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3.3 波的反射、折射和衍射
[课程标准]:知道波的反射和折射现象。
[核心素养目标]：
物理观念：（运动观念）通过实验认识波的反射和折射现象；
科学思维：通过用射线解释反射，折射现象，认识波动中建构模型的方法；知道波的衍射现象和波产生明显衍射现象的条件；
科学探究：会通过演示实验和生活中的现象总结反射和衍射的归路；
科学态度和责任：能够用衍射现象的知识去解释生活中的现象。
[重点难点]：对波的衍射现象的研究；衍射现象的理论解释。
[活动方案]：
活动一：阅读教材思考波的反射和折射遵循的规则
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？
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。
波的反射遵循光的反射规则，特点是什么？_________________________________________________
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反射波的波长，波速，频率是否改变？为什么？__________________________________________
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波的反射定律内容是？_____________________________________________________________________
例1：甲、乙两人站在一堵墙前面，两人相距2a，距墙均为a。当甲开了一枪后，乙在t时间后听到第一声枪响，则乙在什么时候能听到第二声枪响(　　)
听不到　　　　　
B.甲开枪后3t时间
C.甲开枪后2t时间 D.甲开枪后t时间
针对训练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。求：
(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？
活动二： 结合光的传播过程中的折射现象理解波的折射
在光的传播过程中，在遇到不同的介质时，由于光速的变化，会发生折射，我们知道在不同的介质中，机械波的速度也不同，也会发生波的折射。
思考：观察上图，是一列水波在深度不同的水域传播时发生的折射现象，这里发生水波折射现象的原因是什么？
在不同介质的分界面，也会发生类似的现象。
1．波的折射的定义： 。
2．折射定律： ，即 ．
例2：以下关于波的认识,不正确的是(　　)
A.潜艇利用声呐探测周围物体的分布情况,用的是波的反射原理
B.隐形飞机怪异的外形及表面涂特殊隐形物质,是为了减少波的反射,从而达到隐形目的
C.超声雷达的工作原理是利用波的折射
D.水波从深水区传到浅水区改变传播方向的现象,是波的折射现象
讨论与总结：
1．波的频率是由 决定的，介质中各个质点的振动都是受迫振动，因此不论是反射还是折射，波的频率是 ．
2．波速是由 决定的，波反射时是在同一介质中传播，因此波速 ，波折射时是在不同介质中传播，因此波速 ．
3．波长是由频率和波速共同决定的，即在波的反射中，由于波的频率和波速均不变，根据公式λ＝可知波长 ；在波的折射中，当进入新的介质中波速增大时，由λ＝可知波长 ，反之变小．
针对训练2.对于波的折射现象，下列说法正确的是（　　）
A．当入射速度小于折射速度时，折射方向偏离法线
B．当波垂直界面入射时，传播方向不改变，波速和波长都不改变
C．在波的折射中，波的频率不改变，波速和波长都发生改变
D．波发生折射时一定不会发生反射现象
活动三：阅读教材后回答：为什么在次声波的传播过程中，次声波很容易绕过障碍物？
（1）.分析水波的衍射实验
实验1：波长一定的水波通过宽度不同的狭缝
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 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 乙）。
现象：水波绕过小孔或障碍物继续传播．
实验2：（上，右边三个图）在狭缝宽度一定的情况下，波长对衍射实验的影响
（2）．发生明显衍射现象的条件：
（3）．怎么理解波的衍射的普遍性：
例3：如图所示，一小型渔港的防波堤两端MN相距约60m，在防波堤后A、B两处有两个小船进港躲避风浪。某次海啸引起的波浪沿垂直于防波堤的方向向防波堤传播，下列说法中正确的是（　　）
A．假设波浪的波长约为10m，则A、B两处小船完全不受波浪影响
B．假设波浪的波长约为10m，则A、B两处小船明显受到波浪影响
C．假设波浪的波长约为50m，则A、B两处小船基本上不受波浪影响
D．假设波浪的波长约为50m，则A、B两处小船明显受到波浪影响
针对训练3：图中S为在水面上振动的波源，M、N是水面上的两块挡板，其中N板可以上下移动，两板中间有一狭缝，此时测得A处水面没有明显振动，为使A处水面也能发生明显振动，可采用的方法是( )
A．使波源的频率增大 B．使波源的频率减小
C．移动N使狭缝的间距增大
D．在不移动M板的情况下，不能使A处发生明显振动
[课堂巩固练习]
1.如图所示，在水槽中放两块挡板，挡板中间留一个狭缝，观察水波经过狭缝后的传播情况。已知水波的波长不变，但狭缝的宽度不同，甲图狭缝较宽，乙图狭缝较窄。下列说法正确的是（　　）
A．机械波经过狭缝后均沿直线传播
B．甲图狭缝宽度比波长大得较多，衍射现象比较明显
C．乙图狭缝宽度跟波长相差不大，衍射现象比较明显
D．甲、乙两图中波的衍射现象均不明显
2.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 B．以较高的频率拍打水面
C．只要拍打，A就会明显振动 D．无论怎样拍打，A都不会明显振动
3.如图所示为两列不同频率的水波通过相同的小孔所形成的衍射图样，由图可知，两列波的波长和频率的大小关系是（　　）
A．λA＞λB，fA＞fB B．λA＜λB，fA＜fB
C．λA＞λB，fA＜fB D．λA＜λB，fA＞fB
4.甲、乙两人分乘两只小船在湖中钓鱼，两船相距24m。有一列水波在湖面上传播，使每只船每分钟上下浮动20次，当甲船位于波峰时，乙船位于波谷，这时两船之间还有5个波峰。
(1)此水波的波长为多少？波速为多少？
(2)若此波在传播过程中遇到一根竖立的电线杆，是否会发生明显的衍射现象？
(3)若该波经过一跨度为30m的桥洞，桥墩直径为3m，桥墩处能否看到明显衍射？
(4)若该桥为一3m宽的涵洞，洞后能否发生明显衍射？
[反思总结]：

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