第三章 3 波的反射、折射和衍射（配套课件PPT）-【步步高】2025-2026学年高二物理选择性必修第一册学习笔记（人教版）

该高中物理课件聚焦波的反射、折射和衍射，通过实验观察与生活现象导入，衔接机械波基础，以构建光线模型、问题讨论为支架，帮助学生掌握反射折射规律、回声测距及衍射条件。 其亮点在于融合科学思维与科学探究，通过对比表梳理反射折射物理量差异，结合回声测距例题、衍射条件实验分析，培养运动和相互作用观念。学生能提升知识应用能力，教师可直接使用系统练习与总结，提高教学效率。

波的反射、折射和衍射 3 第 三 章 1.通过观察实验及生活现象，知道机械波的反射和折射特点，掌握回声测距的方法(重点)。 2.通过构建光线物理模型的方法，分析解释有关反射、折射的现象(重点)。 3.通过实验，知道波的衍射现象和波产生明显衍射现象的条件(重难点)。 学习目标 内容索引 课时对点练 一、波的反射 二、波的折射 三、波的衍射 < 一 > 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 继续传播的现象。 2.反射规律 波的反射规律等同于光的反射规律，即反射线、法线与入射线在______ ，反射线与入射线分居法线 ，反射角 入射角。 返回原介质 同一 两侧 等于 平面内 在波的反射现象中，反射波与入射波的频率相同吗？波长相同吗？ 思考与讨论 答案　在波的反射现象中，反射波和入射波的频率都与波源的频率相同；反射时波在同种介质中传播，波速相同，由v＝λf可知，波长也相同。 　听者A、声源B和障碍物C在一条直线上，如图所示。声源在听者和障碍物之间，距听者12 m，距障碍物24 m，若听者能将先后两次发声区别开的时间间隔是0.1 s。试通过计算，说明听者能否把原声和回声区别开来？已知声音在空气中的传播速度为340 m/s。 例1 答案　能，理由见解析 声音直接到达A的时间：t1＝ s 声音先到达障碍物C，然后到达A的时间： t2＝ s＝ s 时间差：Δt＝t2－t1＝() s≈0.14 s>0.1 s，所以听者能把原声和回声区别开来。 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＝v声·。 总结提升 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＋v)·。 总结提升 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＝(v声－v)·。 总结提升 返回 < 二 > 波的折射 1.波从一种介质传播进入另一种介质时，波的传播方向发生 的现象。 2.水波的折射：一列水波在 的水域传播时，在交界面处发生折射。 说明：水波在深水区传播速度大，在浅水区传播速度小。 3.一切波都会发生折射现象。 改变 深度不同 在波的折射现象中，折射波与入射波的频率相同吗？波长相同吗？ 思考与讨论 答案　相同　不同 　一列声波在空气中的波长为0.2 m，当该声波从空气中以某一角度传入介质Ⅱ中时，波长变为0.6 m，如图所示，若空气中的 声速是340 m/s。求： (1)该声波在介质Ⅱ中传播时的频率； 例2 答案　1 700 Hz 声波在空气中传播时，由v＝λf 可得声波在空气中传播时的频率f＝ Hz＝1 700 Hz 由于声波在不同介质中传播时，频率不变，所以声波在介质Ⅱ中传播时，频率为1 700 Hz。 (2)该声波在介质Ⅱ中传播的速度。 答案　1 020 m/s 由v＝λf得声波在介质Ⅱ中的传播速度为v2＝λ2f＝0.6×1 700 m/s＝ 1 020 m/s。 波的反射和折射的比较 总结提升   波的反射 波的折射 物理量决定因素 频率f 不变 不变 由波源决定 波速v 不变 改变 由介质决定 波长λ 不变 改变 与介质和波源有关 返回 < 三 > 波的衍射 1.定义：波可以 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：若缝、孔尺寸太小，通过的波的能量较少，也不易观察到明显衍射现象。 3.波的衍射的普遍性：一切波都能发生 ， 是波特有的现象。 绕过障碍物 相差不多 更小 衍射 衍射 喇叭播放的音乐中，高音(频率大)和低音(频率小)的声波哪个更容易绕过高墙？ 思考与讨论 答案　低音，因为声速相同，低音的频率小，波长长，在障碍物相同的情况下，低音更容易发生衍射现象，因此低音更容易绕过高墙。 　(2024·安徽省A10联盟高二期中)在水槽中放两块挡板，中间留一个狭缝，观察水波通过狭缝后的传播情况，保持狭缝的宽度不变，改变水波的波长，得到三幅照片如甲、乙、丙所示，对应的水波波长分别为λ1、λ2 、λ3，下列说法正确的是 A.这是水波的反射现象 B.这是水波的折射现象 C.对应的波长关系为λ1>λ2>λ3 D.对应的波长关系为λ1<λ2<λ3 例3 √ 这是水波的衍射现象，A、B错误； 随着波长的减小，当波长与狭缝宽度相比非常小时，水波将沿直线传播，衍射现象变得不明显，所以对应的波长关系为λ1>λ2>λ3，C正确，D错误。 　如图所示为波源O传出的一列水波，相邻实线间的距离等于一个波长，下列说法正确的是 A.波通过孔A，不发生明显的衍射现象 B.波通过孔B，不发生衍射现象 C.波遇到障碍物C，发生明显的衍射现象 D.波遇到障碍物D，发生明显的衍射现象 例4 √ 孔B和障碍物C尺寸明显大于波长，不会发生明显衍射现象，但仍会发生衍射现象，只是不明显，不易观察，B、C错误； 孔A和障碍物D尺寸分别小于和接近波长，会发生明显衍射现象，A错误，D正确。 　小河中有一个实心桥墩P，A为靠近桥墩浮在水面上的一片树叶，俯视图如图所示，小河水面平静。现在S处以某一频率拍打水面，使形成的水波能带动树叶A振动起来，可以采用的方法是 A.提高拍打水面的频率 B.降低拍打水面的频率 C.无论怎样拍打，A都不会振动起来 D.保持拍打频率不变，略微加大拍打力度，A会振动起来 例5 √ 拍打水面时，水波中的质点上下振动，形成的波向前传播，提高拍打水面的频率，则质点振动的频率增加，波的频率与振动的频率相等；根据v＝λf，波速不变，频率增大，波长减小，衍射现象不明显，反之降低频率，波长增大，衍射现象更明显，故可降低拍打水面的频率，使衍射现象更明显。故选B。 返回 < 四 > 课时对点练 题号 1 2 3 4 5 6 7 答案 ABD D B C C C 2.0×103 m 题号 8 9 10 11 答案 B BD (1) m　 m/s　(2)会　 (3)能　(4)能 17　17.9 对一对 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 考点一　波的反射和折射 1.(多选)(2024·佛山市南执高级中学高二月考)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， 从而达到隐形的目的 C.超声波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 基础对点练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 答案 √ √ √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 答案 潜艇利用声呐探测周围物体的分布情况，利用了波的反射原理，A正确； 隐形飞机隐形的原理是通过降低飞机的声、光、电等可探测特征量，使雷达等防空探测器无法发现，可在隐形飞机机身表面涂高效吸收电磁波的物质，或使用吸收雷达电磁波的材料，或利用自身怪异的外形改变反射电磁波的方向，这样在雷达屏幕上显示的反射信息很小、很弱，使得隐形飞机很难被发现，B正确； 超声波雷达发射超声波，然后根据被障碍物反射回的波判断状况，即利用波的反射，C错误； 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，D正确。 2.图中1、2、3分别代表入射线、反射线、折射线，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 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 答案 波线1、2都在介质a中，故1、2的频率、波速、波长均相等，A、B错； 波线1、3是在两种不同介质中，波速不同，但波源没变，因而频率相等，波速改变，由λ＝得波长改变，故C错，D对。 考点二　波的衍射 3.下列关于波的衍射的说法正确的是 A.只有波长比小孔或障碍物尺寸大的时候才能发生衍射 B.与光波相比，声波容易发生衍射是由于声波波长较长 C.对同一列波，缝、孔或障碍物越大，衍射现象越明显 D.只有横波才能发生衍射现象，纵波不能发生衍射现象 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 答案 √ 衍射是波特有的现象，一切波都能发生衍射现象，故A、D错； 波长越长，衍射现象越明显，故B对； 对同一列波，缝、孔或障碍物越大，衍射现象越不明显，故C错。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 答案 4.一块小石子投入河水中激起一列水波(波长较小)，遇到障碍物后能发生明显衍射现象，障碍物可能是 A.静止在河面的渔船 B.静止在河面的货船 C.竖立在河中的竹竿 D.竖立在河中的桥墩 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 答案 河水中激起一列波长较小的水波，遇到障碍物后能发生明显衍射现象，依据发生明显衍射现象的条件是障碍物的尺寸与波长相差不多或者比波长小，故该障碍物的尺寸较小，故C正确，A、B、D错误。 5.(2024·泰州市高二期末)如图所示是利用水波槽观察到的水波衍射图样，从图样可知 A.B侧波是衍射波 B.A侧相邻波纹间距大于B侧相邻波纹间距 C.如果孔的大小不变，减小水波波源的频率，衍射 现象将更明显 D.增大挡板之间的间隙，衍射现象将更明显 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 答案 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 答案 由题图可知，A侧波是衍射波，选项A错误； 两侧的波的频率和波速相同，波长相同，即A侧相邻波纹间距等于B侧相邻波纹间距，选项B错误； 当孔的尺寸与波长差不多或者小于波长时会产生明显的衍射现象，则如果孔的大小不变，减小水波波源的频率，则波长变大，衍射现象将更明显，选项C正确； 增大挡板之间的间隙，衍射现象将变得不明显，选项D错误。 考点三　反射的应用——回声测距 6.当一个探险者进入一个山谷后，为了估测出山谷的宽度，他吼一声后，经过0.5 s听到右边山坡反射回来的声音，又经过1.5 s后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 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 答案 右边的声波从发出到反射回来所用时间为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。山谷的宽度d＝v(t1＋t2)＝×340× 2.5 m＝425 m，故选C。 7.(来自鲁科教材)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＝3.0 km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声时间上相差Δt＝6.0 s。试估算云层下表面的高度。(已知空气中的声速v＝ km/s) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 答案 答案　2.0×103 m 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 答案 由题意画出其平面图如图所示。设云层下表面到水平地面的高度为h，则由云层反射来的爆炸声传播距离为s＝2，声音反射传来的时间为t1＝，声音直接传来的时间为t2＝。则t1－t2＝Δt，将数据代入以上各式得：h＝2.0 km＝2.0×103 m。 8.如图所示，正中有一O点是水面上一波源，实、虚线分别表示该时刻的波峰、波谷，A是挡板，B是小孔，经过一段时间， 水面上的波形发生明显衍射的区域是 A.阴影Ⅰ区域 B.阴影Ⅱ区域 C.阴影Ⅰ、Ⅱ区域 D.无明显衍射区域 √ 能力综合练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 答案 由题图中可直观看出，半波长为实虚两圆半径之差，且可看出挡板A的尺寸比波长大得多，而小孔B与波长长度差不多。据波发生明显衍射的条件知道，该波在挡板A处的衍射现象很不明显，即可认为波沿直线传播，故Ⅰ区内水面无波形，该波的波长与小孔B差不多，能够发生明显的衍射现象，故在阴影Ⅱ区域内，水面上的波形发生明显衍射。故选B。 9.(多选)(2024·白城市高二期末)在观察水波衍射实验的时候，在水槽中盛有一定深度的水，改变波源的频率和狭缝的宽度，分别拍摄了以下四幅照片。对于照片上出现的情景，下列判断正确的是 A.已知甲、乙中水波波长相同，由图可知狭缝的宽度越大衍射现象越明显 B.已知甲、乙中水波波长相同，由图可知狭缝的宽度越小衍射现象越明显 C.已知丙、丁中狭缝宽度一样，由图可知波长越短的水波衍射现象越明显 D.已知丙、丁中狭缝宽度一样，由图可知波长越长的水波衍射现象越明显 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 答案 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 答案 已知甲、乙中水波波长相同，由题图可知题图乙的衍射现象更明显，可知狭缝的宽度越小衍射现象越明显，则A错误，B正确； 已知丙、丁中狭缝宽度一样，由题图可知题图丙的衍射现象更明显，可知波长越长的水波衍射现象越明显，则D正确，C错误。 10.(2024·张掖市重点学校高二月考)甲、乙两人分别乘两只小船在湖中钓鱼，两船相距24 m。有一列水波在湖面上传播，使每只船每分钟上下浮动20次，当甲船位于波峰时，乙船位于波谷，这时两船之间还有5个波峰。 (1)此水波的波长为多少？波速为多少？ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 答案 答案　 m　 m/s 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 答案 由题意知，周期T＝ s＝3 s 设波长为λ，则5λ＋＝24 m 得λ＝ m 由v＝得v＝ m/s＝ m/s (2)若此波在传播过程中遇到一根竖立的电线杆，是否会发生明显的衍射现象？ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 答案 答案　会 由于λ＝ m，大于竖立电线杆的直径，所以此波通过竖立的电线杆时会发生明显的衍射现象； (3)若该波经过一跨度为30 m的桥洞，桥墩直径为3 m，桥墩处能否看到明显衍射？ (4)若该桥为一3 m宽的涵洞，洞后能否发生明显衍射？ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 答案 答案　能 由于λ＝ m>3 m，所以此波无论是通过直径为3 m的桥墩，还是通过宽为3 m的涵洞，都能发生明显的衍射现象。 答案　能 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 答案 11.如图甲是在高速公路上用超声波测速仪测量车速的示意图，测速仪发出并接收超声波脉冲信号，根据发出和接收的信号间的时间差，测出被测车辆的速度。图乙中P1、P2是固定不动的测速仪发出的超声波信号，n1、n2分别是P1、P2由汽车反射回来的信号。设测速仪匀速扫描，P1、P2之间的时间间隔Δt＝1.0 s，超声波在空气中传播的速度是v＝340 m/s，若汽车是匀速行驶的，则根据图乙可知，汽车在接收到P1、P2两个信号的时间间隔内前进的距离是　　　 m，汽车的速度是　　　　 m/s。  尖子生选练 17 17.9 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 答案 设汽车在接收到P1、P2两个信号时距测速仪的距离分别为s1、s2，则 s1＝v·Δt＝0.2vΔt＝68 m s2＝v·Δt＝0.15vΔt＝51 m 汽车在接收到P1、P2两个信号之间的时间内前进的距离为s＝s1－s2＝17 m。 已知测速仪匀速扫描，由题图乙记录的数据可求出汽车前进这段距离所用时间为t＝Δt＝0.95 s。 汽车的速度v'＝ m/s≈17.9 m/s。 返回 本课结束 第 三 章 $