第三章 3 波的反射、折射和衍射（配套教参Word）-【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 浙江专版）

本高中物理讲义聚焦波的反射、折射和衍射，系统梳理反射现象及规律，折射中波速、频率、波长的变化规律，衍射现象及明显衍射条件，通过对比表格、例题及针对训练搭建学习支架。 资料以对比表格明晰反射与折射物理量差异，结合回声测距等实例培养科学推理与模型建构能力，课时对点练覆盖多样情境，课中助力教师突破重难点，课后帮助学生巩固知识查漏补缺。

3　波的反射、折射和衍射 [学习目标]　1.了解波的反射和折射现象，掌握波的反射和折射规律(重点)。2.知道波的衍射现象和波发生明显衍射现象的条件(重难点)。 一、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、法线与入射线在同一平面内，反射线与入射线分居法线两侧，反射角等于入射角。 2.波的折射 (1)波的折射：光从一种介质进入另一种介质时会发生折射，同样，波从一种介质进入另一种介质时也发生折射。 (2)水波的折射：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。 例1　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； (2)该声波在介质Ⅱ中传播的速度。 答案　(1)1 700 Hz　(2)1 020 m/s 解析　(1)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)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。 针对训练1　在波的反射过程中，下列描述反射波跟入射波的物理量中，可能不同的是(　　) A.波长 B.频率 C.波速 D.振幅 答案　D 针对训练2　已知水波在深度不同的水域传播的速度不同，在浅水区的传播速度比在深水区小。当一列水波由深水区传向浅水区时(　　) A.频率不变，波长变大 B.频率不变，波长变小 C.频率变小，波长变大 D.频率变大，波长变小 答案　B 解析　当一列水波由深水区传向浅水区时，频率不变，由λ＝知波速v减小时，波长变小，B正确。 波的反射和折射的比较 波现象 比较项 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 例2　某测量员利用回声测距，他站在两平行竖直墙壁间某一位置(不是中间位置)鸣枪，经过1 s第一次听到回声，又经过0.5 s再次听到回声，已知声速为340 m/s，则两墙壁间的距离为多少？ 答案　425 m 解析　设两墙壁间的距离为s， 测量员离较近的墙壁的距离为x， 则他离较远的墙壁的距离为s－x， 第一次听到回声时，2x＝vt1 第二次听到回声时，2(s－x)＝v(t1+Δt) 其中Δt＝0.5 s，t1＝1 s， 代入数据解得：s＝425 m。 针对训练3　用声呐(水下超声波定位仪)可以搜索水下的目标，在声呐显示屏上显示出发射波和反射波相隔60 s。若声音在海水中的传播速度为1 450 m/s，则声呐与目标间的距离大约是(　　) A.25 m B.50 m C.45 km D.90 km 答案　C 解析　由题意发射波和反射波相隔60 s，即发射波到目标的时间是30 s，由x＝vt＝1 450×30 m＝43.5 km，即声呐与目标的距离最接近45 km，C正确。 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·。 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)·。 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)·。 二、波的衍射 1.波的衍射：波绕过障碍物继续传播的现象。 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相差不多，或者比波长更小时，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，是发生明显衍射现象的条件。 3.波的衍射的普遍性：一切波都能发生衍射，衍射是波特有的现象。 例3　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 答案　D 解析　孔B和障碍物C尺寸大于波长，不会发生明显衍射现象，但仍会发生衍射现象，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。 针对训练4　如图，P为桥墩，A为靠近桥墩浮在水面的叶片，波源S连续振动，形成水波，此时叶片A静止不动。为使水波能带动叶片振动，可用的方法是(　　) A.降低波源频率 B.增大波源振幅 C.减小波源距桥墩的距离 D.增大波源距桥墩的距离 答案　A 解析　水波波速不变，波源降低频率，根据v＝λf可知，波长增大，衍射现象更明显，可以使水波带动叶片振动，改变波源距桥墩的距离、波源振幅都不能使衍射现象更明显，故B、C、D错误，A正确。 课时对点练 [分值：80分] [1~8题，每题5分] 考点一　波的反射和折射 1.下列现象不是由声音的反射形成的是(　　) A.夏天下雨时，我们总是先看到闪电，后听到雷声 B.北京天坛的回音壁的回音现象 C.同样的声音在房间里比在旷野里听起来响亮些 D.在火车站候车大厅中，我们有时听不清播音员的声音 答案　A 解析　先看到闪电后听到雷声是由于光比声音传播速度快，不是声音的反射；北京天坛的回音壁的回音现象属于声音的反射；同样的声音在房间里比在旷野里听起来响亮些，描述的是声音的反射现象；在火车站候车大厅中，我们有时听不清播音员的声音，是声音的反射造成的，故选A。 2.在室内讲话的声音听起来比在室外空旷处讲话的声音要洪亮，这是因为室内(　　) A.空气不流动 B.声音多次反射 C.声音发生折射 D.物体会吸收声音 答案　B 解析　在室内讲话的声音听起来比在室外空旷讲话的声音要洪亮，是声音在室多次反射叠加造成的，故听起来要洪亮，B正确。 3.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 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，波速改变，波长改变，故C错误，D正确。 4.当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0.3 s听到右边山坡反射回来的声音，又经过1.6 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.221 m B.442 m C.374 m D.646 m 答案　 C 解析　右边的声波从发出到反射回来所用时间为t1＝0.3 s，左边的声波从发出到反射回来所用的时间为t2＝1.9 s。山谷的宽度s＝v(t1+t2)＝×340×2.2 m＝374 m，故C正确。 考点二　波的衍射 5.(多选)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.声波容易发生明显的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、孔或障碍物越小，衍射现象越明显 答案　AD 解析　衍射是一切波特有的现象，选项A正确；声波容易发生明显的衍射现象是由于声波波长较长，选项B错误；横波和纵波都能发生衍射现象，选项C错误；对同一列波，缝、孔或障碍物越小，衍射现象越明显，选项D正确。 6.一列水波通过小孔时发生衍射现象，则水波发生衍射后可能变化的物理量是(　　) A.振幅减小 B.波长变短 C.波速减小 D.周期变小 答案　A 解析　由于波的衍射现象是发生在同一种介质中，故波的频率(周期)、波速、波长均不发生变化，但由于通过小孔后衍射波的能量减弱，故振幅减小，A正确。 7.(多选)如图所示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(　　) A.挡板前后水波传播速度不相等 B.此时能观察到明显的衍射现象 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，将波源的频率增大，能观察到更明显的衍射现象 答案　BC 解析　波通过孔后，波速、频率、波长不变，故A错误；因为波长与孔的尺寸差不多，所以能够观察到明显的衍射现象，故B正确；如果将孔AB扩大，孔的尺寸大于波长，可能观察不到明显的衍射现象，故C正确；如果孔的大小不变，使波源频率增大，因为波速不变，根据λ＝，可知，波长减小，可能观察不到明显的衍射现象，故D错误。 8.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60 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60 m，则A、B两处小船明显受到波浪影响 答案　D 解析　A、B两处小船明显受到波浪影响是因为水波发生明显的衍射现象，波浪能传播到A、B处，当缝隙MN的尺寸比波长小或跟波长差不多的时候，会发生明显的衍射现象，故C错误，D正确；当波浪的波长约为10 m时，不会有明显的衍射现象，A、B两处小船受到影响较小，但并不是完全没有影响，故A、B错误。 [9~11题，每题7分] 9.在山中伐木时发出的声音既含有频率较高的声波，也含有频率较低的声波，其中只有频率较低的“嘭”“嘭”声才能被远处的人听到，这是因为频率较低的“嘭”“嘭”声(　　) A.周期长，不易衰减 B.能量大，能传得远 C.速度快，最先传到 D.波长长，容易发生衍射 答案　D 解析　由公式λ＝知波在同一种介质中传播时频率越低则波长越长，则声音越容易发生衍射现象使远处的人能听到，D正确。 10.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相邻的波峰、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 答案　B 解析　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后的Ⅰ区衍射现象很不明显，该波的波长与小孔B差不多，能够发生明显的衍射现象，故在阴影区Ⅱ内，明显存在衍射波的波形。故选B。 11.(多选)在观察水波衍射实验的时候，在水槽盛有一定深度的水，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 答案　BD 解析　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。 12.(9分)天空有近似等高的浓云层。为了测量云层的高度，在水平地面与观测者距离为d＝3.0 km处进行一次爆炸实验，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，试估算云层下表面距水平地面的高度。(已知空气中的声速v＝ km/s) 答案　见解析 解析　由题意画出声波传播平面图，如图所示。 设云层下表面距水平地面的高度为h，则由云层反射来的爆炸声传播的距离为 s＝2 声音经云层反射传来的时间为t1＝ 声音直接传来的时间为t2＝ 则Δt＝t1－t2 联立以上各式并代入数据，解得h＝2.0 km。 13.(10分)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。 答案　17　17.9 解析　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。 学科网（北京）股份有限公司 $