高中物理 2.3 波速與波長、頻率的關(guān)系課件 教科版選修34 .ppt

第二章機(jī)械波 2 3波速與波長 頻率的關(guān)系 1 知道什么是波的頻率 周期 并能理解它的意義 2 知道什么是波速 了解決定波速的因素 3 會用公式v f進(jìn)行相關(guān)計算 4 掌握波在傳播過程中的周期性和雙向性 學(xué)習(xí)目標(biāo)定位 學(xué)習(xí)探究區(qū) 一 波長和振幅 二 周期和頻率 三 波速 一 波長和振幅 問題設(shè)計 返回 如圖1所示 是繩波形成的示意圖 圖1 一 波長和振幅 返回 1 在質(zhì)點1 波源 完成一次全振動的過程中 振動傳到了哪個質(zhì)點 以后這個質(zhì)點的振動情況與質(zhì)點1有什么關(guān)系 答案質(zhì)點13 以后質(zhì)點13與質(zhì)點1振動狀態(tài) 位移和速度 將保持一致 它們的振動是同相的 2 與質(zhì)點2做同相振動的質(zhì)點是哪個 答案與質(zhì)點2做同相振動的是質(zhì)點14 要點提煉 返回 1 振幅 a 1 定義 在波動中 各質(zhì)點 也叫波的振幅 2 意義 波的振幅大小是波所傳播的直接量度 2 波長 1 定義 沿波的傳播方向 任意兩個的質(zhì)點之間的距離 叫做波的波長 一 波長和振幅 振動的振幅 能量 相鄰的同相振動 返回 2 關(guān)于波長的幾種說法 兩個相鄰的 在振動過程中相對平衡位置的位移總是相等的質(zhì)點之間的距離等于波長 在橫波中 兩個相鄰的之間的距離等于波長 在縱波中 兩個相鄰的中心之間的距離等于波長 3 物理實質(zhì) 相距一個 或整數(shù)個 波長的兩個質(zhì)點的振動位移在任何時刻都相等 而且振動速度的大小和方向也相同 即相距一個 或整數(shù)個 波長的兩個質(zhì)點在任何時刻振動狀態(tài)都相同 4 波長反映了波在上的周期性 一 波長和振幅 波峰 波谷 密部 疏部 空間 二 周期和頻率 問題設(shè)計 返回 游泳時耳朵在水中聽到的音樂與在岸上聽到的是一樣的 這說明什么 答案波由一種介質(zhì)傳到另一種介質(zhì)頻率不變 二 周期和頻率 1 介質(zhì)中每個質(zhì)點振動的周期和頻率 也即波源的振動周期和頻率 2 波的周期 頻率 由決定 波由一種介質(zhì)傳到另一種介質(zhì)時波的周期 頻率 3 在同一種介質(zhì)中 在一個周期內(nèi)波向前傳播的距離等于 4 周期反映了波的周期性 要點提煉 返回 波源 不發(fā)生變化 一個 波長 時間 三 波速 游泳時耳朵在水中聽到的音樂與在岸上聽到的是一樣的 這說明什么 當(dāng)波從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時波速是否改變 閱讀課本內(nèi)容 0 時幾種介質(zhì)中的聲速v m s 1 說明波速與什么有關(guān) 答案說明波由一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時 頻率不變 波速會改變 波速與介質(zhì)有關(guān) 返回 問題設(shè)計 三 波速 返回 要點提煉 1 波速 1 與周期的關(guān)系 v 2 與頻率的關(guān)系 v 2 波速由決定 與波的頻率 波長無關(guān) f 介質(zhì) 返回 一 對波長 周期 頻率和波速的理解 典例精析 例1下列說法正確的是 a 當(dāng)機(jī)械波從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時 保持不變的物理量是波長b 傳播一列簡諧波的同一種介質(zhì)中各質(zhì)點具有相同的周期和振幅c 由波在均勻介質(zhì)中的傳播速度公式v f可知 頻率越高 波速越大d 在波的傳播方向上 相距半波長的整數(shù)倍的兩質(zhì)點的振動情況完全相同 返回 典例精析 解析當(dāng)機(jī)械波從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時 頻率保持不變 波速發(fā)生變化 因而波長也發(fā)生變化 a項錯誤 一列簡諧波在同一均勻介質(zhì)中傳播時 各質(zhì)點都在做完全相同的振動 只是振動開始的時刻不同 所以它們有相同的周期和振幅 b項正確 波速是由介質(zhì)決定的 不會因頻率升高而變大 故c項錯誤 當(dāng)兩質(zhì)點相距半波長的奇數(shù)倍時振動情況完全相反 故d項錯誤 答案b 一 對波長 周期 頻率和波速的理解 返回 典例精析 例2一振動周期為t 振幅為a 位于x 0點的波源從平衡位置沿y軸正向開始做簡諧振動 該波源產(chǎn)生的一維簡諧橫波沿x軸正向傳播 波速為v 傳播過程中無能量損失 一段時間后 該振動傳播至某質(zhì)點p 關(guān)于質(zhì)點p振動的說法正確的是 a 振幅一定為ab 周期一定為t 一 對波長 周期 頻率和波速的理解 返回 典例精析 c 速度的最大值一定為vd 開始振動的方向沿y軸向上或向下取決于它離波源的距離e 若p點與波源距離s vt 則同一時刻質(zhì)點p的位移與波源的位移相同 一 對波長 周期 頻率和波速的理解 返回 典例精析 解析因傳播過程中無能量損失 則質(zhì)點p的振幅與波源的振幅相同 a項正確 機(jī)械波中各個質(zhì)點振動的周期與波源振動的周期相同 b項正確 機(jī)械波的波速與質(zhì)點的振速是兩個不同的概念 c項錯誤 質(zhì)點p起振的方向與波源起振的方向相同 沿y軸正方向 d項錯誤 由機(jī)械波空間與時間上的周期性可知 e項正確 答案abe 一 對波長 周期 頻率和波速的理解 返回 二 波的多解性 典例精析 例3一列橫波在x軸上傳播 t1 0和t2 0 005s時的波形如圖2所示的實線和虛線 圖2 返回 典例精析 1 設(shè)周期大于 t2 t1 求波速 2 設(shè)周期小于 t2 t1 求可能的波速 3 若周期小于 t2 t1 且波速為6000m s 求波的傳播方向 解析當(dāng)波傳播時間小于周期時 波沿傳播方向前進(jìn)的距離小于波長 當(dāng)波傳播的時間大于周期時 波沿傳播方向前進(jìn)的距離大于波長 這時從波形的變化上看出的傳播距離加上n個波長才是波實際傳播的距離 二 波的多解性 返回 典例精析 二 波的多解性 1 因 t t2 t1t 所以波傳播的距離大于一個波長 若波向右傳播 在0 005s內(nèi)傳播了 x n 2 m v 1600n 400 m s 其中n 0 1 2 返回 典例精析 若波向左傳播 則在0 005s內(nèi)傳播了 x n 6 m 故波速v 1600n 1200 m s 其中n 0 1 2 3 若 t t2 t1 t 且波速為6000m s 在0 005s內(nèi)傳播的距離為 x v t 6000 0 005m 30m 因此 可得波的傳播方向沿x軸的負(fù)方向 二 波的多解性 返回 典例精析 答案 1 波向右傳播時v 400m s 波向左傳播時 v 1200m s 2 向右傳播時v 1600n 400 m s 向左傳播時v 1600n 1200 m s 3 x軸負(fù)方向 二 波的多解性 返回 典例精析 例4一列簡諧橫波沿直線由a向b傳播 a b相距0 45m 如圖3所示是a處質(zhì)點的振動圖像 當(dāng)a處質(zhì)點運(yùn)動到波峰位置時 b處質(zhì)點剛好到達(dá)平衡位置且向y軸正方向運(yùn)動 這列波的波速可能是 圖3a 4 5m sb 3 0m sc 1 5m sd 0 7m s 二 波的多解性 返回 典例精析 解析從題圖中可知周期為0 4s 由題可知質(zhì)點a b間最簡單波形如圖所示 a b間距和波長的關(guān)系為x n n 0 1 2 再由公式v 得v n 0 1 2 代入數(shù)據(jù)可知波速v可能為4 5m s 選項a正確 答案a 二 波的多解性 返回 課堂要點小結(jié) 自我檢測區(qū) 1 2 3 4 1 波長 周期 頻率和波速 介質(zhì)中有一列簡諧機(jī)械波傳播 對于其中某個振動質(zhì)點 a 它的振動速度等于波的傳播速度b 它的振動方向一定垂直于波的傳播方向c 它在一個周期內(nèi)走過的路程等于一個波長d 它的振動頻率等于波源的振動頻率 1 2 3 4 解析機(jī)械波在傳播過程中 振動質(zhì)點并不隨波遷移 只是在各自的平衡位置附近做簡諧運(yùn)動 選項a c錯誤 機(jī)械波可能是橫波 也可能是縱波 故振動質(zhì)點的振動方向不一定垂直于波的傳播方向 選項b錯誤 振動質(zhì)點的振動是由波源的振動引起的 故質(zhì)點的振動頻率等于波源的振動頻率 選項d正確 答案d 1 2 3 4 2 對波長的理解 關(guān)于機(jī)械波的波長 下列說法正確的是 a 平衡位置相距一個波長的兩個質(zhì)點運(yùn)動情況總是相同b 運(yùn)動情況總是相同的兩個質(zhì)點相距一個波長c 在橫波中 兩個相鄰的波峰間的距離等于一個波長d 在橫波中 波峰到相鄰的波谷之間的距離等于半個波長 1 2 3 4 1 2 3 解析平衡位置相距一個波長的兩個質(zhì)點位移總是相同 加速度也總是相同 速度也總是相同 所以a對 運(yùn)動情況總是相同的兩個質(zhì)點可能相距一個波長 也可能相距多個波長 b錯 在橫波中 兩個相鄰的波峰 或波谷 間的距離等于一個波長 c對 在橫波中 從波峰到相鄰的波谷的連線要大于半個波長 應(yīng)該說它們的平衡位置間的距離等于半個波長 d錯 故正確答案為a c 答案ac 4 3 波長 周期 頻率和波速 如圖4所示 一列簡諧橫波沿x軸正方向傳播 從波傳到x 5m的m點時開始計時 已知p點相繼出現(xiàn)兩個波峰的時間間隔為0 4s 下面說法中正確的是 a 這列波的波長是4mb 這列波的傳播速度是10m sc 質(zhì)點q x 9m 經(jīng)過0 5s才第一次到達(dá)波峰d m點以后各質(zhì)點開始振動的方向都是向下 1 2 3 圖4 4 解析從波的圖像可以看出波的波長為 4m 選項a正確 由題意可知波的周期為 t 0 4s 波傳播的速度為 vm s 10m s 選項b正確 波峰傳到q所用的時為 0 7s 選項c錯誤由波的圖像可以看出 1 2 3 4 1 2 3 4 m點開始振動的方向向下 說明所有質(zhì)點開始振動的方向都是向下 選項d正確 答案abd 4 對波的多解性的理解 一列簡諧橫波在t 0時刻的波形如圖5中的實線所示 t 0 02s時刻的波形如圖中虛線所示