高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册3 波的反射、折射和衍射教课课件ppt

课题名

第三章第三节《波的反射、折射和衍射》

教学目标

1. 知道波的反射、折射和衍射现象

2．掌握波的反射规律和折射规律

3．掌握波发生明显衍射的条件，知道衍射现象是波特有的现象

教学重点

波的反射规律和折射规律

波发生明显衍射的条件

教学难点

波发生明显衍射的条件

教学准备

教师准备：多媒体、发波水槽、投影仪

学生准备：课本、学案、

教学过程

【课前回顾】

横波与纵波

波长、频率、波速

1.波长

2.频率：

3.波速：

【新课引入】

多媒体播放回音壁的相关视频和水的反射视频

我们知道，声音在传播过程中，遇到障碍物时会发生反射，生活中，你是否注意过水波的 反射？波的反射应该遵从什么规律？

【新课教学】

我们可以通过实验来研究水波的反射规律

一.波的反射

1.波的反射：波遇到障碍物会返回来继续传播，这种现象叫做波的反射.

2.入射角：入射线与法线的夹角，如图中的α

  反射角：反射线与法线的夹角，如图中的β

3.反射规律：

①入射线、法线、反射线在同一平面内

②入射线与反射线分居法线两侧

③反射角等于入射角

4.波的传播v、f、λ不变

二.波的折射

1.波的折射：一列水波在深度不同的水域传播时，在交界面处将发生折射，一切波都会发生折射现象.

2.入射角(i)：入射波的波线与两介质界面法线的夹角i叫做入射角

  折射角(γ)：折射波的波线与两介质界面法线的夹角γ叫做折射角

3.波面：同一时刻，介质中处于波峰或波谷的质点所构成的面叫做波面

波线：用来表示波的传播方向的跟各个波面垂直的线叫做波线

4.折射规律：

①入射波线、法线、折射波线在同一平面内

②入射波线与折射波线分居在法线两侧

③入射角的正弦跟折射角的正弦之比等于波在第一种介质中的速度跟波在第二种介质中的速度之比，即

5.波的传播f不变，f=f源，传播速度改变，λ与改变

湖面上水波遇到小障碍物，水遇见堤坝继续传播。

波在什么条件下能够发生明显的衍射现象？

1.波的衍射：波可以绕过障碍物继续传播，这种现象叫作波的衍射.

一切波都能发生衍射，衍射是波特有的现象.

观看波的衍射视频

保持水波的波长不变，改变狭缝的宽度， 观察水波的传播情况有什么变化

通过实验可以看到，在狭缝宽度比波长大得多的情况 下，波的传播如同光沿直线传播一样，在挡板后面产生“阴 影区”，如图 3.3-3 甲所示；

实验表明：在狭缝宽度与波长相差不多或 者狭缝宽度比波长更小的情况下，发生明显的衍射现象， 水波可以绕到挡板后面继续传播。

保持狭缝的宽度不变，改变水波的波长，观察波的传播情况有什么变化？图3.3-4是实验时拍摄的照片，在甲、 乙、丙三幅照片中，波长分别是狭缝宽度的 10 7 、10 5 、10 3 。 对比这三张照片会再次看到，波长与狭缝宽度相差不多时， 有明显的衍射现象，随着波长的减小，衍射现象变得不明显。可以推测，当波长与狭缝宽度相比非常小时，水波将 沿直线传播，观察不到衍射现象。

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

2.衍射规律：

①窄缝宽度跟波长相差不多时，有明显的衍射现象

②窄缝宽度比波长大得越多，衍射现象越不明显

③窄缝宽度跟波长相比非常大时，水波将沿直线传播，观察不到衍射现象

3.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不多，或者比波长更小时，才能观察到明显的衍射现象.

4.衍射的实质：振动的形式和能量传到障碍物后方的阴影区域中

5.关于波的衍射的理解

（1）衍射是没有条件的，衍射是波特有的现象，一切波都可以发生衍射.

（2）衍射只有“明显”与“不明显”之分，障碍物或小孔的尺寸跟波长差不多，或比波长小是产生明显衍射的条件.

（3）当孔的尺寸远小于波长时，衍射现象虽然存在，但由于衍射波的能量很弱，是不明显的衍射现象，所以不易被我们观察到.

思考：同学们，你们知道生活中有哪些波的衍射现象吗？

声波衍射：闻其声而不见其人、隔墙有耳

电磁波衍射：看电视

【课上小结】

一.波的反射

反射规律

①入射线、法线、反射线在同一平面内

②入射线与反射线分居法线两侧

③反射角等于入射角

二.波的折射

折射规律

①入射波线、法线、折射波线在同一平面内

②入射波线与折射波线分居在法线两侧

③入射角的正弦跟折射角的正弦之比等于波在第一种介质中的速度跟波在第二种介质中的速度之比，即

三.波的衍射

1.衍射规律

①窄缝宽度跟波长相差不多时，有明显的衍射现象

②窄缝宽度比波长大得越多，衍射现象越不明显

③窄缝宽度跟波长相比非常大时，水波将沿直线传播，观察不到衍射现象

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不多，或者比波长更小时，才能观察到明显的衍射现象

3.衍射的实质

【课堂练习】

典例：如图所示，挡板M是固定的，挡板N可以上下移动。现在把M、N两块挡板中的空隙当做一个“小孔”做水波的衍射实验，出现了图示的图样，P点的水没有振动起来。为了使挡板左边的振动传到P点，可以采用什么办法？

答：N板上移减小孔的大小

降低波源振动频率增加波长

例1：某人想听到自己发出声音的回声，若已知声音在空气中的传播速度为340 m/s，那么他至少要离障碍物多远？(人对声音的分辨时间为0.1 s)

解：区别人发出的声音与回声至少需要0.1 s的时间．设障碍物至少和人相距s，则有2 s＝vt，得s＝＝ m＝17 m.

例2：如图中1、2、3分别代表入射波、反射波、折射波的波线，则   (　D　      )

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

例3：关于波的衍射，下列说法正确的是(　　D     )

A．衍射是机械波特有的现象

B．对同一列波，缝、孔或障碍物越大衍射现象越明显

C．只有横波才能发生衍射现象，纵波不能发生衍射现象

D．声波容易发生明显的衍射现象是由于声波的波长较长

例4：(多选)如图所示是观察水面波衍射的实验装置．AC和BD是两块挡板，AB是一个孔，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)之间的距离表示一个波长，则关于波经过孔之后的传播情况，下列描述中正确的是(    ABC   　　)

A．此时能明显观察到波的衍射现象

B．挡板前后波纹间距离相等

C．如果将孔AB扩大，有可能观察不到明显的衍射现象

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

例5：如图所示，正中O是水面上一波源，实、虚线分别表示该时刻的波峰、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(　    B   　)

A．整个区域

B．阴影Ⅰ以外区域

C．阴影Ⅱ以外区域

D．阴影Ⅰ区域

例6：在水波槽里放两块挡板，中间留一窄缝，已知窄缝的宽度为0.5 cm，所用水波的波长为5 cm，则下列各图所示的衍射图样中正确的是(　    C   　)

布置作业

1. 完成同步练习
2. 预习第四节《波的干涉》

板书设计

               第三章 机械波

3.3波的反射、折射和衍射

一.波的反射

反射规律

二.波的折射

折射规律

三.波的衍射

1.衍射规律

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不多，或者比波长更小时，才能观察到明显的衍射现象

3.衍射的实质

教学反思

由于学生初中已经学习过光的反射和折射现象，所以本节对于波的反射和折射现象只做了简单介绍，而把重点放在了波的衍射现象上，并设计了实验探究波在什么条件下能够发生明显的衍射现象。本节与第四节《波的干涉》一起分析了波与介质相互作用的相关结果，是对波的特性的进一步探究，渗透了相互作用观念，拓展了运动观念。