人教版物理选择性必修第一册 3.3 波的反射、折射和衍射 课件

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第三章 机械波 第3课 波的反射、折射和衍射新人教版高中物理选择性必修一01思考探究02深入理解03典型例题04课堂总结目录CONTENTS导入与思考学习目标能根据波发生明显衍射的条件进行相关现象的判别。知道什么是波的反射、折射、衍射。了解波的衍射在生活中的应用，感受物理与生活之间的联系。演 示定义：当波传播到两种介质的分界面时，一部分返回来继续传播的现象。反射定律：入射线、法线、反射线在同一平面内，入射线与反射线分居法线两侧，反射角等于入射角。（1）反射波的波长、频率、波速都跟入射波相同。（2）波遇到两种介质界面时，总存在反射。 说明：法线分界面解释现象例1.（多选）以下关于波的认识，正确的是（　　）A．潜水艇利用声呐探测周围物体的分布情况，用的是波的反射原理B．隐形飞机怪异的外形及表面涂特殊隐形物质，是为了减少波的反射，从而达到隐形的目的C．雷达的工作原理是利用波的折射D．水波从深水区传到浅水区改变传播方向的现象，是波的折射现象典型例题【答案】ABD【详解】A．潜艇利用声呐探测周围物体的分布情况，声呐采用的是超声波，超声波的方向性好，遇到障碍物容易反射，故A正确；B．隐形飞机的原理是：通过降低飞机的声、光、电等可探测特征量，使雷达等防空探测器无法早期发现，所以隐形飞机可能在机身表面涂有高效吸收电磁波的物质，使用吸收雷达电磁波材料，在雷达屏幕上显示的反射信息很小、很弱，很难被发现，故B正确；C．雷达的工作原理是利用波的反射，故C错误；D．水波从深水区传到浅水区改变传播方向的现象，是波的折射现象，故D正确。故选ABD。1　在波的反射中，关于入射角，下列说法中正确的是（    ）A．入射波面与法线的夹角为入射角B．入射波面与界面的夹角为入射角C．入射波线与法线的夹角为入射角D．反射角跟入射角相等【答案】CD【详解】ABC．入射波线与法线的夹角为入射角，AB错误C正确；D．根据反射定律可知在波的反射中，入射角和反射角相等，D正确．探究思考演 示定义：波从一种介质进入另一种介质时，波的传播方向发生了改变的现象叫做波的折射。（同初中光的折射）折射定律：入射线、法线、折射线在同一平面内，入射线与折射线分居法线两侧．说明：波的折射中，波的频率不变，波速和波长发生改变。归纳对比波的反射、折射现象中各物理量的变化生活联系探究思考例2.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、波速均发生变化典型例题【答案】C【详解】AB．波发生反射时，在同一种介质中运动，因此波长、波速和频率都不发生变化，故AB错误；CD．波发生折射时，频率不变，波长和波速均发生变化，故C正确，D错误。故选C。2　根据波的反射和折射原理，以下说法正确的是（　　）A．声波从空气传到平静的湖面上，声波只在水面处发生反射B．声波从空气传到平静的湖面上，声波只在水面处发生折射C．声波从空气传到平静的湖面上时既发生反射又发生折射D．声波从空气传到平静的湖面上时既不发生反射又不发生折射【答案】C【详解】根据波的反射和折射原理，声波从空气传到平静的湖面上时既发生反射又发生折射，故C正确，ABD错误。故选C。在水塘里微风激起的水波遇到突出水面的小石子，会绕过它们继续传播，好像它们不存在一样。定义：波绕过障碍物继续传播的现象叫做波的衍射。模拟水波通过桥洞时继续传播演 示实验表明：只有缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长相差不多，或者比波长更小时，才能观察到明显的衍射现象。说明：（1）衍射是波特有的现象，一切波都会产生衍射现象。（2）衍射现象总是存在的，只有明显与不明显的差异。（3）障碍物或孔的尺寸大小，并不是决定衍射能否发生的条件，仅是发生明显衍射的条件（4）一般情况下，波长较大的波容易产生明显的衍射现象。实际应用无线电波绕过高大建筑物,声波比光波更容易发生明显衍射，主要是因为无线电波和声波的波长较长的缘故。声波波长：1.7cm——17m光波波长：0.4um——0.7um无线电波：0.3cm——3000m例3. 某同学用水波槽观察水波的衍射现象。如图，在水槽里放置两块挡板M、N，挡板M固定不动，挡板N可以上下移动。现在把M、N两块挡板间的空隙当作一个“小孔”做水波的衍射实验，当波源S振动形成的水波经过小孔时，出现了图示中的图样，P点的水并没有振动起来。为了使挡板左边的振动能传到P点，下列做法可行的是（　　）A．增加波源S的振动频率 B．增加波源S的振动振幅C．将挡板N上移一段距离 D．将挡板N下移一段距离典型例题【答案】C【详解】根据产生明显衍射的条件可知，当障碍物或者孔的尺寸与波长接近或者略微小于波长时，衍射现象会明显即衍射条纹范围变大。题目要求为了使挡板左边的振动传到P点，即扩大衍射的范围，又根据题目图像可以判断出波长本身小于孔的尺寸。所以我们可以通过增加波长或者减小孔的尺寸来达到目的。A．增加波源S的振动频率，则周期会减小，在同一介质中波速不变，根据 得波长会减小。故A错误；B．增加波源S的振动振幅不影响波长。故B错误CD．将挡板N上移一段距离，即减小了孔的尺寸。故C正确。D错误。3　观察水面波衍射的实验装置如图所示，O是波源，和是两块挡板，是两块挡板间的空隙，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）之间的距离表示一个波长，关于波经过空隙之后的传播情况，下列说法正确的是（　　）A．此时不能观察到明显的衍射现象B．挡板前相邻波纹间距大于挡板后相邻波纹间距C．增大两挡板间的空隙，衍射现象会更明显D．减小波源振动的频率，则衍射现象更明显【答案】D【详解】A．因为波长与孔的尺寸差不多，所以能够观察到明显的衍射现象，故A错误；B．波通过孔后，波速、频率、波长不变，则挡板前后波纹间的距离相等，故B错误；C．如果增大两挡板间空隙AB，孔的尺寸大于波的波长时，可能观察不到明显的衍射现象，故C错误；D．如果孔的大小不变，使波源频率减小，因为波速不变，根据v=λf知，波长增大，则衍射现象更明显，故D正确。故选D。观看钱塘江大潮——感受水波的反射、折射和衍射1.声波是一种机械波，在空气中传播速度约为340 m/s，人能听到的声波频率在20 Hz到20000 Hz之间，对于波长为34 m的声波，下列说法正确的是（　　）A．在水中它比波长为20 m的声波传播得更快一些B．不能产生衍射现象C．它不能被人听到D．不能产生反射现象课堂练习【答案】C【详解】A．波速由介质决定，在同一介质中波速相同，故A错误；BD．声波具有波的特性，能发生波的反射、衍射和折射，故BD错误；C．根据v＝λf，代入数据解得f=10Hz，所以该波为次声波，人不能听见，故C正确。2.关于波的反射与折射，下列说法正确的是（    ）A．入射波的波长一定等于反射波的波长，其频率不变B．入射波的波长一定小于反射波的波长，其频率不变C．入射波的波长一定大于折射波的波长，其频率不变D．入射波的波长一定小于折射波的波长，其频率不变【答案】A【详解】AB.入射波与反射波在同种介质中波速相同，频率由波源决定，频率相同，由ν=λf知波长相同，选项A符合题意，B不符合题意．CD.因不知介质情况，入射波与折射波波长无法比较，选项CD不符合题意．故选A。3.如图所示，O是水面上一波源，实线和虚线分别表示某时刻的波峰和波谷，A是挡板，B是小孔。若不考虑波的反射因素，则经过足够长的时间后，水面上的波将分布于（　　）A．整个区域B．阴影I以外区域C．阴影II以外区域D．阴影II和II以外的区域【答案】B【详解】从图中可以看出A挡板比波长大，所以不能发生明显的衍射，而B小孔与波长相差不多，能发生明显的衍射，所以经过足够长的时间后，水面上的波将分布于阴影Ⅰ以外区域，故B正确，ACD错误。4.如图所示，有一人在河边钓鱼，浮标位于A点，S为在水面上沿竖直方向振动的波源，M、N是水面上的两块固定挡板，两板中间有一狭缝。波源S的振动引起其浮标上下振动，下列说法正确的是（　　）A．减小波源的振幅，可以减小波源S的振动对浮标的影响B．增大波源的振幅，可以减小波源S的振动对浮标的影响C．减小波源的波长，衍射现象更明显D．增大波源的振动频率，衍射现象更明显【答案】A【详解】AB．减小波源的振幅，位于A点的浮标做受迫振动的振幅相应减小，所以可以减小波源S的振动对浮标的影响，故A正确，B错误；CD．减小波源的振动频率，由 ，可知，波长变大，则衍射现象更明显，故CD错误。故选A。课堂总结波的反射、折射和衍射波的反射定义：波遇障碍物返回继续传播叫波的反射。规律２．反射角等于入射角．1．入射波波线反射波波线和法线在同一平面内．波的折射定义：波从一种介质射入另一种介质时，传播方向会发生改变，这种现象叫波的折射。规律：入射线、法线、折射线在同一平面内，入射线与折射线分居法线两侧．波的衍射定义：波可以绕过障碍物继续传播的现象规律：只有缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长相差不多，或者比波长更小时，才能观察到明显的衍射现象。课程结束新人教版高中物理选择性必修一