波的反射、折射和衍射
【学习目标】
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。
【学习重点】
1．波的反射规律和折射规律。
2．波发生明显衍射的条件。
【学习难点】
波发生明显衍射的条件。
【学习过程】
一、波的反射
1．波的反射：__________________________________________________________。
波的反射现象实例：
（1）__________________________________________________________。
（2）__________________________________________________________。
（3）__________________________________________________________。
（4）__________________________________________________________。
概念：
（1）波面：__________________________________________________________。
（2）波线：__________________________________________________________。
2．反射规律：
①_________________________________________。
②_________________________________________。
③_________________________________________。
④_________________________________________。
3．用惠更斯原理解释波的反射
二、波的折射
1．波的折射：__________________________________________________________。
2．折射定律：
①________________________________。
②________________________________。
③________________________________。
④________________________________。
3．用惠更斯原理解释波的折射
三、波的衍射
1．波的衍射：__________________________________________________________。
在前面观察的基础上，进行下面的观察：
①在不改变波源的条件下，将障碍物的孔由较大逐渐变小。
可以看到波的衍射现象越来越_________。
②障碍物越小，衍射现象越__________。
③当障碍物的大小与波长相差不多时，波的衍射现象较__________。
2．发生明显衍射的条件是：_______________________________________________。
波的衍射现象是波所特有的现象。（只有明显与不明显）
3．波的衍射实例：
①_________________________________。
②_________________________________。
③_________________________________。
【针对训练】
1．教室中未放入桌凳前说话常有嗡嗡的尾声，摆了桌凳坐满了学生后这种现象减轻到似乎听不到了，这是因为______。
2．剧院内墙上敷上一层带孔的纸板，或者粘上许多小泥团，这是为了______。
3．如果旅游者走过一个山谷，他拍手以后经过0.5s听到右边山坡反射回来的声音，经过1.5s听到左边山坡反射回来的声音，则这个山谷的宽度大约是______m。
4．声波在空气中的传播速度为340m/s，一木匠在屋顶上每秒敲打2下，一观察者恰巧在看到木匠把锤举到最高时，听见敲打的声音，如果木匠上举和下击锤的时间相等，则观察者和木匠之间的最短距离是______m，如果观察者是在远处借助仪器看到木匠的动作和听到敲钉的声音，若用n表示听到响声后看到木匠把锤举到最高处的次数，则它们之间可能距离的一般表达式为______m。
5．如图所示是一列机械波从一种介质进入另一种介质中发生的现象，已知波在介质Ⅰ中的波速为v1，波在介质Ⅱ中的波速为v2，则v1:v2为（ ）
A．1:2 B．2:1 C．3:2 D．2:3
6．下列关于波的衍射的说法正确的是（ ）
A．衍射是一切波特有的现象
B．对同一列波，缝、孔或障碍物越小衍射现象越明显
C．只有横波才能发生衍射现象，纵波不能发生衍射现象
D．声波容易发生衍射现象是由于声波波长较大
7．下图所示，在水波槽里放两块挡板，当中留一窄缝，已知窄缝的宽度为0.5cm，所用水波的波长为5cm，则下列衍射图样中正确的是（ ）
8．以下说法中正确的是（ ）
A．波的衍射现象必须具备一定的条件，否则不可能发生衍射现象
B．要观察到水波明显的衍射现象，必须使狭缝的宽度远大于水波波长
C．波长越长的波，越容易发生衍射
D．“闻其声不见其人”，是声波的衍射现象
9．关于波，下列说法中错误的是（ ）
A．一切波都能发生反射和衍射
B．插在水中的细棒对水波的传播没有影响
C．在墙外听到墙内有人讲话，这是波的反射现象
D．当障碍物的尺寸比波长大很多时，能发生明显的波的衍射现象
10．波长为60m和17m的两列声波在空气中传播时，下列叙述正确的是（ ）
A．波长60m的声波比波长17m的声波传播速度慢
B．波长60m的声波比17m的声波的频率小
C．波长60m的声波比17m的声波易发生衍射
D．波长60m的声波不能被反射
波的反射、折射和衍射
【教学目标】
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。
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。
【演示】观察反射现象：在水波槽中放一块长木板，会看到从波源发出的圆形波，遇到长木板后，有一列圆形波从长木板反射回来。
波的反射是波遇到障碍物会返回来继续传播的现象。
入射角：入射波的波线与平面法线的夹角，用字母i表示。
反射角：反射波的波线与平面法线的夹角，用字母i＇表示。
由实验得出：
2．反射规律
①入射线、法线、反射线在同一平面内。
②入射线与反射线分居法线两侧。
③反射角等于入射角。
④反射波的波长、频率、波速都跟入射波相同。
3．用惠更斯原理解释波的反射
教师用动画演示
（二）波的折射
【演示】在水槽的一部分底面上放一块厚玻璃板，使槽分为深水区和浅水区两个区域，（水波在这两个区域中传播速度不同，因而可以把这两个区域看作是不同的介质），让水波从深水区射到两个区域的分界面上，并用投影仪将演示现象投影到屏幕上。同学们可以看到波由深水区进入浅水区继续传播，但是改变了传播方向。
1．波的折射：波从一种介质射入另一种介质时，传播方向发生改变的现象叫做波的折射。
折射角：折射波的波线与界面法线的夹角，用字母r表示。
2．折射定律：
①入射线、法线、折射线在同一平面内。
②入射线与折射线分居法线两侧。
③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：sinisinr=v1v2。
④折射波的波速、波长均发生改变。
3．用惠更斯原理解释波的折射
教师用动画演示
（三）波的衍射
我们向平静的湖面上投入一个小石子，可以看到石子激起的水波形成圆形的波纹，并向周围传播。当波纹遇到障碍物后会怎样？请学生思考、想象、猜测。
首先观察水槽中水波的传播：圆形的水波向外扩散，越来越大。然后，在水槽中放入一个不大的障碍物，观察水波绕过障碍物传播的情况。由此给出波的衍射定义。
让学生仔细观察演示现象。因为演示实验的不稳定，所以再用计算机多媒体演示衍射现象。
请学生思考讨论后给出定义，教师请学生回答并板书。
1．波的衍射：波可以绕过障碍物继续传播，这种现象叫作波的衍射。
引导学生观察：在水槽中放入一个有孔的障碍物，水波通过孔后也会发生同样的现象——衍射现象。再请学生看教材中的插图，解释“绕过障碍物”的含义。
发生明显波的衍射的条件：
在前面观察的基础上，引导学生进行下面的观察：
①在不改变波源的条件下，将障碍物的孔由较大逐渐变小。可以看到波的衍射现象越来越明显。
②引导学生思考障碍物的大小变化也会引起上述现象吗？
由此得出结论：障碍物越小，衍射现象越明显。
③在不改变障碍物大小的条件下，使水波的波长逐渐变大或逐渐变小。请学生回答是否也出现上述现象。
引导学生得出结论：当障碍物的大小与波长相差不多时，波的衍射现象较明显。
2．发生明显衍射的条件是：
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。
最后告诉学生：波的衍射现象是波所特有的现象。（只有明显与不明显）
3．应用
请学生思考和讨论在我们生活中是否遇到过波的衍射现象，举例说明：
例1：俗话说：“隔墙有耳”：是声波的衍射现象，既声音绕过障碍物到了耳朵。
例2：水波的衍射现象。
例3：在房间中可以接受到收音机和电视信号，是电磁波的衍射现象。
探究活动：让学生自己动手回家做衍射实验和观察声音的衍射现象。
【针对训练】
1．教室中未放入桌凳前说话常有嗡嗡的尾声，摆了桌凳坐满了学生后这种现象减轻到似乎听不到了，这是因为______。
2．剧院内墙上敷上一层带孔的纸板，或者粘上许多小泥团，这是为了______。
3．如果旅游者走过一个山谷，他拍手以后经过0.5s听到右边山坡反射回来的声音，经过1.5s听到左边山坡反射回来的声音，则这个山谷的宽度大约是______m。
4．声波在空气中的传播速度为340m/s，一木匠在屋顶上每秒敲打2下，一观察者恰巧在看到木匠把锤举到最高时，听见敲打的声音，如果木匠上举和下击锤的时间相等，则观察者和木匠之间的最短距离是______m，如果观察者是在远处借助仪器看到木匠的动作和听到敲钉的声音，若用n表示听到响声后看到木匠把锤举到最高处的次数，则它们之间可能距离的一般表达式为______m。
5．如图所示是一列机械波从一种介质进入另一种介质中发生的现象，已知波在介质Ⅰ中的波速为v1，波在介质Ⅱ中的波速为v2，则v1:v2为（ ）
A．1:2 B．2:1 C．3:2 D．2:3
6．下列关于波的衍射的说法正确的是（ ）
A．衍射是一切波特有的现象
B．对同一列波，缝、孔或障碍物越小衍射现象越明显
C．只有横波才能发生衍射现象，纵波不能发生衍射现象
D．声波容易发生衍射现象是由于声波波长较大
7．下图所示，在水波槽里放两块挡板，当中留一窄缝，已知窄缝的宽度为0.5cm，所用水波的波长为5cm，则下列衍射图样中正确的是（ ）
8．以下说法中正确的是（ ）
A．波的衍射现象必须具备一定的条件，否则不可能发生衍射现象
B．要观察到水波明显的衍射现象，必须使狭缝的宽度远大于水波波长
C．波长越长的波，越容易发生衍射
D．“闻其声不见其人”，是声波的衍射现象
9．关于波，下列说法中错误的是（ ）
A．一切波都能发生反射和衍射
B．插在水中的细棒对水波的传播没有影响
C．在墙外听到墙内有人讲话，这是波的反射现象
D．当障碍物的尺寸比波长大很多时，能发生明显的波的衍射现象
10．波长为60m和17m的两列声波在空气中传播时，下列叙述正确的是（ ）
A．波长60m的声波比波长17m的声波传播速度慢
B．波长60m的声波比17m的声波的频率小
C．波长60m的声波比17m的声波易发生衍射
D．波长60m的声波不能被反射
课件25张PPT。波的反射、折射和衍射横波纵波一、机械波的形成 由于介质之间存在着相互作用力，作为波源的质点就带动周围质点振动，波源周围的质点获得能量后，再带动邻近质点振动。 二、波长、频率和波速1.波长2.频率3.波速相邻两个波峰或波谷之间的距离。??波源振动的频率（快慢）。（1）波的频率与介质无关，只决定于波源的频率。（2）波速由介质决定，同性质、不同频率的机械波在同种介质中的波速相同。机械波在介质中传播的速度。 18世纪，意大利教士兼生物学家斯帕兰扎尼
研究蝙蝠在夜间活动时，发现蝙蝠是靠高频率的
尖叫来确定障碍物的位置的。这种尖叫声在每秒
2万到10万赫兹之间，我们的耳朵对这样频率范围内的声波是听不到的。这样的声波称为超声波。蝙蝠发出超声波，然后借助物体反射回来的回声，就能判断出所接近的物体的大小、形状和运动方式。蝙蝠的“眼睛” 雷达是利用无线电波发现目标，并测定其位置的设备。由于无线电波具有恒速、定向传播的规律，因此，当雷达波碰到飞行目标(飞机、导弹）等时，一部分雷达波便会反射回来，根据反射雷达波的时间和方位便可以计算出飞行目标的位置。
由于一般飞机的外形比较复杂，总有许多部分能够强烈反射雷达波，因此整个飞机表面涂以黑色的吸收雷达波的涂料。一、波的反射一、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。 2.反射规律：
①入射线、法线、反射线在同一平面内；
②入射线与反射线分居法线两侧；
③反射角等于入射角。 入射角：入射波的波线与平面法线的夹角叫做入射角。 反射角：反射波的波线与平面法线的夹角叫做反射角。 一、波的反射波面：同一时刻，介质中处于波峰或波谷的质点所构成的面叫做波面。 波线：用来表示波的传播方向的跟各个波面垂直的线叫做波线。 惠更斯原理：介质中任一波阵面上的各点， 都是发射子波的新波源，其后任意时刻，这些子波的包络面就是新的波阵面。 一、波的反射 惠更斯原理：介质中任一波阵面上的各点， 都是发射子波的新波源，其后任意时刻，这些子波的包络面就是新的波阵面。 一、波的反射用惠更斯原理确定下一时刻球面波的波面??子波波源一、波的反射用惠更斯原理确定下一时刻平面波的波面??子波波源一、波的反射用惠更斯原理解释波的反射二、波的折射二、波的折射1.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。 2.折射规律：
①入射线、法线、折射线在同一平面内；
②入射线与折射线分居法线两侧；
③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。 折射角：折射波的波线与两介质界面法线的夹角叫做折射角。 ?二、波的折射思考：折射波的频率、波速、波长与入射波的相等吗？为何？ 波速不同传播方向改变?二、波的折射1.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。 2.折射规律：
①入射线、法线、折射线在同一平面内；
②入射线与折射线分居法线两侧；
③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。 ?④折射波的波速、波长均发生改变 。 ?二、波的折射用惠更斯原理解释波的折射三、波的衍射视频观察水波的衍射视频观察水波的衍射三、波的衍射三、波的衍射1.波的衍射：波可以绕过障碍物继续传播，这种现象叫作波的衍射。 2.衍射规律：
①窄缝宽度跟波长相差不多时，有明显的衍射现象；
②窄缝宽度比波长大得越多，衍射现象越不明显；
③窄缝宽度跟波长相比非常大时，水波将沿直线传播，观察不到衍射现象。 1.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：三、波的衍射 2.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。思考：衍射中真的是孔或障碍物的尺寸越小越好吗？ 当孔或障碍物的尺寸过小时，由于衍射到后方的能量较弱，故衍射现象仍不明显。 1.衍射是波特有的现象，一切波都能发生衍射。但要发生明显的衍射现象需要满足一定的条件，当不满足时，衍射现象虽然存在，但由于是不明显的衍射现象，不易被我们观察到。波的衍射实例三、波的衍射 2.具体实例： （1）声波的衍射——隔墙有耳 （2）电磁波的衍射——收看电视【例题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？【例题2】如图所示，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？
