波长、频率和波速

1、第十二章机械波第十二章机械波第三节波长、频率和波速第三节波长、频率和波速要点名师点拨课堂互动探究人教版物理人教版物理 选修选修3-4 跨越思维误区课时演练广场课前自主预习 要点名师点拨课堂互动探究人教版物理人教版物理 选修选修3-4 跨越思维误区课时演练广场课前自主预习 1知道什么是波长，能在波的图象中求出波长知道什么是波长，能在波的图象中求出波长2知道什么是波传播的周期知道什么是波传播的周期(或频率或频率)，理解周期与质点振，理解周期与质点振动周期的关系动周期的关系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的特点4理解波长、周期理

2、解波长、周期(或频率或频率)和波速的物理意义及它们之间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的关系，并会应用这一关系进行计算和分析实际问题要点名师点拨课堂互动探究人教版物理人教版物理 选修选修3-4 跨越思维误区课时演练广场课前自主预习 一、波长一、波长()1定义：定义：在波动中，在波动中， 总是相同的两个总是相同的两个 质质点间的距离，叫做波长，通常用点间的距离，叫做波长，通常用表示表示2波长的其他定义波长的其他定义(1)波动中，对平衡位置的位移波动中，对平衡位置的位移 的两个的两个 质点间的距离也是一个波长质点间的距离也是一个波长(2)波动中，速度波动中，

3、速度 的两个的两个 质点间的距离质点间的距离也是一个波长也是一个波长振动位移振动位移相邻相邻总是相同总是相同相邻相邻总是相同总是相同相邻相邻要点名师点拨课堂互动探究人教版物理人教版物理 选修选修3-4 跨越思维误区课时演练广场课前自主预习 (3)在横波中，两个在横波中，两个 或两个或两个 之间的之间的距离等于波长在纵波中，两个距离等于波长在纵波中，两个 或两个或两个 之之间的距离等于波长间的距离等于波长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要点名师点拨课堂互动探究人教版物理人教版物理 选修选修3-4 跨越思维误区课时演练广场课前自主预习 二、周期二、周期(T)和频率和

4、频率(f)1波的周期和频率波的周期和频率在波动中，各个质点的振动周期或频率是在波动中，各个质点的振动周期或频率是 的，它们的，它们都等于都等于 的振动周期或频率，这个周期或频率也叫做的振动周期或频率，这个周期或频率也叫做 的周期或频率，分别用的周期或频率，分别用 和和 表达表达2决定因素决定因素波的周期或频率由波的周期或频率由 的周期或频率决定的周期或频率决定3时、空的对应性时、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在一个周期的时间内，振动在介质中传播的距离等于 相同相同波源波源波波Tf波源波源一个波长一个波长要点名师点拨课堂互动探究人教版物理人教版物理 选修选修3-4 跨越

5、思维误区课时演练广场课前自主预习 三、波速三、波速(v)1定义定义：波速是指振动在介质中：波速是指振动在介质中 的速度，而不是介的速度，而不是介质质点的质质点的 速度，所以波速等于速度，所以波速等于 与与 的比值的比值2计算式：计算式：v.此式不仅适用于机械波，也适用于此式不仅适用于机械波，也适用于后面要学习的电磁波后面要学习的电磁波传播传播振动振动波长波长周期周期要点名师点拨课堂互动探究人教版物理人教版物理 选修选修3-4 跨越思维误区课时演练广场课前自主预习 3决定因素决定因素(1)机械波在介质中的传播速度由机械波在介质中的传播速度由 的性质决定，与波的性质决定，与波长和频率长和频率 (2

6、)在不同的介质中，波速不同，但波速还与在不同的介质中，波速不同，但波速还与 有关有关4波长的决定因素波长的决定因素波长由波长由 和和 共同决定共同决定介质介质无关无关温度温度介质介质波源波源要点名师点拨课堂互动探究人教版物理人教版物理 选修选修3-4 跨越思维误区课时演练广场课前自主预习 要点名师点拨课堂互动探究人教版物理人教版物理 选修选修3-4 跨越思维误区课时演练广场课前自主预习 要点名师点拨课堂互动探究人教版物理人教版物理 选修选修3-4 跨越思维误区课时演练广场课前自主预习 2波长、周期波长、周期(或频率或频率)和波速的决定因素和波速的决定因素(1)周期周期T和频率和频率f仅由波源决

7、定，与仅由波源决定，与v、无关无关(2)波速波速v决定于介质的物理性质，与决定于介质的物理性质，与f、无关同一均匀介无关同一均匀介质中，质中，v不变；反之，如果介质种类或密度改变，不变；反之，如果介质种类或密度改变，v也一定改也一定改变变要点名师点拨课堂互动探究人教版物理人教版物理 选修选修3-4 跨越思维误区课时演练广场课前自主预习 (3)波长波长由介质和波源共同决定，即决定于由介质和波源共同决定，即决定于v和和f，只要，只要v、f中一个发生变化，波长中一个发生变化，波长必然发生变化，但仍保持必然发生变化，但仍保持vf的关系的关系总结以上三点，总结以上三点，v、f三个量的决定因素如图所示三个

8、量的决定因素如图所示要点名师点拨课堂互动探究人教版物理人教版物理 选修选修3-4 跨越思维误区课时演练广场课前自主预习 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的波形图时间周期性：相隔周期整数倍时间的两个时刻的波形图完全相同，时间间隔完全相同，时间间隔t与周期与周期T的关系不明确造成多解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，质点间距离质点的振动情况完全相同，质点间距离x与

9、波长与波长的关系不明确的关系不明确造成多解造成多解要点名师点拨课堂互动探究人教版物理人教版物理 选修选修3-4 跨越思维误区课时演练广场课前自主预习 (2)双向性双向性对给定的波形图，波的传播方向不同，质点的振动方向也对给定的波形图，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要点名师点拨课堂互动探究人教版物理人教版物理 选修选修3-4 跨越思维误区课时演练广场课前自主预习 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，

10、则有正向和负向最大位移两种可质点达到最大位移处，则有正向和负向最大位移两种可能能(2)质点由平衡位置开始振动，则有起振方向向上、向下质点由平衡位置开始振动，则有起振方向向上、向下(或或向左、向右向左、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轴正方向和轴正方向和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等只给出两时刻的波形，则有多次重复出现的可能等要点名师点拨课堂互动探究人教版物理人教版物理 选修选修3-4 跨越思维误区课时演练广场课前自主预习 3解决波的多解问题的方

11、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般的思维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；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、负有向正、负(或左、右或左、右)两方向传播的可能，质点有向上、向下两方向传播的可能，质点有向上、向下(或向左、向右或向左、向右)

12、两方向振动的可能两方向振动的可能要点名师点拨课堂互动探究人教版物理人教版物理 选修选修3-4 跨越思维误区课时演练广场课前自主预习 要点名师点拨课堂互动探究人教版物理人教版物理 选修选修3-4 跨越思维误区课时演练广场课前自主预习 下列说法正确的是下列说法正确的是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和振幅C由波在均匀介质中的传播速度公式由波在均匀介质中的传播速度公式vf可知，频率越可知，频率越高，波速越大高，波

13、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动情况完全相同波长、波速和频率的关系波长、波速和频率的关系 要点名师点拨课堂互动探究人教版物理人教版物理 选修选修3-4 跨越思维误区课时演练广场课前自主预习 思路点拨：思路点拨：解答本题时要把握波在传播过程中的一些规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，波速由介质决定等律，例如波在传播过程中频率不变，波速由介质决定等要点名师点拨课堂互动探究人教版物理人教版物理 选修选修3-4 跨越思维误区课时演练广场课前自主预习 解析：解析：当机械波从一种介质

14、进入另一种介质时，频率保持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，选项不变，波速发生变化，因而波长也发生变化，选项A错误；一列错误；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错误；当两质点相距半波长的奇

15、数倍时振动情况完全相反，故选项况完全相反，故选项D错误错误答案：答案：B要点名师点拨课堂互动探究人教版物理人教版物理 选修选修3-4 跨越思维误区课时演练广场课前自主预习 【题后总结【题后总结】机械波的波速只与介质的性质有关：波在同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，波速与波长成正比质时，频率不变，波速与波长成正比要点名师点拨课堂互动探究人教版物理人教版物理 选修

16、选修3-4 跨越思维误区课时演练广场课前自主预习 【针对训练【针对训练】 1.介质中有一列简谐机械波传播，对于其中介质中有一列简谐机械波传播，对于其中某个振动质点某个振动质点()A它的振动速度等于波的传播速度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它的振动频率等于波源的振动频率要点名师点拨课堂互动探究人教版物理人教版物理 选修选修3-4 跨越思维误区课时演练广场课前自主预习 解析：解析：简谐机械波介质中的各质点都做简谐运动，其速度简

17、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，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；机械波错误；机械波介质中的各质

18、点做简谐运动的频率相等，都等于波源的振动频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，所以选项率，所以选项D正确正确答案：答案：D要点名师点拨课堂互动探究人教版物理人教版物理 选修选修3-4 跨越思维误区课时演练广场课前自主预习 一列简谐横波图象如图所示，一列简谐横波图象如图所示，t1时刻的波形如图中时刻的波形如图中实线所示，实线所示，t2时刻的波形如图中虚线所示，已知时刻的波形如图中虚线所示，已知tt2t10.5 s，问：，问：(1)这列波的可能波速的表达式？这列波的可能波速的表达式？(2)若波向左传播，且若波向左传播，且3Tt4T，波速多大？，波速多大？(3)若波速若波速v6

19、8 m/s，则波向哪个方向传播？，则波向哪个方向传播？波的多解问题波的多解问题 要点名师点拨课堂互动探究人教版物理人教版物理 选修选修3-4 跨越思维误区课时演练广场课前自主预习 思路点拨：思路点拨：题目中未明确波的传播方向，首先按波传播方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向的可能性进行讨论，再对假设的传播方向确定t和和T的关系，的关系，要先考虑一个周期内的情况，然后加要先考虑一个周期内的情况，然后加nT.确定确定x和和的关系时，的关系时，也要考虑其周期性也要考虑其周期性要点名师点拨课堂互动探究人教版物理人教版物理 选修选修3-4 跨越思维误区课

20、时演练广场课前自主预习 要点名师点拨课堂互动探究人教版物理人教版物理 选修选修3-4 跨越思维误区课时演练广场课前自主预习 要点名师点拨课堂互动探究人教版物理人教版物理 选修选修3-4 跨越思维误区课时演练广场课前自主预习 【题后总结【题后总结】在解决波动问题时，一定要注意考虑波传播在解决波动问题时，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，即方向的双向性，以及时间的周期性和空间的周期性，即tnTt，xnx.要点名师点拨课堂互动探究人教版物理人教版物理 选修选修3-4 跨越思维误区课时演练广场课前自主预习 【针对训练【针对训练】 2.一列简谐横波在一列简谐横波在t0时刻的波形图如图中的时刻的波形图如图中的实线所示，实线所示，t1 s时刻的波形图如图中的虚线所示，由此可以判时刻的波形图如图中的虚线所示，由此可以判断该列波的断该列波的()A周期一定是周期一定是4 sB波长一定是波长一定是4 mC振幅一定是振幅一定是2 cm D波速一定是波速一定是1 m/s要点名师点拨课堂互动探究人教版物理人教版物理 选修选修3-4 跨越思维误