驶方向将发生偏转。小车完全进入草地后，继续沿着_____线行驶。在两种介质的分界面处，波的____射和___射往往同时发生。 2.与光的折射类比，在上图中画出水波的折射图。 【归纳总结2】 1. 波的折射：当波沿着介质传到边界时，除了会发生____射，一部分波会穿过边界进入另一种介质而改变传播方向。 2. 折射定律： （1） 入射线、法线、折射线在___同平面内。 （2）入射线与折射线分居___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______________________ （4）折射波的波速、波长发生___变 【问题体验3】 1.波可以绕过障碍物继续传播，这种现象叫作波的衍射。写下你见过的波的衍射现象：_______________________________________________________________________ 2.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(图3.3-3)。对比甲乙两图，你认为_____图衍射现象明显。 3. 保持狭缝的宽度不变，改变水波的波长，甲、乙、丙是实验时拍摄的照片，在三幅照片中，波长分别是狭缝宽度的7/10、5/10、3/10，对比这三幅照片，观察波的传播情况，得出结论：____________________________________________________________ 【归纳总结3】 1.发生明显衍射的条件是：_______________________________________________。 2.一切波都能发生_____现象， _______现象是波____有的现象。（只有明显与不明显） 3.在同种介质中，波速、波长和频率_____变。波通过狭缝的能量要向更_____的区域传播,各质点的振动幅度自然会变____。 4.对比 现象 波的反射 波的折射 波的衍射 传播方向 ____变 θ反___θ入 ____变 θ折___θ入 ____变 频率 ____变 ____变 ____变 波速 ____变 ____变 ____变 波长 ____变 ____变 ____变 【巩固提升】 3-2.操场上的喇叭正在播放音乐，有高音也有低音。走到离操场不远的教学大楼后面，听到喇叭播放的音乐声有所减弱。是高音还是低音减弱得明显一些？为什么？ 3-3.如图3.3-5，挡板M是固定的，挡板N可以上下移动。现在把M、N两块挡板中的空隙当作一个“小孔”做水波的衍射实验，出现了图示中的图样，P点的水没有振动起来。为了使挡板左边的振动传到P点，可以采用什么办法？ 3-4.假想人耳可听的声波波长在毫米数量级。从波的衍射角度思考，这对我们的生活会产生什么影响？ A1.向水面上扔一个石块，形成如图3-1所示的波形，已知相邻实线间的距离等于一个波长，不考虑水波的反射，试大致画出水波通过图3-1甲的孔A和B以及遇到图3-1乙中障碍物C和D之后的传播情况。 【自我评价】你对自己本节课的知识掌握、课堂表现作何评价？ ( 3 - 2 - 2 ) ( 3- 3 - 1 ) 学科网（北京）股份有限公司 $$