新教材高中物理第三章机械波3波的反射折射和衍射课件新人教版选择性必修第一册

1、3波的反射、折射和衍射第三章机械波学习目标学法指导1熟悉波反射和折射的规律2认识波的衍射现象3知道衍射是波特有的现象4熟悉波发生明显衍射的条件1类比光的反射、折射、衍射等规律，分析光与机械波的联系2总结波的反射、折射和衍射的应用事例，思考其原理，逐步提升应用知识的能力知识导图预习导学 | 新知领悟1反射现象波遇到介质界面会_继续传播的现象2反射角与入射角(1)入射角：_线与法线的夹角，如图中的.(2)反射角：_线与法线的夹角，如图中的.波的反射、折射返回来入射反射3反射定律反射线、法线与入射线在_内，反射线与入射线分居法线两侧，反射角_入射角注意：反射波与入射波的波长、频率、波速都相等，但由于

2、反射面吸收一部分能量，反射波传播的能量将减少4折射现象(1)波在传播过程中，从一种介质_另一种介质时，波的_方向发生改变的现象(2)一切波都会发生_现象同一平面等于进入传播折射人们听不清对方说话时，除了让一只耳朵转向对方，还习惯性地把同侧的手附在耳旁，如图这样做是利用声波的什么特点提高耳朵的接收能力？【答案】在耳廓原有形状、面积的基础上增加一个手的面积是为了增加波的反射面积来提高耳朵的接收能力一列声波从空气中传入水中，已知水中声速较大，则声波频率_，波长_【答案】不变变大【解析】由于波的频率由波源决定，因此波无论在空气中还是在水中频率都不变，又因波在水中速度较大，由公式vf可得，波在水中的波长

3、变大(1)定义：波可以_继续传播，这种现象叫作波的衍射(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，才能发生明显的衍射现象(3)一切波都能发生_，_是波特有的现象波的衍射绕过障碍物相差不多更小衍射衍射1只有当障碍物或狭缝的尺寸跟波长相差不多时，才能发生波的衍射现象吗？【答案】障碍物或狭缝的尺寸大小，并不是决定衍射能否发生的条件，仅是能否发生明显衍射的条件衍射是波特有的现象，一切波都会发生衍射现象2是否孔的尺寸越小，衍射现象越容易观察？【答案】不是当孔的尺寸非常小时，衍射波的能量很弱，实际上很难观察到波的衍射(多选)关于波的衍射现象，下列说法正确的是()A当

4、孔的尺寸比波长大时，一定不会发生衍射现象B只有孔的尺寸与波长相差不多时，或者比波长还小时才会观察到明显的衍射现象C只有波才有衍射现象D“闻其声而不见其人”属于波的衍射现象【答案】BCD【解析】当孔的尺寸比波长大时，会发生衍射现象，只不过不明显只有当孔、缝或障碍物的尺寸跟波长相差不多，或者比波长更小时，才会发生明显的衍射现象多维课堂 | 素养初培我们在山中或在大的空房间里大声说话时，都会听到回声波的反射和折射现象中各量的变化问题这属于波的什么现象？【答案】波的反射现象1波的反射和折射的比较波向前传播在两介质的界面上同时发生了反射和折射现象，一些物理量发生了相应变化，比较如下：探究总结波现象波的反

5、射波的折射传播方向改变反入改变折入频率f不变不变波速v不变改变波长不变改变2说明(1)频率f由波源决定，故无论是反射波还是折射波都与入射波的频率，即波源的振动频率相同(2)波速v由介质决定，因反射波与入射波在同一介质中传播，故波速不变；而折射波与入射波在不同介质中传播，所以波速变化(3)据vf知，波长与v及f有关，即与介质及波源有关反射波与入射波在同一介质中传播，频率相同，故波长相同折射波与入射波在不同介质中传播，f相同，v不同，故不同素养点评：本探究通过波的反射和波的折射的探究，培养“科学思维”素养波的反射现象精练1某人想听到自己发出的声音的回声，若已知声音在空气中的传播速度为340 m/s

6、，那么他至少要离障碍物多远？(原声与回声区分的最短时间为0.1 s)【答案】17 m变式1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多少？【答案】425 m回声测距的方法技巧利用回声测距是波的反射的一个重要应用，它的特点是声源正对障碍物，声源发出的声波与回声在同一条直线上传播1若是一般情况下的反射，反射波和入射波是遵从反射定律的，可用反射定律作图后再求解2利用回声测距时，要特别注意声源是否运动，若声源运动，声源发出的原声至障碍物再返回至声源的这

7、段时间与声源的运动时间相同3解决波的反射问题，关键是根据物理情境规范作出几何图形，然后利用几何知识结合物理规律进行解题我们在家中经常听到优美的声乐从窗外飘来问题(1) 声音为什么没被障碍物所挡住？(2) 这种现象叫什么名字？【答案】(1) 声波在传播过程中遇到障碍物时，可以绕过障碍物继续传播(2) 这是声波的衍射现象波的衍射1衍射是波特有的现象，一切波都可以发生衍射凡能发生衍射现象的都有波的存在2波的衍射总是存在的，只有“明显”与“不明显”的差异，波长较长的波容易发生明显的衍射现象探究总结3波传到小孔(障碍物)时，小孔(障碍物)仿佛是一个新波源，由它发出与原来同频率的波在小孔(障碍物)后传播，

8、就偏离了直线方向因此，波的直线传播只是在衍射不明显时的近似情况素养点评：本探究通过“波的衍射”的分析，培养“科学思维”素养波的衍射精练2(多选)一列波在传播过程中通过一个较大障碍物，发生了一定程度的衍射，以下哪种情况可以使衍射现象更明显()A增大障碍物的尺寸B减小波的频率C缩小障碍物的尺寸D增大波的频率【答案】BC【解析】波在介质中传播时波速是由介质决定的，与波的频率无关，所以改变波的频率不会改变波速，但由vf可知，当波速一定时，减小频率则波长增大而发生明显衍射的条件是障碍物或孔、缝的尺寸比波长小或相差不多，要使衍射现象变得明显，可以通过缩小障碍物的尺寸，同时增大波长即减小波的频率来实现，故B

9、、C正确变式2(多选)如图所示分别表示一列水波在传播过程中遇到了小孔(A、B图)或障碍物(C、D图)，其中能发生明显衍射现象的有()【答案】BD【解析】图B中小孔与波长相差不多，能发生明显衍射图D中障碍物与波长相差不多，能发生明显衍射故B、D正确衍射现象的两点提醒1障碍物的尺寸的大小不是发生衍射的条件，而是发生明显衍射的条件，波长越大越易发生明显衍射现象2当孔的尺寸远小于波长时，尽管衍射十分明显，但衍射波的能量很弱，也很难观察到波的衍射核心素养微专题波的应用B超人们在说话或唱歌的时候，我们听到的声音称为声波，它的频率在2020 000 Hz，超过20 000 Hz以上的声波，人耳就不能听见，称

10、为超声波，简称超声超声在诊断疾病时，有多种形式：以振幅(amplitude)形式诊断疾病的称“一维显示” , 因振幅第一个英文字母是A，故称A超，又称一维超声；以灰阶即亮度(brightness)模式形式来诊断疾病的称“二维显示”，因亮度第一个英文字母是B，故称B超，又称二维超声或灰阶超声【考题延伸】(2020年山东海岳中学月考)医用B超仪发出的超声波频率为7.25104 Hz，这种超声波在人体内传播的波长为2 cm，在给某患者的肝脏病变部分进行检测时(如图)，从探头发出的同一超声脉冲波经病变部分反射回到探头有两个信号，相隔时间为t32 s，试计算患者病变部分的大小【答案】2.32 cm素养点

11、评：本题通过考查B超，培养学生的“科学思维”素养课堂小练 | 素养达成1(多选)下列现象中利用波的反射的是()A在水里的人能听到岸上的声音B医生给病人做超声波检查C渔民利用声波探测鱼群D潜艇利用声呐探测周围物体的分布情况【答案】BCD【解析】在水里的人能听到岸上的声音是利用了声波的折射，超声波检查身体、潜艇中的声呐都是利用了超声波的反射，渔民利用声波探测鱼群利用了声波的反射，故A错误，B、C、D正确2(2021届新余一中检测)人在室内讲话的声音比在室外空旷处讲话的声音要洪亮，是因为()A室内空气不流动B室内声音多次反射C室内声音发生折射 D室内物体会吸附声音【答案】B【解析】在室内听到的声音洪

12、亮是因为声波在室内墙壁上经过多次反射而得到加强，故B正确3(多选)下列说法正确的是()A波发生反射时，波的频率不变，波速变小，波长变短B波发生反射时，频率、波长、波速均不变C波发生折射时，波的频率不变，但波长、波速发生变化D波发生折射时，波的频率、波长、波速均发生变化【答案】BC【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；波发生折射时，频率不变，波速和波长发生变化故A、D错误，B、C正确4(多选)一列水波通过某孔的实际情况如图所示，现把孔的尺寸变小，或者把水波的波长变大，水波通过孔后的假想情况如图中四幅图所示，其假想错误的图示有()A孔变小B孔变小C波长变大D波长变大【答案】BD【解析】衍射现象是普遍存在的波遇到障碍物时都有绕过障碍物的特性，即衍射现象，但只有当障碍物或孔的尺寸比波长小或差不多时才能观察到明显的衍射现