第3节波的反射、折射和衍射

3.波的反射、折射和衍射课标·定向 素养·导引1.知道波的反射和折射现象。

2.通过实验,了解波的衍射现象 物理观念通过对波的反射、折射和衍射现象的了解和掌握,知道产生这些现象的原因及其规律 科学思维 1.通过实验观察波的各种现象的产生过程,从而分析现象产生的条件。

2.能够根据波的反射、折射和衍射的特点,分析波在传播过程中遇到障碍物时所发生的现象【情境引入】蝙蝠在飞行的时候,喉内能够产生超声波,超声波通过口腔发射出来。

当超声波遇到昆虫或障碍物而反射回来时,蝙蝠能够用耳朵接收,并能判断探测目标是昆虫还是障碍物,以及距离它有多远。

人们通常把蝙蝠的这种探测目标的方式,叫作“回声定位”。

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?一、波的反射1.反射现象波遇到介质界面会返回来继续传播的现象。

2.反射角与入射角(1)入射角:入射波的波线与法线的夹角,如图中的α。

(2)反射角:反射波的波线与法线的夹角,如图中的β。

3.反射定律反射波线、法线、入射波线在同一平面内,且反射角等于入射角。

二、波的折射1.波的折射:光从一种介质进入另一种介质时会发生折射,同样,一切波都会发生折射现象。

2.水波的折射:水波在深度不同的水域传播时,在交界处将发生折射。

三、波的衍射1.波绕过障碍物继续传播的现象。

2.发生明显衍射的条件:障碍物或狭缝的尺寸跟波长相差不多,或者比波长更小。

3.一切波都能发生衍射,衍射是波特有的现象。

思考室内的人隔着墙能听到室外的谈话声,而看不见谈话的人,这是为什么?提示:室内的人隔着墙能听到室外的谈话声,而看不见谈话的人,是由于声波波长较长,能够绕过障碍物发生衍射,而光波的波长短,不容易发生衍射,所以有“闻其声不见其人”的现象,与波的种类等无关。

【质疑辨析】(1)水波的反射与初中学过的光的反射遵循同样的规律。

(√)(2)一切波都会发生折射现象。

(√)(3)波在发生折射后,其频率和波速都不发生变化。

3.3 波的反射、折射和衍射教学设计-2023-2024学年高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册一、教学内容分析本节课的主要教学内容是波的反射、折射和衍射。

这部分内容在物理人教版（2019）选择性必修第一册的第3章第3节。

具体包括以下几个方面：1. 波的反射：介绍波遇到障碍物时的反射现象，以及反射波与入射波的波长、振幅和相位的关系。

2. 波的折射：讲解波从一种介质传播到另一种介质时发生的折射现象，以及折射波与入射波的波长、振幅和相位的关系。

3. 波的衍射：介绍波遇到障碍物时发生的衍射现象，以及衍射波与入射波的波长、振幅和相位的关系。

这部分内容与学生已有知识联系紧密。

学生在初中阶段已经学习了波的基本概念和性质，本节课将在此基础上进一步深入研究波的传播规律。

此外，波的反射、折射和衍射现象在日常生活中非常常见，学生通过观察和体验，可以更好地理解和掌握这些概念。

二、核心素养目标本节课旨在培养学生的物理学科核心素养，包括物理观念、科学思维、科学探究、科学态度与价值观等方面。

具体目标如下：1. 物理观念：使学生理解波的反射、折射和衍射是波动现象的基本特征，建立起波动观念，为后续学习电磁波等知识打下基础。

2. 科学思维：通过分析波的反射、折射和衍射现象，培养学生的逻辑思维能力和分析问题的能力，提高学生的科学思维水平。

3. 科学探究：引导学生通过实验观察波的反射、折射和衍射现象，培养学生的实验操作能力和科学探究能力。

4. 科学态度与价值观：使学生认识到物理知识在生活中的应用，培养学生的科学态度和正确的世界观。

三、教学难点与重点1. 教学重点本节课的核心内容是波的反射、折射和衍射。

教师需要有针对性地进行讲解和强调以下几个重点：（1）波的反射：重点讲解波遇到障碍物时的反射现象，以及反射波与入射波的波长、振幅和相位的关系。

通过举例说明，如水面上的波遇到岸边时的反射现象，帮助学生理解反射波的性质。

（2）波的折射：重点讲解波从一种介质传播到另一种介质时发生的折射现象，以及折射波与入射波的波长、振幅和相位的关系。

第3节波的反射、折射和衍射一、生活中的波的反射、折射和衍射现象1．下列现象属于波的衍射现象的是（）A．在空旷的山谷里喊叫，可以听到回声B．只闻其声，不见其人C．余音绕梁，三日而不绝D．夏日的雷声有时轰鸣不绝【答案】B【详解】A．空旷的山谷里叫喊，可以听到回声，这是声波的反射现象，故A错误；B．波遇到障碍物或小孔后通过散射继续传播的现象叫做波的衍射，“只闻其声，不见其人”是声波的衍射现象。

故B正确；C．“余音绕梁，三日而不绝”，是声波的反射，故C错误；D．雷声有时轰鸣不绝，也是声波的反射，故D错误。

故选B。

2．站在墙外的人可以听到墙的另一侧有人谈话，但看不到谈话人，这是因为（）A．声波能发生衍射，而光波根本不能衍射B．声波是纵波容易发生衍射，而光波是横波不容易发生衍射C．声波的波速较小易于衍射，而光波的波速大难于衍射D．声波的波长较长衍射现象明显，而光波的波长非常短衍射现象不明显【答案】D【详解】衍射是所有波特有的现象；站在墙外的人可以听到墙的另一侧有人谈话，但看不到谈话人，这是因为声波的波长较长衍射现象明显，而光波的波长非常短衍射现象不明显。

故选D。

二、波的衍射3．如图所示，圆形实线是波源O在水槽里产生的水波的波峰，下列说法正确的是（）A．水波只要进入∠CAE和∠DBF区域就叫波的衍射B．水波只要进入∠CAA′和∠DBB′区域就叫波的衍射C．水波必须充满∠CAE和∠DBF区域才叫波的衍射D．水波必须充满∠CAA′和∠DBB′区域才叫波的衍射【答案】B【详解】根据衍射定义，水波进入阴影以外两侧的区域叫做波的衍射，不一定非得绕到障碍物后面的每一点。

故选B。

4．小河中有一个实心桥墩P，A为靠近桥墩浮在水面上的一片树叶，俯视图如图所示，小河水面平静。

现在S处以某一频率拍打水面，要使形成的水波能带动树叶A振动起来，可以采用的方法是（）A．无论怎样拍打，A都能振动起来B．无论怎样拍打，A都不会振动起来C．降低拍打水面的频率D．提高拍打水面的频率【答案】C【详解】要使树叶振动起来，需要波衍射到树叶处，因为障碍物的尺寸较大，所以要增加水面波的波长才能较好发生衍射，故可降低拍打水面的频率，故选C。

第三章 3 波的反射、折射和衍射问题？我们知道，声音在传播过程中，遇到障碍物时会发生反射。

对着远处的峭壁大喊一声会听到回声，就是声波在峭壁上反射的结果。

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？波的反射我们可以通过实验来研究水波的反射规律。

演示水波的反射如图 3.3-1 甲，在发波水槽一端有一平板振动发生器，振动发生器在水槽中能够产生水波。

在水槽中斜向放置一个挡板，观察水波在传播过程中发生的现象。

如图3.3-1乙，当水波遇到挡板时会发生反射（reflection）。

如果用一条射线代表水波的入射方向（入射线），用另一条射线代表水波的反射方向（反射线），我们发现水波的反射与初中学过的光的反射遵循同样的规律。

反射线、法线与入射线在同一平面内，反射线与入射线分居法线两侧，反射角等于入射角。

图 3.3-1 水波的反射甲乙波的折射我们知道光从一种介质进入另一种介质时会发生折射，机械波会发生折射吗？理论和实验证明，一切波都会发生折射现象。

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（refraction），如图3.3-2所示。

如果用一条射线代表水波的入射方向，用另一条射线代表水波的折射方向，可以更清晰地看出水波的折射现象。

波的衍射在水塘里，微风激起的水波遇到小石、芦苇等细小的障碍物，会绕过它们继续传播。

在波的前进方向上放一个有孔的屏，可以看到波通过小孔而在屏的后面向各个方向传播。

波可以绕过障碍物继续传播，这种现象叫作波的衍射（diffraction）。

波在什么条件下能够发生明显的衍射现象？演示水波的衍射在水槽里放两块挡板，中间留一个狭缝，观察水波通过狭缝后的传播情况（图 3.3-3 甲）。

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（图 3.3-3 乙）。

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；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，如图3.3-3 乙所示。

第03讲 波的反射、折射和衍射课程标准课标解读1．知道什么是波的反射、折射和衍射现象，知道发生明显衍射现象的条件．2．知道波发生反射现象时，反射角等于入射角．掌握入射角与折射角关系． 3．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．1．通过观察水波的衍射现象，认识衍射现象的特征． 2．知道什么是波的衍射现象和发生明显衍射现象的条件．3．知道衍射现象是波特有的现象.知识点01 波的反射1．反射现象：波遇到介质界面会返回来继续传播的现象． 2．反射角与入射角(1)入射角：入射波的波线与法线的夹角，如图中的α. (2)反射角：反射波的波线与法线的夹角，如图中的β.3．反射定律：反射波线、法线、入射波线在同一平面内，且反射角等于入射角．【即学即练1】某物体发出的声音在空气中的波长为1 m ，波速为340 m/s ，在海水中的波长为4.5 m （1）该波的频率为________Hz ，在海水中的波速为________m/s 。

（2）若物体在海面上发出的声音经过0.5 s 听到回声，则海水深为多少？ （3）若物体以5 m/s 的速度由海面向海底运动，则经过多长时间听到回声？ 【解析】(1)由f ＝v λ得f ＝3401 Hz ＝340 Hz因波的频率不变，则在海水中的波速为 v 海＝λ′f ＝4.5×340 m/s ＝1 530 m/s(2)入射声波和反射声波用时相同，则海水深为 h ＝v 海t 2＝1 530×0.52m ＝382.5 m(3)物体与声音运动的过程示意图如图所示，设听到回声的时间为t ′，则v 物t ′＋v 海t ′＝2h 代入数据解得t ′＝0.498 s.知识精讲【答案】 (1)340 1 530 (2)382.5 m (3)0.498 s知识点02 波的折射1．波在传播过程中，从一种介质进入另一种介质时，波传播的方向发生偏折的现象叫作波的折射． 2．一切波都会发生折射现象． 3．波的折射(1)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．如图所示．(2)折射定律：入射波线、法线、折射波线在同一平面内，入射波线与折射波线分居在法线两侧．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sin i sin γ＝v 1v 2.4．波的反射与折射的对比波现象 比较项目 波的反射 波的折射传播方向 改变(θ反＝θ入) 改变(θ折≠θ入) 频率f 不变 不变 波速v 不变 改变 波长λ不变改变(1)频率f 由波源决定，故无论是反射波还是折射波都与入射波的频率，即波源的振动频率相同． (2)波速v 由介质决定，因反射波与入射波在同一介质中传播，故波速不变；而折射波与入射波在不同介质中传播，所以波速变化．(3)据v ＝λf 知，波长λ与v 及f 有关，即与介质及波源有关，反射波与入射波在同一介质中传播、频率相同，故波长相同．折射波与入射波在不同介质中传播，f 相同，v 不同，故λ不同．【即学即练2】下列说法正确的是( ) A ．入射波的波长和反射波的波长相等 B ．入射波的波长大于折射波的波长 C ．入射波的波长小于折射波的波长 D ．入射角与折射角之比等于两波速之比【解析】 在同一介质中波长、波速是一定的，故选项A 正确；介质不确定时，入射波和折射波的波长大小关系无法确定，选项B 、C 错误；入射角的正弦与折射角的正弦之比，才等于两介质中的波速之比，选项D错误．【答案】 A知识点03 波的衍射及其特点1．定义：波可以绕过障碍物继续传播，这种现象叫作波的衍射。

波的反射、折射和衍射核心素养1．知道什么是波的反射现象，什么是波的折射现象，什么是波的衍射现象。

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。

4．知道衍射现象是波特有的现象。

教学重点1．波的反射规律和折射规律。

2．波发生明显衍射的条件。

教学难点波发生明显衍射的条件。

教学过程一、复习提问、新课导入教师：前几节课我们学习了机械波的形成过程以及机械波的描述方法，今后几节课我们将要学习波的一些特有现象：波的反射和折射，波的衍射，波的干涉。

这些现象是波动形式的共同特征，也是学好以后知识的基础。

教师出示幻灯片展示蝙蝠的“眼睛”和雷达的相关资料，引出波的反射。

二、新课教学（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。

1 / 6观看回音壁的相关视频。

思考讨论并回答：同学们在日常生活中看到或听到的哪些现象是属于波的反射现象？（1）回声是声波的反射现象。

原因是对着山崖或高墙说话，声波传到山崖或高墙时，会被反射回来继续传播。

（2）夏日的雷声轰鸣不绝。

原因是声波在云层界面多次反射。

（3）在空房间里讲话感觉声音响。

原因是：声波在普通房间里遇到墙壁，地面，天花板发生反射时，由于距离近，原声与回声几乎同时到达人耳。

人耳只能分开相差0.1s以上的声音。

所以，人在房间里讲话感觉声音比在野外大，而普通房间里的慢帐、地毯、衣物等会吸收声波，会影响室内的声响效果。

（4）水波传到岸边也会发生反射现象。

下面我们通过水波的反射来研究波的反射特点。

【演示】在水波槽的装置中，把一根金属丝固定在振动片上，当金属片振动时，金属丝周期性的触动水面，形成波源，在水面上从波源发出一列圆形波。

将实验现象用投影仪投影在屏幕上。

实验现象：（1）水面上形成一列圆形波。

（2）画面上的圆形是朝各个方向传播的波峰波谷。

教师阐述一下概念：（1）波面：朝各个方向传播的波峰或波谷是在同一时刻构成的，叫做波面。

（2）波线：与各个波面垂直的线用来表示波的传播方向，叫做波线。