高中物理 第十二章 机械波 第3节 波长、频率和波速课件 新人教版选修34.ppt

第十二章 机械波 第三节波长 频率和波速 课前预习 1 定义在波动中 总是相同的两个 质点间的距离 2 特征 1 在横波中 两个 的波峰 或波谷 间的距离等于波长 在纵波中 两个 的密部 或疏部 间的距离等于波长 2 经过一个周期 振动在介质中 等于波长 波长 振动相位 相邻 相邻 相邻 传播的距离 1 波的周期和频率在波动中 各个质点的振动周期或频率是 的 它们都等于 的振动周期或频率 这个周期或频率也叫做 的周期或频率 分别用 和 表达 2 决定因素波的周期或频率由 的周期或频率决定 3 时 空的对应性在 的时间内 振动在介质中传播的距离等于一个波长 波的周期 t 和频率 f 相同 波源 波 t f 波源 一个周期 1 定义波速是指振动在介质中 的速度 而不是介质质点的 速度 波速等于 与 的比值 2 计算式v 此式不仅适用于机械波 也适用于后面要学习的电磁波 波速 v 传播 振动 波长 周期 3 决定因素 1 机械波在介质中的传播速度由 的性质决定 与波长和频率 2 在不同的介质中 波速不同 波速还与 有关 4 波长的决定因素波长由 和 共同决定 介质 无关 温度 介质 波源 判一判 1 机械波在一个周期内传播的距离就是振幅的4倍 2 波速表示介质中质点振动的快慢 3 波的传播速度由波源决定 4 横波中相邻两个波峰之间的距离 纵波中密部中央和疏部中央之间的距离都是一个波长 5 波在同一种均匀介质中匀速传播 波由一种介质进入另一种介质 频率不变 但波速和波长都要改变 选一选 多选 三条在同一水平面上相互平行的弹性绳 在左端同一地点同时开始振动 经过一定时间后出现如图所示的情况 mn是距起始点相同距离的一条界线 则 a b波的波长最大b a波的振动频率最大c a b c三列波的传播速度相等d c与a b的材料一定不同解析 由图可知 b波的波长最大 a b的传播速度相等 c波的传播速度最小 由于机械波的传播速度由介质决定 所以c与a b的材料一定不同 在相同时间内 a波的波源做全振动的次数最多 因此a波的振动频率最大 abd 想一想 有人认为 由公式v f知 波的频率越高 波速越大 这种说法正确吗 答案 不正确 解析 机械波的传播速度只与介质本身的性质和温度有关 与波的频率无关 课内探究 一个高个子人和一个矮个子人并肩行走 如图 哪个人的双腿前后交替更为迅速 如果拿这两个人与两列波做类比 波长 频率 波速分别可以比做什么 提示 波长 频率 波速可类比为 人每一步跨的距离 双腿交替的频率 前进的速度 探究一对波长 波速 频率的理解 3 波的空间周期性 相隔距离为一个波长的整数倍的两质点 振动情况完全相同 即离开平衡位置的位移 总是 相等 振动速度大小和方向也 总是 相同 因而波长显示了波的空间周期性 相隔距离为半波长的奇数倍的两质点的振动情况完全相反 即在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 4 寻找波长的简易方法在横波中 两个相邻波峰 或两个相邻波谷 之间的距离等于波长 如图 a 所示 在纵波中 两个相邻密部 或两个相邻疏部 之间的距离等于波长 如图 b 所示 特别提醒 1 我们听到的种类繁多的声音有高低和强弱之分 声调的高低由声波的频率决定 即取决于不同发声体的振动频率 声音的强弱由声波的能量决定 体现为介质中质点振动的强弱 各种声音在空气中传播速度约为340m s 2 波从一种介质进入另外一种介质 波源没变 波的频率不会发生变化 介质的变化导致了波速和波长的改变 吉林省八校2017 2018学年高二下学期期中联考 一列简谐横波沿x轴正向传播 传到m点时波形如图所示 再经0 6s n点开始振动 则该波的振幅a和频率f为 a a 1mf 5hzb a 0 5mf 5hzc a 1mf 2 5hzd a 0 5mf 2 5hz解题指导 由图可直接读取振幅和波长 由传播时间0 6s可求波速 由 vt可求周期和频率 d 对点训练1 辽宁省实验中学分校2017年高二下学期期中 位于介质 和 分界面上的波源s 产生两列分别沿x轴负方向与正方向传播的机械波 如图所示 若在两种介质中波的频率及传播速度分别为f1 f2和v1 v2 则 a f1 2f2 v1 v2b f1 f2 v1 0 5v2c f1 f2 v1 2v2d f1 0 5f2 v1 v2 c 一列机械波某时刻的波形图如图所示 1 a质点需多长时间第一次运动到波峰 2 与a质点运动速度始终相等的质点有几个 探究二波动问题的多解性 1 波的周期性造成多解 1 时间周期性 时间间隔 t与周期t的关系不明确 2 空间周期性 波传播距离 x与波长 的关系不明确 2 传播方向的双向性造成多解 1 传播方向双向性 波的传播方向不确定 2 振动方向双向性 质点振动方向不确定 3 解决波动问题应注意的问题由于波动问题的多解性 在解题时一定要考虑其所有的可能性 质点达到最大位移处 则有正向和负向最大位移两种可能 质点由平衡位置开始振动 则有起振方向向上 向下 或向左 向右 的两种可能 只告诉波速不指明波的传播方向 应考虑沿两个方向传播的可能 只给出两时刻的波形 则有多次重复出现的可能等 解决此类问题时 往往采用从特殊到一般的思维方法 即找到一个周期内满足条件的特例 在此基础上 如知时间关系 则加nt 如知空间关系 则加n 一列简谐横波在x轴上传播 在t1 0和t2 0 05s时 其波形图分别用如图所示的实线和虚线表示 求 1 这列波可能具有的波速 2 当波速为280m s时 波的传播方向如何 以此波速传播时 x 8m处的质点p从平衡位置运动至波谷所需的最短时间是多少 解题指导 解此类问题要充分考虑波传播方向的双向性造成的多解 答案 1 v 40 80k m s当k 0 2 4 时 波沿x轴正向传播 当k 1 3 5 时 波沿x轴负向传播 2 波沿 x方向传播 t 2 1 10 2s 对点训练2 多选 一列简谐波在某一时刻的波形如图所示 经过一段时间 波形变成如图中虚线所示 已知波速大小为1cm s 则这段时间可能是 a 1sb 2sc 3sd 4s ac 素养提升 已知一个时刻的波形画出另一个时刻的波形 2 平移法 波由介质中的某一点传播到另一点需要一定的时间 即机械波在介质中是以一定的速率v 通常称波速 传播 在时间 t内某一波峰或波谷 密部或疏部 沿波的传播方向移动的距离等于v t 如果已知一列简谐波在t时刻的波形图及波的传播方向 又知波速 就可以画出经 t后的波形图 具体方法是 在已知的某一时刻的波形