2017-2018学年高中物理第十二章机械波第3节波长、频率和波速学案新人教版选修3-4课件

1、12.3波长、频率和波速学 习 目 标知 识 脉 络1.知道波长的含义，能从波的图象中求波长(重点)2知道波传播的周期(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理解波长、波速和周期之间的关系，会运用公式vf解答问题(难点)波长、周期和频率1波长(1)定义在波动中，振动相位总是相同的两个相邻质点间的距离，通常用表示(2)特征在横波中，两个相邻波峰或两个相邻波谷之间的距离等于波长在纵波中，两个相邻疏部或两个相邻密部之间的距离等于波长2周期、频率(1)规律在波动中，各个质点的振动周期或频率是相同的，它们都等于波源的振动周期或频率(2)决定因素波的周期或频率由波

2、源的周期或频率决定(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一个波长(4)周期与频率关系周期T与频率f互为倒数，即f.1两个波峰(或波谷)之间的距离为一个波长()2两个密部(或疏部)之间的距离为一个波长()3振动在介质中传播一个波长的时间是一个周期()1某时刻，两个相邻的、位移相等的质点间的距离等于波长吗？【提示】不一定某时刻两质点位移相等，间距却不一定等于波长2波在一个周期内传播的距离是一个波长，那么在一个周期内质点通过的路程是否为一个波长？为什么？【提示】不是因为波在传播时，介质中的质点都在平衡位置附近振动，不随波的传播而迁移，一个周期内质点通过的路程为振幅的四倍，而

3、不是一个波长1关于波长的定义：“振动相位总是相同”和“相邻两质点”是波长定义的两个必要条件，缺一不可；在波的图象中，无论从什么位置开始，一个完整的正(余)弦曲线对应的水平距离为一个波长2关于波长与周期：质点完成一次全振动，波向前传播一个波长，即波在一个周期内向前传播一个波长可推知，质点振动周期，波向前传播波长；反之，相隔波长的两质点的振动的时间间隔是周期并可依此类推3波的空间周期性(1)相隔距离为一个波长的整数倍的两质点，振动情况完全相同，且离开平衡位置的位移“总是”相等，振动速度大小和方向也“总是”相同，因而波长显示了波的空间周期性(2)相隔距离为半波长的奇数倍的两质点的振动情况完全相反，即

4、在任何时刻它们的位移大小相等、方向相反，速度也是大小相等、方向相反，会同时一个在波峰、一个在波谷或同时从相反方向经过平衡位置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()图1231A质点A，C，E，G，I在振动过程中位移总是相同的B质点B，F在振动过程中位移总是相同的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的，它们的平衡位置间的距离是一个波长EC，E两质点的振动情况总是相反的【答案】BCE2关于波的周期下列说法中正确的是() A质点的振动周期就是波的周期B波的周期是由波源驱动力的周期决定的C波的周期与形成波的介质的密度有关D经历整

5、数个周期波形图重复出现，只是波形向前移动了一段距离E经历整数个周期波形图重复出现，质点向沿波传播的方向前进整数个波长的距离【答案】ABD3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质点间的距离等于一个波长E波长是波的空间周期性的体现【答案】ACE波长的三种确定方法(1)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(2)根据波的图象确定：在波的图象上，振动

6、位移总是相同的两个相邻质点间的距离为一个波长在波的图象上，运动状态(速度)总是相同的两个相邻质点间的距离为一个波长在波的图象上，两个相邻波峰(或波谷)间的距离为一个波长(3)根据公式vT来确定波速1定义：波速是指波在介质中传播的速度2公式：vf3决定因素机械波在介质中的传播速度由介质的性质决定，在不同的介质中，波速一般不同4决定波长的因素：波长由波速和频率共同决定1不同频率的波在同一种介质中传播，波速不同()2同一列波从一种介质进入另一种介质不变的量是频率()3波在同一种均匀介质中是匀速向外传播的()1波的传播速度取决于什么？不同频率的横波在同一种介质中的传播速度是否相同？【提示】波的传播速度

7、取决于介质，同一种介质中频率不同的机械波传播速度相同2当波从一种介质进入另一种介质时，波长、频率和波速哪个物理量保持不变？【提示】当波从一种介质进入另一种介质时，频率保持不变，波长和波速会发生变化1波速的实质：波的传播速度即波形的平移速度2波速与振动速度波速与质点的振动速度不同，波速是振动形式匀速向外传播的速度，始终沿传播方向；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3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；介质的变化导致了波速和波长的改变4一渔船停泊在岸边，若海浪的两相邻波峰的距离是12 m，海浪的速度是6 m/s，则渔船摇晃的周期是_.

8、 【答案】2 s5一列简谐横波沿x轴正向传播，传到M点时波形如图1232所示，再经0.6 s，N点开始振动，则该波的振幅A为_，频率f为_图1232【答案】0.5 m,2.5 Hz6(2014全国卷 )图1233(a)为一列简谐横波在t2 s时的波形图，图(b)为媒质中平衡位置在x1.5 m处的质点的振动图象，P是平衡位置为x2 m的质点下列说法正确的是() 【导学号：23570056】(a)(b)图1233A波速为0.5 m/sB波的传播方向向右C02 s时间内，P运动的路程为8 cmD02 s时间内，P向y轴正方向运动E当t7 s时，P恰好回到平衡位置【答案】ACE求解波长、频率与波速问题

9、的技巧(1)波速的决定因素：波在不同介质中波速不同，机械波的波速取决于介质，介质不同，波速不同，故从一种介质进入另一种介质时，波速变化(2)频率的决定因素：波的频率f取决于波源，故波的频率始终不变，从一种介质进入另一种介质时，频率不变(3)波长变化情况：根据vf，当从一种介质进入到另一种介质，f不变，v变化，波长也随之变化【答案】BDE7t0时刻，波源在坐标原点从平衡位置沿y轴正向开始振动，振动周期为0.4 s，在同一均匀介质中形成沿x轴正、负两方向传播的简谐横波画出t0.6 s时的波形图【解析】根据波动与振动的关系分析波的图象根据波的传播的周期性，t0.6 s时的波形是波源振动1个周期形成的

10、，此时波源在坐标原点从平衡位置向y轴负方向振动，由波的传播方向与质点的振动方向的关系可画出其波形图【答案】8.某波源S发出一列简谐横波，波源S的振动图象如图1238所示在波的传播方向上有A、B两点，它们到S的距离分别为45 m和55 m测得A、B两点开始振动的时间间隔为1.0 s求：图1238(1)波长；(2)当B点离开平衡位置的位移为6 cm时，A点离开平衡位置的位移【解析】(1)从S的振动图象可知，T2 s；A、B两点距离为10 m，波从A传到B所需时间为1 s，则波速v m/s10 m/s，则波长vT20 m.(2)A、B之间的距离刚好为半个波长，它们的振动状态相反，当B点离开平衡位置的

11、位移为6 cm时(波峰)，A点离开平衡位置的位移是6 cm(波谷)【答案】(1)20 m(2)6 cm能力提升9.如图1239所示，有一列传播的简谐横波，x0与x1 cm处的两个质点的振动图象分别如图中实线与虚线所示则这列波的() 图1239A波长一定是4 cmB周期一定是4 sC振幅一定是2 cmD传播速度一定是1 cm/sE传播速度可能是1 cm/s【解析】由图可知波的振幅、周期和质点振动的振幅、周期相同，分别为2 cm和4 s，因此选项B、C正确；再根据x0与x1 cm处的两个质点的振动图象可知两质点振动时间相差TnT，距离相差n，因此波长是一系列解，选项A错误；根据v可得，波速也应该是

12、一系列解，当n0时，v1 cm/s.故选项D错误，E正确【答案】BCE10一列简谐横波沿x轴传播，t0时的波形如图12310所示，质点A与质点B相距1 m质点A的速度沿y轴正方向；t0.02 s时，质点A第一次到达正向最大位移处，由此可知()图12310A此波的传播速度为25 m/sB此波沿x轴负方向传播C此波沿x轴正方向传播D从t0时刻起，经0.04 s质点A沿波的传播方向迁移了1 mE在t0.04 s时，质点B处在平衡位置，速度沿y轴正方向【解析】由题图可知s，则2 m，而t0.02 s.则T0.08 s，v25 m/s，故A项正确由A点向上振动可知波向左传播，故B项正确，C项错误由于质点

13、并不随波迁移，故D项错误在t0.04 s时，质点B在平衡位置，运动方向向上，故E项正确【答案】ABE11在O点有一波源，t0时刻开始向上振动，形成向右传播的一列横波，t14 s时，距离O点为3 m的A点第一次到达波峰；t27 s时，距离O点为4 m的B点第一次达到波谷求该波的波长、周期和波速. 【解析】设波速为v，周期为T，由题意得：t14 s，t2T7 s由以上两式得：v1 m/s，T4 s，波长为vT4 m.【答案】4 m4 s1 m/s12一列横波在x轴线上传播，在t10时和t20.5 s时的波形图象如图12311所示，图12311(1)这列波的传播速度多大？(2)若波速v68 m/s，则波向哪个方向传播？(3)若波向左传播，且3Tt4T，则这列波的波速多大？【解析】(1)当波向右传播时，由于振动的周期性，波向前传播的距