3.3 波的反射、折射和衍射 导学案-(2019)新人教版高中物理高二选择性必修第一册.rar

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3.3 波的反射、折射和衍射波的反射、折射和衍射【学习目标学习目标】1.了解波的反射现象,知道波在界面反射时遵循的规律,并能解释生活中波的反射现象。2.了解波的折射现象,知道波折射时遵循的规律3.知道什么是波的衍射,理解发生明显衍射现象的条件【开启新探索开启新探索】前面两节,我们学习了如何形成机械波、波的传播特点以及如何定量的对波进行描述。在接下来的几节中我们将研究波在传播过程中又有怎样的特点。【质疑提升质疑提升 1】波的反射波的反射1. 蝙蝠在飞行的时候,能根据发出、接收超声波就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,叫做“回声定位”。你知道这是蝙蝠应用了波的哪种特性? 你还知道这种特性的哪些实例?试举例说明实例是应用还是减弱。2. 什么是波的反射?波的反射遵循怎样的规律?(1) 波的反射:当波遇到 时 的现象叫做波的反射。(2) 波的反射遵循反射定律:反射线、法线与入射线在 内,反射线与入射线分居法线 ,反射角 入射角。(3) 波遇到两种介质的界面时, 存在反射。 (选填“一定” 、 ”不一定”)(4) 波的反射应用实例: ,防止实例: 。(5) 波在反射前后,频率 、波速 、波长 。 (选填“变化” 、 “改变化” )(6)机械波可以反射,电磁波 反射。 (选填“也可以” 、 “不可以” )【质疑提升质疑提升 2】波的折射波的折射1. 通过初中的学习我们知道,光从一种介质进入另一种介质时会发生折射。理论和实验表明,一切波都会发生折射,阅读课本 P67,理解水波在深度不同的水域传播时,在交界面处将发生折射。总结一下什么是波的折射? (1)波的折射:波从 进入 时, 会发生 ,称波的折射。(2)波在折射前后,频率 、波速 、波长 。 (选填“变化” 、 “不变化” )【质疑提升质疑提升 3】波的衍射波的衍射1. “未见其人,先闻其声” 、 “隔墙有耳” 、水波绕过细小的障碍物继续传播的现象,说明波在传播过程中具有怎样的特性?2. 什么是波的衍射?你对“波绕过继续”有怎样的理解?(1)波的衍射:波可以 障碍物 传播,这种现象称为波的衍射。(2)对衍射的理解:如图所示,一点状声源振动,前方有一障碍物,波可以传到哪些区域,说明波发生了衍射现象。 (3)声波、水波等机械波可以发生衍射,电磁波 衍射。 (选填“也可以” 、 “不可以” )3.一切波都可以衍射,但波的衍射有明显、不明显的差异。波在什么条件下能够发生明显的衍射现象?观察课本 P67 图 3.3-3“波长一定的水波通过宽度不同的狭缝” ,说明:(1) 甲、乙两图中,哪个图的水波衍射更明显?(2) 当由宽缝逐渐减小狭缝宽度时,衍射现象是更明显、还是更不明显?(3) 更明显的衍射时,狭缝的宽度与波长大小上有怎样的关系?4.保持狭缝的宽度不变,改变水波的波长。观察课本 P68 图 3.3-4“波长不同的水波通过宽度一定的狭缝” ,说明:甲、乙、丙三图,哪个图中反映出的衍射现象比较明显?此时波长和狭缝大小具有怎样的关系?5.通过以上两例,总结波明显衍射现象条件?6正常人能够听见 20Hz 到 20000Hz 的声音,为什么声波有明显的衍射现象?【学以致用学以致用】1一列波在第一种均匀介质中的波长为 1,在第二种均匀介质中的波长为 2,且 1=32,那么波在这两种介质中的频率之比和波速之比分别为()A3:1 1:1 B1:1 3:1 C1:3 1:1 D1:1 1:32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,会发生明显的衍射现象C当孔的大小比波长小时,会发生明显的衍射现象D通常讲话产生的声波,经过尺寸为 1mm 左右的障碍物时不会发生明显的衍射现象3 在水波槽的衍射实验中,若打击水面的振子振动的频率是 5 Hz,水波在水波槽中的传播速度是 0.05 m/s,为观察到显著的衍射现象,小孔直径 d 应为()A10 cm B5 m Cd1 cm Dd1 cm4一列水波穿过小孔产生衍射,衍射后的水波( )A波长增大B波速度增大C频率减小D振幅减小【核心素养专练核心素养专练】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2下列说法中错误的是( )A衍射是一切波特有的现象B障碍物或孔越小越易产生衍射C在空旷的山谷里叫喊,可以听到回音,这是声波的衍射现象D在空旷的山谷里叫喊,可以听到回音,这是声音的反射现象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4如图所示是水波遇到小孔或障碍物后的图像,图中每两条实线间的距离表示一个波长,其中正确的图像是( )ABCD5小河中有一个实心桥墩 P,A 为靠近桥墩浮在平静水面上的一片树叶,俯视如图所示。现在 S 处以某一频率拍打水面,使形成的水波能带动树叶 A 明显振动起来,可以采用的方法是()A以较低的频率拍打水面BB以较高的频率拍打水面C只要拍打,A 就会明显振动DD无论怎样拍打,A 都不会明显振动6波长为 60 m 和 17 m 的两列声波在空气中传播时,下列叙述正确的是()A波长为 60 m 的声波比 17 m 的声波传播速度慢B波长为 60 m 的声波比 17 m 的声波频率高C波长为 60 m 的声波比 17 m 的声波易发生明显衍射D波长为 17 m 的声波不能发生衍射7如图,是观察水面波衍射的实验装置,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,相邻波纹间距离与 AB 间距相等。下列说法正确的是()A水面波经过孔后波速减小B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D如果将孔扩大,可能观察不到明显的衍射现象8渔船上的声呐利用超声波来探测远方鱼群的方位。某渔船发出的一列沿轴传播的超声x波在时的波动图像如图甲所示,图乙为质0t 点的振动图像,则()PA该波沿轴正方向传播xB该波的传播速率为 0.25m/sC经过 0.5s,质点沿波的传播方向移动 2mPD若遇到 3m 的障碍物,该波能发生明显的衍射现象9. 蝙蝠是通过声波的反射来判断前方是否有障碍物的。科学家在蝙蝠飞行的空间里横跨了很多系有铜铃的绳索,蝙蝠黑暗中在此空间飞行时不会碰撞这些绳索而导致铜铃发声。据此,你认为蝙蝠发出的声波频率应该具有怎样的特征?尽可能用数量级来描述你的估算。 不碰,反射,少衍射。所以波长更小。远小于 1 .7cm10. 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? 高音减小明显。因频率大,波长小,不易明显衍射11. 如图,挡板 M 是固定的,挡板 N 可以上下移动。现在把 M、N 两块挡板中的空隙当作一个“小孔”做水波的衍射实验,出现了图示中的图样,P 点的水没有振动起来。为了使挡板左边的振动传到 P 点,可以采用什么办法?减小 MN 间距、减小频率12.假想人耳可听到的声波波长在毫米数量级。从波的衍射角度思考,这对我们的生活会产生怎样的影响?13一列声波在空气中的波长为 0.2 m,当该声波从空气中以某一角度传入介质中时,波长变为 0.6 m,若空气中的声速是 340 m/s。求:(1)该声波在介质中传播时的频率;(2)该声波在介质中传播的速度;(3)若声波垂直进入介质,经 0.4 s 返回空气,则介质的深度为多少。170010202043.3 波的反射、折射和衍射【学习目标】1.了解波的反射现象,知道波在界面反射时遵循的规律,并能解释生活中波的反射现象。2.了解波的折射现象,知道波折射时遵循的规律3.知道什么是波的衍射,理解发生明显衍射现象的条件【开启新探索】前面两节,我们学习了如何形成机械波、波的传播特点以及如何定量的对波进行描述。在接下来的几节中我们将研究波在传播过程中又有怎样的特点。【质疑提升 1】波的反射1. 蝙蝠在飞行的时候,能根据发出、接收超声波就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,叫做“回声定位”。你知道这是蝙蝠应用了波的哪种特性? 你还知道这种特性的哪些实例?试举例说明实例是应用还是减弱。2. 什么是波的反射?波的反射遵循怎样的规律?(1) 波的反射:当波遇到 时 的现象叫做波的反射。(2) 波的反射遵循反射定律:反射线、法线与入射线在 内,反射线与入射线分居法线 ,反射角 入射角。(3) 波遇到两种介质的界面时, 存在反射。 (选填“一定” 、 ”不一定”)(4) 波的反射应用实例: ,防止实例: 。(5) 波在反射前后,频率 、波速 、波长 。 (选填“变化” 、 “改变化” )(6)机械波可以反射,电磁波 反射。 (选填“也可以” 、 “不可以” )【质疑提升 2】波的折射1. 通过初中的学习我们知道,光从一种介质进入另一种介质时会发生折射。理论和实验表明,一切波都会发生折射,阅读课本 P67,理解水波在深度不同的水域传播时,在交界面处将发生折射。总结一下什么是波的折射? (1)波的折射:波从 进入 时, 会发生 ,称波的折射。(2)波在折射前后,频率 、波速 、波长 。 (选填“变化” 、 “不变化” )【质疑提升 3】波的衍射1. “未见其人,先闻其声” 、 “隔墙有耳” 、水波绕过细小的障碍物继续传播的现象,说明波在传播过程中具有怎样的特性?2. 什么是波的衍射?你对“波绕过继续”有怎样的理解?(1)波的衍射:波可以 障碍物 传播,这种现象称为波的衍射。(2)对衍射的理解:如图所示,一点状声源振动,前方有一障碍物,波可以传到哪些区域,说明波发生了衍射现象。 (3)声波、水波等机械波可以发生衍射,电磁波 衍射。 (选填“也可以” 、 “不可以” )3.一切波都可以衍射,但波的衍射有明显、不明显的差异。波在什么条件下能够发生明显的衍射现象?观察课本 P67 图 3.3-3“波长一定的水波通过宽度不同的狭缝” ,说明:(1) 甲、乙两图中,哪个图的水波衍射更明显?(2) 当由宽缝逐渐减小狭缝宽度时,衍射现象是更明显、还是更不明显?(3) 更明显的衍射时,狭缝的宽度与波长大小上有怎样的关系?4.保持狭缝的宽度不变,改变水波的波长。观察课本 P68 图 3.3-4“波长不同的水波通过宽度一定的狭缝” ,说明:甲、乙、丙三图,哪个图中反映出的衍射现象比较明显?此时波长和狭缝大小具有怎样的关系?5.通过以上两例,总结波明显衍射现象条件?6正常人能够听见 20Hz 到 20000Hz 的声音,为什么声波有明显的衍射现象?【学以致用】1一列波在第一种均匀介质中的波长为 1,在第二种均匀介质中的波长为 2,且 1=32,那么波在这两种介质中的频率之比和波速之比分别为()A3:1 1:1 B1:1 3:1 C1:3 1:1 D1:1 1:32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,会发生明显的衍射现象C当孔的大小比波长小时,会发生明显的衍射现象D通常讲话产生的声波,经过尺寸为 1mm 左右的障碍物时不会发生明显的衍射现象3 在水波槽的衍射实验中,若打击水面的振子振动的频率是 5 Hz,水波在水波槽中的传播速度是 0.05 m/s,为观察到显著的衍射现象,小孔直径 d 应为()A10 cm B5 m Cd1 cm Dd1 cm4一列水波穿过小孔产生衍射,衍射后的水波( )A波长增大B波速度增大C频率减小D振幅减小【核心素养专练】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2下列说法中错误的是( )A衍射是一切波特有的现象B障碍物或孔越小越易产生衍射C在空旷的山谷里叫喊,可以听到回音,这是声波的衍射现象D在空旷的山谷里叫喊,可以听到回音,这是声音的反射现象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4如图所示是水波遇到小孔或障碍物后的图像,图中每两条实线间的距离表示一个波长,其中正确的图像是( )ABCD5小河中有一个实心桥墩 P,A 为靠近桥墩浮在平静水面上的一片树叶,俯视如图所示。现在 S 处以某一频率拍打水面,使形成的水波能带动树叶 A 明显振动起来,可以采用的方法是()A以较低的频率拍打水面BB以较高的频率拍打水面C只要拍打,A 就会明显振动DD无论怎样拍打,A 都不会明显振动6波长为 60 m 和 17 m 的两列声波在空气中传播时,下列叙述正确的是()A波长为 60 m 的声波比 17 m 的声波传播速度慢B波长为 60 m 的声波比 17 m 的声波频率高C波长为 60 m 的声波比 17 m 的声波易发生明显衍射D波长为 17 m 的声波不能发生衍射7如图,是观察水面波衍射的实验装置,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,相邻波纹间距离与 AB 间距相等。下列说法正确的是()A水面波经过孔后波速减小B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D如果将孔扩大,可能观察不到明显的衍射现象8渔船上的声呐利用超声波来探测远方鱼群的方位。某渔船发出的一列沿轴传播的超声x波在时的波动图像如图甲所示,图乙为质0t 点的振动图像,则()PA该波沿轴正方向传播xB该波的传播速率为 0.25m/sC经过 0.5s,质点沿波的传播方向移动 2mPD若遇到 3m 的障碍物,该波能发生明显的衍射现象9. 蝙蝠是通过声波的反射来判断前方是否有障碍物的。科学家在蝙蝠飞行的空间里横跨了很多系有铜铃的绳索,蝙蝠黑暗中在此空间飞行时不会碰撞这些绳索而导致铜铃发声。据此,你认为蝙蝠发出的声波频率应该具有怎样的特征?尽可能用数量级来描述你的估算。 不碰,反射,少衍射。所以波长更小。远小于 1 .7cm10. 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? 高音减小明显。因频率大,波长小,不易明显衍射11. 如图,挡板 M 是固定的,挡板 N 可以上下移动。现在把 M、N 两块挡板中的空隙当作一个“小孔”做水波的衍射实验,出现了图示中的图样,P 点的水没有振动起来。为了使挡板左边的振动传到 P 点,可以采用什么办法?减小 MN 间距、减小频率12.假想人耳可听到的声波波长在毫米数量级。从波的衍射角度思考,这对我们的生活会产生怎样的影响?13一列声波在空气中的波长为 0.2 m,当该声波从空气中以某一角度传入介质中时,波长变为 0.6 m,若空气中的声速是 340 m/s。求:(1)该声波在介质中传播时的频率;(2)该声波在介质中传播的速度;(3)若声波垂直进入介质,经 0.4 s 返回空气,则介质的深度为多少。17001020204
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