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

该高中物理导学案围绕波的反射、折射和衍射展开，通过发波水槽实验导入，引导学生学习反射定律、折射规律及衍射条件，结合表格对比反射与折射中传播方向、频率、波速、波长的变化，以典例和当堂达标题为支架衔接前后知识。 资料亮点在于紧扣物理观念（提炼反射、折射、衍射现象及条件）和科学思维（实验探究衍射条件、表格对比分析），实验描述具体，典例结合生活现象，当堂达标题覆盖重点，助力学生构建物理观念，培养科学探究能力，便于教师教学使用。

第3节 波的反射、折射和衍射 学案 核心素养: 物理观念 1.知道波传播到两种介质交界面时会发生反射、折射现象。 2.了解波的衍射现象和衍射图样，知道波发生明显衍射现象的条件。 3.知道衍射是波特有的现象。 科学思维 通过发波水槽实验探究水波发生明显衍射现象的条件。 基础知识： 知识点一　波的反射、波的折射 1.波的反射 (1)波的反射：波传播过程中遇到介质界面会返回原介质继续传播的现象。 (2)反射波的波长、波速、频率跟入射波的相同。 (3)波的反射定律：反射线、入射线和法线在同一平面内，反射线和入射线分别位于法线两侧，反射角等于入射角。如图所示。 2.波的折射 (1)波的折射：波从一种介质进入另一种介质时，波的传播方向发生改变的现象。 (2)波的折射中，波的频率不变，波速和波长发生改变。 知识点二　波的衍射 1.定义：波可以绕过障碍物继续传播的现象。 2.实验现象 (1)实验器材：在水槽里放两块挡板，中间留一个狭缝。 (2)现象：狭缝宽度比波长大得多，波的传播如同光沿直线传播一样，在挡板后面产生“阴影区”；在狭缝宽度与波长相差不多或者狭缝宽度比波长更小时，水波可以绕到挡板后面继续传播。 3.发生明显衍射现象的条件 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。 重难点理解： 一、对波的反射和折射的理解和应用 波的反射、折射现象中各物理量的变化 　　　现象 比较项目　　　 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 不变 不变 波速v 不变 改变 波长λ 不变 改变 方法：　回声测距的三种情况 (1)当声源不动时，声波遇到了障碍物后会返回继续传播，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，设经时间t听到回声，则声源距障碍物的距离为s＝v声·。 (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，声源发声时障碍物到声源的距离为s＝(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远离声源时，声源发声时障碍物到声源的距离为s＝(v声－v)·。 典例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，在同一种介质中运动，因此波长、波速和频率不变，A、B错误；波发生折射时，频率不变，波速变，波长变，故C错误，D正确。 答案　D 二　波的衍射现象 1.衍射是波特有的现象 (1)一切波都能发生衍射现象，只是有的明显，有的不明显。 (2)波的直线传播只是在衍射不明显时的近似。 (3)波长较长的波容易产生明显的衍射现象。 2.产生明显衍射现象的条件 只有当缝、孔的宽度或障碍物尺寸跟波长相差不大，或者比波长更小时，才能观察到明显的衍射现象。 (1)障碍物或孔的尺寸大小，并不是决定衍射能否发生的条件，而是衍射现象是否明显的条件。一般情况下，波长较长的波容易产生显著的衍射现象。 (2)波传到孔或障碍物时，孔或障碍物仿佛是一个新的波源，由它发出的与原来同频率的波(称为子波)在孔或障碍物后传播，于是，就出现了偏离直线传播的衍射现象。 (3)当孔的尺寸远小于波长时尽管衍射十分突出，但由于衍射波的能量很弱，衍射现象不容易观察到。 典例２：(多选)如图所示是观察水面波衍射的实验装置，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，则对于波经过孔之后的传播情况，下列描述正确的是(　　) A.此时能明显观察到波的衍射现象 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，能观察到的更明显衍射现象 解析　从题图中可以看出，孔的大小与波长相差不多，故能够发生明显的衍射现象，选项A正确；由于在同一均匀介质中，波的传播速度没有变化，波的频率是一定的，又根据λ＝可得波长λ没有变化，所以选项B正确；当孔扩大后，发生明显衍射的条件将被破坏，故选项C正确；如果孔的大小不变，使波源频率增大，则波长减小，孔的尺寸将比波长大，失去发生明显的衍射现象的条件，因此选项D错误。答案　ABC 当堂达标： 1.(波的反射)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 2.(波的折射)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 3.(波的衍射)(多选)下列现象属于波的明显衍射现象的是(　　) A.“隔墙有耳” B.“空山不见人，但闻人语响” C.河中芦苇后面没有留下无波的区域 D.池中假山前有水波，假山后无水波 4.(波的衍射)如图所示是利用发波水槽观察到的水波衍射图样，由图样可知(　　) A.B侧波是衍射波 B.A侧波速与B侧波速相等 C.减小挡板间距离，衍射波的波长将减小 D.增大挡板间距离，衍射现象将更明显 参考答案： 1.解析　乙听到第一声枪响必然是甲开枪的声音直接传到乙的耳中，故t＝。甲、乙两人及墙的位置如图所示，乙听到第二声枪响必然是墙反射的枪声，由反射定律可知，波线为图中AC和CB。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为t′＝＝＝2t。答案　C 2.解析　声波在水中的传播速度比在空气中的传播速度大。声波从空气传入水中，发生折射，频率不变，又由v＝λf可知，折射波的波长变大。答案　B 3.解析　假山前有水波，假山后无水波，说明水波没有绕过障碍物，因此不属于明显衍射现象，D错误，A、B、C正确。答案　ABC 4.解析　小孔相当于衍射波的波源，A侧波是衍射波，A错误；在同一种介质中，波速相等，故B正确；根据波速、波长和频率的关系式v＝λf，由于波速和频率不变，故波长不变，故C错误；在波长无法改变的情况下减小挡板间距会使衍射现象更明显，故D错误。答案　B 学科网（北京）股份有限公司 $