资源简介

3.4　波的反射与折射
【学习目标】
1.通过任务1及其活动，认识波的反射现象，知道产生这些现象的原因及其规律。(物理观念、科学探究)
2.通过任务2及其活动，认识波的折射现象，知道产生这些现象的原因及其规律。(物理观念、科学探究)
【自主预习】
思考并回答问题。
思考：在初中我们曾学习过光的反射的相关知识，大家还记得光的反射定律吗 结合生活现象，水波的反射是否遵守反射定律

正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)反射波的频率、波速与入射波相同。 (　　　)
(2)折射波的频率、波速与入射波相同。 (　　　)
(3)夏日的雷声有时轰鸣不绝，原因是声波在云层里发生多次反射。 (　　　)
【合作探究】
任务1　探究波的反射
一、天坛公园的回音壁
天坛公园的回音壁，是皇穹宇的围墙。墙高为3.72米，厚为0.9米，直径为61.5米，周长为193.2米。墙壁是用磨砖对缝砌成的，墙头覆着蓝色琉璃瓦。围墙的弧度十分规则，墙面极其光滑整齐，对声波的反射是十分规则的。只要两个人分别站在东、西配殿后，贴墙而立，无论说话声音多小，对方都能听得清清楚楚。
二、演示实验：水波的反射
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。
1.正常情况下，声波是沿直线传播的，两个人分别站在东、西配殿后，声音是如何传播的



2.观察水波的反射现象，请描述所观察的现象。



波的反射：反射线、法线与入射线在同一平面内，反射线与入射线分居法线两侧，反射角等于入射角。
活动　问题讨论
人们听不清对方说话时，除了让一只耳朵转向对方，还习惯性地把同侧的手附在耳旁，这样做是利用声波的什么特点来提高耳朵的接收能力
应用　回声测距
一艘轮船以4 m/s的速度在无风的河面上航行，某时刻船发出一声鸣笛，旅客在3 s后听到前方悬崖反射回来的声音，问悬崖离轮船原来位置有多远 已知声音在空气中的传播速度为340 m/s。

【归纳总结】
回声测距的三种情况
(1)当声源不动时，声波遇到了静止障碍物会反射回来。由于反射波与入射波在同一介质中传播速度相同，因此，入射波和反射波在传播距离一样的情况下，用的时间相等，设经过时间t听到回声，则声源距障碍物的距离s=v声 。
(2)当声源以速度v向静止的障碍物运动或障碍物以速度v向静止的声源运动时，经过时间t听到回声时障碍物到声源的距离s=(v声-v) 。
(3)当声源以速度v远离静止的障碍物或障碍物以速度v远离静止的声源时，经过时间t听到回声时障碍物到声源的距离s=(v声+v) 。
任务2　探究波的折射
实验：水波的折射
在矩形水槽底部垫一块厚度均匀的玻璃板，形成深水区和浅水区。利用振动发生器激起水波。观察水波从深水区传播到浅水区。
1.观察实验，请描述所观察的现象。


2.利用波线来表示波的传播方向，我们观察到波线在深水区与浅水区的交界处发生了什么



3.这种现象与我们学习过的什么现象有相似之处


①　　　波都会发生折射现象。一列水波在②　　　的水域传播时，在交界面处将发生折射。
应用　波的反射与折射中物理量的变化
(原创)水波的反射现象如图1所示，水波的折射现象如图2所示。下列说法正确的是 (　　　)
A.机械波发生折射时，传播方向发生改变，波速不变
B.机械波发生折射时，传播方向发生改变，频率改变
C.机械波发生折射时，传播方向发生改变，波长不变
D.机械波发生反射时，传播方向发生改变，频率不变
波由一种介质进入另一种介质时，波的频率、波长、波速会发生变化吗

【归纳总结】
　　向前传播的波在两种介质的界面上可以同时发生反射和折射现象，一些物理量也会相应发生变化，比较如下：
波的反射 波的折射
传播方向 改变，θ反=θ入 改变，θ折≠θ入
频率f 不变 不变
波速v 不变 改变
波长λ 不变 改变
【随堂检测】
1.(任务1)(多选)下列现象中利用了波的反射的是 (　　　)
A.在水里的人能听到岸上的声音
B.医生给病人做超声波检查
C.渔民利用声波探测鱼群
D.潜艇利用声呐探测周围物体的分布情况
2.(任务1)人在室内讲话的声音比在空旷的室外讲话声音要洪亮，是因为 (　　　)
A.室内空气不流动
B.室内声音多次被反射
C.室内声音发生折射
D.室内物体会吸收声音
3.(任务2)一列声波从空气传入水中，已知在水中声速较大，则 (　　　)
A.声波频率不变，波长变小
B.声波频率不变，波长变大
C.声波频率变小，波长变大
D.声波频率变大，波长不变
4.(任务2)机械波在深度不同的A、B两部分水中传播，某时刻的波形如图所示，图中明亮区域中间位置为波峰，A部分中波峰间距是B部分中波峰间距的2倍，已知机械波在B部分中波速为0.6 m/s，则该机械波 (　　　)
A.B部分深度大于A部分深度
B.在A部分中的波速为0.3 m/s
C.由A部分进入B部分频率变大
D.在两部分交界面发生了折射现象
参考答案
自主预习·悟新知
思考：反射光线、法线与入射光线在同一平面内，反射光线与入射光线分居法线两侧，反射角等于入射角。水波的反射遵守反射定律。
判断　(1)√　(2)×　(3)√
合作探究·提素养
任务1
问题引领
1.由于围墙的弧度十分规则，声音在墙面上得到规则的反射。
2.对于振动发生器在水中形成的平面波，可以用垂直于波的直线来表示波的传播方向，也可以用垂直于反射波的直线来表示反射波的传播方向。具体表述略。
应用探究
活动　【提示】在耳朵原有形状、面积的基础上增加一个手的面积是为了增加波的反射来提高耳朵接收到声波的强度。
例1　【解答】依据题意画出情境示意图，如图所示。设轮船发出鸣笛声时在B处，旅客听到回声时在A处，即3 s内轮船前进了l，声波经过2s-l的距离传到A处，有v声t=2s-l=2s-v船t，解得s=t= m=516 m。
任务2
问题引领
1.略。
2.波的传播方向发生了改变。
3.光的折射。
知识生成　①一切　②深度不同
应用探究
例2　【答案】D
【提示】 频率不变，介质不同，波速不同，波长不同。
【解析】由图2可知，机械波发生折射时，传播方向发生改变。折射是波由一种介质进入另一种介质，传播方向发生改变的现象，波速由介质决定，介质变了，波速通常发生改变，A项错误；频率由波源决定，波源没变，频率不变，B项错误；波长=，频率不变，波速改变，则波长改变，C项错误；机械波发生反射时，由于介质没变，所以波长、波速、频率都不变，D项正确。
随堂检测·精评价
1.BCD　【解析】在水里的人能听到岸上的声音是利用了声波的折射，超声波检查身体、潜艇中的声呐都是利用了超声波的反射，渔民利用声波探测鱼群利用了声波的反射，A项错误，B、C、D三项正确。
2.B　【解析】人在室内说话，声波会被室内物体、墙壁反射，甚至反射多次，因而显得声音洪亮。
3.B　【解析】由于波的频率由波源决定，因此波无论在空气中还是在水中，频率都不变，C、D两项错误；又因声波在水中速度较大，由公式v=λf可得，声波在水中的波长变大，A项错误，B项正确。
4.D　【解析】A部分中波峰间距是B部分中波峰间距的2倍，可知波在A部分中的波长等于B部分的波长的2倍，即λA=2λB，水波在深水区的传播速率比浅水区快，则A部分的深度大于B部分的深度，A项错误；波在A、B两部分中传播时周期和频率不变，则λA=vAT，λB=vBT，在A部分中的波速vA=1.2 m/s，B、C两项错误；波在两种介质中的传播速度不相等，则在两部分交界面发生了折射现象，D项正确。

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