2023新教材高中物理第三章機(jī)械波第3節(jié)波的反射折射和衍射課件新人教版選擇性必修第一冊(cè)

第3節(jié)

波的反射、折射和衍射1．知道波傳播到兩種介質(zhì)交界面時(shí)會(huì)發(fā)生反射和折射現(xiàn)象。2．知道波的反射現(xiàn)象和折射現(xiàn)象的區(qū)別。3．理解波的衍射現(xiàn)象，知道波發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件。4．知道反射、折射、衍射現(xiàn)象是一切波都會(huì)發(fā)生的現(xiàn)象。一、波的反射和折射1．填一填(1)波的反射：反射線、法線和入射線在同一________，反射線與入射線分居法線_____，反射角_____入射角。(2)波的折射①波在兩種介質(zhì)的界面上會(huì)發(fā)生折射現(xiàn)象。②一切波都會(huì)發(fā)生______現(xiàn)象。平面內(nèi)兩側(cè)等于折射2．判一判(1)發(fā)生波的反射現(xiàn)象時(shí)，波又回到了同種介質(zhì)。 ()(2)發(fā)生波的折射現(xiàn)象時(shí)，波進(jìn)入了另一種介質(zhì)。 ()(3)發(fā)生波的折射現(xiàn)象時(shí)，不會(huì)同時(shí)發(fā)生波的反射現(xiàn)象。 ()3．想一想人們聽(tīng)不清對(duì)方說(shuō)話時(shí)，除了讓一只耳朵轉(zhuǎn)向?qū)Ψ?，還習(xí)慣性地把同側(cè)的手附在耳旁，這樣做是利用聲波的什么特點(diǎn)提高耳朵的接收能力？提示：在耳郭原有形狀、面積的根底上增加一個(gè)手的面積是為了增加波的反射來(lái)提高耳朵的接收能力?！獭獭炼?、波的衍射1．填一填(1)定義：波繞過(guò)_______繼續(xù)傳播的現(xiàn)象。(2)實(shí)驗(yàn)及現(xiàn)象①實(shí)驗(yàn)器材：在水槽里放兩塊擋板，中間留個(gè)______。②現(xiàn)象a．狹縫寬度比波長(zhǎng)大得多時(shí)：波的傳播如同光沿_____傳播一樣，擋板后面產(chǎn)生一個(gè)_______。b．狹縫寬度與波長(zhǎng)相差不多或狹縫寬度比波長(zhǎng)更小時(shí)：波_____擋板后面繼續(xù)傳播。c．當(dāng)狹縫寬度一定時(shí)，波長(zhǎng)與狹縫相差不多時(shí)，有______的衍射現(xiàn)象，隨著波長(zhǎng)的_____，衍射現(xiàn)象變得越來(lái)越不明顯。障礙物狹縫直線陰影區(qū)繞到明顯減小(3)發(fā)生明顯衍射的條件縫、孔的寬度或障礙物的尺寸跟波長(zhǎng)__________，或者比波長(zhǎng)_____。(4)一切波都能發(fā)生衍射，衍射是波_____的現(xiàn)象。2．判一判(1)“聞其聲而不見(jiàn)其人〞，是指聲波的衍射現(xiàn)象。 ()(2)縫或孔的寬度較大時(shí)，不能發(fā)生衍射現(xiàn)象。 ()(3)一切波都能發(fā)生衍射現(xiàn)象。 ()相差不多更小特有√×√3．選一選以下現(xiàn)象或事實(shí)屬于衍射現(xiàn)象的是 ()A．風(fēng)從窗戶吹進(jìn)來(lái)B．雪堆積在背風(fēng)的屋后C．水波前進(jìn)方向上遇到凸出在水面上的小石塊，小石塊對(duì)波的傳播沒(méi)有影響D．晚上看到水中月亮的倒影解析：波在傳播過(guò)程中偏離直線傳播繞過(guò)障礙物的現(xiàn)象稱為波的衍射，C與衍射現(xiàn)象相符。答案：C[學(xué)透用活]1．波的反射(1)入射角與反射角入射角：入射線與法線的夾角，如圖中的α；反射角：反射線與法線的夾角，如圖中的β。波的反射與折射3．波的反射與折射的比較波現(xiàn)象比較項(xiàng)目波的反射波的折射傳播方向改變(θ反＝θ入)改變(θ折≠θ入)頻率f不變不變波速v不變改變波長(zhǎng)λ不變改變(1)頻率f由波源決定，故無(wú)論是反射波還是折射波都與入射波的頻率，即波源的振動(dòng)頻率相同。(2)波速v由介質(zhì)決定，因反射波與入射波在同一介質(zhì)中傳播，故波速不變；而折射波與入射波在不同介質(zhì)中傳播，所以波速變化。(3)據(jù)v＝λf知，波長(zhǎng)λ與v及f有關(guān)，即與介質(zhì)及波源有關(guān)，反射波與入射波在同一介質(zhì)中傳播，頻率相同，故波長(zhǎng)相同。折射波與入射波在不同介質(zhì)中傳播，f相同，v不同，故λ不同。[解析]

由于波的頻率由波源決定，因此波在不同介質(zhì)中傳播時(shí)，頻率保持不變。波在不同介質(zhì)中傳播時(shí)，波速發(fā)生變化，由v＝λf可知波長(zhǎng)也發(fā)生變化。由此可知只有D選項(xiàng)正確。[答案]

D[對(duì)點(diǎn)練清]1．[多項(xiàng)選擇]以下關(guān)于波的認(rèn)識(shí)，哪些是正確的 ()A．潛艇利用聲吶探測(cè)周?chē)矬w的分布情況，用的是波的反射原理B．隱形飛機(jī)怪異的外形及外表涂特殊隱形物質(zhì)，是為了減少波的反射，從而到達(dá)隱形的目的C．雷達(dá)的工作原理是利用波的折射D．水波從深水區(qū)傳到淺水區(qū)改變傳播方向的現(xiàn)象，是波的折射現(xiàn)象解析：A、B、C選項(xiàng)中應(yīng)用了波的反射現(xiàn)象；A、B正確，C錯(cuò)誤；D選項(xiàng)應(yīng)用了波的折射現(xiàn)象，深水區(qū)域和淺水區(qū)域視為不同介質(zhì)，故波的傳播方向發(fā)生改變，故D正確。答案：ABD2．[多項(xiàng)選擇]以下說(shuō)法中正確的選項(xiàng)是 ()A．入射波的波長(zhǎng)和反射波的波長(zhǎng)相等B．入射波的波長(zhǎng)大于折射波的波長(zhǎng)C．入射波的波長(zhǎng)小于折射波的波長(zhǎng)D．入射波和折射波頻率相同答案：AD3．[多項(xiàng)選擇]以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是 ()A．波發(fā)生反射時(shí)，波的頻率不變，波速變小，波長(zhǎng)變短B．波發(fā)生反射時(shí)，頻率、波長(zhǎng)、波速均不變C．波發(fā)生折射時(shí)，波的頻率不變，但波長(zhǎng)、波速發(fā)生變化D．波發(fā)生折射時(shí)，波的頻率、波長(zhǎng)、波速均發(fā)生變化解析：波發(fā)生反射時(shí)是在同一介質(zhì)中，頻率、波長(zhǎng)、波速均不變，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確；波發(fā)生折射時(shí)，介質(zhì)改變，故波速發(fā)生變化，但頻率由波源決定，波的頻率不變，由v＝λf可知波長(zhǎng)也發(fā)生變化，選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)誤。答案：BC[學(xué)透用活]1．關(guān)于衍射的條件應(yīng)該說(shuō)衍射是沒(méi)有條件的，衍射是波特有的現(xiàn)象，一切波都可以發(fā)生衍射。衍射只有“明顯〞與“不明顯〞之分，障礙物或小孔的尺寸跟波長(zhǎng)差不多，或比波長(zhǎng)小是產(chǎn)生明顯衍射的條件。2．波的衍射實(shí)質(zhì)分析波傳到小孔(障礙物)時(shí)，小孔(障礙物)仿佛是一個(gè)新波源，由它發(fā)出的與原來(lái)同頻率的波在小孔(障礙物)后傳播，就偏離了直線方向。波的直線傳播只是在衍射不明顯時(shí)的近似情況。3．衍射現(xiàn)象與觀察的矛盾當(dāng)孔的尺寸遠(yuǎn)小于波長(zhǎng)時(shí)盡管衍射十分突出，但由于衍射波的能量很弱，衍射現(xiàn)象不容易觀察到。對(duì)衍射現(xiàn)象的理解[解析]根據(jù)發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件：障礙物或孔的尺寸比波長(zhǎng)小或與波長(zhǎng)相差不多。從題圖中可看出孔AB的尺寸與波長(zhǎng)相差不多，所以此時(shí)能明顯地觀察到波的衍射現(xiàn)象，A正確；因?yàn)榇┻^(guò)擋板間的小孔后波速不變，頻率相同，所以波長(zhǎng)也相同，B正確；假設(shè)將孔AB擴(kuò)大，將可能不滿足發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件，就有可能觀察不到明顯的衍射現(xiàn)象，C正確；假設(shè)將波源頻率增大，由于波速不變，所以波長(zhǎng)變小，將可能不滿足發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件，也有可能觀察不到明顯的衍射現(xiàn)象，D錯(cuò)誤。[答案]ABC[規(guī)律方法](1)波的衍射是不需要條件的，但要發(fā)生明顯的衍射必須滿足一定的條件。(2)波長(zhǎng)相對(duì)小孔(或障礙物)尺寸越長(zhǎng)，衍射現(xiàn)象越明顯。[對(duì)點(diǎn)練清]1．關(guān)于波的衍射，以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是 ()A．衍射是機(jī)械波特有的現(xiàn)象B．對(duì)同一列波，縫、孔或障礙物越大衍射現(xiàn)象越明顯C．只有橫波才能發(fā)生衍射現(xiàn)象，縱波不能發(fā)生衍射現(xiàn)象D．聲波容易發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象是由于聲波的波長(zhǎng)較長(zhǎng)解析：衍射是一切波特有的現(xiàn)象，選項(xiàng)A、C錯(cuò)誤；發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象是有條件的，只有縫、孔的寬度或障礙物的尺寸跟波長(zhǎng)差不多或比波長(zhǎng)更小時(shí)，才能觀察到明顯的衍射現(xiàn)象，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；聲波的波長(zhǎng)在1.7cm～17m之間，一般常見(jiàn)的障礙物或孔的大小可與之相當(dāng)，由于聲波的波長(zhǎng)較長(zhǎng)，所以聲波容易發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象，選項(xiàng)D正確。答案：D2．如下圖，在空曠的廣場(chǎng)上有一堵較高大的墻MN，在墻的一側(cè) 有一個(gè)正在播放男女合唱歌曲的聲源O，某人從A點(diǎn)走到墻后的 B點(diǎn)，在此過(guò)程中，如從衍射的角度來(lái)考慮，那么會(huì)聽(tīng)到()A．聲音變響，男聲比女聲更響B(tài)．聲音變響，女聲比男聲更響C．聲音變?nèi)?，男聲比女聲更弱D．聲音變?nèi)?，女聲比男聲更弱解析：由題意可知，某人從圖中A點(diǎn)走到墻后的B點(diǎn)，能聽(tīng)到聲音，是由于聲波的衍射現(xiàn)象，但強(qiáng)度變?nèi)?，是由于男聲的頻率低于女聲，在同一介質(zhì)中，傳播速度相同，那么其波長(zhǎng)長(zhǎng)于女聲的波長(zhǎng)，更容易發(fā)生衍射，故D正確，A、B、C錯(cuò)誤。答案：D3．[多項(xiàng)選擇]在做水波通過(guò)小孔衍射的演示實(shí)驗(yàn)中，激發(fā)水波的振子振動(dòng)頻率為5Hz，水波在水槽中傳播速度為5cm/s，小孔直徑d選用以下哪些尺寸可使實(shí)驗(yàn)效果比較明顯 ()A．1m B．0.8mC．0.8cm D．1.2cm答案：CD

一、聲吶測(cè)距(科學(xué)思維)[選自魯科版教材P71“科學(xué)書(shū)屋〞]聲吶是一種聲音導(dǎo)航和測(cè)距系統(tǒng)，它利用了聲波反射的原理。聲吶裝置發(fā)出一束在水中傳播的聲波，當(dāng)聲波碰到障礙物時(shí)，就被反射回來(lái)。反射的