人教版高中物理选修一 3.3 波的反射、折射和衍射 课件+教案

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波的反射、折射和衍射
第3章 第3节
人教版高中物理选择性必修1
板书设计
作业布置
拓展提高
课堂总结
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?
新知导入
一、波的反射
当波传播到两种介质的分界面时，一部分返回来继续传播的现象。
新知讲解
反射线与法线的夹角i’ 叫做反射角。
入射角i：
入射线与法线的夹角i叫做入射角。
反射角i’：
法线
分界面
反射定律：
（1）入射线、法线、反射线在同一平面内，入射线与反射线分居法线两侧，反射角等于入射角。
（2）反射波的波长、频率、波速都跟入射波相同． （3）波遇到两种介质界面时，总存在反射．
新知讲解
1．回声是声波的反射现象．
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．
声波在云层界面多次反射．
3．在空房间里讲话感觉声音响．
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，在房间里听不到回声，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．
新知讲解
1、有一辆汽车以15 m/s的速度匀速行驶,在其正前方有一陡峭山崖,汽车鸣笛2 s后司机听到回声,此时汽车距山崖的距离有多远?(v声=340 m/s)
解析：汽车匀速行驶,速度为v车=15 m/s,声音在空气中传播速度不变。汽车从发出笛声到接收到笛声,二者运动时间相同。如图所示。设汽车在A点发出笛声,A点到山崖B的距离为x1,汽车运动到C点接收到笛声,设AC距离为x2,CB距离为x,因二者运动时间相同,则有x1=x2+x①x1+x=v声t=340 m/s·t②x2=v车t=15 m/s·t③联立①②③得x=325 m。
课堂练习
二 、波的折射
波从一种介质进入另一种介质时，波的传播方向发生了改变的现象叫做波的折射。
新知讲解
折射角（r）：
折射波的波线与两介质界面法线的夹角r叫做折射角。
1.当入射速度大于折射速度时，折射角折向法线。
2.当入射速度小于折射速度时，折射角折离法线。
3.当垂直界面入射时，传播方向不改变，属折射中的特例。
4.在波的折射中，波的频率不改变，波速和波长都发生改变。
波发生折射的原因：是波在不同介质中的速度不同
折射定律：
入射线、法线、折射线在同一平面内，入射线与折射线分居法线两侧．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。
新知讲解
三 、波的衍射
波绕过障碍物继续传播的现象叫做波的衍射。
1.一切波都能发生衍射
2.衍射是波特有的现象
衍射的实质：振动的形式和能量传到障碍物后方的阴影区域中。
新知讲解
只有缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长相差不多，或者比波长更小时，才能观察到明显的衍射现象。
发生明显衍射现象的条件
新知讲解
1、声波的衍射
——隔墙有耳
2、电磁波的衍射
——收看电视
3、医院中有一种“B超”仪器，常用来探测人体内脏的位置及发现可能的病变，这种仪器为什么要使用超声波而不用普通的声波？
1）超声波的频率范围为大于20000Hz，其相应波长小于17mm；
2）超声波频率高，故超声波能量大，才容易穿透皮肤和组织；
3）超声波波长短，不易衍射，在一定距离内沿直线传播，方向性好，故所拍图像清晰。
新知讲解
1、操场上的喇叭正在播放音乐，有高音也有低音。走到离操场不远的教学大楼后面，听到喇叭播放的音乐声有所减弱。是高音还是低音减弱得明显一些？为什么？
高音会减弱得明显一些。因为波长越长的波，衍射现象越明显，低音声波比高音声波的波长长，则经过教学大楼时，衍射现象更明显，故高音会减弱得明显一些。
新知讲解
2、(多选)观察水面波衍射的实验装置如图所示,AC和BD是两块挡板,AB是一个孔,O是波源,图中已画出波源所在区域波的传播情况,每两条相邻波纹(图中曲线)之间距离表示一个波长,则波经过孔之后的传播情况,下列描述正确的是( 　　)A.此时能明显观察到波的衍射现象B.挡板前后波纹间距离相等C.如果将孔AB扩大,有可能观察不到明显的衍射现象D.如果孔的大小不变,使波源频率增大,能更明显地观察到衍射现象
ABC
课堂练习
解析：从题图中可看出孔AB的尺寸小于一个波长,所以此时能明显地观察到波的衍射现象,选项A正确;因为穿过挡板小孔后的波速不变,频率相同,所以波长也相同,选项B正确;若将孔AB扩大,将可能不满足发生明显衍射现象的条件,就有可能观察不到明显的衍射现象,选项C正确;若将波源频率增大,由于波速不变,所以波长变小,将可能不满足发生明显衍射现象的条件,就有可能观察不到明显的衍射现象,选项D错误。
课堂练习
1.以下关于波的衍射的说法正确的是(　　)A.波遇到障碍物时,一定会发生明显的衍射现象B.当障碍物的尺寸比波长大得多时,衍射现象很明显C.当孔的大小比波长小时,衍射现象很明显D.只有当障碍物的尺寸与波长相差不多时,才会发生明显的衍射现象
解析：凡是波都能发生衍射现象,不过有时衍射现象明显,有时衍射现象不明显。只有当缝、孔或障碍物的尺寸跟波长相差不多或比波长更小时,才能发生明显的衍射现象。
C
拓展提高
2、对于波长为100 m的声波,下列说法正确的是(　　)A.在同一介质中,比波长为20 m的声波传播快B.在空气中的频率比在水中大C.声波能发生折射,但折射后频率发生变化D.声波能发生反射,但反射后波速不变
解析：机械波的传播速度由介质决定,波的频率由波源决定,与介质无关,所以折射后,波进入另一种介质,传播速度发生变化,反射后回到原来的介质,传播速度不变,故选项D正确。
D
拓展提高
3、如图所示,1、2、3分别代表入射波、反射波、折射波的波线,则(　　)A.2与1的波长、频率相等,波速不等B.2与1的波速、频率相等,波长不等C.3与1的波速、频率、波长均相等D.3与1的频率相等,波速、波长均不等
解析：反射波的波长、频率、波速与入射波都应该相等,故选项A、B错。折射波的波长、波速与入射波都不等,但频率相等,故选项C错,选项D正确。
D
拓展提高
波的反射、折射、衍射
折射
反射定律
反射
发生明显衍射的条件
折射定律
衍射
课堂总结
波的反射、折射、衍射
折射
反射定律
反射
发生明显衍射的条件
折射定律
衍射
板书设计
课后练习和同步练习
作业布置
课程结束
人教版高中物理选择性必修1