3.第3节 波的反射、折射和衍射-【正禾一本通】2025-2026学年高二物理选择性必修第一册同步课堂高效讲义配套课件（人教版）

该高中物理课件聚焦“波的反射、折射和衍射”核心内容，通过“自主建构·认知导学”模块，从教材引读切入知识生成，结合波的衍射定义、条件及普遍性讲解，搭配诊断自评，帮助学生构建物理观念，形成连贯的学习支架。 其亮点在于“自主建构-深度探究-分层评价”一体化设计，通过探究深化环节培养科学思维与科学探究能力，如衍射条件的实验分析。课后分层练满足差异化需求，学生能巩固知识并提升探究能力，教师可高效实施分层教学与目标达成评价。

第3节 　波的反射、折射和衍射 1 第 页 1 学习目标 2 第 页 2 自主建构·认知导学 深度探析·思维进阶 目标达成·课堂评价 目录 课后分层练 第 页 3 教材引读 知识生成 相差不多 障碍物 更小 衍射 衍射 诊断自评 × × √ √ 探究深化 探究深化 课后分层练（十五） 2 1 4 3 6 5 8 7 10 9 11 2 1 4 3 6 5 8 7 10 9 11 2 1 4 3 6 5 8 7 10 9 11 2 1 4 3 6 5 8 7 10 9 11 2 1 4 3 6 5 8 7 10 9 11 2 1 4 3 6 5 8 7 10 9 11 2 1 4 3 6 5 8 7 10 9 11 2 1 4 3 6 5 8 7 10 9 11 2 1 4 3 6 5 8 7 10 9 11 2 1 4 3 6 5 8 7 10 9 11 2 1 4 3 6 5 8 7 10 9 11 2 1 4 3 6 5 8 7 10 9 11 2 1 4 3 6 5 8 7 10 9 11 2 1 4 3 6 5 8 7 10 9 11 2 1 4 3 6 5 8 7 10 9 11 2 1 4 3 6 5 8 7 10 9 11 2 1 4 3 6 5 8 7 10 9 11 2 1 4 3 6 5 8 7 10 9 11 2 1 4 3 6 5 8 7 10 9 11 2 1 4 3 6 5 8 7 10 9 11 1.观察水波的反射，了解波的反射，知道波的反射规律。 2.观察水波的折射和衍射，了解波的折射现象和衍射现象。 3.探究影响水波衍射现象明显程度的因素，知道波发生明显衍射的条件。 1．以水波为例，说一说：什么是波的反射？波的反射遵循什么规律？ 2．光从一种介质进入另一种介质时会发生折射，机械波会发生折射吗？试举例说明。 3．以水波为例，说一说：什么是波的衍射？波发生明显衍射的条件是什么？ 一、波的反射和折射 项目 波的反射 波的折射 定 义 波遇到介质界面时会 返回原介质继续传播的现象 波从一种介质进入另一种介质，或在同种不均匀介质中传播时，传播方向发生改变的现象 图 示 规 律 (1)反射线、法线、入射线在同一平面内； (2)反射线与入射线分居法线两侧； (3)反射角等于入射角 (1)折射线、法线、入射线在同一平面内； (2)折射线与入射线分居法线两侧； (3)折射角不等于入射角 二、波的衍射 1．判断下列说法是否正确 (1)一切波都能发生折射和衍射现象。 ( ) (2)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。( ) (3)“闻其声而不见其人”，是指声波的衍射现象。 ( ) (4)波从一种介质进入另一种介质时频率发生变化。 ( ) 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？ 提示：高音的频率较高，则波长较短，不容易绕过高楼发生明显衍射；而低音频率较低，波长较大，容易绕过高楼发生衍射，则高音减弱得较明显。 问题1：对着峭壁大喊一声能听到回声，这是什么原理？ 问题2：当波传到两种介质交界面发生反射时反射波的波长、频率、波速是否变化？ 问题3：当波由—种介质进入另一种介质时波长、频率、波速是否变化？ 提示：1.声波在峭壁上的反射。2．反射波的波长、频率、波速不变。 3．在折射中，频率不变，波速和波长都会发生改变。 能力点1 波的反射和折射现象 波的反射和折射中各物理量的变化 项目 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 波源相同，频率不变 波源相同，频率不变 波速v 介质不变，波速不变 介质改变，波速改变 波长λ 波速不变，波长不变 波速改变，波长改变 【典例1】 一列声波在介质Ⅰ中的波长为0.2 m。当该声波从介质Ⅰ中以某一角度传入介质Ⅱ中时，波长变为0.6 m，如图所示，若介质Ⅰ中的声速是340 m/s。 (1)求该声波在介质Ⅱ中传播时的频率； (2)求该声波在介质Ⅱ中传播的速度。 解析：(1)声波在介质Ⅰ中传播时，由v＝λf得 f＝ Hz＝1 700 Hz。 由于声波在不同介质中传播时，频率不变，所以声波在介质Ⅱ中传播时，频率为1 700 Hz。 (2)由v＝λf得声波在介质Ⅱ中的传播速度为 v2＝λ2f＝0.6×1 700 m/s＝1 020 m/s。 答案：(1)1 700 Hz　 (2)1 020 m/s 【典例2】 当一个探险者进入一个山谷后，为了估测出山谷的宽度，他大吼一声，经过0.5 s听到右边山坡反射回来的声音，又经过1.5 s后听到左边山坡反射回来的声音。若声速为340 m/s，则这个山谷的宽度约为(　　 ) A．170 m B．340 m C．425 m D．680 m 解析：选C。右边的声波从发出到反射回来所用时间为t1＝0.5 s，左边的声波从发出到反射回来所用的时间为t2＝2 s，山谷的宽度s＝v(t1＋t2)＝×340×2.5 m＝425 m，故C正确。 提示：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”。 2．小孔的尺寸减小时，水波到达“阴影区”的现象更加明显。 能力点2 波的衍射现象 如图甲所示是观察水波衍射的发波水槽，振源的频率可调。槽中放置两块可移动的挡板形成宽度可调节的小孔。 问题1：水波遇到小孔时，会观察到什么现象？ 问题2：减小小孔的尺寸，观察到的现象有什么变化？ 对发生明显衍射现象条件的理解 (1)水波遇到障碍物的情况 当障碍物较小时，会发现水波绕过障碍物继续前进，如同障碍物不存在一样。如图甲，衍射现象明显。 (2)水波遇到小孔的情况 当孔较小时，会发现孔后的整个区域几乎都传播着以孔为中心的圆形波。如图乙，衍射现象明显。 (3)产生明显衍射现象的条件：障碍物或孔的尺寸比波长小，或者跟波长相差不多。该条件仅是衍射现象是否明显的条件，并不是决定衍射能否发生的条件。一般情况下，波长较大的波容易发生明显衍射现象。 【典例3】 (2025·江苏苏州检测)向水面上扔一个石块，形成如图所示的波形，已知相邻实线间的距离等于一个波长，不考虑水波的反射，大致画出了a、b、c、d四幅图代表水波通过图甲的孔A和B以及遇到乙中障碍物C和D之后的传播情况。则下列选项最符合实际的是(　　 ) A．a和d B．a和c C．b和c D．b和d 解析：选A。孔、缝、障碍物的宽度与波长差不多或者比波长还小时，就能够发生明显的衍射现象。观察题图可得，孔A的尺寸小于波长，会发生明显衍射现象；孔B和障碍物C的尺寸明显大于波长，不会发生明显衍射现象，但仍然有衍射现象，只是不明显，不易观察；障碍物D的尺寸接近波长，会发生明显衍射现象，如图所示，故A正确。 【典例4】 如图，在水槽里放三块挡板，中间留两个狭缝，水波通过狭缝前的传播情况如图所示。在挡板后M、N点放置乒乓球，下列说法正确的是(　　 ) A．若两个乒乓球都振动起来，则两个乒乓球的振动频率相等 B．若右侧乒乓球振动起来，则左侧乒乓球可能没有振动 C．若两个乒乓球都振动起来，则波源的频率一定等于乒乓球的固有频率 D．增大波源的振动频率，衍射现象更明显 解析：选A。若两个乒乓球都振动起来，都做受迫振动，其振动频率等于波源的振动频率，所以两个乒乓球的振动频率相等，故A正确；由于左侧狭缝更窄，所以衍射现象更明显，若右侧乒乓球振动起来，则左侧乒乓球一定振动，故B错误；若两个乒乓球都振动起来，则波源的频率一定等于乒乓球振动的频率，但不一定等于乒乓球的固有频率，故C错误；增大波源的振动频率，则波长会变小，衍射现象会变得不明显，故D错误。 1．(多选)下列现象属于波的衍射现象的是(　　 ) A．隔墙有耳 B．空山不见人，但闻人语响 C．余音绕梁，三日不绝 D．夏日雷声轰鸣不绝 解析：选AB。“余音绕梁，三日不绝”和“夏日雷声轰鸣不绝”主要是声音的反射现象引起的，而“隔墙有耳”和“空山不见人，但闻人语响”均属于波的衍射现象，故A、B正确。 2．(2025·宁夏石嘴山期末)关于波的反射与折射，下列说法正确的是(　　 ) A．波发生反射时，波的频率不变，波速大小变小，波长变短 B．波发生反射时，波的频率、波长、波速大小均不变 C．波发生折射时，波的频率、波长、波速大小均发生变化 D．波发生折射时，波的频率发生改变，但波长、波速大小不变 解析：选B。波发生反射时，波在同一种介质中传播，波的频率、波长、波速大小均不变，故A错误，B正确；波发生折射时，波速发生变化，波的频率由波源决定，则波的频率不变，波长发生变化，故C、D错误。 3．如图，挡板M是固定的，挡板N可以上下移动。现在把M、N两块挡板中间的空隙当作一个“小孔”做水波的衍射实验，出现了如图所示的图样，为了使衍射现象更明显，可以采用的办法是(　　 ) A．增大波的频率 B．增大波的振幅 C．挡板N向上移动 D．挡板N向下移动 解析：选C。发生明显衍射现象的条件是障碍物或孔的尺寸与波长相近或更小，当孔的尺寸一定时，可以增加波长，根据v＝λf可知，可以减小频率，故A错误；结合上述可知，增大波的振幅时，波长不变，衍射现象没有发生变化，故B错误；结合上述可知，波长一定，减小孔的尺寸能够使衍射现象更加明显，可以使挡板N向上移动，故C正确，D错误。 【基础练】 1．(多选)(2025·贵州贵阳检测)下列关于波的反射、折射和衍射的说法中，错误的是(　　 ) A．水波从深水区向浅水区传播时，会因为折射改变传播方向 B．衍射是横波特有的现象，纵波不能发生衍射现象 C．在大树前说话，大树后面的人可以听到，这种现象是声波的反射 D．发生折射时波的频率不变，波速改变 解析：选BC。水波从深水区传到浅水区改变传播方向的现象，是波的折射现象，故A正确；衍射是波特有的现象，横波和纵波都能发生衍射现象，故B错误；声波传播过程中，遇到障碍物继续向前传播的现象称为衍射，则在大树前说话，大树后面的人可以听到，这种现象是声波的衍射，故C错误；在不同的介质中传播时，波会发生折射，波的频率不变，不同介质中波速不同，故D正确。 2．蟾蜍在池塘边平静的水面上鸣叫，某时形成如图所示的水波。若蟾蜍的鸣叫频率不变，下列选项正确的是(　　 ) A．岸边的人接收到鸣叫的声波是横波 B．水波从浅水区传入深水区，频率变小 C．水面上的落叶遇到水波后做受迫振动 D．水波遇到大石头比遇到小石头更容易发生衍射现象 解析：选C。声波是纵波，可知岸边的人接收到鸣叫的声波是纵波，故A错误；频率由波源决定，可知水波从浅水区传入深水区，频率不变，故B错误；水面上的落叶遇到水波后，落叶在声波的干扰之下发生振动，落叶做的是受迫振动，故C正确；当障碍物的尺寸与波长相差不多或更小时，能够发生明显衍射现象，可知波长一定时，水波遇到大石头比遇到小石头更不容易发生衍射现象，故D错误。 3．(2025·云南昆明检测)云南15头野象向北迁徙的新闻备受关注，研究人员发现大象也有自己的“语言”，某研究小组录下野象“语言”交流时发出的声音，发现以3倍速度快速播放录音时，能听到比正常播放时更多的声音(正常情况下大象发出的声音频率属于次声波人耳听不到，快速播放，增大频率进入人耳可接收范围可以被听到)，播放速度变为原来的3倍时，则(　　 ) A．播出声波的频率变为原来的3倍 B．播出声波的波速变为原来的3倍 C．为了使该录音绕过障碍物的衍射现象更明显，可以增大该波源的频率 D．为了使该录音绕过障碍物的衍射现象更明显，可以增大要使其通过的狭缝的距离 解析：选A。播放速度变为原来的3倍时，播出的声波频率变为原来的3倍，故A正确；声波的传播速度与介质有关，与振源的振动频率无关，故播出声波的波速不变，B错误；当缝、孔或障碍物的尺寸和波长相差不多或更小时，衍射现象更明显，故C、D错误。 4．某同学观察到波长不同的水波通过三个宽度相同的狭缝时的现象，在甲、乙、丙三幅照片中，波长分别是狭缝宽度的，如图所示，下列说法正确的是(　　 ) A．水波通过狭缝后波长变短 B．这是水波的衍射现象，有些波不能发生衍射现象 C．此现象可以说明，波长一定， 缝越窄衍射现象越明显 D．此现象可以说明，缝宽一定，波长越长衍射现象越明显 解析：选D。水波通过狭缝后波长不变，A错误；这是水波的衍射现象，衍射是波特有的性质，任何波都能发生衍射现象，B错误；该实验的狭缝宽度相等，波长不等，则此现象可以说明，缝宽一定，波长越长衍射现象越明显，C错误，D正确。 答案：高于3×105 Hz，理由见解析 5．海豚在水里通过声波的反射来定位，判断前方是否有猎物或障碍物。科学家通过实验发现，海豚能辨别出大小只有5 mm的障碍物。请估算海豚发出的声波频率的范围并说明理由(已知声波在水中的传播速度约为1 500 m/s)。 解析：海豚通过声波的反射来定位，这要求发出的声波遇到障碍物不能发生明显的衍射现象。已知障碍物的尺寸为5 mm，则海豚发出的声波波长要小于5 mm。 根据公式v＝λf，可得f＝ Hz＝3×105 Hz，所以海豚发出的声波频率应高于3×105 Hz。 6．如图是观察水面波衍射的实验装置，AC和BD为两块挡板，AB是—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)之间距离表示一个波长，则对于波经过孔之后的传播情况，下列描述正确的是(　　 ) A．此时不能观察到波的衍射现象 B．如果将孔AB扩大，有可能观察不到明显的衍射现象 C．挡板前后波纹间距不相等 D．如果孔的大小不变，使波源频率增大，能更明显地观察到衍射现象 解析：选B。不管孔的大小，衍射都会存在，所以此时能观察到衍射现象，故A错误；如果将孔AB扩大，孔的尺寸远大于波的波长，可能观察不到明显的衍射现象，故B正确；波通过孔后，波速、频率、波长不变，则挡板前后波纹间的距离相等，故C错误；如果孔的大小不变，使波源频率增大，因为波速不变，根据v＝λf，可知波长变小，所以不能更明显地观察到衍射现象，故D错误。 7．在用发波水槽做衍射实验时，若打击水面的振子振动频率是6 Hz，水波在水槽中的传播速度为0.6 m/s，为观察到明显的衍射现象，小孔的直径d应为(　　 ) A．d<10 cm B．50 cm C．d>10 cm D．20 cm 解析：选A。水波的波长为λ＝＝10 cm，要观察到明显的衍射现象，则小孔的尺寸应比水波的波长小或者与波长相差不多，故A正确。 8．某运动员在花样游泳比赛中，有一场景：用手拍皮球，水波向四周散开。这个场景可以简化为如图所示，波源O起振方向向下，垂直于水平介质平面做简谐运动，所激发的横波在均匀介质中向四周传播。t＝0时，离O点10 m的质点A开始振动；t＝2 s时，离O点20 m的质点B开始振动，此时质点A第3次(刚开始振动时记为第0次)回到平衡位置。下列说法正确的是(　　 ) A．该波周期为 s B．该波传播速度为10 m/s C．t＝2 s时，质点A的振动方向向下 D．该波遇到尺寸为3 m的障碍物会发生明显衍射现象 解析：选D。波源O起振方向向下，t＝0时，离O点10 m的质点A开始振动，方向与波源方向相同，起振方向向下，t＝2 s时，质点A第3次(刚开始振动时记为第0次)回到平衡位置，根据简谐运动规律，可得此时质点A的振动方向向上，故C错误；当波传到B点时，A点第三次回到平衡位置，可知t＝2 s＝T＋T，可得T＝ s，故A错误；由题意可知，波由A点传到B点经历2 s，解得波速v＝＝5 m/s，故B错误；该列波的波长为λ＝vT＝5× m，当障碍物的尺寸与波长相比，相差不大或比波长更小时，容易发生明显的衍射现象，可知该波遇到尺寸为3 m的障碍物会发生明显衍射现象，故D正确。 9．(2025·四川成都期末)如图甲为一列沿x轴传播的简谐横波在t＝0.1 s时的波形图，图乙为该波传播方向上质点Q的振动图像。下列说法正确的是(　　 ) A．t＝0.2 s时，质点P的速度方向沿y轴负方向 B．该波的波速为1 m/s，方向沿x轴负方向 C．t＝0.2 s到t＝0.3 s内，质点Q沿x轴负方向运动了1.0 cm D．该波遇到尺寸大小为1 m的障碍物时会发生明显的衍射现象 解析：选B。由图乙可知t＝0.1 s时，质点Q通过平衡位置向y轴正方向振动，根据“上下坡”法可知，该波沿x轴负方向传播，质点P向下振动，t＝0.2 s时(即经过半个周期)，质点P通过平衡位置向y轴正方向振动，A错误；由图甲可知波长λ＝0.2 m，由图乙可知周期T＝0.2 s，由v＝，得波速为1 m/s，B正确；各质点只在各自平衡位置附近振动，不随波迁移，C错误；当缝的宽度或障碍物的尺寸大小与波长相差不多或比波长小时，能发生明显的衍射现象，D错误。 10．平静的湖面有相距为1 m的两个小木块A、B，距小木块A左侧3 m处有一波源在t＝0时刻开始向上振动，经4 s小木块A第一次达到波峰，再经3 s小木块B第一次达到波谷，波源和小木块A、B在一条直线上。 (1)求这列横波的周期和波速； (2)求这列横波的波长； (3)若此波在传播过程中遇到一根竖立的芦苇杆，是否会发生明显的衍射现象。 解析：(1)令x1＝3 m，x2＝1 m，波速为v，周期为T，由题意有 t1＝＝4 s，t2＝T＝7 s 解得T＝4 s，v＝1 m/s。 (2)该横波波长为 λ＝vT＝4 m。 (3)由于λ＝4 m大于竖立芦苇杆的直径，所以当波通过竖立的芦苇杆时会发生明显的衍射现象。 答案：(1)4 s　1 m/s　(2)4 m　(3)会发生明显的衍射现象 【创新练】 11．(物理与科技)医用B超仪发出的超声波频率为7.25×104 Hz，这种超声波在人体内传播的波长为2 cm，在给某患者的肝脏病变部分进行检测时(如图)，从探头发出的同一超声脉冲波经病变部分反射回到探头有两个信号，相隔时间为Δt＝32 μs。试计算患者病变部分的厚度。 解析：超声脉冲波在进到病变区的前后界面上会发生两次反射，忽略波速在肝脏中的速度变化，则有v＝λf＝2×10-2×7.25×104 m/s＝1 450 m/s；病变区厚度h＝ m＝2.32 cm。 答案：2.32 cm $