波長頻率和波速.ppt

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南昌一中高二物理備課組,,第三節(jié)：波長、頻率和波速,第十二章機(jī)械波,,一．波長：——符號（λ）,t=T,課本圖12.1-3,1．每個質(zhì)點的啟動方向與波源的啟動方向一致,2．質(zhì)點1發(fā)出的振動傳到質(zhì)點13，使質(zhì)點13開始振動時，質(zhì)點1完成一次全振動，因此1、13振動步調(diào)一致，,概念：在波動中，振動相位總是相同的兩個相鄰質(zhì)點間的距離，叫做波的波長。,稱為同相點。,,◆“位移總是相等的兩個質(zhì)點”，即不論什么時候，振動步調(diào)_________，稱為同相點。,完全一致,☆思考與討論：,①．任意兩個同相點間的距離為_____________；相鄰的兩個同相點間的距離等于__________。,波長的整數(shù)倍,一個波長,,☆思考與討論：,◆“位移總是相反的質(zhì)點”，振動步調(diào)完全相反，稱為_________。,反相點,②．任意兩個反相點間的距離為_____________；相鄰的兩個反相點間的距離等于__________。,半波長的奇數(shù)倍,半個波長,,二．周期（T）和頻率（f）,設(shè)波源的振動頻率（周期）是?（T），——則波傳播的頻率和周期是多少？,也是?（T）,因為每個質(zhì)點都在做受迫振動，所以每個質(zhì)點的振動頻率或周期與波源的頻率和周期是一樣的，都是?(T)。,波的周期由______決定，同一列波在不同介質(zhì)中傳播時________________________。,Why?,波源,周期（或頻率）保持不變,,☆．分析：課本圖12.1-3橫波的形成,規(guī)律：每經(jīng)歷一個周期的時間，波就沿傳播方向傳播__________的距離；,一個波長,每經(jīng)歷一個周期的時間，當(dāng)前的波形圖與原有的波形圖相同。,,三．波速（v）——反映波在介質(zhì)中傳播快慢的物理量,定義：波在介質(zhì)中傳播的速度叫波速；數(shù)值上等于波長與頻率的乘積。,說明：①．波速的大小由介質(zhì)的性質(zhì)決定，同一列波在不同介質(zhì)中傳播速度不同。②．波在均勻介質(zhì)中是勻速傳播的。,注意：波速與質(zhì)點的振動速度不同，質(zhì)點的振動是一種變加速運(yùn)動，因此質(zhì)點的振動速度時刻在變。,,☆．波長、周期（頻率）和波速的關(guān)系：,v=△x/△t=λ/T=λf,（其中，△x為波傳播的距離；△t為波傳播△x經(jīng)歷的時間。）,說明：①．波的頻率f，由波源決定，與介質(zhì)無關(guān)；②．波速v由介質(zhì)決定，與波源無關(guān)；③．一列波進(jìn)入兩種不同的介質(zhì)，其頻率不變，波速與波長相應(yīng)改變。,◆．波圖象中的信息：,,,,,λ,,例題1：某樂律C調(diào)“l(fā)a”的頻率為f=440Hz，試求這個音在空氣中的波長和水中的波長。,析：由：v=λf，可求出波長,課堂訓(xùn)練：,λ空氣=v空氣/f=332/440=0.75m,λ水=v水/f=1450/440=3.3m,注意：①．波的頻率f，由波源決定，與介質(zhì)無關(guān)；②．波速v由介質(zhì)決定，與波源無關(guān)；③．一列波進(jìn)入兩種不同的介質(zhì)，其頻率不變，波速與波長相應(yīng)改變。,,習(xí)題1：簡諧機(jī)械波在給定的介質(zhì)中傳播時，下列說法中正確的是（）A．振幅越大，則波傳播的速度越快；B．振幅越大，則波傳播的速度越慢；C．在一個周期內(nèi)，振動質(zhì)點通過的路程等于一個波長；D．振動的頻率越高，則波傳播一個波長的距離所用的時間越短。,解析：波速的大小由介質(zhì)本身的性質(zhì)決定，與振幅無關(guān)，所以A、B二選項錯；由于振動質(zhì)點做簡諧運(yùn)動，在一個周期內(nèi)，振動質(zhì)點通過的路程等于振幅的4倍，所以C選項錯誤；根據(jù)經(jīng)過一個周期T，振動在介質(zhì)中傳播的距離等于一個波長，所以振動的頻率越高，則波傳播一個波長的距離所用的時間越短，即D選項正確。,D,,例題2：下圖中的實線是一列正弦波在某一時刻的波形曲線。經(jīng)過0.5s后，其波形如圖中的虛線所示。設(shè)該波的周期T大于0.5s。（1）如果波是向左傳播的，波的速度是多大？波的周期是多大？（2）如果波是向右傳播的，波的速度是多大？波的周期是多大？,,析：這類問題通常有兩種解法：解法一：波的平移法（1）波向左傳播，只有當(dāng)波傳播的距離為6cm時，實線才會和虛線重合，即某一時刻的波形才會演變成0.5s時的波形。,波的周期T大于0.5s,v=△x/△t=0.06/0.5=0.12m/s,T=λ/v=0.24/0.12=2s,0.5s后波形,,波的周期T大于0.5s,0.5s后波形,（2）波向右傳播，只有當(dāng)波傳播的距離為18cm時，實線才會和虛線重合，即某一時刻的波形才會演變成0.5s時的波形。,【命題特點】本題考查機(jī)械波傳播過程中的雙向性。,v=△x/△t=0.18/0.5=0.36m/s,T=λ/v=0.24/0.36=0.67s,,解法二：質(zhì)點振動法（1）波向左傳播，某一時刻x=24cm處的質(zhì)點往上振動，設(shè)經(jīng)歷△t時間時質(zhì)點運(yùn)動到波峰的位置，則：,波的周期T大于0.5s,0.5s后波形,,,當(dāng)n=0時，T=2s＞0.5s，符合要求；此時：v=λ/T=0.24/2=0.12m/s.,當(dāng)n=1時，T=0.4s＜0.5s，不符合要求。,波的周期T大于0.5s,0.5s后波形,,,,解法二：質(zhì)點振動法（2）波向右傳播，某一時刻x=24cm處的質(zhì)點往下振動，設(shè)經(jīng)歷△t時間時質(zhì)點運(yùn)動到波峰的位置，則：,當(dāng)n=0時，T=2/3s＞0.5s，符合要求；此時：v=λ/T=0.24/(2/3)=0.36m/s.,當(dāng)n=1時，T=2/7s＜0.5s，不符合要求。,習(xí)題2：關(guān)于機(jī)械波的概念，下列說法中正確的是（）A．質(zhì)點振動的方向總是垂直于波的傳播方向B．簡諧波沿長繩傳播，繩上相距半個波長的兩個質(zhì)點振動位移的大小相等C．任一振動質(zhì)點每經(jīng)過一個周期沿波的傳播方向移動一個波長D．相隔一個周期的兩個時刻的波形相同,解析：相距半個波長的兩個質(zhì)點振動位移大小相等、方向相反，B選項正確；波每經(jīng)過一個周期就要向前傳播一個波長，但介質(zhì)中的各個質(zhì)點并不隨波向前遷移，只是在各自的平衡位置附近振動，向前傳播的是質(zhì)點的振動狀態(tài)．所以C選項錯誤。,,BD,,思考題：如圖中的實線是某時刻的波形圖像，虛線是經(jīng)過0.2s時的波形圖像。（1）假定波向左傳播，求它傳播的可能距離。（2）若這列波向右傳播，求它的最大周期。（3）假定波速是35m/s，求波的傳播方向。,,解析：（1）向左傳播時的距離為：,,（n=0，1，2…）?？赡苤涤?m、7m、11m…,,（2）根據(jù)得：,在所有可能的周期中，當(dāng)n=0時的最大，故Tm=0.8s。,（3）波在0.2s傳播的距離s=vt=7m。,,,即,結(jié)合波形圖知，波向左傳播。,