波的反射、折射和衍射+-2026-2027学年高二上学期物理人教版选择性必修一

第三章机械波3.3波的反射、折射和衍射真实情境：波遇到边界或障碍后会怎样传播？回声定位水波槽实验桥洞后的水波观察任务：这些现象中，波的传播路径发生了怎样的改变？核心问题：波遇到分界面、进入另一介质或绕过障碍物时，分别遵循什么规律？1.能根据水波、声波等现象，识别波的反射、折射和衍射。2.能通过波线和法线模型，说明反射规律和折射时传播方向的变化。3.能结合频率、波速、波长的关系，判断反射波和折射波中物理量的变化。4.能依据障碍物或孔的尺寸与波长的关系，判断衍射是否明显。一、从回声和水波看波的反射情境：对着峭壁喊一声，过一会儿能听到回声；水波遇到挡板后会改变传播方向。波遇到障碍物或分界面后可以返回原介质继续传播，这就是波的反射。思考1：波遇到障碍物后是否一定停止传播？思考2：反射后的波仍在哪种介质中传播？1.用波线和法线描述反射观察：图中1、2、3分别表示入射波、反射波和折射波的波线。入射线、法线、反射线在同一平面内，入射线和反射线分居法线两侧；反射角等于入射角。问题1：入射波线、反射波线与法线的位置关系怎样？问题2：入射角i与反射角i′有什么关系？2.反射时哪些物理量不变？思考：反射波和入射波仍在同一种介质中传播，波源是否改变？判断：频率f、波速v、波长λ分别会怎样变化？

归纳：反射改变传播方向，不改变同一介质中的f、v、λ。3.反射的应用：回声测距情境：声呐向目标发出声波，接收反射回来的回声。问题：若发出声波到接收回声共用时Δt，声速为v，目标距离是多少？

提示：计算时要分清“往返路程”和“单程距离”。二、波进入另一种介质时会怎样？情境：水波从一种深浅区域斜着进入另一种深浅区域。观察任务：波面方向是否改变？波线方向是否改变？问题：为什么进入另一种介质后，波的传播方向会偏折？不同介质中波速不同，波面各处到达分界面的先后不同，传播方向发生偏折。视频1.波的折射：传播方向发生偏折定义：波从一种介质进入另一种介质时，传播方向发生偏折的现象叫波的折射。问题1：折射波线和入射波线是否在法线两侧？问题2：折射角r与入射角i一定相等吗？入射线、法线、折射线在同一平面内，入射线和折射线分居法线两侧；折射角一般不等于入射角。2.折射方向与波速有什么关系？1先判断入射介质和折射介质中的波速大小。2若折射后波速变小，折射线向法线偏折。3若折射后波速变大，折射线偏离法线。频率不变时，波速变小则波长变短，波线向法线偏；波速变大则波长变长，波线离法线偏。

3.反射与折射中f、v、λ的变化

反射波同一介质f不变，v不变，λ不变折射波不同介质f不变，v改变，λ改变判断依据波源决定f介质决定v反射主要改变方向；折射既改变方向，也通常改变波速和波长。例题：声波进入另一介质后的频率和波速一列声波在空气中的波长为0.25m，空气中的声速为340m/s。当该声波传入某种介质中时，波长变为0.80m。求：（1）声波在该介质中的频率；（2）声波在该介质中的传播速度。

（2）频率由波源决定，进入介质后f不变。

三、波能不能绕到障碍物后面？情境：水波遇到水中的石块或挡板。观察任务：障碍物背后是否完全没有水波？问题：如果波能绕过障碍物继续传播，这种现象说明了什么？水波可以绕到障碍物后方继续传播，说明波不只沿几何直线传播，还会发生衍射。视频2.缝宽改变时，衍射明显程度怎样变？缝较宽缝与波长接近缝较窄波长一定时，缝、孔或障碍物尺寸越接近波长或小于波长，衍射越明显。视频视频视频3.波长改变时，衍射明显程度怎样变？活动：保持孔或缝的尺寸不变，比较不同波长的水波通过后的传播情况。问题1：波长变长时，绕到障碍物后方的范围怎样变化？问题2：若要让声波更容易“绕过”障碍物，应增大还是减小波长？波长越长，越容易发生明显衍射；声波波长较大，所以比光波更容易绕过生活中的障碍物。4.为什么“闻其声而不见其人”？情境：人站在墙后，说话声能传到墙另一侧，但人不能被看见。问题1：声音和光都能发生衍射，为什么表现差别很大？问题2：这说明明显衍射与什么量有关？声波波长较大，容易发生明显衍射；可见光波长很短，遇到人和墙时衍射不明显。5.衍射条件：不是“发生条件”，而是“明显条件”辨析1：只有孔很小时，波才会发生衍射。辨析2：孔越小，衍射现象一定越容易观察。辨析3：只有横波能衍射，纵波不能衍射。三种说法都不准确。一切波都能发生衍射；孔、缝或障碍物尺寸与波长相差不多或更小时，衍射明显；横波、纵波都能发生衍射。归纳：判断是否明显，关键看“尺寸”和“波长”的相对大小。1.（单选）如图所示，1、2、3分别代表入射波、反射波、折射波的波线，则下列说法正确的是（

）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D2.（多选）关于波的衍射，下列说法正确的是（

）A.衍射是一切波都能发生的现象B.只有孔的尺寸与波长相差不多或更小时，衍射才可能明显C.孔的尺寸远大于波长时，衍射现象一定完全不存在D.声波比可见光更容易绕过生活中的障碍物，是因为声波波长较大ABD3.（多选）下列现象主要属于波的反射的是（

）A.隔墙有耳B.空山不见人，但闻人语响C.回声D.夏日雷声轰鸣不绝CD4.（单选）如图，O为水面上的波源，挡板A的尺寸比波长大得多，小孔B与波长长度差不多。经过一段时间后，水面上的波形主要分布于（

）A.整个区域B.阴影I以外区域C.阴影II以外区域D.阴影III以外区域B波传播路径改变的三种方式反射：波