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教师用书（人教版）

本讲义聚焦波的反射、折射和衍射核心知识点，系统梳理反射（定义、三线共面等规律）、折射（传播方向改变及频率、波速、波长变化）、衍射（现象及明显衍射条件）的原理，通过对比表格明晰反射与折射的物理量差异，以回声、“闻其声不见其人”等实例为学习支架构建知识脉络。 该资料以“概念辨析-问题探究-典例应用”为主线，表格对比培养科学思维中的模型建构能力，生活实例（如高音低音衍射差异）和水波实验情境落实科学探究要素，强化物理观念。课中辅助教师高效授课，课后典例与练习助力学生查漏补缺，提升知识应用能力。

第3节　 波的反射、折射和衍射 [学习目标] 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。 波的反射和折射现象 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。 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。 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？ 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。 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。 学科网（北京）股份有限公司 $