2023-2024学年人教版选择性必修第一册 3-3 波的反射、折射和衍射动 学案.docx

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1、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，知道波的反射和折射规律(难点)。2.知道波的衍射现象和波发生明显衍射现象的条件(重点)。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o思考与讨论1 .在波的反射和折射现象中,反射波与入射波、折射波与入射波的频率相同吗？波长相同吗？2

2、 .波在发生折射过程中，方向一定改变吗？深化总结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7=1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7=前知波长变长，反之变短0【例1】一列声波在介质I中的波长为0.2mo当该声波从介质I中以某一角度传入介质中时，波长变为0.6m,如图所示，若介质

3、I中的声速是340m/s。J介质介质II(1)求该声波在介质II中传播时的频率；(2)求该声波在介质II中传播的速度；(3)若另种声波在介质II中的传播速度为1400ms,按图中的方向从介质I射入介质II中,求它在介质I和介质II中的频率之比。【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IS第一次听到回声，又经过0.5s再次听到回声，已知声速为340ms,则两墙壁间的距离为多少？总结提升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，

4、用的时间相等。设经过时间，听到回声，则声源距障碍物的距离为S=UOP2 .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，声波遇到降碍物经时间/返回，声源发声时障碍物到声源的距离为s=(+o)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f返回，声源发声时障碍物到声源的距离为S=(O)jo针对训练1有一辆汽车以15m/s的速度匀速行驶，在其正前方有一陡峭山崖，汽车鸣笛2s后司机听到回声，此时汽车距山崖的距离有多远？(。声=340m/s)二、波的衍射如图所示是一个可观察水波衍射的发波水槽，振源的频率是可以调节的，槽中放置两块可移动的

5、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。回答下列问题：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？I知识梳理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.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，是产生明显衍射的条件。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。思考与讨论1 .喇叭播放的音乐中，高音（频率大）和低音（频率小）的声波哪个更容易绕过高墙？2 .俗

6、话说：“隔墙有耳”，我们可以听到从墙外传过来的声音，却看不到人，说明声波可以发生衍射，光波不能发生衍射，这种说法对吗？（提示：声波波长较长，一般为1.717m,可见光波长较短，一般为0.390.77m）辨析-（1）只有当障碍物的尺寸与波长相差不多或比波长小时，才会发生衍射现象。（）（2）夏日雷声有时轰鸣不绝，这是声波的衍射现象。（）3 3）“闻其声不见其人”，是指声波的衍射现象。（）例3如图所示，。是水面上一波源，实线和虚线分别表示该时刻的波峰和波谷，A是挡板，B是小孔，经过一段时间，水面上的波形将分布于（）A.整个区域B.阴影I以外区域C.阴影以外区域D.没有阴影的区域针对训练2如图所示，小

7、型渔港的防波堤两端MN相距约60m,在防波堤后A、B两处有两艘小船进港躲避风浪。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，下列说法中正确的有（）MNA.假设波浪的波长约为IOm,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IOm,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60m,则A、8两处小船基本上不受波浪影响D.假设波浪的波长约为60m,则4、4两处小船明显受到波浪影响t例4】如图所示，S为水面上一波源，M、N是两块挡板，两板中间有一狭缝，此时观察不到A点振动，为了能观察到A点的振动，可采用的方法是（）SA.增大波源的振幅B.减小波源的频率C.将波源S稍向左

8、移D.将N板向右移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，知道波的反射和折射规律(难点)。2.知道波的衍射现象和波发生明显衍射现象的条件(重点)。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、法线与入射线在国二壬面内，反射线与入射线分居里两侧，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，其他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：一列水波在途度不同的水域传播时，在交界面处将发生折射。思考与讨论1 .在波的反射和折射现象中,

9、反射波与入射波、折射波与入射波的频率相同吗？波长相同吗？答案在波的反射和折射现象中，反射波和入射波的频率都与波源的频率相同；反射现象是在同种介质中传播，波速相同，由。=，可知，波长也相同，而折射现象是在不同介质中传播，波速不同，波长也不同。2 .波在发生折射过程中，方向一定改变吗？答案不一定，如果入射波垂直于交界面时，传播方向保持不变。深化总结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。(

10、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N=，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i=，可知波长变长，反之变短。【例11列声波在介质I中的波长为0.2mo当该声波从介质I中以某角度传入介质中时，波长变为0.6m,如图所示，若介质I中的声速是34Oms0(1)求该声波在介质II中传播时的频率；(2)求该声波在介质II中传播的速度；(3)若另种声波在介质中的传播速度为1400ms,按图中的方向从介质I射入介质中，求它在介质I和介质II中的频率之比。答案(1)1700Hz(2)1020m/s(3)1:1解析(1)声波在介质I中传播时

11、，由。=y得：,V340=-=yHz=1700Hzo由于声波在不同介质中传播时，频率不变，所以声波在介质H中传播时，频率为1700Hz。由得声波在介质中的传播速度为v2=2f=O.61700ms=1020m/s0(3)同一种声波由介质I到介质的过程中，频率不变，故该声波从介质I进入介质II时，其频率之比为1：1。m2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IS第一次听到回声，又经过0.5s再次听到回声，已知声速为340ms,则两墙壁间的距离为多少？答案425m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-Xf第一次听到

12、回声时，2x=vt第二次听到回声时，2(s-)=o(+4)其中r=0.5s,r=1s,代入数据解得：s=425m0总结提升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。设经过时间/听到回声，则声源距障碍物的距离为S=Og。OP2 .当声源以速度V向静止的障碍物运动或障碍物以速度V向群止的声源运动时，声波遇到障碍物经时间/返回，声源发声时障碍物到声源的距离为S=（ZO+。）十3 .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，

13、返回，声源发声时障碍物到声源的距离为S=（O产一。皮。针对训练1有-辆汽车以15ms的速度匀速行驶，在其正前方有一陡峭山崖，汽车鸣笛2s后司机听到回声，此时汽车距山崖的距离有多远？（。声=340ms）答案325m解析汽车匀速行驶，速度为。车=15ms,声音在空气中传播速度不变，汽车从鸣笛到听到回声，二者运动时间相同，如图所示。A声波.汽车.声波设汽车在A点鸣笛，A点到山崖8的距离为.，汽车运动到C点听到回声，设AC距离为及,CB距离为X,因二者运动时间相同，则有X1=K2+x+x=。声X2=v年联立得x=325m。二、波的衍射如图所示是个可观察水波衍射的发波水槽，振源的频率是可以调节的，槽中放

14、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。回答下列问题：甲乙水波遇到小孔时，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？答案水波遇到小孔时，水波能穿过小孔，并能到达挡板后面的“阴影区”，小孔的尺寸减小时，水波到达“阴影区”的现象更加明显。知识梳理1 .波的衍射：波绕过凰a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丕多，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，是产生明显衍射的条件。3

15、 .波的衍射的普遍性：一切波都能发生衍射，逊t是波特有的现象。思考与讨论1 .喇叭播放的音乐中，高音（频率大）和低音（频率小）的声波哪个更容易绕过高墙？7）答案低音，由。=/得a=/,由此可知，声速相同情况下，低音的频率小，波长长，在障碍物相同的情况下，低音更容易发生衍射现象，因此低音更容易绕过高墙。2 .俗话说：“隔墙有耳”，我们可以听到从墙外传过来的声音，却看不到人，说明声波可以发生衍射，光波不能发生衍射，这种说法对吗？（提示：声波波长较长，一般为1717m,可见光波长较短，一般为0.390.77m）答案不对。声波波长较长，遇到与其波长相差不大的障碍物可发生明显的衍射现象。光波波长较短，其波长比一般障碍物小得多，衍射现象不明显。辨析（1）只有当障碍物的尺寸与波长相差不多或比波长小时，才会发生衍射现象。（X）（2）夏日雷声有时轰鸣不绝，这是声波的