3.3 波的反射、折射和衍射 课件-2026-2027学年高二上学期物理人教版选择性必修第一册

该高中物理课件聚焦波的反射、折射和衍射，通过回音壁声波反射、水波折射及小孔衍射等情境探究导入，衔接波的传播特性，搭建从生活现象到物理规律的学习支架。 其亮点在于结合科学探究与科学思维，以情境问题引导观察归纳，用表格对比反射折射物理量变化，辅以真题例题强化应用。学生能深化物理观念，教师可高效开展素养导向教学。

第三章 3.波的反射、折射和衍射 学习目标 1.知道波的反射、折射现象,形成波的反射和波的折射的概念。(物理观念) 2.理解波的反射规律和折射定律。(科学思维) 3.探究发生明显衍射现象的条件。(科学探究) 4.养成观察、探究、归纳的良好习惯,培养学习物理的兴趣。(科学态度与责任) 基础落实　必备知识全过关 一、波的反射与折射 1.波的反射 波的反射与光的反射遵循同样的规律。如图所示,当波传播到两种介质的交界处发生反射时,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。反射波的波长、频率和波速都与入射波相同。  同一平面 法线 等于 2.波的折射  　　　波都会发生折射现象。  和光的折射遵循一样的规律 【要点提示】 波折射时频率不变,在不同的介质中波速不同。 二、波的衍射 1.定义:波可以绕过　　　　　继续传播,这种现象叫作波的衍射。　　　　　 不是衍射条件  2.波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　　　　相差不多,或者比　　　　　时,才能观察到明显的衍射现象。  3.特点:　　 　　波都能发生衍射。衍射是波特有的现象。  【要点提示】 波发生衍射是无条件的,发生明显衍射是有条件的。 一切 障碍物 波长 波长更小 微思考·情境探究 情境1如图是北京天坛公园内的古建筑——回音壁,一个人对着墙壁说话,声波会沿着墙壁传到200 m处被另一个人听到,而且声音悠长,非常神奇。为什么会出现这样的现象? 提示 声波在光滑、圆形的墙壁上不断发生反射,并沿着墙壁连续向前传播,能量损失很小。 情境2波在传播过程中,从一种介质进入另一种介质时,会发生如图所示的折射现象,这种现象中不变量和变量分别是什么? 提示 不变量:波的频率f; 变量:波的波速v和波长λ。 情境3如图所示,依次减小小孔尺寸,观察到不同的衍射现象。衍射中真的是孔或障碍物的尺寸越小越好吗? 提示 不是。如果孔的尺寸过小,波虽然能衍射,但透过的能量太少,振动会非常微弱,反而观察不到明显的衍射现象。 基础转化　夯实基础提能力 基础转化点1反射现象的解释和应用 AI解读波的反射是波遇到障碍物时返回原介质的现象,遵循反射定律,传播速度和频率不变。它是机械波传播的基础规律,定位为基础考点,常结合回声、水波反射等生活情境考查,是理解波的传播特性、解决实际问题的关键。 1.[2026江苏苏州中学期末考试]一振动发生器 在水槽中 产生水波，某时刻形成的波形如图所示。水波遇到水槽 壁反射后( ) D A.波速变小 B.波长变小 C.频率变小 D.振幅变小 11 【解析】 波速是由介质的性质决定的，水波在水中的传播速度不会因为 反射而改变，故A错误；频率取决于波源，不会因为反射而改变，波长与 波速和频率有关，由于波速和频率在反射过程中都不变，所以波长不变， 故 错误；在波的反射过程中，由于能量的损失，波的振幅会变小【 机械波的能量与振幅大小有关】，故D正确。 . . 12 2.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,经过0.5 s听到右边山坡反射回来的声音,又经过1.5 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.170 m B.340 m C.425 m D.680 m C 解析 右边的声波从发出到反射回来所用的时间为t1=0.5 s,左边的声波从发出到反射回来所用的时间为t2=2 s,由d=v·+v·可得,山谷的宽度约为d=425 m,故C正确。 基础转化点2折射现象的解释和应用 AI解读波的折射是波从一种介质进入另一种介质时传播方向改变的现象,速度和波长发生变化。它衔接波的反射知识,地位重要,常出现在波的传播分析题型中,结合光的折射类比考查,是波的传播规律应用的核心内容。 3.下列关于波的认识,体现了波的折射原理的是(　　) A.潜水艇利用声呐探测周围物体的分布情况 B.隐形飞机怪异的外形及表面喷涂特殊隐形物质,从而达到隐形的目的 C.雷达的工作原理 D.水波从深水区传到浅水区会改变传播方向的现象 D 解析 A、B、C选项中都利用了波的反射现象,D选项是波的折射现象,深水区域和浅水区域视为不同介质,故波的传播方向发生改变。故选D。 4.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 D 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,A、B错误;波发生折射时,频率不变,波速和波长均发生变化,故C错误,D正确。 5.[2026四川三台中学模拟考试]一列波以 的入射角入射到两种介质的 界面，反射波线刚好与折射波线垂直，若入射波的波长为 ， ，则反射波和折射波的波长分别为( ) A A.， B.， C.， D.， 17 【解析】 反射波与入射波在同一介质中传播，波速和频率都相同，由波 速公式可知，两波的波长相同，即反射波的波长为 ；已知入 射角为 ，根据反射定律得到反射角为 ，由题可知，反射波线刚好 与折射波线垂直，则折射角为 ，设入射波的波长为 ，折射波的波长 为，根据折射定律有，解得 ，故选A。 18 基础转化点3对衍射现象的理解 AI解读波的衍射是波绕过障碍物或穿过小孔继续传播的现象,衍射明显程度与波长和障碍物尺寸相关。它是机械波的重要特性,定位为基础知识点,常结合声波衍射(如隔墙听声)等情境考查,帮助完善对波的传播规律的认知。 5.下列关于波的衍射的说法正确的是(　　) A.衍射是一切波特有的现象 B.声波容易发生衍射现象是由于声波波长较短 C.只有横波才能发生衍射现象,纵波不能发生衍射现象 D.对同一列波,缝、孔或障碍物的尺寸与波长相差越大,衍射现象越明显 A 解析 衍射是一切波特有的现象,A正确;声波容易发生明显衍射现象是由于声波波长较长,B错误;横波和纵波都能发生衍射现象,C错误;对同一列波,缝、孔或障碍物的尺寸与波长相差不多时,衍射现象越明显,D错误。 【解析】 反射波与入射波在同一介质中传播，波速和频率都相同，由波 速公式可知，两波的波长相同，即反射波的波长为 ；已知入 射角为 ，根据反射定律得到反射角为 ，由题可知，反射波线刚好 与折射波线垂直，则折射角为 ，设入射波的波长为 ，折射波的波长 为，根据折射定律有，解得 ，故选A。 21 6.教材变式 [2026江苏盐城中学模拟考试]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，可大致描述水波通过孔和 后传 播情况的是( ) A A. B. C. D. 22 【解析】 由题图可知，孔宽度跟水波波长相差不多，因此，从孔 传出 的波会有明显的衍射现象；孔宽度跟水波波长相差较大，因此，从孔 传出的波无明显的衍射现象，故A正确， 错误。 23 7.(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,能更明显地观察到衍射现象 ABC 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,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,B正确;当孔扩大后,发生明显衍射的条件将被破坏,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,失去发生明显衍射现象的条件,D错误。 学以致用　随堂检测全达标 基础练习 题型1 波的反射和折射 1.关于波的反射和折射，下列说法正确的是( ) A A.在空旷的山谷里叫喊，可以听到回音，这是声波的反射现象 B.地震波在向上传播的过程中，传播速度发生了改变，则同时发生了折射 C.波的传播方向发生了改变，一定是发生了折射 D.波的传播方向发生了改变，一定是发生了反射 【解析】 在空旷的山谷里叫喊，可以听到回音，是声波遇到山谷壁等障碍物反射 回来的现象，符合波的反射定义。 地震波向上传播时，传播速度改变，但如果波垂直入射，传播方向不变。 波的传播方向改变可能是反射或折射所致。 27 2. （2026江苏淮安调研）如图所示为一列水波在深度不同的水 域传播时发生的折射现象，与折射前相比，折射后波的( ) B A.波速变大 B.波速变小 C.频率变小 D.频率变大 本题是根据教材第三章第3节图3.3-2改编而来，考查波折射前后的变化。 【解析】 波的频率由波源决定，与介质无关，所以折射后频率不变。 由题图可知水波在折射前传播时波长较长，折射后波长变短，根据 可 知，折射后波速变小。 28 波反射和折射时的物理量变化 29 3.（2025广东广州华侨中学月考）人类生活的陆地被海洋紧密环绕着，美丽而神秘的大 海中生活着许多海洋动物，部分海洋生物有着独特的交流方式，如海豚可以发射频率高 达 的超声波和同类进行交流，还可以利用超声波探路和躲避天敌。已知超声 波在海水中的传播速度约为 ，下列说法正确的是( ) C A.超声波从海水传播到空气中时，频率增大 B.在同一介质中，超声波的传播速度比次声波快 C.海豚用超声波探路是利用了波的反射原理 D.海豚发出的超声波在海水中的波长约为 30 【解析】 超声波从海水传播到空气中时，频率不变。 在同一介质中，超声波与次声波的传播速度相同。 海豚用超声波探路是利用了波的反射原理。 海豚发出的超声波在海水中的波长约为 。 31 题型2 波的衍射 4. （2025天津第四十三中学期中）某同学观察到波长不同的水波通过三个宽度相 同的狭缝时的现象，在图中甲、乙、丙三幅照片，对应波长分别是狭缝宽度的， ， ，如图所示，下列说法正确的是( ) D A.水波通过狭缝后波长变短 B.这是水波的衍射现象，有些波不能发生衍射现象 C.此现象可以说明，波长一定，在一定范围内缝越窄衍射现象越明显 D.此现象可以说明，缝宽一定，在一定范围内波长越长衍射现象越明显 32 【解析】 水波通过狭缝后波速不变，波长不变。 这是水波的衍射现象，衍射是波特有的性质，任何波都能发生衍射现象。 该实验的狭缝宽度相等，波长不等，则此现象可以说明，缝宽一定，在一定 范围内波长越长衍射现象越明显（ 缝、孔的宽度或障碍物的尺寸与波长相差不多 或更小时，才能发生明显的衍射现象。）。 . . . . 33 5.（多选/2026河南周口重点高中联考）如图所示，一小型渔港的 防波堤两端、相距约，在防波堤后、 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( ) AD A.假设波浪的波长约为，则、 两处小船基本不受波浪影响 B.假设波浪的波长约为，则、 两处小船明显受到波浪影响 C.假设波浪的波长约为，则、 两处小船基本不受波浪影响 D.假设波浪的波长约为，则、 两处小船明显受到波浪影响 34 【解析】 当障碍物或缝隙的尺寸比波长小或跟波长相差不多时才能发生明显 的衍射现象，波浪的波长约为时，远小于防波堤两端、之间的距离 ,故不能 发生明显的衍射现象，则、 两处小船基本上不受波浪影响。 由以上分析可知，波浪的波长约为时，能发生明显的衍射现象，则、 两处小船明显受到波浪影响。 35 6.（多选/2026江苏常州二中期中）如图为一片河流的俯视图， 为 河中桥墩，为靠近桥墩浮出水面的叶片，波源 连续振动形成水 波，此时叶片 静止不动。为使水波能带动叶片振动，不能实现的 方法是( ) ACD A.提高波源频率 B.降低波源 频率 C.减小波源到桥墩的距离 D.波源 振幅减小 【解析】 提高波源的频率，则质点振动的频率增加，波的频率与质点振动的频率 相等，根据 ，波速不变，频率增大，则波长减小，衍射现象不明显，不能够实现 水波带动叶片振动。 降低波源 频率，波长增大，衍射现象明显，能够使水波带动叶片振动。 改变波源到桥墩的距离和波源 振幅，不能使波的波长变化，即不能够使水 波带动叶片振动。 36 $