河北省唐山市开滦第二中学高中物理 12.3 波长、频率和波速导学案 新人教版选修34.doc

河北省唐山市开滦第二中学高中物理 12.3 波长、频率和波速导学案 新人教版选修3-4【学习目标】1知道什么是波的波长，能在波的图象中求出波长。 2知道什么是波传播的周期（频率），理解各质点振动周期与波源振动周期的关系。 3知道波速的物理意义，理解波长、周期（频率）和波速之间的关系，能用它解决实际问题。 4理解周期（频率）、波速的决定因素，知道波由一种介质进入另一种介质时谁变谁不变。 5能从某一时刻的波的图象和波的传播方向，正确画出下一时刻和前一时刻的波的图象。重点：利用波的图象和波长、频率、波速之间的关系解决实际问题难点：用波长、频率和波速之间的关系进行计算和分析问题【学习内容】课前自学（认真阅读教材p29-p30，独立完成下列问题）一、波长（）1、概念： 叫做波的波长。强调：在横波中，两个相邻的波峰（或波谷）之间的距离等于波长；在纵波中，两个相邻的密部（或疏部）之间的距离等于波长。二、周期（t）和频率（ f ）1、波的周期（或频率）： 强调：波的周期（或频率）由波源决定，同一列波在不同介质中传播时周期（或频率）保持不变；三、波长、周期（频率）和波速的关系1、 叫波速它反映振动在介质中传播的快慢程度。2、波速等于波长和频率的乘积，公式： 3、经过一个周期，振动在介质中传播的距离等于 。强调：波速由介质决定，周期（或频率）由振源决定当一列波从一种介质进入另一种介质传播时，周期（或频率）保持不变但由于波速的变化而导致波长的变化4机械波在介质中的传播速度为v_，该式对于以后要学习的电磁波也适用。5机械波在介质中的传播速度由_的性质决定，在不同的介质中，波速是_的。学习过程问题一：对于“波长”概念的理解（针对预习讲评）解读：“相邻的”和“位移总是相等”是波长定义的关键，二者缺一不可例如，某时刻的波形如图10.3l所示，在此时刻，图中p、q、r、s、m五个质点位移相等因p、q振动方向相反，故经一段很短的时间到下一时刻，p、q位移不再相等，所以p、q之间的距离不是一个波长；初时刻r和m与p的位移相等且振动方向相同，在以后的时间里任一时刻，它们的位移都相等，但r与p是“相邻”的而m与p则不是，所以p与r、r与m之间的距离是一个波长，而p与m之间的距离不是一个波长根据波长的定义可知，在波的传播方向上，相距为波长整数倍的质点，振动情况完全相同，进一步分析可知，相距半波长奇数倍的质点振动情况完全相反如图10.3l所示，o、b、d等质点的振动情况完全相同，而o与a、o与c、a与b等振动情况完全相反问题二：波长与介质质点振动的关系解读：（1）质点完成一次全振动，波向前传播一个波长，即波在一个周期内向前传播一个波长可推知，质点振动14周期，波向前传播14波长；反之，相隔14波长的两质点的振动的时间间隔是14周期并可依此类推（2）相隔距离为整数个波长的点的振动完全相同，把振动完全相同的点称同相点波长反映了波在空间的周期性相距一个（或整数个）波长的两个质点离开平衡位置的位移“总是”相等，因此，它们的振动速度大小和方向也“总是”相同，即它们在任何时刻的振动完全相同因而波长显示了波的空间的周期性据此，可以丢掉一段整数个波长的波形，剩下的波的图象与原来的波形图象完全相同利用此种特性可以把相隔较远（至少大于一个波长）的两个质点移到同一波长内（或在同一波长内找到振动完全相同的替代质点）比较它们的振动（3）相隔距离为半波长的奇数倍的两点的振动完全相反，这种点称反相点距离为（2n+1）（n0，1，2，3）的两点，任何时刻它们的位移大小相等、方向相反，速度也是大小相等、方向相反，会同时一个在波峰、一个在波谷或同时从相反方向经过平衡位置（三）【解题技法点拨】己知波速和波形，如何画出再经t时间后的波形图？（1）平移法：根据波在传播过程中每向前传播一个波长的距离，其波形复原先算出经t时间波传播的距离xvt，再将波形沿波的传播方向平移x即可因为波动图象的重复性，若知波长，则波形平移n入时波形不变，故当x=n+x时，可采取去整（n）留零（x）的方法，只需平移x即可（2）特殊点法：在波形上找两特殊点，如过平衡位置的点和与它相邻的峰（谷），先确定这两点的振动方向，再看t=nt+t，由于经nt波形不变，所以也采取去整（nt）留零（t）的方法，分别做出两特殊点经t后的位置，然后按正弦规律画出新波形【典型例题】 一、波长、频率和波速【例1】关于波长的下列说法中正确的是()a机械振动在一个周期内传播的距离就是一个波长b在波形图上位移相同的相邻两质点之间的距离等于一个波长c在波形图上速度最大且相同的相邻两质点间的距离等于一个波长d在波形图上振动情况总是相同的两点间的距离等于一个波长【例2】如图所示是一列简谐波在某一时刻的波形图象。下列说法中正确的是()a质点a、c、e、g、i在振动过程中位移总是相同b质点b、f在振动过程中位移总是相同c质点d、h的平衡位置间的距离是一个波长d质点a、i在振动过程中位移总是相同，它们的平衡位置间的距离是一个波长二、波长、频率和波速之间的关系【例3】一列横波沿x轴的正方向传播，波速v300 m/s。已知x10.30 m和x20.90 m处是振动中位移大小总是相同、方向总是相反的相邻两点，求这列波的频率。三、波的多解析问题【例4】一列简谐横波在t0时刻的波形如图中的实线所示，t0.02 s时刻的波形如图1232虚线所示。若该波的周期t大于0.02 s，则该波的传播速度可能是()a2 m/sb3 m/sc4 m