波长、频率和波速课件(人教选修3-4)

1、2012优化方案物理：12.3 波长、频率和波速 课件（人教版选修3-4）第三节波长、频率和波速第三节波长、频率和波速课前自主学案课前自主学案核心要点突破核心要点突破课堂互动讲练课堂互动讲练课标定位课标定位知能优化训练知能优化训练第三节波长、频率和波速第三节波长、频率和波速课标定位课标定位学习目标：学习目标：1.理解波长、频率和波速的物理意义以及理解波长、频率和波速的物理意义以及相互关系相互关系2会应用波的知识分析和解决问题会应用波的知识分析和解决问题重点难点：重点难点：1.波长、频率、波速这三个物理量及这三波长、频率、波速这三个物理量及这三个量间的关系个量间的关系2波的传播具有空间、时间上的

2、周期性，易出现多波的传播具有空间、时间上的周期性，易出现多解问题解问题课前自主学案课前自主学案一、波长一、波长()1定义：在波动中，定义：在波动中，_总是相同的两总是相同的两个个_质点间的距离，叫做波长，用质点间的距离，叫做波长，用表示表示2特征：在横波中，两个特征：在横波中，两个_或两个或两个_之间的距离等于波长；在纵波中，两之间的距离等于波长；在纵波中，两个个_或两个或两个_之间的距离等之间的距离等于波长于波长振动相位振动相位相邻相邻相邻波峰相邻波峰相邻波谷相邻波谷相邻密部相邻密部相邻疏部相邻疏部相同相同波源波源波源波源波长波长倒数倒数三、波速三、波速(v)1波速：波速是指机械波在介质中波

3、速：波速是指机械波在介质中_的速的速度波速等于波长与周期的比值度波速等于波长与周期的比值2波速公式：波速公式： _ ，它又等于，它又等于_与与_的乘积，公式为的乘积，公式为_ .3决定波速的因素：机械波在介质中的传播速度由决定波速的因素：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，波速的性质决定，在不同的介质中，波速_，另外，波速还与，另外，波速还与_有关有关4决定波长的因素：波长由决定波长的因素：波长由_和和_共同决共同决定定传播传播波长波长频率频率vf介质本身介质本身不同不同温度温度波源波源介质介质核心要点突破核心要点突破一、波长的确定及波长、频率、波速的关系一、波长的确定及波

4、长、频率、波速的关系1波长的确定波长的确定(1)根据定义确定根据定义确定在波动中，振动相位总是相同的两个相邻质点在波动中，振动相位总是相同的两个相邻质点间的距离等于一个波长间的距离等于一个波长波在一个周期内传播的距离等于一个波长波在一个周期内传播的距离等于一个波长(2)根据波动图象确定根据波动图象确定在波动图象上，振动位移总是相同的两个相邻在波动图象上，振动位移总是相同的两个相邻质点间的距离为一个波长质点间的距离为一个波长在波动图象上，运动状态在波动图象上，运动状态(速度速度)总是相同的两总是相同的两个相邻质点间的距离为一个波长个相邻质点间的距离为一个波长在波动图象上，两个相邻波峰在波动图象上

5、，两个相邻波峰(或波谷或波谷)间的距间的距离为一个波长离为一个波长(3)根据公式根据公式vT来确定来确定特别提醒：特别提醒：(1)波从一种介质进入另外一种介质，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导致了波速和波长的改变(2)波长也是波的周期性的体现，它体现的是波的波长也是波的周期性的体现，它体现的是波的空间上的周期性空间上的周期性即时应用即时应用(即时突破，小试牛刀即时突破，小试牛刀)1简谐波在给定的介质中传播时，下列说法中正简谐波在给定的介质中传播时，下列说法中正确的是确的是()A振幅越大，则

6、波传播的速度越快振幅越大，则波传播的速度越快B频率越高，则波传播的速度越快频率越高，则波传播的速度越快C在一个周期内，振动质点走过的路程等于一在一个周期内，振动质点走过的路程等于一个波长个波长D在一个周期内，波传播的距离等于一个波长在一个周期内，波传播的距离等于一个波长解析：解析：选选D.波在介质中传播的快慢程度称为波波在介质中传播的快慢程度称为波速波速的大小由介质本身的性质决定速波速的大小由介质本身的性质决定,与振幅无与振幅无关，所以关，所以A、B选项错由于振动质点做简谐运选项错由于振动质点做简谐运动在一个周期内动在一个周期内,振动质点走过的路程等于振幅振动质点走过的路程等于振幅的的4倍，所

7、以倍，所以C选项错误；经过一个周期选项错误；经过一个周期T,振动在振动在介质中传播的距离等于一个波长介质中传播的距离等于一个波长，D选项正确选项正确二、波的多解问题及处理方法二、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造成波动问题多解的主要因素(1)周期性周期性时间周期性：相隔周期整数倍时间的两个时刻时间周期性：相隔周期整数倍时间的两个时刻的波形图完全相同，时间间隔的波形图完全相同，时间间隔t与周期与周期T的关系的关系不明确造成多解不明确造成多解空间周期性：沿传播的方向上，相隔波长的整空间周期性：沿传播的方向上，相隔波长的整数倍距离的两质点的振动情况完全相同，质点间数倍距离的两质点的

8、振动情况完全相同，质点间距离距离x与波长与波长的关系不明确造成多解的关系不明确造成多解(2)双向性双向性对给定的波形图，波的传播方向不同，质点的振对给定的波形图，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质点达到最大位移处，则有正向和负向最大位移两种可能两种可能(2)质点由平衡位置开始振动，则有起振方向向上、质点由平衡位置开始振动，则有起振方向

9、向上、向下向下(或向左、向右或向左、向右)的两种可能的两种可能(3)只告诉波速不指明波的传播方向，应考虑沿只告诉波速不指明波的传播方向，应考虑沿x轴轴正方向和正方向和x轴负方向两个方向传播的可能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只给出两时刻的波形，则有多次重复出现的可能等等3解决波的多解问题的方法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，再加上时间例，在此基础上，再加上时间nT；或找到一个波

10、；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解决双向性多解问题时,养成全面思考的习惯，养成全面思考的习惯，熟知波有向正、负熟知波有向正、负(或左、右或左、右)两方向传播的可能，两方向传播的可能，质点有向上、下质点有向上、下(或左、右或左、右)两方向振动的可能两方向振动的可能即时应用即时应用(即时突破，小试牛刀即时突破，小试牛刀)2一列简谐横波沿一列简谐横波沿x轴正方向传播，振幅为轴正方向传播，振幅为A.t0时，平衡位置在时，平衡位置在x0处的质点位于处的质点位于y0处，且向处，且向y轴负方向运动；此时，平衡位置在轴

11、负方向运动；此时，平衡位置在x0.15 m处处的质点位于的质点位于yA处该波的波长可能等于处该波的波长可能等于()A0.60 mB0.20 mC0.12 m D0.086 m课堂互动讲练课堂互动讲练对波长概念的理解对波长概念的理解 图图1231是一列简谐波在某一时刻的波形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图象下列说法中正确的是()图图1231A质点质点A、C、E、G、I在振动过程中位移总是相在振动过程中位移总是相同的同的B质点质点B、F在振动过程中位移总是相等在振动过程中位移总是相等C质点质点D、H的平衡位置间的距离是一个波长的平衡位置间的距离是一个波长D质点质点A、I在振动过

12、程中位移总是相同，它们的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平衡位置间的距离是一个波长【精讲精析精讲精析】从图象中可以看出质点从图象中可以看出质点A、C、E、G、I在该时刻的位移都是零，由于波的传播方在该时刻的位移都是零，由于波的传播方向是向右的，容易判断出质点向是向右的，容易判断出质点A、E、I的速度方的速度方向是向下的，而质点向是向下的，而质点C、G的速度方向是向上的，的速度方向是向上的，因而这五个点的位移不总是相同，所以选项因而这五个点的位移不总是相同，所以选项A是是错误的质点错误的质点B、F是处在相邻的两个波峰的点，是处在相邻的两个波峰的点，它们的振动步调完全相同

13、，在振动过它们的振动步调完全相同，在振动过程中位移总是相等的程中位移总是相等的,故选项故选项B是正确的质点是正确的质点D、H是处在相邻的两个波谷的点，它们的平衡位置之是处在相邻的两个波谷的点，它们的平衡位置之间的距离等于一个波长，所以选项间的距离等于一个波长，所以选项C也是正确也是正确的虽然质点的虽然质点A、I在振动过程中位移总是相同，振在振动过程中位移总是相同，振动步调也完全相同，但由于它们不是相邻的振动步动步调也完全相同，但由于它们不是相邻的振动步调完全相同的两个点，它们的平衡位置之间的距离调完全相同的两个点，它们的平衡位置之间的距离不是一个波长不是一个波长(应为两个波长应为两个波长),所

14、以选项所以选项D是错误是错误的的【答案答案】BC【误区警示误区警示】由于波的周期性，每时每刻振由于波的周期性，每时每刻振动相位或位移总是相同的点有很多，只有相邻动相位或位移总是相同的点有很多，只有相邻的两质点间的距离才等于一个波长的两质点间的距离才等于一个波长变式训练变式训练1关于机械波的波长，下列说法正确关于机械波的波长，下列说法正确的是的是 ()A平衡位置相距一个波长的两个质点运动情况平衡位置相距一个波长的两个质点运动情况总是相同总是相同B运动情况总是相同的两个质点相距一个波长运动情况总是相同的两个质点相距一个波长C在横波中，两个相邻的波峰间的距离等于一在横波中，两个相邻的波峰间的距离等于

15、一个波长个波长D在横波中，波峰到相邻的波谷之间的距离等在横波中，波峰到相邻的波谷之间的距离等于半个波长于半个波长答案：答案：AC 如图如图1232所示，图甲为某一波动在所示，图甲为某一波动在t1.0 s时的图象，图乙为参与该波动的质点时的图象，图乙为参与该波动的质点P的振动的振动图象图象图图1232波长、波速和周期关系的应用波长、波速和周期关系的应用(1)判断波的传播方向；判断波的传播方向；(2)求该波波速求该波波速【答案答案】(1)向左传播向左传播(2)4.0 m/s变式训练变式训练2(2010年高考浙江卷年高考浙江卷)在在O点有一波源点有一波源,t0时刻开始向上振动时刻开始向上振动,形成向

16、右传播的一列横形成向右传播的一列横波波t14 s时，距离时，距离O点为点为3 m的的A点第一次达到波点第一次达到波峰；峰；t27 s时，距离时，距离O点为点为4 m的的B点第一次达到波点第一次达到波谷则以下说法正确的是谷则以下说法正确的是()A该横波的波长为该横波的波长为2 mB该横波的周期为该横波的周期为4 sC该横波的波速为该横波的波速为1 m/sD距离距离O点为点为1 m的质点第一次开始向上振动的时的质点第一次开始向上振动的时刻为刻为6 s末末 如图如图1233所示，实线是某时刻的波形图所示，实线是某时刻的波形图象，虚线是象，虚线是0.2 s后的波形图后的波形图图图1233波的多解问题波的多解问题(1)若波向左传播，求它的可能周期和最大周期若波向左传播，求它的可能周期和最大周期(2)若波向右传播，求它的可能传播速度若波向右传播，求它的可能传播速度(3)若波速是若波速是45 m/s，求波的传播方向，求波的传播方向【误区警示误区警示】在解决波动问题时，一定要注意在解决波动问题时，一定要注意考虑波