高二物理人教选修34课件第十二章3波长频率和波速

1、,第十二章,机械波,学案3波长、频率和波速,目标定位,1.理解波长的含义，能从波的图象中求出波长. 2.知道波传播的周期和频率，理解波的周期和频率与质点振动的周期和频率的关系. 3.会用公式vf解答实际的波动问题. 4.掌握波在传播过程中的周期性和双向性.,知识探究,自我检测,一、波长、周期和频率,问题设计,学习了波的图象之后，甲同学认为两波峰间或两波谷间的距离就是一个波长，乙同学认为相邻波峰与波谷间的距离为一个波长，而丙同学认为相邻波峰与波谷间的距离应为半个波长.你认为他们的想法对吗？为什么？,知识探究,答案他们的想法都不对.波具有周期性，波峰与波峰或波谷与波谷之间的距离是波长的整数倍，只有

2、限定相邻波峰间或相邻波谷间的距离才是一个波长，所以甲不对；相邻波峰与波谷之间平衡位置间的距离刚好是半个波长，所以在波峰与波谷的两个质点，即使峰谷相邻，一个质点在平衡位置的正方向上，一个在负方向上，它们的距离是大于半个波长的，所以乙、丙的想法不对.,要点提炼,1.波长 (1)在波动中，振动相位总是相同的两个 质点间的距离，叫做波长，通常用表示. (2)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,相邻波峰,相邻波谷,相邻密部,相邻疏部,(3)相距一个(或整数倍个)波长的两个质点在任何时刻振动状态都 . (4)波长反映了波 的周期性.,相同,空间,

3、2.周期(T)和频率(f) (1)介质中各个质点振动的周期或频率是相同的，都等于波源的振动周期或频率.波的周期(频率)由 决定. (2)一个周期内波在介质中传播的距离等于. (3)周期反映了波 的周期性.,波源,一个波长,时间,延伸思考,“振动相位总是相同”的含义是什么？ 答案任何时刻相位都是相同的，即任何时刻振动情况(即位移和速度等)总是相同的，即振动步调完全一致.,二、波速,问题设计,游泳时耳朵在水中听到的音乐与在岸上听到的是一样的，这说明什么？当波从一种介质进入另一种介质时波速是否改变？阅读课本内容“0 时几种介质中的声速 v/(ms1)”，说明波速与什么有关. 答案说明波由一种介质进入

4、另一种介质时，频率不变.波速会改变.波速与介质有关.,要点提炼,1.波速 (1)定义：波在介质中 的速度. (2)定义式：v 2.波长、频率和波速的决定因素 (1)波速由介质决定，与波的频率、波长无关. (2)周期和频率取决于波源，而与v、无直接关系,传播,f,(3)波长由 和 共同决定.波从一种介质传播到另一种介质，波的频率不变，由于波速的变化，波长也将随之变化. 3.造成波动问题多解的主要因素 (1)周期性 时间周期性：时间间隔t与周期T的关系不明确. 空间周期性：波传播距离x与波长的关系不明确.,波速,频率,(2)双向性 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

5、不确定.,延伸思考,波速就是质点振动速度吗？ 答案波速是振动形式向外传播的速度，始终沿传播方向，在同一介质中波速不变；振动速度是指质点在平衡位置附近振动的速度，大小和方向都随时间做周期性变化，所以波速不是质点的振动速度.,典例精析,一、对波长、周期、频率和波速的理解,例1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均匀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,解析当机械波从一种介质进入另一种介质时

6、，频率保持不变，波速发生变化，因而波长也发生变化，A项错误；,一列简谐波在同一种均匀介质中传播时，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，B项正确； 波速是由介质决定的，不会因频率升高而变大，C项错误； 当两质点相距半波长的奇数倍时振动情况完全相反，D项错误. 答案B,例2一振动周期为T、振幅为A、位于x0点的波源从平衡位置沿y轴正向开始做简谐振动.该波源产生的一列简谐横波沿x轴正向传播，波速为v，传播过程中无能量损失.一段时间后，该振动传播至某质点P，关于质点P振动的说法正确的是() A.振幅一定为A B.周期一定为T C.速度的最大值一定为v,D.开

7、始振动的方向沿y轴向上或向下取决于它离波源的距离 E.若P点与波源距离svT，则同一时刻质点P的位移与波 源的位移相同,解析因传播过程中无能量损失，则质点P的振幅与波源的振幅相同，A项正确； 机械波中各个质点振动的周期与波源振动的周期相同，B项正确；,机械波的波速与质点的振速是两个不同的概念，C项错误； 质点P起振的方向与波源起振的方向相同，沿y轴正方向，D项错误； 由机械波空间与时间上的周期性可知，E项正确. 答案ABE,二、波的多解性,例3一列横波在x轴上传播，t10和t20.005 s时的波形如图1中的实线和虚线所示.,图1,(1)设周期大于(t2t1)，求波速； (2)设周期小于(t2

8、t1)，并且波速为6 000 m/s，求波的传播方向.,解析当波传播时间小于周期时，波沿传播方向前进的距离小于一个波长，当波传播时间大于周期时，波沿传播方向前进的距离大于一个波长.这时从波形的变化上看出的传播距离加上n个波长才是波实际传播的距离.,(1)因tt2t1T，所以波传播的距离可以直接由题图读出.,若波向右传播，则在0.005 s内传播了2 m,故波速为v1 400 m/s.,若波向左传播，则在0.005 s内传播了6 m,故波速为v2 1 200 m/s.,(2)因tt2t1T，所以波传播的距离大于一个波长，在0.005 s内传播的距离为xvt6 0000.005 m30 m.,因此

9、可得波的传播方向沿x轴负方向.,答案(1)波向右传播时波速为400 m/s；波向左传播时波速为1 200 m/s (2)x轴负方向,例4如图2所示，一列简谐波沿一直线向左 传播，当直线上某质点a向上运动到达最大位 移时，a点右方相距0.15 m的b点刚好向下运动到最大位移处，则这列波的波长可能是() A.0.6 m B.0.3 m C.0.2 m D.0.1 m,图2,解析由题意可知，a、b两点的振动方向始终相反，a、b间的距离为半波长的奇数倍， 即：xab(2n1) (n0,1,2，)，解得： (n0,1,2，)，当n0时，0.3 m，选项B正确； 当n1时，0.1 m，选项D正确； 波长不

10、可能等于0.6 m和0.2 m，选项A、C错误.,答案BD,课堂要点小结,1,2,3,4,1.(对波长的理解)关于机械波的波长，下列说法正确的是() A.平衡位置相距一个波长的两个质点运动情况总是相同 B.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个波长 D.在横波中，波峰到相邻的波谷之间的距离等于半个波长,自我检测,1,2,3,4,解析平衡位置相距一个波长的两个质点位移总是相同，加速度也总是相同，速度也总是相同，所以A对； 运动情况总是相同的两个质点可能相距一个波长，也可能相距多个波长，B错； 在横波中，两个相邻的波峰(或波谷)间的距离等于一个波长，C

11、对；,1,2,3,4,在横波中，从波峰到相邻的波谷的连线要大于半个波长，应该说它们的平衡位置间的距离等于半个波长，D错. 答案AC,1,2,3,4,2.(波长、周期、频率和波速)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,1,2,3,4,解析机械波在传播过程中，振动质点并不随波迁移，只是在各自的平衡位置附近做简谐运动，选项A、C错误； 机械波可能是横波，也可能是纵波，故振动质点的振动方向不一定垂直于波的传播方向，选项B错误； 振动质点

12、的振动是由波源的振动引起的，故振动质点的振动频率等于波源的振动频率，选项D正确. 答案D,3.(波长、周期、频率和波速)如图3所示，一列简谐横波沿x轴正方向传播，从波传到x5 m的M点时开始计时，已知P点相继出现两个波峰的时间间隔为0.4 s，下面说法中正确的是() A.这列波的波长是4 m B.这列波的传播速度是10 m/s C.质点Q(x9 m)经过0.5 s才第一次到达波峰 D.M点以后各质点开始振动的方向都是向下,1,2,3,4,图3,1,2,3,4,解析从波的图象可以看出波的波长为：4 m，选项A正确；,1,2,3,4,由波的图象可以看出，M点开始振动的方向向下，说明所有质点开始振动的方向都是向下，选项D正确. 答案ABD,1,2,3,4,4.(波的多解性)一列横波在t0时刻的波形如图4中实线所示，在t1 s时的波形如图