波的反射折射和衍射

·課件編輯說(shuō)明·高中物理選擇性必修第一冊(cè)RJ3波的反射、折射和衍射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.學(xué)生在初中階段已經(jīng)學(xué)過(guò)光的反射、

折射以及回聲等的初步知識(shí),本節(jié)內(nèi)容在相關(guān)實(shí)例的基礎(chǔ)上,以生活中常見(jiàn)的水波為例,介紹了波的反射、折射和衍射現(xiàn)象,進(jìn)一步加深對(duì)波的特性的認(rèn)識(shí).對(duì)波的衍射現(xiàn)象的研究是一個(gè)科學(xué)探究的過(guò)程,教學(xué)的關(guān)鍵在于對(duì)實(shí)驗(yàn)的演示、觀察和對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的分析.為了有助于分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,可以在觀察真實(shí)現(xiàn)象的同時(shí)利用動(dòng)畫(huà)進(jìn)行模擬,以便學(xué)生對(duì)衍射現(xiàn)象留下更加深刻的印象.新課程標(biāo)準(zhǔn)學(xué)業(yè)質(zhì)量水平

1.知道什么是波的反射、波的反射定律

2.知道什么是波的折射

3.理解什么是波的衍射現(xiàn)象,知道衍射是波特有的現(xiàn)象,知道波發(fā)生明顯衍射的條件

1.知道波的反射和折射現(xiàn)象

2.通過(guò)水波的衍射、干涉實(shí)驗(yàn),了解衍射、干涉現(xiàn)象,知道其特點(diǎn)和發(fā)生的條件學(xué)習(xí)任務(wù)一:對(duì)波的反射和折射的理解[教材鏈接]

閱讀教材第66~67頁(yè),填寫(xiě)波的反射和折射的相關(guān)知識(shí)(1)波的反射①反射現(xiàn)象:波遇到障礙物時(shí)會(huì)

繼續(xù)傳播的現(xiàn)象.

②反射定律:反射線、

和入射線在同一平面內(nèi),反射線和入射線分居

兩側(cè),反射角

入射角.

(2)波的折射:波在傳播過(guò)程中,由一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時(shí),

發(fā)生偏折的現(xiàn)象.

返回來(lái)法線法線等于傳播方向例1有一輛汽車以15m/s的速度勻速行駛,在其正前方有一陡峭山崖,汽車?guó)Q笛2s后司機(jī)聽(tīng)到回聲,此時(shí)汽車與山崖的距離是多少?(v聲=340m/s)

學(xué)習(xí)任務(wù)一:對(duì)波的反射和折射的理解變式

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.680mC

學(xué)習(xí)任務(wù)一:對(duì)波的反射和折射的理解例2

一列聲波在空氣中的波長(zhǎng)為0.25m.當(dāng)該聲波傳入某種介質(zhì)中時(shí),波長(zhǎng)變?yōu)?.8m,若空氣中的聲速是340m/s.求:(1)該聲波在介質(zhì)中傳播時(shí)的頻率.

學(xué)習(xí)任務(wù)一:對(duì)波的反射和折射的理解例2

一列聲波在空氣中的波長(zhǎng)為0.25m.當(dāng)該聲波傳入某種介質(zhì)中時(shí),波長(zhǎng)變?yōu)?.8m,若空氣中的聲速是340m/s.求:(2)該聲波在介質(zhì)中傳播的速度大小.[答案]1088m/s[解析]由v=λf得v2=λ2f=0.8×1360m/s=1088m/s.學(xué)習(xí)任務(wù)一:對(duì)波的反射和折射的理解變式(多選)下列說(shuō)法正確的是 (

)A.波發(fā)生反射時(shí),波的頻率不變,但波長(zhǎng)、波速發(fā)生變化B.波發(fā)生反射時(shí),波的頻率、波長(zhǎng)、波速均不變C.波發(fā)生折射時(shí),波的頻率不變,但波長(zhǎng)、波速發(fā)生變化D.波發(fā)生折射時(shí),波的頻率、波長(zhǎng)、波速均發(fā)生變化BC[解析]

波發(fā)生反射時(shí),波是在同一種介質(zhì)中傳播,頻率、波長(zhǎng)和波速均不變,選項(xiàng)A錯(cuò)誤,選項(xiàng)B正確;波發(fā)生折射時(shí),波是從一種介質(zhì)傳入另一種介質(zhì),波速發(fā)生變化,而波的頻率由波源決定,所以波的頻率不變,由公式v=λf可知,波長(zhǎng)發(fā)生變化,選項(xiàng)D錯(cuò)誤,選項(xiàng)C正確.學(xué)習(xí)任務(wù)一:對(duì)波的反射和折射的理解

學(xué)習(xí)任務(wù)一:對(duì)波的反射和折射的理解

學(xué)習(xí)任務(wù)一:對(duì)波的反射和折射的理解[教材鏈接]

閱讀教材第67~68頁(yè),填寫(xiě)波的衍射的相關(guān)知識(shí)(1)定義:波可以

障礙物繼續(xù)傳播,這種現(xiàn)象叫作波的衍射.

(2)影響衍射明顯程度的因素①波長(zhǎng):在縫、孔的寬度或障礙物的尺寸保持不變的條件下,波長(zhǎng)越長(zhǎng),衍射

.

②縫、孔的寬度或障礙物的尺寸:在波長(zhǎng)保持不變的條件下,縫、孔的寬度或障礙物的尺寸越小,衍射

.

學(xué)習(xí)任務(wù)二:對(duì)波的衍射的理解繞過(guò)越明顯越明顯(3)發(fā)生明顯衍射的條件:只有縫、孔的寬度或障礙物的尺寸跟波長(zhǎng)

,或者比波長(zhǎng)

時(shí),才能發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象.

學(xué)習(xí)任務(wù)二:對(duì)波的衍射的理解相差不多更小例3(多選)如圖3-3-3所示是觀察水面波衍射的實(shí)驗(yàn)裝置,AC和BD是兩塊擋板,AB是一個(gè)小孔,O是波源.圖中已畫(huà)出波源所在區(qū)域的傳播情況,每?jī)蓷l相鄰的波紋(圖中曲線)之間的距離表示一個(gè)波長(zhǎng).對(duì)于波經(jīng)過(guò)孔之后的傳播情況,下列描述正確的是 (

)A.此時(shí)能觀察到明顯的衍射現(xiàn)象B.若將孔AB擴(kuò)大,則有可能觀察不到明顯的衍射現(xiàn)象C.擋板前、后波紋之間距離相等D.若孔的大小不變,使波源頻率增大,則一定能觀察到明顯的衍射現(xiàn)象學(xué)習(xí)任務(wù)二:對(duì)波的衍射的理解圖3-3-3ABC

學(xué)習(xí)任務(wù)二:對(duì)波的衍射的理解圖3-3-3變式1(多選)一列波在傳播過(guò)程中通過(guò)一個(gè)障礙物,發(fā)生了一定程度的衍射,以下方法可以使衍射現(xiàn)象更明顯的是(

)A.增大障礙物的尺寸 B.減小波的頻率C.縮小障礙物的尺寸 D.增大波的頻率[解析]

發(fā)生明顯衍射的條件是孔、縫的寬度或障礙物的尺寸比波長(zhǎng)小或與波長(zhǎng)相差不多,要使衍射現(xiàn)象變得明顯,可以通過(guò)縮小障礙物的尺寸或增大波長(zhǎng)(減小波的頻率)來(lái)實(shí)現(xiàn),選項(xiàng)B、C正確.學(xué)習(xí)任務(wù)二:對(duì)波的衍射的理解BC變式2

如圖3-3-4所示,O是水面上一波源,實(shí)、虛線分別表示該時(shí)刻相鄰的波峰、波谷,A是擋板,B是小孔.經(jīng)過(guò)一段時(shí)間,水面上的波形將分布于(

)A.整個(gè)區(qū)域B.陰影Ⅰ以外區(qū)域C.陰影Ⅱ以外區(qū)域D.陰影Ⅲ以外區(qū)域[解析]

由圖可直觀看出,半波長(zhǎng)為實(shí)、虛兩圓半徑之差,且擋板A的尺寸比波長(zhǎng)大得多,而小孔B的寬度與波長(zhǎng)差不多,根據(jù)波發(fā)生明顯衍射的條件知,該波在擋板A處的衍射現(xiàn)象很不明顯,故Ⅰ區(qū)內(nèi)水面無(wú)波形,故選項(xiàng)A、C、D錯(cuò)誤;該波的波長(zhǎng)與小孔B的寬度差不多,能夠發(fā)生明顯的衍射,故在陰影區(qū)Ⅱ、Ⅲ之內(nèi)存在明顯的衍射波的波形,故選項(xiàng)B正確.學(xué)習(xí)任務(wù)二:對(duì)波的衍射的理解圖3-3-4B1.衍射是波特有的現(xiàn)象,一切波都能發(fā)生衍射現(xiàn)象.2.縫、孔的寬度或障礙物的尺寸大小并不是決定衍射能否發(fā)生的條件,僅是衍射現(xiàn)象是否明顯的條件.3.當(dāng)波長(zhǎng)與障礙物的尺寸相比非常小時(shí),波將沿直線傳播,觀察不到衍射現(xiàn)象.學(xué)習(xí)任務(wù)二:對(duì)波的衍射的理解1.(多選)如圖所示,一小型漁港的防波堤兩端M、N相距約40m,在防波堤后A、B兩處有兩個(gè)小船進(jìn)港躲避風(fēng)浪.某次海嘯引起的波浪沿垂直于防波堤的方向向防波堤傳播,下列說(shuō)法中正確的是 (

)A.假設(shè)波浪的波長(zhǎng)約為10m,則A、B兩處小船基本上不受波浪影響B(tài).假設(shè)波浪的波長(zhǎng)約為10m,則A、B兩處小船明顯受到波浪影響C.假設(shè)波浪的波長(zhǎng)約為50m,則A、B兩處小船基本上不受波浪影響D.假設(shè)波浪的波長(zhǎng)約為50m,則A、B兩處小船明顯受到波浪影響AD[解析]

A、B兩處小船明顯受到影響是因?yàn)樗òl(fā)生明顯的衍射,波浪能傳播到A、B處的結(jié)果,當(dāng)障礙物或縫隙的尺寸比波長(zhǎng)小或跟波長(zhǎng)差不多的時(shí)候,會(huì)發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象,故選項(xiàng)A、D正確.2.漁船常利用超聲波來(lái)探測(cè)遠(yuǎn)處魚(yú)群的方位.已知某超聲波頻率為1.0×105Hz,某時(shí)刻該超聲波在水中傳播的波動(dòng)圖像如圖所示.(1)從該時(shí)刻開(kāi)始計(jì)時(shí),畫(huà)出x=7.5×10-3m處質(zhì)點(diǎn)做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的振動(dòng)圖像(至少一個(gè)周期);[答案]

如圖所示

[解析]x=7.5×10-3m處質(zhì)點(diǎn)做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的振動(dòng)圖像如圖所示.2.漁船常利用超聲波來(lái)探測(cè)遠(yuǎn)處魚(yú)群的方位.已知某超聲波頻率為1.0×105Hz,某時(shí)刻該超聲波在水中傳播的波動(dòng)圖像如圖所示.(2)現(xiàn)測(cè)得超聲波信號(hào)從漁船到魚(yú)群往返一次所用時(shí)間為4s,求魚(yú)群與漁船間的距離(忽略船和魚(yú)群的運(yùn)動(dòng)).[答案]3000m

1.(波的反射和折射)(多選)下列敘述屬于波的反射現(xiàn)象的是 (

)A.夏日的雷聲有時(shí)會(huì)轟鳴不絕B.在空房間里講話,會(huì)感到聲音比在野外響C.水波從深水區(qū)入射到淺水區(qū)時(shí)方向變化D.講話者又聽(tīng)到自己的回聲ABD[解析]

選項(xiàng)A、B、D都屬于波的反射現(xiàn)象,選項(xiàng)C屬于波的折射現(xiàn)象.2.(波的反射與折射)對(duì)于波長(zhǎng)為100m的聲波,下列說(shuō)法正確的是 (

)A.在同一介質(zhì)中,比波長(zhǎng)為20m的聲波傳播快B.在空氣中的頻率比在水中的大C.聲波能發(fā)生折射,但折射后頻率發(fā)生變化D.聲波能發(fā)生反射,但反射后波速不變D[解析]

機(jī)械波的傳播速度由介質(zhì)決定,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;波的頻率由波源決定,與介質(zhì)無(wú)關(guān),選項(xiàng)B錯(cuò)誤;折射后,波進(jìn)入另一種介質(zhì),傳播速度發(fā)生變化,頻率不變,而反射后回到原來(lái)的介質(zhì),傳播速度不變,選項(xiàng)C錯(cuò)誤,D正確.3.(波的衍射)(多選)利用發(fā)波水槽觀察波的衍射現(xiàn)象時(shí),看到如圖3-3-5所示的圖樣.為使衍射現(xiàn)象更明顯,下列方法可采用的是(

)A.縮小擋板間距B.增大擋板間距C.減小波源頻率D.減小水波的振幅AC[解析]

在相同條件下,波長(zhǎng)越長(zhǎng)的波越容易發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象,本題中水波波長(zhǎng)不變,適當(dāng)縮小擋板間距,衍射現(xiàn)象更明顯,故A正確