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

3.波的反射、折射和衍射 第三章 机械波 人教版选择性必修第一册 导入新课 思考：生活中，你是否注意过水波的反射？波的反射应该遵从什么规律？ 我们知道，声音在传播过程中，遇到障碍物时会发生反射。对着远处的峭壁大喊一声会听到回声，就是声波在峭壁上反射的结果。 学习目标 物理观念 了解波的反射、折射、衍射等物理现象并知道这些物理现象形成的条件。 科学思维 通过用射线解释反射、折射现象，认识构建物理模型的方法。思考产生衍射现象的原因。 科学探究 通过实验探究波的衍射现象和波产生明显衍射的条件。 科学态度 与责任 知道不同物理现象对应物理量中的变量与不变量。了解波的衍射在生活中的应用，感受物理与生活之间的联系。 重点难点 重点 1.波的反射和衍射定律； 2.对波衍射现象的研究。 难点 1.水波的衍射实验，以及波发生明显衍射的条件； 2.了解波的衍射在生活中的应用。 1. 波的反射和折射 2. 波的衍射 3. 课堂总结 4. 练习与应用 学习内容 第3节 波的反射、折射和衍射 一、波的反射和折射 第3节 波的反射、折射和衍射 一、波的反射和折射 1.钱塘江大潮为什么会出现回头潮？ 2.钱塘江大潮中出现的回头潮是否遵循一定的物理规律呢？ 一、波的反射和折射 1.波的反射：当波传播到两种介质的分界面时，一部分返回来继续传播的现象。 平面 法线 入射角 反射角 （1）入射线、法线、反射线在同一平面内； 2.反射规律： （2）入射线与反射线分居法线两侧； （3）反射角等于入射角； 入射线 反射线 法线 反射角 入射角 3.波的反射实例 声波经由东、西配殿和回音壁墙面的反射，均能回到圆心 （2）回声测距 （3）高科技狠活——歼20的隐身图层 一、波的反射和折射 （1）回声 一、波的反射和折射 思考：一场大雪过后，人们会感到外面万籁俱静，这是怎么回事呢？ 刚下过的雪是蓬松的，表面层有许多小气孔．当外界的声波传入这些小气孔时便要发生反射．由于气孔往往是内部大而口径小．所以，仅有少部分波的能量能通过口径反射回来，而大部分的能量则被吸收掉了．所以感到寂静。 一、波的反射和折射 观察波在传播的过程中方向的变化 (1)定义:波从一种介质进入另一种介质时，波的传播方向发生了改变的现象。 （3）特点：频率f由波源决定，波的频率不改变，波速和波长都发生了改变，入射角与折射角之间满足折射定律。 （2）折射定律： ①入射线、法线、折射线在同一平面内； ②入射线与折射线分居法线两侧； ③入射角的正弦跟折射角的正弦之比等于波在第一种介质中的速度跟波在第二种介质中的速度之比。 一、波的反射和折射 4.波的折射 一、波的反射和折射 （1）当入射速度大于折射速度时，折射角折向法线。 （2）当入射速度小于折射速度时，折射角折离法线。 （3）当垂直界面入射时，传播方向不改变，属折射中的特例。 （4）在波的折射中，波的频率不改变，波速和波长都发生改变。 （4）波发生折射的原因： 是波在不同介质中的速度不同 * 注意： 入射线 折射线 入射角 折射角 法线 深水区 浅水区 如图所示，骆驼队白天在沙漠中行走时，队伍后面的喊声，队伍前面往往听不到，而夜晚就不同，听的比较清楚，这是什么原因？ 5 .理解生活中的波的折射现象 夜晚声波传播路径 白天声波传播路径 一、波的反射和折射 6.波的反射、折射现象中各物理量的变化 波现象 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 一、波的反射和折射 一、波的反射和折射 例1.如图所示,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 D 二、波的衍射 第3节 波的反射、折射和衍射 二、波的衍射 现象：水波可以绕过障碍物继续传播 “闻其声而不见其人” 声波绕过障碍物继续传播的现象 1. 定义：波可以绕过障碍物继续传播，这种现象叫作波的衍射。 2. 衍射的实质：振动的形式和能量传到障碍物后方的阴影区域中。 障碍物 阴影区 阴影区 阴影区 阴影区 波源 二、波的衍射 （1）在水槽里放两块挡板，中间留一个狭缝，观察水波通过狭缝后的传播情况。 （2）保持水波的波长不变，改变狭缝的宽度，观察水波的传播情况有什么变化。 演示：水波的衍射实验 视频：水波的衍射 （3）保持狭缝的宽度不变，改变水波的波长，观察波的传播情况有什么变化。 二、波的衍射 （1）波长 λ 一定的水波通过宽度 d 不同的狭缝后的衍射 实验现象及结论 结论：波长一定的情况下，狭缝宽度越小，衍射现象越明显。 （2）在狭缝宽度 d 一定，不同波长的水波的衍射 λ3= 0.3d λ2= 0.5d λ1= 0.7d 结论：狭缝的宽度不变的情况下，波长越接近狭缝宽度，衍射现象越明显。 二、波的衍射 只有缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长相差不多，或者比波长更小时，才能观察到明显的衍射现象。 3.发生明显衍射现象的条件 （1）衍射是波特有的现象，一切波都能发生衍射。 （2）波的衍射总是存在的，只有“明显”与“不明显”的差异。 （3）障碍物的尺寸的大小不是发生衍射的条件，而是发生明显的衍射的条件，波长越大越容易发生明显的衍射现象。 （4）波的直线传播是在衍射不明显时的近似情况。 * 注意： 二、波的衍射 思考1：衍射中真的是孔或障碍物的尺寸越小越好吗？ 当孔或障碍物的尺寸过小时，由于衍射到后方的能量较弱，故衍射现象仍不明显。 思考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？ 高音减弱得明显一些 二、波的衍射 二、波的衍射 思考3：衍射中真的是孔或障碍物的尺寸越小越好吗？ 解析：孔太小时，看不到明显衍射现象，是因为孔后的波的能量较小，孔后整个区域都有波，只是不明显，这个时候的孔相当与一个新波源，但是振动能量较小。 波长逐渐增大的衍射现象 解析：障碍物越小，衍射现象越明显。障碍物太小时，将对波的传播几乎不产生影响，波传播过程就像没有遇到障碍物一样。 二、波的衍射 （1）声波的衍射 ——隔墙有耳 （2）电磁波的衍射 ——收看电视 4.波的衍射实例 二、波的衍射 例2.(多选)观察水面波衍射的实验装置如图所示,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)之间距离表示一个波长,则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,能更明显地观察到衍射现象 ABC　 三、课堂总结 第3节 波的反射、折射和衍射 四、课堂总结 一：波的反射 二：波的折射 三：波的衍射 反射定律 返回原来介质继续传播 三线共面 两线分侧 两角相等 频率、波长、波速均不变 频率不变，波速和波长发生变化 进入另一种介质，传播方向可能发生偏折 绕过障碍物继续传播 明显衍射的条件 尺寸与波长相差不多 普遍性 尺寸比波长更小 波的反射、折射和衍射 四、练习与应用 第3节 波的反射、折射和衍射 四、练习与应用 1.(多选)如图是观察水面波的衍射现象的实验装置，AC和BD是两块挡板，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 ABC 四、练习与应用 2.(多选)下列说法正确的是(　　) A．波发生反射时波的频率不变，波速变小，波长变短 B．波发生反射时频率、波长、波速均不变 C．波发生折射时的频率不变，但波长、波速发生变化 D．波发生折射时波的频率、波长、波速均发生变化 BC 四、练习与应用 3.如图所示，在空旷的广场上有一堵较高大的墙MN，在墙的一侧有一个正在播放男女合唱歌曲的声源O，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，他会听到(　　) A．声音变响，男声比女声更响 B．声音变响，女声比男声更响 C．声音变弱，男声比女声更弱 D．声音变弱，女声比男声更弱 D　 四、练习与应用 4.如图所示，一小型渔港的防波堤两端M、N相距约60 m，在防波堤后A、B两处有两个小船进港躲避风浪.某次海啸引起的波浪沿垂直于防波堤的方向向防波堤传播，下列说法正确的有（ ） A.假设波浪的波长约为10 m，则A、B两处小船 完全不受波浪影响 B.假设波浪的波长约为10 m，则A、B两处小船 明显受到波浪影响 C.假设波浪的波长约为70 m，则A、B两处小船基本上不受波浪影响 D.假设波浪的波长约为70 m，则A、B两处小船明显受到波浪影响 D Lavf58.33.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf58.29.100 Lavf57.83.100 学科网 rbm.xkw.com rbm.xkw.com rbm.xkw.com Lavf57.83.100 学科网版权所有 $