波长 频率和波速.ppt

南昌一中高二物理备课组 第三节 波长 频率和波速 第十二章机械波 一 波长 符号 t T 课本图12 1 3 1 每个质点的启动方向与波源的启动方向一致 2 质点1发出的振动传到质点13 使质点13开始振动时 质点1完成一次全振动 因此1 13振动步调一致 概念 在波动中 振动相位总是相同的两个相邻质点间的距离 叫做波的波长 称为同相点 位移总是相等的两个质点 即不论什么时候 振动步调 称为同相点 完全一致 思考与讨论 任意两个同相点间的距离为 相邻的两个同相点间的距离等于 波长的整数倍 一个波长 思考与讨论 位移总是相反的质点 振动步调完全相反 称为 反相点 任意两个反相点间的距离为 相邻的两个反相点间的距离等于 半波长的奇数倍 半个波长 二 周期 T 和频率 f 设波源的振动频率 周期 是 T 则波传播的频率和周期是多少 也是 T 因为每个质点都在做受迫振动 所以每个质点的振动频率或周期与波源的频率和周期是一样的 都是 T 波的周期由 决定 同一列波在不同介质中传播时 Why 波源 周期 或频率 保持不变 分析 课本图12 1 3横波的形成 规律 每经历一个周期的时间 波就沿传播方向传播 的距离 一个波长 每经历一个周期的时间 当前的波形图与原有的波形图相同 三 波速 v 反映波在介质中传播快慢的物理量 定义 波在介质中传播的速度叫波速 数值上等于波长与频率的乘积 说明 波速的大小由介质的性质决定 同一列波在不同介质中传播速度不同 波在均匀介质中是匀速传播的 注意 波速与质点的振动速度不同 质点的振动是一种变加速运动 因此质点的振动速度时刻在变 波长 周期 频率 和波速的关系 v x t T f 其中 x为波传播的距离 t为波传播 x经历的时间 说明 波的频率f 由波源决定 与介质无关 波速v由介质决定 与波源无关 一列波进入两种不同的介质 其频率不变 波速与波长相应改变 波图象中的信息 例题1 某乐律C调 la 的频率为f 440Hz 试求这个音在空气中的波长和水中的波长 析 由 v f 可求出波长 课堂训练 空气 v空气 f 332 440 0 75m 水 v水 f 1450 440 3 3m 注意 波的频率f 由波源决定 与介质无关 波速v由介质决定 与波源无关 一列波进入两种不同的介质 其频率不变 波速与波长相应改变 习题1 简谐机械波在给定的介质中传播时 下列说法中正确的是 A 振幅越大 则波传播的速度越快 B 振幅越大 则波传播的速度越慢 C 在一个周期内 振动质点通过的路程等于一个波长 D 振动的频率越高 则波传播一个波长的距离所用的时间越短 解析 波速的大小由介质本身的性质决定 与振幅无关 所以A B二选项错 由于振动质点做简谐运动 在一个周期内 振动质点通过的路程等于振幅的4倍 所以C选项错误 根据经过一个周期T 振动在介质中传播的距离等于一个波长 所以振动的频率越高 则波传播一个波长的距离所用的时间越短 即D选项正确 D 例题2 下图中的实线是一列正弦波在某一时刻的波形曲线 经过0 5s后 其波形如图中的虚线所示 设该波的周期T大于0 5s 1 如果波是向左传播的 波的速度是多大 波的周期是多大 2 如果波是向右传播的 波的速度是多大 波的周期是多大 析 这类问题通常有两种解法 解法一 波的平移法 1 波向左传播 只有当波传播的距离为6cm时 实线才会和虚线重合 即某一时刻的波形才会演变成0 5s时的波形 波的周期T大于0 5s v x t 0 06 0 5 0 12m s T v 0 24 0 12 2s 0 5s后波形 波的周期T大于0 5s 0 5s后波形 2 波向右传播 只有当波传播的距离为18cm时 实线才会和虚线重合 即某一时刻的波形才会演变成0 5s时的波形 命题特点 本题考查机械波传播过程中的双向性 v x t 0 18 0 5 0 36m s T v 0 24 0 36 0 67s 解法二 质点振动法 1 波向左传播 某一时刻x 24cm处的质点往上振动 设经历 t时间时质点运动到波峰的位置 则 波的周期T大于0 5s 0 5s后波形 当n 0时 T 2s 0 5s 符合要求 此时 v T 0 24 2 0 12m s 当n 1时 T 0 4s 0 5s 不符合要求 波的周期T大于0 5s 0 5s后波形 解法二 质点振动法 2 波向右传播 某一时刻x 24cm处的质点往下振动 设经历 t时间时质点运动到波峰的位置 则 当n 0时 T 2 3s 0 5s 符合要求 此时 v T 0 24 2 3 0 36m s 当n 1时 T 2 7s 0 5s 不符合要求 习题2 关于机械波的概念 下列说法中正确的是 A 质点振动的方向总是垂直于波的传播方向B 简谐波沿长绳传播 绳上相距半个波长的两个质点振动位移的大小相等C 任一振动质点每经过一个周期沿波的传播方向移动一个波长D 相隔一个周期的两个时刻的波形相同 解析 相距半个波长的两个质点振动位移大小相等 方向相反 B选项正确 波每经过一个周期就要向前传播一个波长 但介质中的各个质点并不随波向前迁移 只是在各自的平衡位置附近振动 向前传播的是质点的振动状态 所以C选项错误 BD 思考题 如图中的实线是某时刻的波形图像 虚线是经过0 2s时的波形图像 1 假定波向左传播 求它传播的可能距离 2 若这列波向右传播 求它的最大周期 3 假定波速是35