物理选修人教新课标波长频率和波速精品课件

1、12 知识与技能 1知道什么是波的波长，能从波的图象中求出波的波长。 2知道什么是波传播的周期(频率)，理解周期(频率)与质点振动周期(频率)的关系。 3理解波在传播过程中的特点。 4会用公式vf解答实际的波动问题。3 过程与方法 1理解波长、频率和波速之间的关系，并会应用这一关系进行计算和分析问题。 2结合声波的传播体会波速、频率与波长的决定因素。 情感、态度与价值观 1培养学生从图象中获取信息的能力。 2结合波的周期性和传播方向的双向性，培养学生多角度思考、解决问题的能力。4 1.在波动中，振动相位总是相同的两个_质点间的距离，叫做_，通常用_表示。 2在横波中，两个_波峰或者两个_之间的

2、距离等于波长；在纵波中，两个_密部或两个_之间的距离等于波长。 3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_周期或频率。5 4机械波在介质中的传播速度为v_，该式对于以后要学习的电磁波也适用。 5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，波速是_的。67 知识点1 波长、频率和波速 (1)波长 两个相邻的运动状态总是相同的质点间的距离，或者说在振动过程中，对平衡位置的位移总是相等的两个相邻质点间的距离叫做波长。例如，在横波中两个相邻波峰(或波谷)之间的距离，在纵波中两个相邻密部(或疏部)之间的距离都等于波长。波长用表示。8 注意

3、：对波长的认识还有以下几种说法： 两个相邻的、在振动过程中对平衡位置的位移总是相等的质点间的距离，等于波长。 在横波中，两个相邻的波峰(或波谷)间的距离等于波长。 在纵波中，两个相邻的密部(或疏部)中央间的距离等于波长。 在一个周期内振动在介质中传播的距离等于波长。9 (2)频率(周期) 由实验观测可知：波源振动一个周期，其他被波源带动的质点也刚好完成一次全振动，且波在介质中往前传播一个波长。由此可知，波动的频率(周期)就是波源振动的频率(周期)。频率(周期)用f(T)表示。 注意：每隔n个波长的距离，波形就重复出现；每隔n个周期的时间，波形恢复原来的形状，这就是波的“空间周期性”和“时间周期

4、性”。1011 注意：波速与质点的振动速度不同，质点的振动是一种变加速运动，振动速度随时间按正弦规律变化。 波速的大小由介质的性质决定，同一列波在不同介质中传播速度不同，但同一类机械波在同一均匀介质中传播速度相同。如声波，在空气中不管哪种频率的波传播速度相同。12 【例1】关于波长的下列说法中正确的是() A机械振动在一个周期内传播的距离就是一个波长 B在波形图上位移相同的相邻两质点之间的距离等于一个波长 C在波形图上速度最大且相同的相邻两质点间的距离等于一个波长 D在波形图上振动情况总是相同的两点间的距离等于一个波长 【答案】A、C13 【解析】机械振动的质点在一个周期内向远处传播一个完整的

5、波形，故A选项正确；由波形图可见，在一个完整波形上，位移相同的相邻质点之间的距离不一定等于一个波长，故B选项错误；速度最大且相同的质点，在波形图上是在平衡位置上，如果相邻，那么正好是一个完整波形的两个端点，所以C选项正确；振动情况总是相同的两点间的距离是波长的整数倍，故D选项不正确。14 【思维点悟】波长是描述波的一个重要物理量，要从以下几个方面加以理解：(1)从波的传播上；(2)从各质点的相互联系上；(3)从波形图上。15 对应练习 1如图1231所示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()16 A质点A、C、E、G、I在振动过程中位移总是相同 B质点B、F在振动过程中位移总

6、是相同 C质点D、H的平衡位置间的距离是一个波长 D质点A、I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17 解析：从题图中可以看出质点A、C、E、G、I在该时刻的位移都是零，由于波的传播方向是向右的，容易判断出质点A、E、I的速度方向是向下的，而质点C、G的速度方向是向上的，因而这五个点的位移不总是相同，A错误；质点B、F是处在相邻的两个波峰的点，它们的振动步调完全相同，在振动过程中位移总是相同，B正确；质点D、H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，C正确；18 虽然质点A、I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

7、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(应为两个波长)，D错误。 答案：B、C19知识点知识点2 波长、频率和波速之间的关系波长、频率和波速之间的关系20 (2)周期和频率，只取决于波源，而与v、无直接关系。 (3)速度v取决于介质的物理性质，它与T、无直接关系。只要介质不变，v就不变，而不取决于T、；反之如果介质变，v也一定变。21 (4)波长则取决于v和T。只要v、T其中一个发生变化，其值必然发生变化，而保持vf的关系。 注意：尽管波速与频率或周期可以由公式vf或v/T进行计算，但不能认为波速与波长、周期或频率有关，也不能以为频率或周期会因波速、波长的不同而不同，因为它们

8、都是确定的，分别取决于介质与波速。22 【例2】一列横波沿x轴的正方向传播，波速v300 m/s。已知x10.30 m和x20.90 m处是振动中位移大小总是相同、方向总是相反的相邻两点，求这列波的频率。 【答案】250 Hz232425 1.波的多解性问题 由于振动具有周期性，物体会在不同的时刻多次达到同一位置，故容易出现多解问题，而对波动，波的图象的周期性是波动问题出现多解的最主要因素，主要包括三种情况： (1)波的传播方向与质点振动方向不确定，出现多解可能性。26 (2)波形移动的距离x与波长的关系不确定，必有系列解；若x与有一定的约束关系，可使系列解转化为有限多解或唯一解。 (3)波形

9、变化的时间t与周期T的关系不确定，必有系列解；若t与T有一定的约束关系，可使系列解转化为有限多解或唯一解。27 由于波动问题的多解性的出现，从而导致了求解波动问题的复杂性，而最容易失误的往往是漏解，因此在解决振动和波动问题时一定要考虑全面，尤其是对题设条件模糊，没有明确说明的物理量，一定要考虑其所有可能性。如说质点达到最大位移处，则有正最大位移与负最大位移两种可能；质点由平衡位置起振，起振方向有向上向下两种可能；只告诉波速不说传播方向，应考虑沿两个方向传播的可能；若给出两时刻的波形，则有可能是波形重复多次后又变至题目所给的相应的后一种波形。总之，只要有多解意识，再根据题意仔细分析，就能得到全部

10、的解。28 【例3】一列简谐横波在t0时刻的波形如图1232中的实线所示，t0.02 s时刻的波形如图1232虚线所示。若该波的周期T大于0.02 s，则该波的传播速度可能是 ()29 A2 m/s B3 m/s C4 m/s D5 m/s 【答案】B3031 2波动图象与振动图象相联系的问题求解 此类题重点考查波动与振动的联系与区别。解题时要注意审题，区别波动图象与振动图象，以及由于振动和波的周期性而引起的多解性。一般可以从图上获得T及波长的信息。32 【例4】如图1233所示，图(a)为某一列波在t1.0 s时的图象，图(b)为参与该波的质点P的振动图象。33 (1)求该列波的波速； (2

11、)求再经过3.5 s时P质点的路程； (3)波的传播方向。 【答案】(1)4 cm(2)2.8 m(3)向左传播3435 分辨不同的声音 对只有一个单一频率的声音(纯音)，沿基底膜移动的行波有一振幅最大点(共振点)，使基底膜产生形变，其位置因频率而变，高频靠近基部，低频靠近蜗顶。不同频率的声音因而可使基底膜不同部位受到不同强度的刺激，大脑就据此“知道”听到了声音的音高(频率)。这便是耳蜗频率分析的部位机理，这个区别不同音高的过程叫位置模式。3637 对非单一频率的复音(从人声到乐器发出的声音都是如此)，情况就比较复杂了。在这种情况下，沿基底膜分布的共振点很多，受到刺激的听神经也就很多。听神经发

12、出的电脉冲与声波的周期有一定的同步关系，听神经上许多纤维发出的电脉冲因而可与声音频率一致，这便是耳蜗频率分析的时间机理。大脑根据接收到的电脉冲的周期来确定声音的音高，这种分辨音高的过程称为时间模式。 38 例如，钢琴C大调Do键发出的声音是由264赫兹的基音以及频率为基音2倍、3倍、4倍的泛音组成的。这时在基底膜的多个点发生变形，但是从基底膜向大脑发送的神经冲动出现一些相当明显的峰值，峰值的重复频率和基音是一致的。这同样适用于多个音符组成的和弦，如三和弦、四和弦等。那些由音乐中泛音，或者按照传统的和声原则合成的听起来悦耳的音符(如纯五度音程的DoSo)都具有明显的周期性；那些听起来不和谐的音符(比如增四度音程