宁夏回族自治区银川市六盘山高级中学高中物理人教版（选修3-4）第十二章机械波第3节波长、频率和波速 (共27张PPT).ppt

第十二章 机械波第第3 3节节 波长、频率和波速波长、频率和波速 学习目标学习目标1.1.知道知道波长波长、周期周期、波速波速的概念，知道的概念，知道周期（频率）、周期（频率）、波速、波长的波速、波长的决定因素决定因素。2 2.理解各质点振动周期与波源振动周期的关系。理解各质点振动周期与波源振动周期的关系。3.3.知道知道波速波速的的物理意义物理意义。掌握。掌握 V=f 关系式关系式，并能用，并能用它解决实际问题。它解决实际问题。4.4.画出不同时刻波形的训练，培养画出不同时刻波形的训练，培养画图能力画图能力。1.1.定定义义：在在波波动动中中，振振动动相相位位总总是是相相同同的的两两个个相相邻邻质质点间的距离，叫做波长。点间的距离，叫做波长。一、波长一、波长新新课内内容容在横波中在横波中,两个两个相邻相邻的的波峰波峰(或波谷或波谷)之间的距离等于波长之间的距离等于波长.在纵波中在纵波中,两个两个相邻相邻的的密部密部(或疏部或疏部)之间的距离等于波长之间的距离等于波长2.2.2.2.对对对对相位总是相同相位总是相同相位总是相同相位总是相同的理解：的理解：的理解：的理解：一、波长一、波长新新课内内容容几个常用结论：几个常用结论：横波中，相邻两个波峰（波谷）之间的距离横波中，相邻两个波峰（波谷）之间的距离等于波长等于波长；经过一个周期，波在介质中传播的距离恰好等于一个波长。经过一个周期，波在介质中传播的距离恰好等于一个波长。同相点：同相点：相距相距的整数倍的整数倍的质点振动步调总是相同；的质点振动步调总是相同；反相点：反相点：相距相距/2/2奇数倍的质点振动步调总是相反的。奇数倍的质点振动步调总是相反的。（1 1）这两点对平衡位置的）这两点对平衡位置的位移位移的大小和方向的大小和方向总总保持保持相同相同。（2 2）这两点的）这两点的速度速度大小和方向大小和方向总总保持保持相同相同。（3 3）这两点振动）这两点振动步调步调总保持总保持相同相同振源振动一个周期，波向前传递一个波长振源振动一个周期，波向前传递一个波长振源振动振源振动3 3个周期，波向前传递个周期，波向前传递3 3个波长个波长3二、周期和频率二、周期和频率新新课内内容容 1.1.1.1.周期：波源振动的周期就是波的周期周期：波源振动的周期就是波的周期周期：波源振动的周期就是波的周期周期：波源振动的周期就是波的周期2.2.2.2.频率：介质中任一质点在单位时间内完成的全振动次频率：介质中任一质点在单位时间内完成的全振动次频率：介质中任一质点在单位时间内完成的全振动次频率：介质中任一质点在单位时间内完成的全振动次数。数。数。数。f=1/=1/T3.3.3.3.特点特点特点特点波传播一个波长的距离所需的时间为一个周期波传播一个波长的距离所需的时间为一个周期 波的振动波的振动周期周期和频率和频率只与波源有关只与波源有关，与介质无关。，与介质无关。每经历一个周期，已有的波形图恢复原状。每经历一个周期，已有的波形图恢复原状。波以一定的速度向前传播。在波以一定的速度向前传播。在单位时间单位时间内某一内某一波峰或波波峰或波谷谷（疏部和密部）向前（疏部和密部）向前移动的距离移动的距离，等于波速。，等于波速。时刻时刻的波形的波形 三、波速三、波速新新课内内容容1.1.定义：波形（振动形式）向前平移的速度叫做波速。定义：波形（振动形式）向前平移的速度叫做波速。数值上等于单位时间内波形向前的距离。数值上等于单位时间内波形向前的距离。2.2.公式：公式：3.3.物理意义：反映物理意义：反映振动振动在介质中在介质中传播传播的的快慢快慢程度程度 几点说明：几点说明：几点说明：几点说明：（1 1 1 1）波速波速波速波速的大小的大小的大小的大小由介质由介质由介质由介质的性质的性质的性质的性质决定决定决定决定，同一列波在不同，同一列波在不同，同一列波在不同，同一列波在不同介质中传播速度不同。介质中传播速度不同。介质中传播速度不同。介质中传播速度不同。（2 2 2 2）波波波波在在在在均均均均匀匀匀匀介介介介质质质质中中中中是是是是匀匀匀匀速速速速传传传传播播播播的的的的。它它它它向向向向外外外外传传传传播播播播的的的的是是是是振动的形式，而不是将质点向外迁移。振动的形式，而不是将质点向外迁移。振动的形式，而不是将质点向外迁移。振动的形式，而不是将质点向外迁移。（3 3 3 3）波波波波速速速速与与与与质质质质点点点点的的的的振振振振速速速速不不不不同同同同，质质质质点点点点的的的的振振振振动动动动是是是是变变变变加加加加速速速速运运运运动，动，动，动，波动波动波动波动传播传播传播传播是是是是匀速匀速匀速匀速。三、波速三、波速新新课内内容容1.1.三者关系三者关系：三、波速、波长、周期的关系三、波速、波长、周期的关系新新课内内容容(1)(1)波速等于波长和频率的乘积。波速等于波长和频率的乘积。(2)(2)每一个周期，波在介质中传播的距离等于一个波长每一个周期，波在介质中传播的距离等于一个波长(3)(3)这一关系虽从机械波得到，但对其他形式的波也成立这一关系虽从机械波得到，但对其他形式的波也成立（如：电磁波、光波）（如：电磁波、光波）几点说明几点说明：2.2.2.2.对三者关系的理解对三者关系的理解对三者关系的理解对三者关系的理解:l波速由介质决定，周期（或频率）由振源决定。波速由介质决定，周期（或频率）由振源决定。波速由介质决定，周期（或频率）由振源决定。波速由介质决定，周期（或频率）由振源决定。l当一列波从一种介质进入另一种介质传播时，周当一列波从一种介质进入另一种介质传播时，周当一列波从一种介质进入另一种介质传播时，周当一列波从一种介质进入另一种介质传播时，周期（或频率）保持不变。但由于波速的变化而导期（或频率）保持不变。但由于波速的变化而导期（或频率）保持不变。但由于波速的变化而导期（或频率）保持不变。但由于波速的变化而导致波长的变化。致波长的变化。致波长的变化。致波长的变化。l波速的计算既可用：波速的计算既可用：波速的计算既可用：波速的计算既可用：也可用也可用也可用也可用三、波速、波长、周期的关系三、波速、波长、周期的关系新新课内内容容F（90，0）【典例典例1 1】如图，一列以如图，一列以V V20m/s20m/s向右传播的简谐波向右传播的简谐波,求：求：（1 1）振幅和波长）振幅和波长（2 2）说明质点）说明质点A A，B B，C C，D D，E E振动方向振动方向（3 3）画出）画出T/4T/4和和3T/43T/4后的波形图后的波形图（4 4）求）求A A点由图中位置经点由图中位置经5s5s通过的位移和路程？通过的位移和路程？（5 5）若此时波恰好传到）若此时波恰好传到E E点，问再过多久点，问再过多久x x轴上点轴上点F(90,0)F(90,0)第一次第一次 到波峰到波峰?典例分析典例分析【典例典例2 2】一列波振幅是】一列波振幅是2cm2cm，频率是，频率是4Hz4Hz的简谐横波，的简谐横波，以以32cm/s32cm/s的的速度沿图中速度沿图中x x轴正方向传播，在某时刻轴正方向传播，在某时刻x x坐标为坐标为7cm7cm处的质点正好处的质点正好经过平衡位置向经过平衡位置向y y轴正方向运动，画出此时刻的波形图。轴正方向运动，画出此时刻的波形图。x(cm)y(cm)0v24681012-2-4-6-8-102-2解析：解析：定量确定某一时刻的波形除已知波的传播方向和某质点的振动方向外，还需要知道波的振幅和波长（四要素定量确定波形）典例分析典例分析【典例典例3 3】如图中的实线是一列简谐波在某一时刻的波形曲线。如图中的实线是一列简谐波在某一时刻的波形曲线。经经tt=0.5s=0.5s后，其波形如图中虚线所示。设波的周期大于后，其波形如图中虚线所示。设波的周期大于0.5s0.5s。（1 1）如果波是向右传播，求波的周期和波速）如果波是向右传播，求波的周期和波速（2 2）如果波是向左传播，求波的周期和波速）如果波是向左传播，求波的周期和波速典例分析典例分析123秒时秒时的波形的波形0.5秒秒时的波形时的波形典例分析典例分析结结 束束1.1.关于波的频率，下列说法中正确的是关于波的频率，下列说法中正确的是A.A.波的频率由波源决定，与介质无关波的频率由波源决定，与介质无关B.B.波的频率与波速没有必然关系波的频率与波速没有必然关系C.C.波由一种介质传到另一种介质时，频率会变大波由一种介质传到另一种介质时，频率会变大D.D.若质点的振动速度大，则对应波的速度也大若质点的振动速度大，则对应波的速度也大巩固练习巩固练习2 2.一列简谐波在一列简谐波在x x轴上传播，某时刻波形如图，已知轴上传播，某时刻波形如图，已知此时质点此时质点F F运动方向向运动方向向y y轴负方向，则轴负方向，则A A.波沿波沿x x轴负方向传播轴负方向传播B B.质点质点D D此时刻向下运动此时刻向下运动C C.质点质点B B比质点比质点C C先回到平衡位置先回到平衡位置D D.质点质点E E振幅为振幅为0 0巩固练习巩固练习OyxBCDEFG3.3.一列简谐横波沿一列简谐横波沿x x轴传播，轴传播，t t=0=0时刻的波形如图实线所时刻的波形如图实线所示，经过示，经过t t=0.05s=0.05s后的波形如图虚线所示。已知后的波形如图虚线所示。已知t t小小于一个周期，则（于一个周期，则（）A A这列波的波长是这列波的波长是4m4mB B这列波的振幅是这列波的振幅是0.4m0.4mC C这列波的波速一定是这列波的波速一定是20m/s20m/sD D这列波的频率可能是这列波的频率可能是1515H Hz zADAD巩固练习巩固练习4.4.一列简谐波沿直线传播，某时刻的波形如图所示。一列简谐波沿直线传播，某时刻的波形如图所示。质点质点A A与原点与原点O O相相 距距0.5m0.5m。此时刻。此时刻A A点速度方向如图点速度方向如图中所示，若中所示，若A A再经过再经过0.02s0.02s后将达到最大位移，由此后将达到最大位移，由此可见：可见：A A.波长为波长为2m2m；B B.波速为波速为25m/s25m/s；C C.振动的频率为振动的频率为50Hz50Hz；D D.波的传播方向沿波的传播方向沿x x轴的负方向。轴的负方向。巩固练习巩固练习5.5.呈水平状态的弹性绳，现在使其左端点在竖直面呈水平状态的弹性绳，现在使其左端点在竖直面内做周期为内做周期为0.4s0.4s的简谐振动，已知的简谐振动，已知t t0 0时，左端点时，左端点开始向上振动，则图中哪一个表示开始向上振动，则图中哪一个表示t t0.5s0.5s时的波形时的波形？巩固练习巩固练习6.6.一列简谐横波沿一列简谐横波沿x x轴负方向传播，图轴负方向传播，图1 1是是t t1s1s时的时的波形图，图波形图，图2 2是波中某振动质点位移随时间变化的振是波中某振动质点位移随时间变化的振动图象（两图用同一时间起点），则图动图象（两图用同一时间起点），则图2 2可能是图可能是图1 1中哪个质元的振动图象？（中哪个质元的振动图象？（）A.xA.x0 0处的质元处的质元 B.x B.x1m1m处的质元处的质元C.xC.x2m2m处的质元处的质元 D.x D.x3m3m处的质元处的质元巩固练习巩固练习7.7.一列简谐横波沿直线由一列简谐横波沿直线由a a向向b b传播，相距传播，相距10.5m10.5m的的a a、b b两处的质点振动图象如图中两处的质点振动图象如图中a a、b b所示，则所示，则A.A.该波的振幅可能是该波的振幅可能是20cm 20cm B.B.该波的波长可能是该波的波长可能是8.4m 8.4m C.C.该波的波速可能是该波的波速可能是l0.5m/s l0.5m/s D.D.该波由该波由a a传播到传播到b b可能历时可能历时7s 7s 巩固练习巩固练习8.8.某列波沿某列波沿x x轴正方向传播，轴正方向传播，t=0t=0时的波形图如图所时的波形图如图所示，已知在示，已知在t=0.6t=0.6秒时秒时A A点正好第三次出现波峰，则点正好第三次出现波峰，则波的周期为多少？波传到波的周期为多少？波传到P P点所需的时间为多少？点所需的时间为多少？P P点第一次出现波峰的时间是多少？点第一次出现波峰的时间是多少？巩固练习巩固练习9.9.在波的传播方向上，有相距在波的传播方向上，有相距1.05m1.05m的两质点的两质点a a、b b，当当a a到达正向最大位移时，到达正向最大位移时，b b恰好在平衡位置，已知恰好在平衡位置，已知a a、b b间的距离小于间的距离小于2 2个波长，波的频率为个波长，波的频率为200Hz200Hz，求波传，求波传播的可能速度。播的可能速度。巩固练习巩固练习