12.3 波长、频率和波速 上课用.ppt

第十二章机械波第三节波长 频率和波速 一 波长 在波动中 振动 总是相同的两个 质点间的距离 叫波长 Wavelength 相位 相邻 一 波长 1 振动相位总是相同 含义是振动步调始终一致 即振动情况总是相同 定义 在波动中 振动相位总是相同的两个相邻质点间的距离 叫波长Wavelength 符号 单位 米 2 振动步调完全一致 称为同相点 同相点的 位移总是相等的 其速度也总是相等的 3 相邻的两个同相点间的距离等于一个波长 在横波中 两个相邻波峰 波谷 之间的距离等于一个波长 在纵波中 两个相邻的密部 疏部 之间的距离等于一个波长 5 波峰与波谷的振动步调总是相反的 相邻的波峰与波谷之间的距离等于半个波长 在波的传播方向上相距奇数倍半波长的两质点 反相质点 振动步调总是相反的 4 任意两个同相点间的距离为波长的整数倍 在波的传播方向上相距波长整数倍的质点 同相点 振动步调总是相同的 设波源的振动频率 周期 是 T 则波的频率和周期是多少 也是 T why 因为每个质点都在做 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 波的频率取决于 频率 二 周期 T 频率 f 经过一个周期 振动在介质中传播的距离等于一个 受迫 波源 波长 波在介质中传播的速度叫波速 在数值上等于波长与频率的乘积 波速的物理意义是反映波在介质中传播快慢的物理量 三 波速 v 适用于任何波 机械波在介质中传播的速度由介质本身的性质决定 不同介质中的波速并不相同 例如 声波在15 的空气中的传播速度为340m s 在水中的速度为1450m s 而在钢铁中的速度达到4900m s 波速取决于 的性质 介质 波速由介质决定 与波的频率 质点的振幅无关 波的频率只取决于波源 与波速 波长无关 波在传播过程中 从一种介质进入另一种介质时频率不变 波长则决定于v和T 波从一种介质进入另一种介质波速发生变化 周期不变 波长发生变化 波在同一介质中传播 当周期发生变化 波长也发生变化 1 波速由什么决定 2 频率由什么决定 3 波长由什么决定 四 波长 周期 波速的决定关系 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 波长由波源和介质共同决定 例题2 如图中的实线是一列简谐波在某一时刻的波形曲线 经0 5s后 其波形如图中虚线所示 设该波的周期大于0 5s 1 如果波是向左传播的 波速是多大 波的周期是多大 2 如果波是向右传播的 波速是多大 波的周期是多大 1 如果波是向左传播的 波速是多大 波的周期是多大 分析 根据题意 这列波的周期大于0 5s 所以经过0 5s的时间 这列波传播的距离不可能大于一个波长 当波向左传播时 图中的波峰1只能到达波峰2 而不可能向左到达更远的波峰 1 2 已知传播的时间为t 0 5s 由图可以知道波的传播距离 x 0 06m 2 如果波是向右传播的 波速是多大 波的周期是多大 分析 1 2 3 例3 一列波振幅是2cm 频率是4Hz的简谐横波 以32cm s的速度沿图中x轴正方向传播 在某时刻x坐标为 7cm处的介质质点正好经过平衡位置向y轴正方向运动 画出此时刻的波形图 2 2 解析 定量确定某一时刻的波形除已知波的传播方向和某质点的振动方向外 还需要知道波的振幅和波长 四要素定量确定波形 题型3 已知波的传播方向和质点的振动方向画波形图 课堂练习 1 一列横波沿直线传播 在传播方向上有A B两点 相距1 2m 当波刚好到达B点时开始计时 已知4秒内 A位置的质点完成8次全振动 B位置质点完成10次全振动 这列波的波长为多少 频率为多少 速度为多少 波长 0 6m 频率f 2 5Hz 波速v 1 5m s 2 一列沿x轴正方向传播的横波 其振幅为A 波长为 某一时刻波的图象如图 在该时刻 某一质点P的的坐标为 0 经过四分之一周期后 该质点的坐标为 A 5 4 0 B A C A D 5 4 A B 课堂练习 3 多选 如图在一条直线上有三点S M N S为波源 距M点为12m 距N点为21m 由于波源S的振动在直线上形成一列横波 其波长为8m 波速为4m s 下列说法中正确的是 A M点先开始振动 N点后振动 振动时间相差2 25s 但振动周期都为2sB M点在最高点时 N点在平衡位置以上向下振动C M点在最高点时 N点在平衡位置以上向上振动D 振动过程中M N两点的位移有可能在某时刻相同 课堂练习 ACD 4 如图所示在均匀介质中有一个振源S 它以50Hz的频率上下振动 该振动以40m s的速度沿弹性绳向左 右两边传播 开始时刻S的速度方向向下 试画出在t 0 03s时刻的波形 答案 5 一列横波上有相距4m的A B两点 波的传播方向是由A向B 波长大于2m 图表示A B两质点的振动图像 求波速 由振动图象得 质点振动周期T 0 4s B点比A点晚振动的时间 小结 1