第三章 3.波的反射、折射和衍射-（配套课件）【学霸笔记·同步精讲】2025-2026学年高中物理选择性必修第一册（人教版）

该高中物理课件聚焦波的反射、折射和衍射，通过“山谷回声”“隔墙有耳”等情境导入，引导学生从生活现象出发，理解反射规律、折射规律及明显衍射条件，构建从现象到规律的学习支架。 其亮点在于融合科学探究与科学思维，通过易错辨析深化反射折射量的变化理解，结合回声测距等实例培养模型建构能力。学生能提升应用物理观念解决问题的能力，教师可借助随堂演练与课时作业高效落实教学目标。

3.波的反射、折射和衍射 1.知道波的反射、折射和衍射现象，知道明显衍射的条件。 2.理解波的反射规律和折射规律，能进行有关简单计算。 3.经历探究波的明显衍射条件的过程。 学习目标 01 知识点一　波的反射和折射 目 录 02 知识点二　波的衍射 03 素养培优 04 随堂演练 05 课时作业 01 PART 知识点一　波的反射和折射 目 录 情境：如图甲所示，我们在山中对着山谷大声喊“你好……”时会听到 “连绵不断”的“你好……”的回声；如图乙所示，在空旷的大房间里大 声说话时，会听到“嗡嗡”的回声，导致不容易听清声音。 问题：这些属于波的什么现象？ 提示：都是声波的反射现象。 物理·选择性必修第一册 目 录 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 内，反射线与入 射线分居 两侧，反射角 入射角。 同一平面　 法线　 等于　 物理·选择性必修第一册 目 录 2. 波的折射 （1）波的折射：光从一种介质 时会发生折射，同 样，波从一种介质进入另一种介质时也发生 ⁠。 （2）水波的折射：一列水波在 不同的水域传播时，在交界面处 将发生 ⁠。 进入另一种介质　 折射　 深度　 折射　 物理·选择性必修第一册 目 录 【易错辨析】 1. 发生波的反射现象时，波又回到了同种介质。 （　√　） 2. 发生波的折射现象时，波进入了另一种介质。 （　√　） 3. 发生波的折射现象时，不会同时发生波的反射现象。 （　×　） √ √ × 物理·选择性必修第一册 目 录 1. 波在两种介质的界面上会同时发生反射现象和折射现象，一些相关物理 量变化如表： 比较项目 波的反射 波的折射 传播方向 改变i＝i' 改变r≠i 频率f 不变 不变 波速v 不变 改变 波长λ 不变 改变 物理·选择性必修第一册 目 录 2. 说明 （1）频率f由波源决定，故无论是反射波的频率还是折射波的频率都等于 入射波的频率。 （2）波速v由介质决定，因反射波与入射波在同一介质中传播，故波速不 变；折射波与入射波在不同介质中传播，波速变化。 （3）根据v＝λf，波长λ与波速v及频率f有关，即与介质和波源有关，反射 波与入射波在同一介质中，波速相同、频率相同，故波长相同。折射波与 入射波在不同介质中传播，波速不同，频率相同，故波长不同。 物理·选择性必修第一册 目 录 【例1】　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 √ 解析：　波发生反射时，在同一种介质中传播，因此波长、波速和频率 不变，故A、B错误；波发生折射时，在不同介质中传播，频率不变，波速 和波长均发生变化，故C错误，D正确。 物理·选择性必修第一册 目 录 02 PART 知识点二　波的衍射 目 录 情境：如图所示，画的是“隔墙有耳”的寓言故事。 问题：隔墙能听到说话声，这属于什么现象？ 提示：声波的衍射现象。 物理·选择性必修第一册 目 录 1. 定义：波绕过 继续传播的现象。 2. 发生明显衍射的条件：缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟 ⁠相差不 多，或者比波长更小。 3. 波的衍射的普遍性：一切波都能发生 。衍射是波特有的现象。 障碍物　 波长　 衍射　 物理·选择性必修第一册 目 录 【易错辨析】 1. “闻其声而不见其人”，是指声波的衍射现象。 （　√　） 2. 缝或孔的宽度较大时，不能发生衍射现象。 （　×　） 3. 一切波都能发生衍射现象。 （　√　） √ × √ 物理·选择性必修第一册 目 录 1. 关于明显衍射的条件 应该说衍射是没有条件的，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，缝、孔的宽度或障碍物的尺寸 跟波长差不多，或比波长更小是产生明显衍射的条件。 2. 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 直线传播只是衍射不明显时的近似情况。 物理·选择性必修第一册 目 录 【例2】　（发生明显衍射的条件）〔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 √ √ √ 物理·选择性必修第一册 目 录 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，故A正确；因波的传播速度不变，频率不变，则波长不变，即 挡板前后波纹间距离应相等，故B正确；若将孔AB扩大，若孔的尺寸远大 于波长，则可能观察不到明显的衍射现象，故C正确；若频率增大，由λ＝ 知，波长变小，若孔的大小不变，衍射现象可能变得不明显，故D错误。 物理·选择性必修第一册 目 录 03 PART 素养培优 目 录 回声测距的三种情况 1. 当声源不动时，声波遇到了静止障碍物会被反射回来继续传播，由于反 射波与入射波在同一介质中传播速度相同，因此，入射波和反射波在传播 距离一样的情况下，用的时间相等，设声源发出声波后经时间t听到回声， 则声源到障碍物的距离x＝v声·。 物理·选择性必修第一册 目 录 2. 当声源以速度v向静止的障碍物运动或障碍物以速度v向静止的声源运动 时，声源发出的声波遇到障碍物经时间t返回，声源发声时障碍物到声源的 距离x＝（v声＋v）·。 3. 当声源以速度v远离静止的障碍物或障碍物以速度v远离静止的声源时， 声波遇到障碍物经时间t返回，声源发声时障碍物到声源的距离x＝（v声－ v）·。 物理·选择性必修第一册 目 录 【典例1】　 （2025·湖南长沙期末）当一个探险者进入一个山谷后，为了 估测出山谷的宽度，他吼一声后，经过0.3 s听到右边山坡反射回来的声 音，又经过1.6 s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. 221 m B. 442 m C. 374 m D. 646 m 解析：　向右传播的声波从发出到反射回来所用时间t1＝0.3 s，向左传播 的声波从发出到反射回来所用的时间t2＝0.3 s＋1.6 s＝1.9 s，山谷的宽度 x＝v（t1＋t2）＝×340×2.2 m＝374 m，故C正确。 √ 物理·选择性必修第一册 目 录 【典例2】　为了测出海底的深度，现用波长为3.4 cm的超声波向海底定 向发射，经过0.8 s，探测仪器收到发射出去的超声波返回的信号，超声波 在海水中的波长为15.3 cm，超声波在空气中的波速为340 m/s，则海底深 度为多少？ 答案：612 m 解析：由v＝λf及超声波的频率不变可得＝， 海底深度h＝v2×＝v1×＝×340× m＝612 m。 物理·选择性必修第一册 目 录 课堂小结 物理·选择性必修第一册 目 录 04 PART 随堂演练 目 录 1. （波的反射和折射）以下关于波的认识，不正确的是（　　） A. 潜艇利用声呐探测周围物体的分布情况，用的是波的反射原理 B. 隐形飞机怪异的外形及表面涂的特殊隐形物质，是为了减少波的反射， 从而达到隐形的目的 C. 波发生折射时，波的频率、波长、波速均发生变化 D. 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 解析：　波发生折射时，介质改变，则波速改变，但频率由波源决定， 则波的频率不变，由v＝λf知，波长也发生变化，C错误。 √ 1 2 3 4 物理·选择性必修第一册 目 录 2. （波的折射）〔多选〕（2025·湖北襄阳期末）对于波的折射现象，下 列说法正确的是（　　） A. 当入射速度小于折射速度时，折射后波长变大 B. 当波垂直于界面入射时，传播方向不改变，波速和波长都不改变 C. 在波的折射中，波的频率不改变，波速和波长都发生改变 D. 波发生折射时一定不会发生反射现象 √ √ 1 2 3 4 物理·选择性必修第一册 目 录 解析： 　波从一种介质进入另一种介质时周期、频率是不变的，则当入 射速度小于折射速度时，根据λ＝vT，折射后波长变大，即在波的折射 中，波的频率不改变，波速和波长都发生改变，选项A、C正确；当波垂直 于界面入射时，传播方向不改变，但波速和波长都要改变，选项B错误； 波发生折射时也可以在两种介质界面上发生反射现象，选项D错误。 1 2 3 4 物理·选择性必修第一册 目 录 3. （波的反射）（2025·四川绵阳期末）甲、乙两人平行站在一堵墙前 面，两人相距2a，距离墙均为a，当甲开了一枪后，乙在时间t后听到第 一声枪响，则乙听到第二声枪响的时间为 （　　） A. 听不到 B. 甲开枪3t后 C. 甲开枪2t后 D. 甲开枪t后 √ 1 2 3 4 物理·选择性必修第一册 目 录 解析：　乙听到的第一声枪响必然是甲开枪的声音直接 传到乙的耳中，故v＝，甲、乙两人及墙的位置如图所 示，乙听到的第二声枪响必然是墙反射的枪声，由反射定 律可知，波线如图中AC和CB所示，由几何关系可得AC＝ CB＝2a，故第二声枪响传到乙的耳中的时间t'＝＝2t，故 选C。 1 2 3 4 物理·选择性必修第一册 目 录 4. （波的衍射）（2025·河南南阳期末）如图所示，在空旷的广场上有一 堵较高大的墙MN，在墙的一侧有两个响度一样的汽笛先后放在O点鸣放， 它们的频率相差较大，O点到A、B的直线距离相等，某人从A点走到墙后 的B点，在此过程中，如从衍射的角度来考虑，则会听到（　　） A. 听到高频汽笛声在A、B处的强弱都没有变化 B. 听到低频汽笛声在B处比A处变强 C. 声音变弱，低频汽笛声比高频汽笛声更弱 D. 声音变弱，高频汽笛声比低频汽笛声更弱 √ 1 2 3 4 物理·选择性必修第一册 目 录 解析：　B处汽笛声是波的衍射现象，无论高频还是低频，B处汽笛声较 弱，A、B错误；频率低，则波长大，衍射现象更明显，则高频汽笛声比低 频汽笛声更弱，C错误，D正确。 1 2 3 4 物理·选择性必修第一册 目 录 05 PART 课时作业 目 录 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 知识点一　波的反射和折射 1. 下列现象不是由声音的反射形成的是（　　） A. 夏天下雨时，我们总是先看到闪电，后听到雷声 B. 北京天坛的回音壁的回音现象 C. 同样的声音在房间里比在旷野里听起来响亮些 D. 在火车站候车大厅中，我们有时听不清播音员的声音 √ 物理·选择性必修第一册 目 录 解析：　先看到闪电，后听到雷声是由于光比声音传播速度快，不是声 音的反射；北京天坛的回音壁的回音现象属于声音的反射；同样的声音在 房间里比在旷野里听起来响亮些，是因为声音的反射现象；在火车站候车 大厅中，我们有时听不清播音员的声音，是声音的反射造成的，故选A。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 物理·选择性必修第一册 目 录 2. 一列声波从空气传入水中，已知水中声速较大，则（　　） A. 声波频率不变，波长变小 B. 声波频率不变，波长变大 C. 声波频率变小，波长变大 D. 声波频率变大，波长不变 解析：　声波由空气传入水中，频率不变，波速变大，由v＝λf知，波长 变大，选项B正确。 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 物理·选择性必修第一册 目 录 3. （2025·湖北武汉期末）如图所示，一列水波在两种不同深度水体A、B 的分界面上同时发生了反射和折射，其中反射波与折射波的（　　） A. 波长相同 B. 波速大小相同 C. 周期相同 D. 传播方向相同 解析：　波从一种介质进入另一种介质，频率（周期）不变，由于波速 取决于介质，所以波速改变，由λ＝知，波长发生变化，由题图可知，传 播方向不同，故C正确，A、B、D错误。 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 物理·选择性必修第一册 目 录 知识点二　 波的衍射 4. （2025·江苏淮安期末）图中S为在水面上振动的波源，M、N为在水面 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 水没有振动。为使A处水也能发生振动，下列方法无效的是（　　） A. 移动N使狭缝的距离增大 B. 使波源的频率减小 C. 使波源的周期增大 D. 移动N使狭缝的距离减小 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 物理·选择性必修第一册 目 录 解析：　当障碍物、缝、孔的尺寸和波长相比，相差不多或者比波长更 小时，发生明显衍射现象，由题意可知，减小波源的频率或增大周期，可 使波长增大，移动N使狭缝的距离减小，这些都可以使衍射现象更加明 显，故B、C、D不符合题意；移动N使狭缝的距离增大，不能使衍射现象 更加明显，故A符合题意。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 物理·选择性必修第一册 目 录 5. 在山中伐木时发出的声音既含有频率较高的声波，也含有频率较低的声 波，其中只有频率较低的“嘭”“嘭”声才能被远处的人听到，这是因为 （　　） A. 频率较低的“嘭”“嘭”声能量大，能传到很远 B. 频率较低的“嘭”“嘭”声速度快，最先到达 C. 频率较低的“嘭”“嘭”声波长较长，容易发生明显衍射现象 D. 以上说法均不对 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 物理·选择性必修第一册 目 录 解析：　机械波的能量是由振幅决定的，声波在空气中的传播速度都 相同，故A、B错误；由λ＝知，v一定，f越低，λ越大，则频率低的声 波波长较长，容易发生明显衍射现象，能在较远处被人听到，故C正 确，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 物理·选择性必修第一册 目 录 6. （2025·甘肃天水期中）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. 增加波源的振动频率，衍射现象更明显 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 物理·选择性必修第一册 目 录 解析：　若两个乒乓球都振动起来，则都做受迫振动，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，所以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，衍射现象变得没 那么明显，故D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 物理·选择性必修第一册 目 录 7. （2025·河北张家口月考）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，如图甲所 示放置A、B两个狭缝，如图乙所示放置C、D两块挡板，以下说法正确的 是（　　） A. 狭缝A处不易发生明显的衍射现象 B. 狭缝B处容易发生明显的衍射现象 C. 挡板C处不会发生衍射现象 D. 挡板D处能发生明显衍射现象 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 物理·选择性必修第一册 目 录 解析：　当障碍物或孔的尺寸与水波的波长相比差不多、或者小于波长 时，才能发生明显的衍射现象；由图可知，狭缝A以及挡板D的尺寸与水波 的波长差不多，所以狭缝A和挡板D处能发生明显的衍射现象；狭缝B处的 尺寸远大于波长，该处不容易发生明显的衍射现象；故A、B错误，D正 确；水波遇到挡板C时会发生衍射现象，但由于挡板C的尺寸远大于波长， 所以衍射现象不明显，故C错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 物理·选择性必修第一册 目 录 8. 海浪从远海传向海岸。已知海浪的传播速度与海水的深度有关，海水越 深，速度越大。一艘大船停泊在离岸较远处，振动的周期为8 s，则（　　） A. 海浪拍打海岸的周期大于8 s B. 海浪从远海传向海岸，相邻波峰之间的距离变大 C. 悬挂在船上摆长为1 m的单摆的振动周期为8 s D. 让船停泊在离海岸更近处，海浪通过船体的衍射现象更明显 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 物理·选择性必修第一册 目 录 解析：　海浪引起的机械振动的周期等于海浪拍打海岸的周期，即海浪 拍打海岸的周期也为8 s，选项A错误；根据v＝得，海浪的波长λ＝vT，离 海岸越近，海水越浅，速度越小，则波长越小，即相邻波峰之间的距离变 小，选项B错误；悬挂在船上的单摆振动属于受迫振动，其振动频率取决 于驱动力的频率，与固有频率无关，选项C正确；机械波发生明显衍射现 象的条件是障碍物或孔的尺寸比波长小或相差不多，离海岸更近时，海浪 波长越小，故衍射现象不如较远处明显，选项D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 物理·选择性必修第一册 目 录 9. 科学家经过反复研究，终于揭开了蝙蝠能在夜间飞行的秘密。它一边 飞，一边从嘴里发出一种超声波，人的耳朵听不见，蝙蝠的耳朵却能听 见，超声波像波浪一样向前推进，遇到障碍物蝙蝠就马上“收到信息”， 立刻改变飞行的方向。下列说法正确的是（　　） A. 蝙蝠能躲避障碍物主要是利用了声波的折射 B. 蝙蝠发出的声波频率应该大于2×104 Hz C. 若蝙蝠发出的是次声波，也能躲避障碍物 D. 该超声波经静止障碍物反射后，波长变长 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 物理·选择性必修第一册 目 录 解析：　蝙蝠能躲避障碍物主要是利用了声波的反射，A错误；人耳能听 见的声音的频率范围在20 Hz～2×104 Hz，蝙蝠发出的是超声波，频率应 大于2×104 Hz，B正确；次声波频率低于20 Hz，波长较长，在传播过程中 很容易绕过障碍物发生衍射现象，使次声波难以反射回来，因此不能准确 定位，C错误；超声波经静止障碍物反射后波速不变，频率也不变，由v＝ λf可知，波长不变，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 物理·选择性必修第一册 目 录 10. 〔多选〕（2025·吉林白城期末）在观察水波衍射实验的时候，在水槽 盛有一定深度的水，改变波源的频率和狭缝的宽度，分别拍摄了以下四幅 照片，对于照片上出现的情景，下列判断正确的是（　　） A. 已知甲、乙中水波波长相同，由图可知狭缝的宽度越大衍射现象越明显 B. 已知甲、乙中水波波长相同，由图可知狭缝的宽度越小衍射现象越明显 C. 已知丙、丁中狭缝宽度一样，由图可知波长越短的水波衍射现象越明显 D. 已知丙、丁中狭缝宽度一样，由图可知波长越长的水波衍射现象越明显 √ √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 物理·选择性必修第一册 目 录 解析： 　已知甲、乙中水波波长相同，由题图可知图乙的狭缝小、衍射 现象更明显，可知狭缝的宽度越小衍射现象越明显，A错误，B正确；已知 丙、丁中狭缝宽度一样，由题图可知，图丙的波长长、衍射现象更明显， 可知波长越长的水波衍射现象越明显，C错误，D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 物理·选择性必修第一册 目 录 11.一只汽船以4 m/s的速度在无风的河面上航行，船上发出一声鸣笛，旅客在3 s后听到前方悬崖反射回来的声音，设声音在空气中的传播速度为340 m/s。则悬崖距离汽船鸣笛的位置（　　） A. 504 m B. 516 m C. 1 008 m D. 1 032 m √ 解析：　汽船向悬崖靠近，3 s行驶了L＝v船t＝12 m，声波3 s内传播的距 离v声t＝2x－L，所以悬崖离汽船的鸣笛位置x＝＝516 m，故B正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 物理·选择性必修第一册 目 录 12. 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Δt＝6.0 s，试估算云层下表面 的高度。已知空气中的声速v＝ km/s。 答案：2.0×103 m 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 物理·选择性必修第一册 目 录 解析：如图所示，设A为爆炸处，O为观测者所在处，B为云层反射点， h为云层下表面的高度，t1为爆炸声直接经地面传到观测处所用的时间，则有d＝vt1　①设t2为爆炸声经云层反射后到达O处所需的时间，因为入射角等于反射角，故有 2＝vt2　② 已知t2－t1＝Δt　③ 联立①②③式可得h＝ 代入数据解得h＝2.0×103m。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 物理·选择性必修第一册 目 录 THANKS 演示完毕 感谢观看 $