3.3 波的反射、折射和衍射（原卷版） -2025年高二物理同步培优讲练（人教版选择性必修第一册）

3.3波的反射、折射和衍射0101学习目标物理素养学习目标1.物理观念：知道波的反射、折射和衍射现象，知道明显衍射的条件。2.科学思维：理解波的反射定律和折射定律，能进行简单计算。3.科学探究：经历探究波的明显衍射现象条件的过程。4.科学态度与责任：利用波的几种现象实例培养观察、分析和归纳的习惯。1.通过实验认识波的反射和折射现象。2.通过用射线解释反射、折射现象，认识波动中建构物理模型的方法。3.知道波的衍射现象和波产生明显衍射现象的条件。重点关注：①反射和折射②衍射现象③产生明显衍射现象的条件002思维导图003知识梳理（一）课前研读课本，梳理基础知识一、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__________内，反射线与入射线分居__________两侧，反射角__________入射角。2．波的折射(1)波的折射：光从一种介质____________________时会发生折射，同样，其他波从一种介质进入另一种介质时也发生__________。(2)水波的折射：一列水波在__________不同的水域传播时，在交界面处将发生__________。二、波的衍射1．波的衍射：波____________________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。3．波的衍射的普遍性：一切波都能发生衍射，__________是波特有的现象。（二）辨析1.墙壁的传音性比空气好得多,但把门窗关闭后,外面传入室内的声音却会明显地减弱,这是为什么?2.一列声波从空气中传入水中,已知水中声速较大,则声波频率和波长如何变化?3.日常生活中“闻其声不见其人”的物理现象的原因是什么?4.只有障碍物的尺寸跟波长相差不多或者比波长更小时,才能发生衍射现象,这句话对吗?004题型精讲【题型一】波的反射和折射【点拨】【点拨】波的反射和折射中各物理量的变化(1)波的频率是由振源决定的，介质中各个质点的振动都是受迫振动，因此不论是反射还是折射，波的频率是不改变的。(2)波速是由介质决定的，波反射时是在同一均匀介质中传播，因此波速不变，波折射时是在不同介质中传播，因此波速改变。(3)波长是由频率和波速共同决定的，即在波的反射中，由于波的频率和波速均不变，根据公式λ＝vf可知波长不改变；在波的折射中，当进入新的介质中波速增大时，由λ＝vf可知波长变长，反之变短。【典型例题1】（23-24高二下·山西太原·期末）蟾蜍在池塘边平静的水面上鸣叫，某时形成如图所示的水波。若蟾蜍的鸣叫频率不变，下列选项正确的是（）A．岸边的人接收到鸣叫的声波是横波B．水波从浅水区传入深水区，频率变小C．水面上的落叶遇到水波后做受迫振动D．水波遇到大石头比遇到小石头更容易发生衍射现象【对点训练1】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、波速均发生变化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【题型二】波的衍射【点拨】【点拨】波的反射和折射中各物理量的变化1.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，是产生明显衍射的条件。2.发生明显衍射的条件:障碍物或孔的尺寸比波长小或跟波长差不多。(1)障碍物或孔的尺寸大小并不是决定衍射能否发生的条件,仅是衍射现象是否明显的条件。一般情况下,波长较大的波容易发生显著的衍射现象。(2)波传到小孔(或障碍物)时,小孔(或障碍物)处仿佛一个新的波源,由它发出与原来同频率的波(称为子波)在孔后传播,于是,就出现了偏离直线传播的衍射现象。(3)当孔的尺寸远小于波长时尽管衍射十分突出,但由于衍射波的能量很弱,衍射现象不容易被观察到。【典型例题1】（23-24高二下·安徽·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、、，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D．对应的波长关系为【对点训练1】（23-24高二上·陕西西安·期末）如图所示，S为波源，M、N为两块挡板，其中M板固定，N板可上下移动，两板中间有一狭缝，此时测得A点没有振动，为了使A点能发生振动，可采用的方法有：①增大波源的频率；②减小波源的频率；③将N板向上移动一些；④将N板向下移动一些。以上方法正确的是（）A．①④ B．②③ C．①③ D．②④005强化训练【基础强化】1．（23-24高二下·宁夏石嘴山·期中）关于波的反射与折射，下列说法正确的是（）A．波发生反射时，波的频率不变，波速大小变小，波长变短B．波发生反射时，波的频率、波长、波速大小均不变C．波发生折射时，波的频率、波长、波速大小均发生变化D．波发生折射时，波的频率发生改变，但波长、波速大小不变2．在用水波槽做衍射实验时，若打击水面的振子振动频率是6Hz，水波在水槽中的传播速度为0.6m/s，为观察到明显的衍射现象，小孔的直径d应为（）A．d<10cm B．50cm C．d>10cm D．10cm3．机械波在传播过程中遇到障碍物时会发生反射，如果用射线表示波的传播方向，下列说法正确的是（）A．入射线与反射线一定在同一平面内，法线与这一平面垂直B．入射线与反射线可能在法线同侧C．“回声”是声波的反射现象D．“回声”是声波的折射现象4．（23-24高二上·江苏泰州·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5．（23-24高二上·山东青岛·期末）图，挡板M固定，挡板N可自由移动，将M、N两板间空隙当做一个“小孔”做水波的衍射实验，出现了图示中的图样。实验中观测到P点水面没有振动，为了使P点处能发生振动，可采用的办法是（）A．增大波源的频率 B．减小波源的周期C．将N板水平向左移动一些 D．将N板水平向上移动一些【素养提升】6．如图是观察水面波衍射的实验装置，AC和BD为两块挡板，AB是—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，则对于波经过孔之后的传播情况，下列描述正确的是（）A．此时不能观察到波的衍射现象B．如果将孔AB扩大，有可能观察不到明显的衍射现象C．挡板前后波及间距可能不相等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7．海豚在水里通过声波的反射来定位，判断前方是否有猎物或障碍物。科学家通过实验发现，海豚能辨别出大小只有5mm的障碍物。请估算海豚发出的声波频率的范围并说明理由（已知声波在水中的传播速度约为1500m/s）。【能力培优】8．如图所示是一个可观察水波衍射的水波发生槽，振源的频率是可以调节的，槽中放置两块可移动的挡板形成宽度可调节的小孔，观察水波的传播，也可以在水槽中放置宽度不同的挡板，观察水波的传播。思考下列问题：（1）水波遇到小孔时，会观察到什么现象？依次减小小孔尺寸，观察到的现象有什么变化？（2）当水波遇到较大的障碍物时，会观察到什么现象？当障碍物较小时