1、3波的反射、折射和衍射第三章機(jī)械波學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)法指導(dǎo)1熟悉波反射和折射的規(guī)律2認(rèn)識(shí)波的衍射現(xiàn)象3知道衍射是波特有的現(xiàn)象4熟悉波發(fā)生明顯衍射的條件1類比光的反射、折射、衍射等規(guī)律，分析光與機(jī)械波的聯(lián)系2總結(jié)波的反射、折射和衍射的應(yīng)用事例，思考其原理，逐步提升應(yīng)用知識(shí)的能力知識(shí)導(dǎo)圖預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué) | 新知領(lǐng)悟1反射現(xiàn)象波遇到介質(zhì)界面會(huì)_繼續(xù)傳播的現(xiàn)象2反射角與入射角(1)入射角：_線與法線的夾角，如圖中的.(2)反射角：_線與法線的夾角，如圖中的.波的反射、折射返回來入射反射3反射定律反射線、法線與入射線在_內(nèi)，反射線與入射線分居法線兩側(cè)，反射角_入射角注意：反射波與入射波的波長(zhǎng)、頻率、波速都相等，但由于

2、反射面吸收一部分能量，反射波傳播的能量將減少4折射現(xiàn)象(1)波在傳播過程中，從一種介質(zhì)_另一種介質(zhì)時(shí)，波的_方向發(fā)生改變的現(xiàn)象(2)一切波都會(huì)發(fā)生_現(xiàn)象同一平面等于進(jìn)入傳播折射人們聽不清對(duì)方說話時(shí)，除了讓一只耳朵轉(zhuǎn)向?qū)Ψ?，還習(xí)慣性地把同側(cè)的手附在耳旁，如圖這樣做是利用聲波的什么特點(diǎn)提高耳朵的接收能力？【答案】在耳廓原有形狀、面積的基礎(chǔ)上增加一個(gè)手的面積是為了增加波的反射面積來提高耳朵的接收能力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_，波長(zhǎng)_【答案】不變變大【解析】由于波的頻率由波源決定，因此波無論在空氣中還是在水中頻率都不變，又因波在水中速度較大，由公式vf可得，波在水中的波長(zhǎng)

3、變大(1)定義：波可以_繼續(xù)傳播，這種現(xiàn)象叫作波的衍射(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(zhǎng)_或者比波長(zhǎng)_時(shí)，才能發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象(3)一切波都能發(fā)生_，_是波特有的現(xiàn)象波的衍射繞過障礙物相差不多更小衍射衍射1只有當(dāng)障礙物或狹縫的尺寸跟波長(zhǎng)相差不多時(shí)，才能發(fā)生波的衍射現(xiàn)象嗎？【答案】障礙物或狹縫的尺寸大小，并不是決定衍射能否發(fā)生的條件，僅是能否發(fā)生明顯衍射的條件衍射是波特有的現(xiàn)象，一切波都會(huì)發(fā)生衍射現(xiàn)象2是否孔的尺寸越小，衍射現(xiàn)象越容易觀察？【答案】不是當(dāng)孔的尺寸非常小時(shí)，衍射波的能量很弱，實(shí)際上很難觀察到波的衍射(多選)關(guān)于波的衍射現(xiàn)象，下列說法正確的是()A當(dāng)

4、孔的尺寸比波長(zhǎng)大時(shí)，一定不會(huì)發(fā)生衍射現(xiàn)象B只有孔的尺寸與波長(zhǎng)相差不多時(shí)，或者比波長(zhǎng)還小時(shí)才會(huì)觀察到明顯的衍射現(xiàn)象C只有波才有衍射現(xiàn)象D“聞其聲而不見其人”屬于波的衍射現(xiàn)象【答案】BCD【解析】當(dāng)孔的尺寸比波長(zhǎng)大時(shí)，會(huì)發(fā)生衍射現(xiàn)象，只不過不明顯只有當(dāng)孔、縫或障礙物的尺寸跟波長(zhǎng)相差不多，或者比波長(zhǎng)更小時(shí)，才會(huì)發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象多維課堂 | 素養(yǎng)初培我們?cè)谏街谢蛟诖蟮目辗块g里大聲說話時(shí)，都會(huì)聽到回聲波的反射和折射現(xiàn)象中各量的變化問題這屬于波的什么現(xiàn)象？【答案】波的反射現(xiàn)象1波的反射和折射的比較波向前傳播在兩介質(zhì)的界面上同時(shí)發(fā)生了反射和折射現(xiàn)象，一些物理量發(fā)生了相應(yīng)變化，比較如下：探究總結(jié)波現(xiàn)象波的反

5、射波的折射傳播方向改變反入改變折入頻率f不變不變波速v不變改變波長(zhǎng)不變改變2說明(1)頻率f由波源決定，故無論是反射波還是折射波都與入射波的頻率，即波源的振動(dòng)頻率相同(2)波速v由介質(zhì)決定，因反射波與入射波在同一介質(zhì)中傳播，故波速不變；而折射波與入射波在不同介質(zhì)中傳播，所以波速變化(3)據(jù)vf知，波長(zhǎng)與v及f有關(guān)，即與介質(zhì)及波源有關(guān)反射波與入射波在同一介質(zhì)中傳播，頻率相同，故波長(zhǎng)相同折射波與入射波在不同介質(zhì)中傳播，f相同，v不同，故不同素養(yǎng)點(diǎn)評(píng)：本探究通過波的反射和波的折射的探究，培養(yǎng)“科學(xué)思維”素養(yǎng)波的反射現(xiàn)象精練1某人想聽到自己發(fā)出的聲音的回聲，若已知聲音在空氣中的傳播速度為340 m/s

6、，那么他至少要離障礙物多遠(yuǎn)？(原聲與回聲區(qū)分的最短時(shí)間為0.1 s)【答案】17 m變式1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0.5 s聽到右邊山坡反射回來的聲音，又經(jīng)過1.5 s后聽到左邊山坡反射回來的聲音，若聲速為340 m/s，則這個(gè)山谷的寬度約為多少？【答案】425 m回聲測(cè)距的方法技巧利用回聲測(cè)距是波的反射的一個(gè)重要應(yīng)用，它的特點(diǎn)是聲源正對(duì)障礙物，聲源發(fā)出的聲波與回聲在同一條直線上傳播1若是一般情況下的反射，反射波和入射波是遵從反射定律的，可用反射定律作圖后再求解2利用回聲測(cè)距時(shí)，要特別注意聲源是否運(yùn)動(dòng)，若聲源運(yùn)動(dòng)，聲源發(fā)出的原聲至障礙物再返回至聲源的這

7、段時(shí)間與聲源的運(yùn)動(dòng)時(shí)間相同3解決波的反射問題，關(guān)鍵是根據(jù)物理情境規(guī)范作出幾何圖形，然后利用幾何知識(shí)結(jié)合物理規(guī)律進(jìn)行解題我們?cè)诩抑薪?jīng)常聽到優(yōu)美的聲樂從窗外飄來問題(1) 聲音為什么沒被障礙物所擋??？(2) 這種現(xiàn)象叫什么名字？【答案】(1) 聲波在傳播過程中遇到障礙物時(shí)，可以繞過障礙物繼續(xù)傳播(2) 這是聲波的衍射現(xiàn)象波的衍射1衍射是波特有的現(xiàn)象，一切波都可以發(fā)生衍射凡能發(fā)生衍射現(xiàn)象的都有波的存在2波的衍射總是存在的，只有“明顯”與“不明顯”的差異，波長(zhǎng)較長(zhǎng)的波容易發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象探究總結(jié)3波傳到小孔(障礙物)時(shí)，小孔(障礙物)仿佛是一個(gè)新波源，由它發(fā)出與原來同頻率的波在小孔(障礙物)后傳播，

8、就偏離了直線方向因此，波的直線傳播只是在衍射不明顯時(shí)的近似情況素養(yǎng)點(diǎn)評(píng)：本探究通過“波的衍射”的分析，培養(yǎng)“科學(xué)思維”素養(yǎng)波的衍射精練2(多選)一列波在傳播過程中通過一個(gè)較大障礙物，發(fā)生了一定程度的衍射，以下哪種情況可以使衍射現(xiàn)象更明顯()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【答案】BC【解析】波在介質(zhì)中傳播時(shí)波速是由介質(zhì)決定的，與波的頻率無關(guān)，所以改變波的頻率不會(huì)改變波速，但由vf可知，當(dāng)波速一定時(shí)，減小頻率則波長(zhǎng)增大而發(fā)生明顯衍射的條件是障礙物或孔、縫的尺寸比波長(zhǎng)小或相差不多，要使衍射現(xiàn)象變得明顯，可以通過縮小障礙物的尺寸，同時(shí)增大波長(zhǎng)即減小波的頻率來實(shí)現(xiàn)，故B

9、、C正確變式2(多選)如圖所示分別表示一列水波在傳播過程中遇到了小孔(A、B圖)或障礙物(C、D圖)，其中能發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的有()【答案】BD【解析】圖B中小孔與波長(zhǎng)相差不多，能發(fā)生明顯衍射圖D中障礙物與波長(zhǎng)相差不多，能發(fā)生明顯衍射故B、D正確衍射現(xiàn)象的兩點(diǎn)提醒1障礙物的尺寸的大小不是發(fā)生衍射的條件，而是發(fā)生明顯衍射的條件，波長(zhǎng)越大越易發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象2當(dāng)孔的尺寸遠(yuǎn)小于波長(zhǎng)時(shí)，盡管衍射十分明顯，但衍射波的能量很弱，也很難觀察到波的衍射核心素養(yǎng)微專題波的應(yīng)用B超人們?cè)谡f話或唱歌的時(shí)候，我們聽到的聲音稱為聲波，它的頻率在2020 000 Hz，超過20 000 Hz以上的聲波，人耳就不能聽見，稱

10、為超聲波，簡(jiǎn)稱超聲超聲在診斷疾病時(shí)，有多種形式：以振幅(amplitude)形式診斷疾病的稱“一維顯示” , 因振幅第一個(gè)英文字母是A，故稱A超，又稱一維超聲；以灰階即亮度(brightness)模式形式來診斷疾病的稱“二維顯示”，因亮度第一個(gè)英文字母是B，故稱B超，又稱二維超聲或灰階超聲【考題延伸】(2020年山東海岳中學(xué)月考)醫(yī)用B超儀發(fā)出的超聲波頻率為7.25104 Hz，這種超聲波在人體內(nèi)傳播的波長(zhǎng)為2 cm，在給某患者的肝臟病變部分進(jìn)行檢測(cè)時(shí)(如圖)，從探頭發(fā)出的同一超聲脈沖波經(jīng)病變部分反射回到探頭有兩個(gè)信號(hào)，相隔時(shí)間為t32 s，試計(jì)算患者病變部分的大小【答案】2.32 cm素養(yǎng)點(diǎn)

11、評(píng)：本題通過考查B超，培養(yǎng)學(xué)生的“科學(xué)思維”素養(yǎng)課堂小練 | 素養(yǎng)達(dá)成1(多選)下列現(xiàn)象中利用波的反射的是()A在水里的人能聽到岸上的聲音B醫(yī)生給病人做超聲波檢查C漁民利用聲波探測(cè)魚群D潛艇利用聲吶探測(cè)周圍物體的分布情況【答案】BCD【解析】在水里的人能聽到岸上的聲音是利用了聲波的折射，超聲波檢查身體、潛艇中的聲吶都是利用了超聲波的反射，漁民利用聲波探測(cè)魚群利用了聲波的反射，故A錯(cuò)誤，B、C、D正確2(2021屆新余一中檢測(cè))人在室內(nèi)講話的聲音比在室外空曠處講話的聲音要洪亮，是因?yàn)?)A室內(nèi)空氣不流動(dòng)B室內(nèi)聲音多次反射C室內(nèi)聲音發(fā)生折射 D室內(nèi)物體會(huì)吸附聲音【答案】B【解析】在室內(nèi)聽到的聲音洪

12、亮是因?yàn)槁暡ㄔ谑覂?nèi)墻壁上經(jīng)過多次反射而得到加強(qiáng)，故B正確3(多選)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(zhǎng)變短B波發(fā)生反射時(shí)，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【答案】BC【解析】波發(fā)生反射時(shí)，在同一種介質(zhì)中傳播，因此波長(zhǎng)、波速和頻率不變；波發(fā)生折射時(shí)，頻率不變，波速和波長(zhǎng)發(fā)生變化故A、D錯(cuò)誤，B、C正確4(多選)一列水波通過某孔的實(shí)際情況如圖所示，現(xiàn)把孔的尺寸變小，或者把水波的波長(zhǎng)變大，水波通過孔后的假想情況如圖中四幅圖所示，其假想錯(cuò)誤的圖示有()A孔變小B孔變小C波長(zhǎng)變大D波長(zhǎng)變大【答案】BD【解析】衍射現(xiàn)象是普遍存在的波遇到障礙物時(shí)都有繞過障礙物的特性，即衍射現(xiàn)象，但只有當(dāng)障礙物或孔的尺寸比波長(zhǎng)小或差不多時(shí)才能觀察到明顯的衍射現(xiàn)