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1、第三章机械波3波的反射、折射和衍射波的反射、折射和衍射学学习习任任务务1知道波的反射、折射和衍射现象，知道明显衍射的条件。知道波的反射、折射和衍射现象，知道明显衍射的条件。2理解波的反射定律和折射定律，能进行简单计算。理解波的反射定律和折射定律，能进行简单计算。3经历探究波的明显衍射现象条件的过程。经历探究波的明显衍射现象条件的过程。4利用波的几种现象实例培养观察、分析和归纳的习惯利用波的几种现象实例培养观察、分析和归纳的习惯。关键能力情境探究达成01知识点一波的反射和折射知识点二波的衍射知识点一知识点一波波的反射和折射的反射和折射1波的反射波的反射(1)波波的的反反射射：波波传传播播过过程程
2、中中遇遇到到介介质质界界面面会会_原原介介质质继继续续传传播播的的现象。现象。(2)反射波的反射波的_、_、频率跟入射波的相同。、频率跟入射波的相同。(3)波波的的反反射射定定律律：反反射射线线、入入射射线线和和法法线线在在同同一一平平面面内内，反反射射线线和和入射线分别位于法线两侧，反射角入射线分别位于法线两侧，反射角_入射角。如图所示入射角。如图所示。返回返回波长波长波速波速等于等于2波的折射波的折射(1)波的折射：波从一种介质波的折射：波从一种介质_另一种介质时另一种介质时，波波的的_发生改变的现象。发生改变的现象。(2)波的折射中，波的波的折射中，波的_不变，波速和波长发生改变。不变，
3、波速和波长发生改变。提提醒醒波波在在两两种种介介质质的的界界面面上上发发生生折折射射的的原原因因是是波波在在不不同同介介质质中中的的传传播播速速度度不不同同。对对于于入入射射角角为为零零的的特特殊殊现现象象，折折射射角角也也为为零零，即即波波沿沿原原方方向向传播，但介质发生了变化，其波长和波速也相应发生变化传播，但介质发生了变化，其波长和波速也相应发生变化。进入进入传播方向传播方向频率频率我们一般都有这样的体验：我们一般都有这样的体验：(1)如如图图甲甲所所示示，我我们们在在山山中中对对着着山山谷谷大大声声喊喊“你你好好”时时会会听听到到“连连绵绵不不断断”的的“你你好好”的的回回声声；如如图
4、图乙乙所所示示，在在空空旷旷的的大大房房间间里里大声说话时，会听到大声说话时，会听到“嗡嗡嗡嗡”的回声，导致不容易听清声音。的回声，导致不容易听清声音。(2)如如图图丙丙所所示示，我我们们对对着着家家中中的的鱼鱼缸缸大大喊喊，会会看看见见鱼鱼缸缸中中的的鱼鱼儿儿的的游泳速度发生突然变化，好像听到了我们的喊声。游泳速度发生突然变化，好像听到了我们的喊声。问题问题1(1)中这些属于波的什么现象？中这些属于波的什么现象？提示：提示：都是声波的反射现象。都是声波的反射现象。问题问题2(2)中这属于波的什么现象？中这属于波的什么现象？提示：提示：是声波的折射现象是声波的折射现象。波的反射、折射现象中各量
5、的变化波的反射、折射现象中各量的变化1波波向向前前传传播播在在两两种种介介质质的的界界面面上上会会同同时时发发生生反反射射现现象象和和折折射射现现象象，一些相关物理量变化如表：一些相关物理量变化如表：比较项目比较项目波的反射波的反射波的折射波的折射传播方向传播方向改变改变ii改变改变ri频率频率f不变不变不变不变波速波速v不变不变改变改变波长波长不变不变改变改变2说明：说明：(1)频频率率f由由波波源源决决定定，故故无无论论是是反反射射波波的的频频率率还还是是折折射射波波的的频频率率都都等等于入射波的频率。于入射波的频率。(2)波波速速v由由介介质质决决定定，因因反反射射波波与与入入射射波波在
6、在同同一一介介质质中中传传播播，故故波波速不变；折射波与入射波在不同介质中传播，波速变化。速不变；折射波与入射波在不同介质中传播，波速变化。(3)根根据据vf，波波长长与与v及及f有有关关，即即与与介介质质和和波波源源有有关关，反反射射波波与与入入射射波波在在同同一一介介质质中中，波波速速相相同同、频频率率相相同同，故故波波长长相相同同。折折射射波波与入射波在不同介质中传播，与入射波在不同介质中传播，v不同，不同，f相同，故相同，故不同不同。【典典例例1】如如图图所所示示，某某列列波波以以60的的入入射射角角由由甲甲介介质质射射到到乙乙介介质质的的界界面面上上同同时时发发生生反反射射和和折折射
7、射，若若反反射射波波的的波波线线与与折折射射波波的的波波线线的的夹角为夹角为90，此波在乙介质中的波速为，此波在乙介质中的波速为1.2105 km/s，则：，则：(1)该波的折射角为多大？该波的折射角为多大？解解析析由由反反射射定定律律可可得得，反反射射角角为为60，由由几几何何关关系系可可得得，折折射射角角为为r30。答案答案30知识知识点二点二波波的衍射的衍射1定义定义波绕过波绕过_继续传播的现象。继续传播的现象。2发发生生明明显显衍衍射射的的条条件件障障碍碍物物或或狭狭缝缝的的尺尺寸寸跟跟_相相差差不不多多，或或者比波长更小。者比波长更小。3波波的的衍衍射射的的普普遍遍性性一一切切波波都
8、都能能发发生生_。衍衍射射是是波波特特有有的的现现象象。障碍物障碍物波长波长衍射衍射提醒提醒1衍射是波特有的现象，凡是能发生衍射现象的都是波。衍射是波特有的现象，凡是能发生衍射现象的都是波。2一一切切波波都都能能发发生生衍衍射射现现象象，只只是是有有的的明明显显，有有的的不不明明显显，波波发发生生衍射时，波长、频率和波速均不变，由于有能量损失，振幅减小衍射时，波长、频率和波速均不变，由于有能量损失，振幅减小。如如图图甲甲所所示示的的是是声声波波能能绕绕过过障障碍碍物物到到达达障障碍碍物物后后面面的的情情境境；如如图图乙乙所所示示，当当障障碍碍物物较较小小时时发发现现波波绕绕过过障障碍碍物物继继
9、续续前前进进，如如同同障障碍碍物物不不存存在在一一样样；如如图图丙丙所所示示，当当小小孔孔很很小小时时发发现现波波通通过过小小孔孔继继续续传传播播，如如同同小小孔孔不存在一样。不存在一样。问题问题1上述现象属于什么现象？上述现象属于什么现象？提示：提示：上述现象属于波的衍射现象。上述现象属于波的衍射现象。问题问题2要使上述现象较明显，需要什么条件？要使上述现象较明显，需要什么条件？提提示示：要要使使上上述述现现象象较较明明显显，需需要要障障碍碍物物或或者者小小孔孔的的尺尺寸寸与与波波长长相相差不多或更小差不多或更小。1波的衍射现象的本质波的衍射现象的本质波波传传到到小小孔孔(或或障障碍碍物物)
10、时时，小小孔孔(或或障障碍碍物物)仿仿佛佛是是一一个个新新的的波波源源，由由它它发发出出与与原原来来同同频频率率的的波波(称称为为子子波波)，在在孔孔(或或障障碍碍物物)后后传传播播，于于是是就就出出现现了了偏偏离离直直线线传传播播的的衍衍射射现现象象。波波的的直直线线传传播播是是衍衍射射不不明明显显时时的近似情形。的近似情形。2产生明显衍射的条件产生明显衍射的条件障碍物或孔的尺寸跟波长相差不多，或者比波长小障碍物或孔的尺寸跟波长相差不多，或者比波长小。特特别别提提醒醒1缝缝、孔孔的的宽宽度度或或障障碍碍物物的的尺尺寸寸与与波波长长的的关关系系仅仅是是能能否否发生明显衍射现象的条件，并不是决定
11、衍射现象能否发生的条件。发生明显衍射现象的条件，并不是决定衍射现象能否发生的条件。2波波的的衍衍射射是是波波在在传传播播过过程程中中所所具具有有的的特特征征之之一一，衍衍射射现现象象是是否否明明显显，通通常常的的衡衡量量标标准准就就是是缝缝、孔孔的的宽宽度度或或障障碍碍物物的的尺尺寸寸与与波波长长的的比比值大小，比值越小，衍射现象相对越明显值大小，比值越小，衍射现象相对越明显。【典典例例2】(2022广广东东深深圳圳实实验验学学校校段段考考)如如图图所所示示是是观观察察水水面面波波衍衍射射的的实实验验装装置置。AC和和BD是是两两块块挡挡板板，AB是是一一个个孔孔，O是是波波源源。图图中中已已
12、画画出出波波源源所所在在区区域域波波的的传传播播情情况况，每每两两条条相相邻邻波波纹纹(图图中中曲曲线线)之间的距离表示一个波长，则之间的距离表示一个波长，则()A水面波经过孔后波速会改变水面波经过孔后波速会改变B水面波经过孔后波纹间距离可能变大水面波经过孔后波纹间距离可能变大C若波源频率增大，衍射现象更明显若波源频率增大，衍射现象更明显D如果将孔扩大，可能观察不到明显的衍射如果将孔扩大，可能观察不到明显的衍射现象现象易错警示易错警示对波的衍射条件的理解有误对波的衍射条件的理解有误缝缝、孔孔的的宽宽度度或或障障碍碍物物的的尺尺寸寸跟跟波波长长相相差差不不多多或或者者比比波波长长还还小小时时，就
13、就能能够够发发生生明明显显的的衍衍射射现现象象；当当缝缝、孔孔的的宽宽度度或或障障碍碍物物的的尺尺寸寸比比波波长长大大很很多多时时，衍衍射射现现象象依依然然存存在在，只只是是不不能能观观察察到到明明显显的的衍衍射射现现象象。同同时时要要明明确确波波速速取取决决于于介介质质，频频率率取取决决于于波波源源，波波发发生生衍衍射射时时，波波速、频率都不改变速、频率都不改变。跟进训练跟进训练2(2022北北京京师师范范大大学学附附属属中中学学期期中中)在在观观察察水水波波衍衍射射实实验验的的时时候候，在在发发波波水水槽槽中中盛盛有有一一定定深深度度的的水水，改改变变波波源源的的频频率率和和狭狭缝缝的的宽
14、宽度度，分分别别拍拍摄摄了了如如图图所所示示的的四四幅幅照照片片。对对于于照照片片上上出出现现的的情情景景，下下列列判判断断正正确确的是的是()已知甲、乙中水波波长相同，由图可知狭缝的宽度越小衍射现象越明显已知甲、乙中水波波长相同，由图可知狭缝的宽度越小衍射现象越明显已知甲、乙中水波波长相同，由图可知狭缝的宽度越大衍射现象越明显已知甲、乙中水波波长相同，由图可知狭缝的宽度越大衍射现象越明显已知丙、丁中狭缝宽度一样，由图可知波长越短的水波衍射现象越明显已知丙、丁中狭缝宽度一样，由图可知波长越短的水波衍射现象越明显已知丙、丁中狭缝宽度一样，由图可知波长越长的水波衍射现象越明显已知丙、丁中狭缝宽度一
15、样，由图可知波长越长的水波衍射现象越明显ABCDB已已知知甲甲、乙乙中中水水波波波波长长相相同同，由由题题图图可可知知图图乙乙的的衍衍射射现现象象更更明明显显，可可知知狭狭缝缝的的宽宽度度越越小小衍衍射射现现象象越越明明显显，则则正正确确，错错误误；已已知知丙丙、丁丁中中狭狭缝缝宽宽度度一一样样，由由图图可可知知图图丙丙的的衍衍射射现现象象更更明明显显，可可知知波波长长越越长长的的水水波波衍衍射射现现象象越越明明显显，则则正正确确，错错误误。故故A、C、D错误，错误，B正确。正确。学习效果随堂评估自测021 12 23 34 41(2022浙江诸暨海亮中学高二期中浙江诸暨海亮中学高二期中)以下
16、关于波的认识，不正确的是以下关于波的认识，不正确的是()A潜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潜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隐隐形形飞飞机机怪怪异异的的外外形形及及表表面面涂涂的的特特殊殊隐隐形形物物质质，是是为为了了减减少少波波的的反反射射，从而达到隐形的目的从而达到隐形的目的C波发生折射时，波的频率、波长、波速均发生变化波发生折射时，波的频率、波长、波速均发生变化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C波波发发生生折折射射时时，介介质质改改变变，则则波波速速改改变变，但但频频率率由由波波源源决决定定，则则波波的频率不变，由的频率不变，由vf知波长也发生变化，知波长也发生变化，C错误。错误。1 12 23 34 42下列关于波的衍射的说法正确的是下列关于波的衍射的说法正确的是()A衍射是机械波特有的现象衍射是机械波特有的现象B对同一列波，缝、孔或障碍物的尺寸比波长小时有明显衍射现象对同一列波，缝、孔或障碍物的尺寸比波长小时有明显衍射现象C只有横波才能发生衍射现象，纵
