3.3 波的反射、折射和衍射（培优教学课件）物理人教版选择性必修第一册

该高中物理课件聚焦机械波的反射、折射和衍射，通过夏日雷声、回声等生活实例导入，以水波实拍图、对比实验为支架，结合光的反射类比，帮助学生建立机械波传播规律的完整物理观念。 其亮点在于以科学探究为核心，通过多组水波图像对比实验（如不同狭缝宽度与波长关系）培养科学思维，结合“隔墙有耳”“声呐探测”等实例落实物理观念。教学方法注重实验观察与类比迁移，助力学生理解衍射条件等难点，也为教师提供清晰的教学逻辑和丰富素材。

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 这是声波在云层界面多次反射造成的。 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。 夏日的雷声轰鸣不绝 思考： 你是否注意过水波的反射？波的反射应该遵从什么规律？ 物理观念 理解波的反射、折射、衍射的产生条件；熟记波的反射遵循反射定律，知道折射由介质波速变化导致；掌握波发生明显衍射的条件：狭缝、孔、障碍物尺寸与波长相近或比波长更小；能识别生活、工程中三类波动现象实例，建立机械波遇到界面、狭缝时发生多样传播变化的完整波动观念。 科学探究 依托水波反射实拍图形成波动反射建模思维；借助深浅水域水波折射图像形成介质改变影响传播方向的分析思维；利用多组狭缝水波衍射对比图形成尺寸与波长定量对比思维；类比光的反射推导波反射规律，培养类比迁移、对比归纳的物理思维。 学习目标 科学思维 观察水槽水波反射演示，总结反射规律；观看深浅水域水波折射实拍图，归纳折射成因；对比不同狭缝宽度、不同波长的水波衍射图像，自主提炼明显衍射条件；小组列举回声、水下探测、隔墙听音等三类现象生活实例。 科学态度 与责任 通过多组水波演示图像细致对比、归纳三类波动规律，培养严谨观察、依托实验现象总结结论的求真科研品格；结合声呐水下探测、建筑隔音、声波探伤工程应用，认识反射、衍射、折射在探测、建筑领域的实用价值，树立利用波动现象服务生产生活、规避噪声危害的责任意识。 学习目标 重点 波的反射规律，类比光的反射定律 波的折射产生原因：不同介质波速不同 波发生明显衍射的条件 难点 破除波沿直线传播固有认知，理解衍射本质是波绕过障碍物传播 准确辨析狭缝宽度、障碍物尺寸与波长的大小关系对衍射的影响 区分反射、折射、衍射三类现象的产生场景与核心条件 重点难点 1. 波的反射 2. 波的折射 3. 波的衍射 4. 课堂总结 5. 练习与应用 6. 提升训练 第3节 波的反射、折射和衍射 学习内容 第3节 波的反射、折射和衍射 一、波的反射 一、波的反射 定义：波在传播的过程中,遇到两种介质的分界面时返回到原介质继续传播的现象叫作波的反射。  水波的反射 当水波遇到挡板时会发生反射，水波的反射与光的反射遵循同样的规律。 一、波的反射 法线 分界面 （1）入射线、法线、反射线在同一平面内，入射线与反射线分居法线两 侧，反射角等于入射角。 （2）反射波的波长、频率、波速都跟入射波相同． 入射线 反射线 入射角 反射角 i i′ 反射定律 一、波的反射 2．回声是声波的反射现象． 对着山崖或高墙说话，声波传到山崖或高墙时，会被反射回来继续传播． 1．夏日的雷声轰鸣不绝． 声波在云层界面多次反射． 3．在空房间里讲话感觉声音响． 声波在普通房间里遇到墙壁，地面，天花板发生反射时，由于距离近，原声与回声几乎同时到达人耳．人耳只能分开相差0.1s以上的声音．所以，在房间里听不到回声，人在房间里讲话感觉声音比在野外大，而普通房间里的窗帘、地毯、衣物等会吸收声波，会影响室内的声响效果． 二、波的折射 第3节 波的反射、折射和衍射 二、波的折射 我们知道光从一种介质进入另一种介质时会发生折射现象，那么机械波是否也会发生折射现象呢？ 二、波的折射 水波的折射 观察： 一列水波在深度不同的水域传播时，在交界面处将发生折射。 二、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.波的折射定律： (1)入射线、法线、折射线在同一平面内，入射 线与折射线分居法线两侧．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。 界面 介质I 介质II 法线 二、波的折射 2.波的折射定律： (2)当入射速度大于折射速度时，折射角折向法线。 (3)当入射速度小于折射速度时，折射角折离法线。 (4)当垂直界面入射时，传播方向不改变，属折射 中的特例。 (5)在波的折射中，波的频率不改变，波速和波长都发生改变。 3.波发生折射的原因：波在不同介质中的速度不同。 界面 介质I 介质II 法线 二、波的折射 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 波的反射、折射现象中各物理量的变化 三、波的衍射 第3节 波的反射、折射和衍射 三、波的衍射 仔细观察：当水波遇到障碍物时会出现什么现象？ 会绕过它们继续传播，好像它们不存在一样。 波的衍射：波绕过障碍物继续传播的现象。 障碍物 阴影区 阴影区 阴影区 阴影区 波源 衍——延展之意；波的衍射——波延展到“影子”区域里的现象。 三、波的衍射 思考与讨论： (1)为什么当水波在前进方向上遇到大的石头，水波就绕不过去了呢？ (2)波在什么条件下能够发生明显的衍射现象呢？ 三、波的衍射 一边思考，一边观察实验： 三、波的衍射 实验现象分析： 三、波的衍射 d > λ d < λ d ≈λ 明显 明显 不明显 λ λ λ d d d 三、波的衍射 在狭缝宽度d一定，不同波长的水波的衍射 λ1= 0.3d λ2= 0.5d λ3= 0.7d 明显 三、波的衍射 实验表明： 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。 总结： 1、衍射是波特有的现象，一切波都会产生衍射现象； 2、衍射现象总是存在的，只有明显与不明显的差异； 3、障碍物或孔的尺寸大小，并不是决定衍射能否发生的条件，仅是发生明显衍射的条件； 4、一般情况下，波长较大的波更容易产生明显的衍射现象。 【看图，猜一个成语】 “隔墙有耳”这一成语中蕴含着物理学中“波的衍射”这一原理 三、波的衍射 三、波的衍射 某次比赛中,评委隔着布幔和箱子做成的隔断倾听选手们的演奏。 闻其声不见其人 隔墙有耳 这都是声波的衍射现象。 一切波都能发生衍射， 衍射是波特有的现象 四、课堂总结 第3节 波的反射、折射和衍射 四、课堂总结 波的反射折射和衍射 波的反射 波的折射 波的衍射 水波的反射现象 波的反射规律 光和水波的折射现象 波的折射规律 水波和声波的衍射现象 发生明显衍射的条件 五、练习与应用 第3节 波的反射、折射和衍射 五、练习与应用 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 【答案】D 【详解】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，故选项AB错误；波发生折射时，频率不变，波速变，波长变，故选项C错误，选项D正确。 五、练习与应用 2、如图所示是利用发波水槽观察到的水波衍射图像，从图像可知(　　) 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 五、练习与应用 【答案】B 【详解】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． 五、练习与应用 3、（多选）以下关于波的认识，正确的是（　　） A．潜水艇利用声呐探测周围物体的分布情况，用的是波的折射原理 B．隐形飞机表面涂特殊隐形物质，是为了减少波的反射，从而达到隐形的目的 C．波长一定的机械波通过宽度不同的狭缝时，宽度越小衍射越明显 D．不论横波和纵波，都能发生衍射现象 五、练习与应用 【答案】BCD 【详解】A．潜水艇利用声呐探测物体，用的是波的反射原理，通过接收反射回波定位物体，不是折射原理，故A错误； B．隐形飞机表面的特殊涂层可以吸收雷达发射的电磁波，减少电磁波的反射，使雷达无法接收足够的回波，从而达到隐形目的，故B正确； C．波发生明显衍射的条件是狭缝尺寸与波长相近或更小。当波长一定时，狭缝宽度越小，越满足明显衍射的条件，衍射越明显，故C正确； D．衍射是一切波特有的性质，横波、纵波都属于波，都能发生衍射现象，故D正确。 故选BCD。 五、练习与应用 4、在水槽里放两块挡板，中间留一个狭缝，水波通过狭缝的传播情况如图所示。在挡板后M点放置一乒乓球，乒乓球没有振动起来，为使乒乓球振动起来，下列操作可行的是（     ） A．适当减小狭缝的宽度 B．适当增加波源的振动频率 C．适当改变波源振动的初相位 D．适当减小波源的振幅 五、练习与应用 五、练习与应用 【答案】A 【详解】A．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者跟波长相差不多。乒乓球没有振动，说明水波没有发生明显的衍射现象传播到M点，即狭缝宽度远大于波长。适当减小狭缝的宽度，可以使狭缝宽度与波长相近或更小，从而发生明显的衍射现象，使水波传播到M点引起乒乓球振动，故A正确； B．水波在水槽中的传播速度由介质决定，保持不变。根据公式，适当增加波源的振动频率，波长会减小，狭缝宽度相对波长更大，衍射现象更不明显，故B错误； C．改变波源振动的初相位，不改变波长和狭缝宽度，不会影响衍射现象是否明显，故C错误； D．适当减小波源的振幅，只改变波的能量，不改变波长，无法使原本无法衍射到M点的波传播过去，故D错误。 故选A。 五、练习与应用 谢谢观看！ Lavf58.29.100 Lavf59.27.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf58.29.100 Lavf58.29.100 Lavf58.29.100 EVCapture4.2.2软件录制 Lavf57.25.100 本视频由湖南一唯信息科技开发的EV录屏软件录制，www.ieway.cn $