人教版(新教材)高中物理選擇性必修1學(xué)案3：3 3 波的反射、折射和衍射

人教版（新教材）高中物理選擇性必修第一冊(cè)PAGEPAGE13.3波的反射、折射和衍射〖學(xué)習(xí)目標(biāo)〗1．通過(guò)實(shí)驗(yàn)認(rèn)識(shí)波的反射和折射現(xiàn)象。2．通過(guò)用射線解釋反射、折射現(xiàn)象，認(rèn)識(shí)波動(dòng)中建構(gòu)物理模型的方法。3．知道波的衍射現(xiàn)象和波產(chǎn)生明顯衍射現(xiàn)象的條件?！贾R(shí)梳理〗一、波的反射和折射1．波的反射(1)定義：當(dāng)波遇到兩介質(zhì)分界面會(huì)返回來(lái)繼續(xù)傳播的現(xiàn)象。(2)理解：用一條射線代表波的入射方向（入射線），用另一條射線代表波的反射方向（反射線），波的反射遵循反射定律。即反射線、法線與入射線在同一平面內(nèi)，反射線與入射線分居法線兩側(cè)，反射角等于入射角。2．波的折射(1)定義：波從一種介質(zhì)射入另一種介質(zhì)時(shí)，波的傳播方向發(fā)生偏折的現(xiàn)象。(2)理解：以水波為例，用一條射線代表水波的入射方向，用另一條射線代表水波的折射方向，可以更清晰地看出水波的折射現(xiàn)象。3．波的反射、折射現(xiàn)象中各量的變化(1)頻率(f)由波源決定：反射波、入射波以及折射波的頻率均等于波源的振動(dòng)頻率。(2)波速(v)由介質(zhì)決定：反射波和入射波在同一介質(zhì)中傳播，波速相等。折射波在另一種介質(zhì)中傳播，波速變化。(3)據(jù)v＝λf知，波長(zhǎng)λ與波速和頻率有關(guān)。反射波與入射波，頻率相同、波速相同，故波長(zhǎng)也相同，折射波與入射波在不同介質(zhì)中傳播，頻率相同，波速不同，故波長(zhǎng)相同。二、波的衍射1．定義：波可以繞過(guò)障礙物繼續(xù)傳播，這種現(xiàn)象叫作波的衍射。2．情景討論：(1)在狹縫寬度比波長(zhǎng)大得多的情況下，波的傳播如同光沿直線傳播一樣，在擋板后面產(chǎn)生“陰影區(qū)”，如圖甲所示；(2)在狹縫寬度與波長(zhǎng)相差不多或者狹縫寬度比波長(zhǎng)更小的情況下，發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象，水波可以繞到擋板后面繼續(xù)傳播，如圖乙所示?？偨Y(jié)：發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件：只有縫、孔的寬度或障礙物的尺寸跟波長(zhǎng)相差不多或者比波長(zhǎng)更小時(shí)，才能觀察到明顯的衍射現(xiàn)象。(甲、乙、丙圖狹縫寬度不變，波長(zhǎng)分別是狹縫寬度的eq\f(7,10)、eq\f(5,10)、eq\f(3,10))3．一切波都能發(fā)生衍射，衍射是波特有的現(xiàn)象?！伎键c(diǎn)研析〗考點(diǎn)1波的反射和折射例1．某物體發(fā)出的聲音在空氣中的波長(zhǎng)為1m，波速為340m/s，在海水中的波長(zhǎng)為4.5m。(1)該波的頻率為_(kāi)_______Hz，在海水中的波速為_(kāi)_______m/s。(2)若物體在海面上發(fā)出的聲音經(jīng)過(guò)0.5s聽(tīng)到回聲，則海水深為多少？(3)若物體以5m/s的速度由海面向海底運(yùn)動(dòng)，則經(jīng)過(guò)多長(zhǎng)時(shí)間聽(tīng)到回聲？考點(diǎn)2波的衍射例2.(多選)如圖所示，S為在水面上振動(dòng)的波源，M、N為水面上的兩塊擋板，其中N板可以移動(dòng)，兩板中間有一狹縫，此時(shí)測(cè)得A處水沒(méi)有振動(dòng)。為使A處水也能發(fā)生振動(dòng)，可采用的方法是()A．使波源的頻率增大 B．使波源的頻率減小C．移動(dòng)N使狹縫的距離增大 D．移動(dòng)N使狹縫的距離減小〖隨堂演練〗1.當(dāng)一個(gè)探險(xiǎn)者進(jìn)入一個(gè)山谷后，為了估測(cè)出山谷的寬度，他吼一聲后，經(jīng)過(guò)0.5s聽(tīng)到右邊山坡反射回來(lái)的聲音，又經(jīng)過(guò)1.5s后聽(tīng)到左邊山坡反射回來(lái)的聲音，若聲速為340m/s，則這個(gè)山谷的寬度約為()A．170m B．340mC．425m D．680m2.圖中1、2、3分別代表入射波、反射波、折射波的波線，則()A．2與1的波長(zhǎng)、頻率相等，波速不等B．2與1的波速、頻率相等，波長(zhǎng)不等C．3與1的波速、頻率、波長(zhǎng)均相等D．3與1的頻率相等，波速、波長(zhǎng)均不等3.下列現(xiàn)象不屬于波的明顯衍射現(xiàn)象的是()A．“隔墻有耳”B．“空山不見(jiàn)人，但聞人語(yǔ)聲”C．河中蘆葦后面沒(méi)有留下無(wú)波的區(qū)域D．池中假山前有水波，假山后無(wú)水波4.水波通過(guò)小孔，發(fā)生了一定程度的衍射，為使衍射現(xiàn)象更明顯，下列做法可取的是()A．增大小孔尺寸 B．增大小孔尺寸C．增大水波頻率 D．減小水波頻率5.觀察水面波衍射的實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示，AC和BD是兩塊擋板，AB是一個(gè)孔，O是波源，圖中已畫(huà)出波源所在區(qū)域波的傳播情況，每?jī)蓷l相鄰波紋(圖中曲線)之間距離表示一個(gè)波長(zhǎng)，相鄰波紋間距離與AB間距相等。下列說(shuō)法正確的是()A．水面波經(jīng)過(guò)孔后波速減小B．水面波經(jīng)過(guò)孔后波紋間距離可能變大C．若波源頻率增大，衍射現(xiàn)象更明顯D．如果將孔擴(kuò)大，可能觀察不到明顯的衍射現(xiàn)象

▁▃▅▇█參*考*答*案█▇▅▃▁例1.〖解析〗(1)由f＝eq\f(v,λ)得f＝eq\f(340,1)Hz＝340Hz，因波的頻率不變，則在海水中的波速為v海＝λ′f＝4.5×340m/s＝1530m/s。(2)入射聲波和反射聲波用時(shí)相同，則海水深為h＝v海eq\f(t,2)＝1530×eq\f(0.5,2)m＝382.5m。(3)物體與聲音運(yùn)動(dòng)的過(guò)程示意圖如圖所示，設(shè)聽(tīng)到回聲的時(shí)間為t′，則v物t′＋v海t′＝2h代入數(shù)據(jù)解得t′≈0.498s?！即鸢浮?1)3401530(2)382.5m(3)0.498s例2.〖答案〗BD〖解析〗要使A處水發(fā)生振動(dòng)，應(yīng)使波的衍射現(xiàn)象更明顯，而波能發(fā)生明顯衍射的條件是狹縫的寬度跟波長(zhǎng)相差不多或者比波長(zhǎng)更小。因此可將狹縫變小，或?qū)⒉ㄩL(zhǎng)變大，而減小波源的頻率可以使波長(zhǎng)變大，故B、D正確?！茧S堂演練〗1.〖答案〗C〖解析〗由d＝v·eq\f(t1,2)＋v·eq\f(t1＋t2,2)，可得山谷的寬度約為d＝425m，故選項(xiàng)C正確。2.〖答案〗D〖解析〗波1、2都在介質(zhì)a中傳播，故1、2的頻率、波速、波長(zhǎng)均相等，A、B錯(cuò)。波1、3是在兩種不同介質(zhì)中傳播，波速不同，但波源沒(méi)變，因而頻率相等，由λ＝eq\f(v,f)得波長(zhǎng)不同，故C錯(cuò)，D對(duì)。3.〖答案〗D〖解析〗假山前有水波，假山后無(wú)水波，說(shuō)明波沒(méi)有繞過(guò)障礙物，因此不屬于明顯衍射現(xiàn)象，其余都屬于波的明顯衍射現(xiàn)象，故選D。4.〖答案〗D〖解析〗根據(jù)發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件，可知本題中要使現(xiàn)象更明顯，可采?。簻p小小孔尺寸或增大水波波長(zhǎng)，或同時(shí)減小小孔尺寸、增大水波波長(zhǎng)，所以A、B錯(cuò)誤；介質(zhì)已確定，波速是確定的，由v＝λf知：若f改變了，λ也會(huì)改變，就會(huì)影響衍射發(fā)生的明顯程度，因此欲增大波長(zhǎng)，必須減小水波頻率，故C錯(cuò)誤，D正確。5.〖答案〗D〖解析〗在同一介質(zhì)水中，波速不