第三章 3 波的反射、折射和行射-【新课程能力培养】2025-2026学年高中物理选择性必修第一册学习手册（人教版）

确定。 (2)振动方向的双向性：质点振动方向不 确定。 例4一列简谐横波 w/cm 沿直线方向由a向b 传播，a、b两质点的 平衡位置相距3m, 例4题图 a、b两质点的振动图像如图所示。则该波 的传播速度大小可能为() A.2.0m/s B.1.5m/s C.1.0m/s D.0.5m/s 变式训练④ (多选)一列简 谐横波在t=0时刻的 波形如图中的实线所 示，t=0.02s时刻的 变式训练4题图 波形如图中虚线所示。若该波沿x轴负方向 传播，则该波的传播速度可能是() A.3 m/s B.6 m/s C.4m/s D.15 m/s 3.波的反射 知识梳理 川知识点1 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 第三章机械波。 情境拓展 战绳是非常流行的一种高效全身训练方 式。在某次训练中，运动员手持绳的一端甩 动，形成的绳波可简化为简谐波，如图甲为 简谐波在0.4s时刻的波形图，P是平衡位 置为x=0.5m处的质点，Q是平衡位置为 x2=2m处的质点，如图乙 为质点Q的振动图像。下 列说法正确的是( Ay/cm Ay/cm 40f-2 0.4 0.8 /m 0.2 0.6 4 情境拓展题图 A.波速为2.5ms B.波沿x轴正方向传播 C.质点Q在1.4s时的位移为40cm D.质点P在0.4~1.4s时间内运动的路程小 于2m 折射和衍射 内，反射线与入射线分居 两 侧，反射角 入射角。 法线 入射角反射角 入射线 反射线 表面 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 学(55 高中物理选择性必修第一册（人教版） 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 川知识点2波的衍射 1.波的衍射：波 继续传播的现象。 2.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 或者比波长 时，才能观察到明 显的衍射现象。 说明：衍射只有“明显”与“不明显”之 分，障碍物或小孔的尺寸跟波长相差不多， 或比波长小，是产生明显衍射的条件。 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。 要点突破 川要点1波的反射及应用 1.回声测距。 (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。设经过时间t 听到回声，则声源距障碍物的距离为 s=声乞 (2)当声源以速度向静止的障碍物运动或 障碍物以速度)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+) 20 56)学 (3)当声源以速度v远离静止的障碍物或障碍 物以速度远离静止的声源时，声源发声 时障碍物到声源的距离为s=()。 2.超声波定位。 蝙蝠、海豚能发出超声波。超声波遇到 障碍物或捕食目标时会被反射回来。蝙蝠、 海豚就是根据接收到的反射回来的超声波来 确定障碍物或食物的位置，从而确定飞行或 游动的方向。 温馨提醒 (1)波在同一均匀介质中传播可以看成 匀速直线运动，其可以利用匀速直 线运动的规律进行分析。 (2)反射波的波长、频率、波速跟入射波 相同。 例1为了测出海底的深度，现用波长为 3.4cm的超声波向海底定向发射，经过 0.8s,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15.3cm, 超声波在空气中的波速为340ms,则海底 深度为多少？ 思路点拨 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 经时间t听到回声，则声源到障碍物 的距离为s=声· t 2 2.当声源以速度，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为s= (v声+). 20 3.当声源以速度v远离静止的障碍物或 障碍物以速度)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为s=(,声 v).I 变式训练1 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=3.0km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 第三章机械波。 声时间上相差△t=6.0s。试估算云层下表面 的高度。（已知空气中的声速=了kms) 川要点2波的反射和波的折射 1.波向前传播在两介质的界面上同时发生了 反射现象和折射现象，一些物理量相应地 发生变化，比较如下： 波现象 波的反射 波的折射 比较项 传播方向 改变 改变 频率∫ 不变 不变 波速v 不变 改变 波长入 不变 改变 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与入射波的频 率，即波源的振动频率相同。 (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，而折 射波与入射波在不同介质中传播，所以 波速变化。 (3)根据=f知，波长入与v及f有关，即 与介质和波源有关。反射波与人射波在 学(57 高中物理选择性必修第一册（人教版） 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，v不同，f相同，故入不同。 温馨提醒 (1)波在两种介质的界面上发生折射的 原因是波在不同介质中的传播速度 不同。 (2)对于入射角为0°的特殊现象，折射 角也为0°。即沿原方向传播，但介 质发生了变化，其波长和波速也相 应发生变化。 例2一列声波在空气中的波长为0.2m, 当该声波从空气中以某一角度传入介质Ⅱ中 时，波长变为0.6m,如图所示，若空气中 的声速是340m/s。求： (1)该声波在介质Ⅱ中传播时的频率。 (2)该声波在介质Ⅱ中传播的速度大小。 空气 :介质士 例2题图 思路点拨 声波在不同介质中传播时，频率 不变。 58)学 变式训练2 (多选)以下关于波的认识，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特殊隐形 物质，是为了减少波的反射，从而达到 隐形 C.雷达的工作原理是利用波的折射 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 川要点3对衍射现象的理解 1.衍射是波特有的现象，一切波都可以发生 衍射。凡能发生衍射现象的就是波。 2.波的衍射总是存在的，只有“明显”与 “不明显”的差异。波长较长的波容易发 生明显的衍射现象。 3.波传到小孔（障碍物）时，小孔（障碍 物)仿佛一个新波源，由它发出与原来同 频率的波在孔（障碍物）后传播，就偏离 了直线方向。因此，波的直线传播只是在 衍射不明显时的近似情况。 温馨提醒 (1)障碍物的尺寸的大小不是发生衍射 的条件，而是发生明显衍射的条 件，波长越大越易发生明显衍射 现象。 (2)当孔的尺寸远小于波长时，尽管衍 射十分突出，但衍射波的能量很弱， 也很难观察到波的衍射。 例3 (多选)如图是观察水 面波衍射的实验装置，AC和 BD是两块挡板，AB是一个 777 孔，O是波源，图中已画出 波源所在区域波的传播情况， 例3题图 每两条相邻波纹（图中曲线）之间的距离表 示一个波长。则波经过孔之后的传播情况， 下列描述中正确的是( 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， 能更明显地观察到衍射现象 思路点拨 (1)波发生明显衍射的条件是什么？ (2)波通过小孔后，其传播速度是否发 生了改变？ 总结提升 要掌握波的衍射现象应从以下三个方面 入手： (1)掌握衍射现象的定义。 (2)掌握发生明显衍射现象的条件。 (3)记住常见的衍射现象，加强感性 认识。 B变式训练3 (多选)下列现象或事实属于衍射现象 第三章机械波。 的是() A.风从窗户吹进来 B.雪堆积在背风的屋后 C.听到墙外人的说话声 D.水波前进方向上遇到凸出在水面上的小 石头，小石头对波的传播没有影响 情境拓展 在海边游玩时我们会发现一个有趣的现 象，平直的海浪从深水区传向海岸时，不管 海岸线怎样的蜿蜒曲折，最终波速总是趋向 于与海岸线垂直，海浪垂直拍打在沙滩上。 这是因为水波速度在浅水区变小从而导致水 波的传播方向发生改变，这种现象为波的 () 深水区 海浪 浅水区斗 海岸线 情境拓展题图 A.折射 B.反射 C.干涉 D.衍射 思路点拨 深水区和浅水区的折射率不同，所 以水波从深水区传到浅水区传播方向要 发生改变 学(59间内，由于山-2s=号，可知平有位置在X07m处的 质点通过的路程为s=2A=8cm,故D正确。 变式训练2A 例3(1)3s(2)1ms【解析】(1)由题意 知，浮标每分钟上下浮动20次，则可求其每秒振动n= 沿了次，放可得波的颜率为厂了也，这列水波的传 播周期是T==3s。(2)如图所示，据题意可知，A、 B两浮标之间的距离为1.5个波长， 且1.5入=4.5m,解得入=3m,这列 水波的传播速度是=3x子 m/s= 1m/s。 例3题答图 变式训练3D 例4C【解析】根据图像可 知，t=0时刻，a质点位于平衡位 置向上振动，b质点位于波峰， 例4题答图 又由于简谐横波沿直线方向由a向b传播，画出a、b 间的波形图，如图，则有A=3m=nA+子入(n 0,1,2,3…),根据振动图像可知T=4s,该波的传播 速度=分，解得=s0.1,2,3.0 时，0的，l时，=号s,-2时，异s, 对照选项只有C符合题意。 变式训练4AD 情境拓展 D【解析】由甲图可知波长是入=4m,由乙图可知 周期是T-08s,则波速=分m6=5m6,故A错 误；甲为简谐波在0.4s时刻的波形图，图乙为质点Q 的振动图像，根据图乙可知t=0.4s时Q点沿y轴负方 向振动，根据“同侧法”可知，波沿x轴负方向传播， 故B错误；由于1.4s=13T,所以质点Q在1.4s时的 4 位移为-40cm,故C错误；如果质点处于平衡位置或最 大位移处，在1.0s内通过的路程为s=子×41=5A=5x 40cm=2m,根据“同侧法”可知，在0.4s时刻P点沿 y轴正方向振动，速度减小，所以质点P在0.4~1.4s运 动的路程小于2m,故D正确。 参考答案与解析。 >"3.波的反射、折射和衍射 知识梳理 知识点1 1.(2)同一平面法线等于2.(1)进人另一 种介质折射(2)深度折射 知识点2 1.绕过障碍物2.相差不多更小3.衍射 要点突破 例1612m【解析】由v=入f及超声波的频率不变 可得是是.海据深度nx宁术x号经<340x 入1入2 m-612m。 变式训练12.0x10m 例2(1)1700Hz(2)1020m/s【解析】 (1)声波在空气中传播时，由v=入∫，可得声波在空气中 传播时的频率f上元=Hz700H2,故声波在介质 Ⅱ中传播时，频率为1700Hz。(2)由v=入f得声波在 介质Ⅱ中的传播速度为2=入2f=0.6×1700m/s=1020m/s。 变式训练2ABD 例3ABC【解析】根据发生明显衍射现象的条件： 障碍物或孔的尺寸比波长小或与波长相差不多。从题图 中可看出孔AB的尺寸与波长相差不多，所以此时能明 显地观察到波的衍射现象，A正确；因为穿过小孔后的 波速不变，频率相同，所以波长也相同，B正确；若将 孔AB扩大，将可能不满足明显衍射现象的条件，就有 可能观察不到明显的衍射现象，C正确；若将波源频 率增大，由于波速不变，所以波长变小，将可能不满 足明显衍射现象的条件，观察不到明显的衍射现象，D 错误。 变式训练3CD 情境拓展 A【解析】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。 "4.波的干涉 知识梳理 知识点1 1.保持运动特征保持不变2.同时矢量和 知识点2 1.频率相同相位差恒定振动方向相同2.(1) 29