波长、频率和波速ppt课件

,第十二章机械波,第三节波长、频率和波速,1知道什么是波长，能在波的图象中求出波长2知道什么是波传播的周期(或频率)，理解周期与质点振动周期的关系3理解决定波的周期的因素，并知道其在波的传播过程中的特点4理解波长、周期(或频率)和波速的物理意义及它们之间的关系，并会应用这一关系进行计算和分析实际问题,一、波长()1定义：在波动中，总是相同的两个质点间的距离，叫做波长，通常用表示2波长的其他定义(1)波动中，对平衡位置的位移的两个质点间的距离也是一个波长(2)波动中，速度的两个质点间的距离也是一个波长,振动位移,相邻,总是相同,相邻,总是相同,相邻,(3)在横波中，两个或两个之间的距离等于波长在纵波中，两个或两个之间的距离等于波长,相邻波峰,相邻波谷,相邻密部,相邻疏部,二、周期(T)和频率(f)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、空的对应性在一个周期的时间内，振动在介质中传播的距离等于,相同,波源,波,T,f,波源,一个波长,三、波速(v)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，所以波速等于与的比值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,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，但波速还与有关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,2波长、周期(或频率)和波速的决定因素(1)周期T和频率f仅由波源决定，与v、无关(2)波速v决定于介质的物理性质，与f、无关同一均匀介质中，v不变；反之，如果介质种类或密度改变，v也一定改变,(3)波长由介质和波源共同决定，即决定于v和f，只要v、f中一个发生变化，波长必然发生变化，但仍保持vf的关系总结以上三点，v、f三个量的决定因素如图所示,二、波的多解问题及处理方法1造成波动问题多解的主要因素(1)周期性时间周期性：相隔周期整数倍时间的两个时刻的波形图完全相同，时间间隔t与周期T的关系不明确造成多解空间周期性：沿传播方向上，相隔波长整数倍距离的两质点的振动情况完全相同，质点间距离x与波长的关系不明确造成多解,(2)双向性对给定的波形图，波的传播方向不同，质点的振动方向也不同，反之亦然传播方向双向性：波的传播方向不确定振动方向双向性：质点振动方向不确定,2波动问题的几种可能性(1)质点达到最大位移处，则有正向和负向最大位移两种可能(2)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(3)只告诉波速不指明波的传播方向，应考虑沿x轴正方向和x轴负方向两个方向传播的可能(4)只给出两时刻的波形，则有多次重复出现的可能等,3解决波的多解问题的方法(1)解决周期性多解问题时，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，再加上时间nT；或找到一个波长内满足条件的特例，在此基础上再加上距离n.(2)解决双向性多解问题时，养成全面思考的习惯，熟知波有向正、负(或左、右)两方向传播的可能，质点有向上、向下(或向左、向右)两方向振动的可能,下列说法正确的是A当机械波从一种介质进入另一种介质时，保持不变的物理量是波长B传播一列简谐波的同一种介质中各质点具有相同的周期和振幅C由波在均匀介质中的传播速度公式vf可知，频率越高，波速越大D在波的传播方向上，相距半波长的整数倍的两质点的振动情况完全相同,波长、波速和频率的关系,思路点拨：解答本题时要把握波在传播过程中的一些规律，例如波在传播过程中频率不变，波速由介质决定等,解析：当机械波从一种介质进入另一种介质时，频率保持不变，波速发生变化，因而波长也发生变化，选项A错误；一列简谐波在同一均匀介质中传播时，各质点都在做完全相同的振动，只是振动开始的时刻不同，所以它们有相同的周期和振幅，选项B正确；波速是由介质决定的，不会因频率升高而使波速变大，故选项C错误；当两质点相距半波长的奇数倍时振动情况完全相反，故选项D错误答案：B,【题后总结】机械波的波速只与介质的性质有关：波在同一均匀介质中的传播速度相同；不同频率的波在同种介质中传播时，波长与频率成反比；同一列波从一种介质进入另一种介质时，频率不变，波速与波长成正比,【针对训练】1.介质中有一列简谐机械波传播，对于其中某个振动质点()A它的振动速度等于波的传播速度B它的振动方向一定垂直于波的传播方向C它在一个周期内走过的路程等于一个波长D它的振动频率等于波源的振动频率,解析：简谐机械波介质中的各质点都做简谐运动，其速度按照正弦或余弦规律变化，与波的传播速度是两码事，选项A错误；横波中质点的振动方向垂直于波的传播方向，而纵波中质点的振动方向与波的传播方向在一条直线上，选项B错误；简谐机械波介质中的各质点一个周期内走过的路程等于四个振幅，而波一个周期内传播的距离等于一个波长，选项C错误；机械波介质中的各质点做简谐运动的频率相等，都等于波源的振动频率，所以选项D正确答案：D,一列简谐横波图象如图所示，t1时刻的波形如图中实线所示，t2时刻的波形如图中虚线所示，已知tt2t10.5s，问：(1)这列波的可能波速的表达式？(2)若波向左传播，且3Tt4T，波速多大？(3)若波速v68m/s，则波向哪个方向传播？,波的多解问题,思路点拨：题目中未明确波的传播方向，首先按波传播方向的可能性进行讨论，再对假设的传播方向确定t和T的关系，要先考虑一个周期内的情况，然后加nT.确定x和的关系时，也要考虑其周期性,【题后总结】在解决波动问题时，一定要注意考虑波传播方向的双向性，以及时间的周期性和空间的周期性，即tnTt，xnx.,【针对训练】2.一列简谐横波在t0时刻的波形图如图中的实线所示，t1s时刻的波形图如图中的虚线所示，由此可以判断该列波的()A周期一定是4sB波长一定是4mC振幅一定是2cmD波速一定是1m/s,误区：波的图象周期性形成多解出现错误【典型例题】一列简谐横波沿x轴正方向传播，振幅为A.t0时，平衡位置在x0处的质元位于y0处，且向y轴负方向