3.3 波的反射、折射和衍射 导学案-2025-2026学年高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册

第三章 机械波 3 波的反射、折射和衍射 【学习目标】 1．通过实验和生活情境图片认识波的反射、折射和衍射现象。知道这些是波传播过程中与介质作用的结果。 2．知道波的衍射和波发生明显衍射现象的条件。 3．知道波能发生反射、折射和衍射现象，但只有衍射是波特有的现象。 【学习重难点】 重点：探究波的衍射现象和发生明显衍射现象的条件。 难点：认识波的衍射现象及产生明显衍射现象的条件。 课本导练 必备知识 一、波的反射和折射 1．波的反射 （1）反射现象：____________________________________． （2）反射规律：____________________________________． 2．波的折射 （1）波的折射：_______________________________________． （2）水波的折射：_______________________________________． 二、波的衍射 波的衍射：____________________． 衍射实验及现象： 1．实验装置 ：____________________． 2．现象 （1）狭缝宽度比波长大得多时： ____________________． （2）狭缝宽度与波长相差不多或狭缝宽度比波长更小时，水波绕过挡板继续传播． 3．发生明显衍射现象的条件：____________________． 1．蝙蝠是通过声波的反射来判断前方是否有障碍物的。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。 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？ 展示讨论 小组讨论课本导练内容，并完成下列问题讨论且进行展示 1．如图，挡板 是固定的，挡板 可以上下移动。现在把 、 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， 点的水没有振动起来。为了使挡板左边的振动传到 点，可以采用什么办法？ 2．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？ 一、波的反射和折射 波的反射 当波传播到两种介质的分界面时，一部分返回来继续传播的现象． 入射角：入射线与法线的夹角． 反射角：反射线与法线的夹角． 反射定律： （1）入射线、法线、反射线在同一平面内，入射线与反射线分居法线两侧，反射角等于入射角． （2）反射波的波长、频率、波速都跟入射波相同． （3）波遇到两种介质分界面时，总存在反射． 波的折射 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． 折射角：折射线与法线的夹角． 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． 波发生折射的原因：波在不同介质中的传播速度不同 折射角的规律： 1．当入射速度大于折射速度时，折射角折向法线． 2．当入射速度小于折射速度时，折射角折离法线． 3．当垂直界面入射时，传播方向不改变，属折射中的特例． 4．在波的折射中，波的频率不改变，波速和波长都发生改变． 波的反射和折射 波现象比较项 波的反射 波的折射 传播方向 改变 改变（垂直界面入射除外） 频率f 不变 不变 波速v 不变 改变 波长λ 不变 改变 例1． （多选）下列现象中属于声波反射现象的是（ ） A．隔着墙能听到房间外面有人讲话 B．音响设备制作时要考虑混合效应 C．夏日的雷声有时轰鸣不绝 D．在水里的人能听到岸上的声音 变式训练1． 下列现象中利用波的反射的有（ ） ①手扶耳旁听远处的人说话 ②医生给病人做超声波检查 ③超声波雷达的工作原理 ④潜艇利用声呐探测周围物体的分布情况 A．①②③ B．①②④ C．①③④ D．①②③④ 例2． 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？ 变式训练2． 天空有近似等高的浓云层．为了测量云层的高度，在水平地面上与观测者的距离为d=3.0 km处进行一次爆炸，观测者听到由空气直接传来的爆炸声和由云层反射来的爆炸声时间上相差 ．试估算云层下表面的高度．已知空气中的声速v=340 m/s． 二、波的衍射 波的衍射 波绕过障碍物或小孔继续传播的现象． 波的衍射的条件 波的衍射是没有条件的，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，或比波长小时发生明显衍射． 波的衍射实质分析 波传到小孔（障碍物）时，小孔（障碍物）仿佛是一个新波源，由它发出的与原来同频率的波在小孔（障碍物）后传播，就偏离了直线方向．波的直线传播只是在衍射不明显时的近似情况． 例3． 在水槽里放两块挡板，中间留一个狭缝，水波通过狭缝的传播情况如图所示．若在挡板后的M点放置一乒乓球，以下说法正确的是（ ） A．乒乓球会随水波的传播向远处运动 B．若仅将右侧挡板向左平移一小段距离，乒乓球的振动会变得比原来明显 C．若仅增大水波波源的振动频率，乒乓球的振动会变得比原来明显 D．此实验研究的是水波的干涉 变式训练3． （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 小结小测 一、课堂小结 二、课堂小测 判断题 (1)只有当障碍物的尺寸与波长相差不多或比波长小时，才会发生衍射现象。（ ） (2)夏日雷声有时轰鸣不绝，这是声波的衍射现象。（ ） (3)“闻其声不见其人”，是指声波的衍射现象。（ ） 【参考答案】 课本导练 必备知识 【答案】 一、波的反射和折射 1．波的反射 (1)反射现象：波遇到介质界面(如水波遇到挡板)时会返回原介质继续传播的现象。 (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。 2．波的折射 （1）波从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向发生偏折的现象，叫作波的折射． （2）一列水波在深度不同的水域传播时，在交界面处将发生折射。 【答案】 二、波的衍射 波的衍射：波可以绕过障碍物继续传播的现象． 衍射实验及现象： 1．实验装置 ：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“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，水波绕过挡板继续传播． 3．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． 1．【答案】见解析 2．【答案】高音减弱的较明显 展示讨论 1．【答案】 N板上移或减小水波的频率 2．【答案】见详解 一、波的反射和折射 例1．【答案】BC 变式训练1．【答案】D 例2．【答案】 425 m 变式训练2．【答案】 2×103m 二、波的衍射 例3．【答案】B 变式训练3．【答案】ABC 小结小测 二、课堂小测 【答案】 错误 错误 正确 学科网（北京）股份有限公司 $