2025年高二物理同步培優(yōu)講練（人教版選擇性必修第一冊(cè)）3.3 波的反射、折射和衍射（原卷版）

3.3波的反射、折射和衍射

01學(xué)習(xí)目標(biāo)

物理素養(yǎng)學(xué)習(xí)目標(biāo)

1.物理觀念：知道波的反射、折射和衍射現(xiàn)象，知道明顯衍射的1.通過實(shí)驗(yàn)認(rèn)識(shí)波的反射和折射現(xiàn)象。

條件。2.通過用射線解釋反射、折射現(xiàn)象，認(rèn)

2.科學(xué)思維：理解波的反射定律和折射定律，能進(jìn)行簡(jiǎn)單計(jì)算。識(shí)波動(dòng)中建構(gòu)物理模型的方法。

3.科學(xué)探究：經(jīng)歷探究波的明顯衍射現(xiàn)象條件的過程。3.知道波的衍射現(xiàn)象和波產(chǎn)生明顯衍射

4.科學(xué)態(tài)度與責(zé)任：利用波的幾種現(xiàn)象實(shí)例培養(yǎng)觀察、分析和歸現(xiàn)象的條件。

納的習(xí)慣。

重點(diǎn)關(guān)注：①反射和折射②衍射現(xiàn)象③產(chǎn)生明顯衍射現(xiàn)象的條件

02思維導(dǎo)圖

03知識(shí)梳理

（一）課前研讀課本，梳理基礎(chǔ)知識(shí)

一、波的反射和折射

1．波的反射

(1)反射現(xiàn)象：波遇到介質(zhì)界面(如水波遇到擋板)時(shí)會(huì)返回原介質(zhì)繼續(xù)傳播的現(xiàn)象。

(2)反射規(guī)律：反射線、法線與入射線在__________內(nèi)，反射線與入射線分居__________兩側(cè)，反射角

__________入射角。

2．波的折射

(1)波的折射：光從一種介質(zhì)____________________時(shí)會(huì)發(fā)生折射，同樣，其他波從一種介質(zhì)進(jìn)入另一

種介質(zhì)時(shí)也發(fā)生__________。

(2)水波的折射：一列水波在__________不同的水域傳播時(shí)，在交界面處將發(fā)生__________。

二、波的衍射

1．波的衍射：波____________________繼續(xù)傳播的現(xiàn)象。

2．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__________，或者比波長__________

時(shí)，才能觀察到明顯的衍射現(xiàn)象。

3．波的衍射的普遍性：一切波都能發(fā)生衍射，__________是波特有的現(xiàn)象。

（二）辨析

1.墻壁的傳音性比空氣好得多,但把門窗關(guān)閉后,外面?zhèn)魅胧覂?nèi)的聲音卻會(huì)明顯地減弱,這是為什么?

一列聲波從空氣中傳入水中,已知水中聲速較大,則聲波頻率和波長如何變化?

2.

3.日常生活中“聞其聲不見其人”的物理現(xiàn)象的原因是什么?

4.只有障礙物的尺寸跟波長相差不多或者比波長更小時(shí),才能發(fā)生衍射現(xiàn)象,這句話對(duì)嗎?

04題型精講

【題型一】波的反射和折射

【點(diǎn)撥】波的反射和折射中各物理量的變化

(1)波的頻率是由振源決定的，介質(zhì)中各個(gè)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)都是受迫振動(dòng)，因此不論是反射還是折射，波的

頻率是不改變的。

(2)波速是由介質(zhì)決定的，波反射時(shí)是在同一均勻介質(zhì)中傳播，因此波速不變，波折射時(shí)是在不同介質(zhì)

中傳播，因此波速改變。

(3)波長是由頻率和波速共同決定的，即在波的反射中，由于波的頻率和波速均不變，根據(jù)公式λ＝vf

可知波長不改變；在波的折射中，當(dāng)進(jìn)入新的介質(zhì)中波速增大時(shí)，由λ＝vf可知波長變長，反之變短。

【典型例題1】（23-24高二下·山西太原·期末）蟾蜍在池塘邊平靜的水面上鳴叫，某時(shí)形成如圖所示的水波。

若蟾蜍的鳴叫頻率不變，下列選項(xiàng)正確的是（）

A．岸邊的人接收到鳴叫的聲波是橫波B．水波從淺水區(qū)傳入深水區(qū)，頻率變小

C．水面上的落葉遇到水波后做受迫振動(dòng)D．水波遇到大石頭比遇到小石頭更容易發(fā)生衍射現(xiàn)象

【對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練1】下列說法正確的是（）

A．波發(fā)生反射時(shí)，波的頻率不變，波速變小，波長變短

B．波發(fā)生反射時(shí)，頻率、波長、波速均發(fā)生變化

C．波發(fā)生折射時(shí)，波的頻率不變，但波長、波速發(fā)生變化

D．波發(fā)生折射時(shí)，波的頻率、波長、波速均發(fā)生變化

【題型二】波的衍射

【點(diǎn)撥】波的反射和折射中各物理量的變化

1.衍射只有“明顯”與“不明顯”之分，障礙物或小孔的尺寸跟波長相差不多，或比波長小，是產(chǎn)生明

顯衍射的條件。

2.發(fā)生明顯衍射的條件:障礙物或孔的尺寸比波長小或跟波長差不多。

(1)障礙物或孔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。一般情況

下,波長較大的波容易發(fā)生顯著的衍射現(xiàn)象。

(2)波傳到小孔(或障礙物)時(shí),小孔(或障礙物)處仿佛一個(gè)新的波源,由它發(fā)出與原來同頻率的波(稱為

子波)在孔后傳播,于是,就出現(xiàn)了偏離直線傳播的衍射現(xiàn)象。

(3)當(dāng)孔的尺寸遠(yuǎn)小于波長時(shí)盡管衍射十分突出,但由于衍射波的能量很弱,衍射現(xiàn)象不容易被觀察到。

【典型例題1】（23-24高二下·安徽·期中）在水槽中放兩塊擋板，中間留一個(gè)狹縫，觀察水波通過狹縫后的

傳播情況，保持狹縫的寬度不變，改變水波的波長，得到三幅照片如甲、乙、丙所示，對(duì)應(yīng)的水波波

長分別為1、2、3，下列說法正確的是（）

A．這是水波的反射現(xiàn)象B．這是水波的折射現(xiàn)象

C．對(duì)應(yīng)的波長關(guān)系為123D．對(duì)應(yīng)的波長關(guān)系為123

【對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練1】（23-24高二上·陜西西安·期末）如圖所示，S為波源，M、N為兩塊擋板，其中M板固定，

N板可上下移動(dòng)，兩板中間有一狹縫，此時(shí)測(cè)得A點(diǎn)沒有振動(dòng)，為了使A點(diǎn)能發(fā)生振動(dòng)，可采用的方

法有：①增大波源的頻率；②減小波源的頻率；③將N板向上移動(dòng)一些；④將N板向下移動(dòng)一些。

以上方法正確的是（）

A．①④B．②③C．①③D．②④

05強(qiáng)化訓(xùn)練

【基礎(chǔ)強(qiáng)化】

1．（23-24高二下·寧夏石嘴山·期中）關(guān)于波的反射與折射，下列說法正確的是（）

A．波發(fā)生反射時(shí)，波的頻率不變，波速大小變小，波長變短

B．波發(fā)生反射時(shí)，波的頻率、波長、波速大小均不變

C．波發(fā)生折射時(shí)，波的頻率、波長、波速大小均發(fā)生變化

D．波發(fā)生折射時(shí)，波的頻率發(fā)生改變，但波長、波速大小不變

2．在用水波槽做衍射實(shí)驗(yàn)時(shí)，若打擊水面的振子振動(dòng)頻率是6Hz，水波在水槽中的傳播速度為0.6m/s，為

觀察到明顯的衍射現(xiàn)象，小孔的直徑d應(yīng)為（）

A．d<10cmB．50cmC．d>10cmD．10cm

3．機(jī)械波在傳播過程中遇到障礙物時(shí)會(huì)發(fā)生反射，如果用射線表示波的傳播方向，下列說法正確的是（）

A．入射線與反射線一定在同一平面內(nèi)，法線與這一平面垂直

B．入射線與反射線可能在法線同側(cè)

C．“回聲”是聲波的反射現(xiàn)象

D．“回聲”是聲波的折射現(xiàn)象

4．（23-24高二上·江蘇泰州·期末）如圖所示是利用水波槽觀察到的水波衍射圖樣，從圖樣可知（）

A．B側(cè)波是衍射波

B．A側(cè)相鄰波紋間距大于B側(cè)相鄰波紋間距

C．如果孔的大小不變，減小水波波源的頻率，衍射現(xiàn)象將更明顯

D．增大擋板之間的間隙，衍射現(xiàn)象將更明顯

5．（23-24高二上·山東青島·期末）圖，擋板M固定，擋板N可自由移動(dòng)，將M、N兩板間空隙當(dāng)做一個(gè)“小

孔”做水波的衍射實(shí)驗(yàn)，出現(xiàn)了圖示中的圖樣。實(shí)驗(yàn)中觀測(cè)到P點(diǎn)水面沒有振動(dòng)，為了使P點(diǎn)處能發(fā)生振

動(dòng)，可采用的辦法是（）

A．增大波源的頻率B．減小波源的周期

C．將N板水平向左移動(dòng)一些D．將N板水平向上移動(dòng)一些

【素養(yǎng)提升】

6．如圖是觀察水面波衍射的實(shí)驗(yàn)裝置，AC和BD為兩塊擋板，AB是—個(gè)孔，O是波源，圖中已畫出波源所

在區(qū)域波的傳播情況，每兩條相鄰波紋(圖中曲線)之間距離表示一個(gè)波長，則對(duì)于波經(jīng)過孔之后的傳播

情況，下列描述正確的是（）

A．此時(shí)不能觀察到波的衍射現(xiàn)象

B．如果將孔AB擴(kuò)大，有可能觀察不到明顯的衍射現(xiàn)象

C．擋板前后波及間距可能不相等

D．如果孔的大小不變，使波源頻率增大，能更明顯地觀察到衍射現(xiàn)象

7．海豚在水里通過聲波的反射來定位，判斷前方是否有獵物或障礙物。科學(xué)家通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，海豚能辨別

出大小只有5mm的障礙物。請(qǐng)估算海豚發(fā)出的聲波頻率的范圍并說明理由（已知聲波在水中的傳播速

度約為1500m/s）。

【能力培優(yōu)】

8．如圖所示是一個(gè)可觀察水波衍射的水波發(fā)生槽，振源的頻率是可以調(diào)節(jié)的，槽中放置兩塊可移動(dòng)的擋板

形成寬度可調(diào)節(jié)的小孔，觀察水波的傳播，也可以在水槽中放置寬度不同的擋板，觀察水波的傳播。思

考下列問題：

（1）水波遇到小孔時(shí)，會(huì)觀察到什么現(xiàn)象？依次減小小孔尺寸，觀察到的現(xiàn)象有什么變化？

（2）當(dāng)水波遇到較大的障礙物時(shí)，會(huì)觀察到什么現(xiàn)象？當(dāng)障