【成才之路】高中物理 第十二章机械波 第三节波长、频率和波速学案课件 新人教版选修3-4.ppt

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1、理解波长、频率和波速的物理意义及相互关系会用波的知识分析和解决问题 一个高个子人和一个矮个子人并肩行走(如图)，哪个人的双腿前后交替更为迅速？如果拿这两个人与两列波做类比，波长、频率、波速分别可以比做什么？ 1描述波动常用的物理量有、等 2在横波中，两个或两个之间的距离等于波长，在纵波中，两个 或两个之间的距离等于波长 3波速、波长、周期(频率)的关系式为v ，所以也可以说波长在数值上等于 波速波速波长波长周期周期频率频率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波在一个周期内传播的距离波在一个周期内传播的距离 (1)波长是在波动中，振动相位总是相同的两个相邻质点间的距离

2、 (2)在横波中，两个相邻的波峰(或波谷)间的距离等于波长在纵波中，两个相邻的密部(或疏部)间的距离等于波长 (3)经过一个周期，振动在介质中传播的距离等于波长 (4)波长是描述波的“空间周期性”的物理量 观察波的图象会发现，在某一时刻的波的图象中，每隔一定距离，波就重复出现，这就是波的“空间周期性” 特别提醒： (1)注意波长定义中的“总是”和“相邻”两个词的理解：“总是”指每时刻，“相邻”指最近 (2)在波动图象中，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 (3)在波的传播方向上，相距波长整数倍的两质点的振动情况总是相同，相距半个波长奇数倍的两质点振动情况总是相

3、反 (2010农七师高二检测)抖动绳子的一端，产生如图所示的横波，则绳上的横波的波长为() A120cm B80cm C40cmD20cm 答案：C (1)波的频率(或周期)就是波源的频率(或周期)，也就是各质点的频率(或周期) (2)波的频率(或周期)由波源所决定，与介质无关 (3)波的频率(或周期)是描述波的“时间周期性”的物理量 机械波在介质中传播具有空间和时间上的周期性当波源完成一次全振动时，波就完成一次周期性变化，所以波源振动周期与波传播的周期相同，也即是波的频率与波源振动频率相等故波的频率由波源决定，与介质无关. (3)波速的决定因素：对于波长、频率f、波速v这三个物理量，当波由一

4、种介质进入另一种介质时，只有频率不变，因为它由波源决定；波速由介质决定；波长就由波源、介质共同决定 特别提醒： (1)我们听到的种类繁多的声音有高低和强弱之分，声调的高低由声波的频率决定，即取决于不同发声体的振动频率声音的强弱由声波的能量决定，体现为介质中质点振动的强弱各种声音在空气中传播速度约为340m/s. 男女生二重唱中，女高音和男中音的频率、波长和波速分别为f1、1、v1和f2、2、v2，它们之间的关系是 () Af1f2，12，v1v2 Bf1f2，12，v1f2，1f2，再由vf知，v相同，f1f2，所以12，因而C正确，D错. 造成波动问题多解的主要因素有： 1周期性 (1)时间

5、周期性：时间间隔t与周期T的关系不明确 (2)空间周期性：波传播距离t与波长的关系不明确 2双向性 (1)传播方向双向性：波的传播方向不确定 (2)振动方向双向性：质点振动方向不确定 由于波动问题的多解性，在解题时一定要考虑其所有的可能性： 质点达到最大位移处，则有正向和负向最大位移两种可能 质点由平衡位置开始振动，则有起振方向向上、向下(或向左、向右)的两种可能 只告诉波速不指明波的传播方向，应考虑沿两个方向传播的可能 只给出两时刻的波形，则有多次重复出现的可能等 解决此类问题时，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，如知时间关系，则加nT；如知空间关系

6、，则加n. 对机械波关于公式vf的下列说法中正确的是() Avf适用于一切波 B由vf知，f增大，则波速v也增大 Cv、f三个量中，对同一列波来说，在不同介质中传播时保持不变的只有f D由vf知，波长是4 m的声音为波长是2 m的声音传播速度的2倍 解析：公式vf适用于一切波，无论是机械波还是电磁波，A正确；机械波的波速仅由介质决定，与频率f无关，所以B、D错误；对同一列波，其频率由振源决定，与介质无关，故C正确，应选A、C. 答案：AC 点评：波速由介质决定，频率由波源决定 (2009湛江高二检测)如图所示，一列沿水平绳传播的简谐横波，频率为8Hz.振动方向沿竖直方向，当绳上的质点P到达其平

7、衡位置且向下运动时，由此可知波速和传播方向可能是 () A8m/s，向右传播 B12.5m/s，向左传播 C12.5m/s，向右传播 D8m/s，向左传播 答案：A 解析：由yx图象知，此简谐波的波长1m.所以波速vf8m/s.又知P点此时向下运动，根据“上坡下”可以判断，波向右传播，故A正确. 一列简谐波在某一时刻的波形如下图所示，经过一段时间，波形变成如图中虚线所示，已知波速大小为1 cm/s.则这段时间可能是 () A1 sB2 sC3 sD4 s 答案：AC 点评：解此题的技巧是平移波形法，此法既可用来判断质点的运动方向，又可用来描出下一时刻的波形图 (2008烟台模拟)一列横波在x轴

8、上传播，a、b是x轴上相距sab6 m的两质点t0时，b点正好到达最高点，且b点到x轴的距离为4 cm，而此时a点恰好经过平衡位置向上运动，已知这列波的频率为25 Hz. (1)求经过时间1 s，a质点运动的路程； (2)设a、b在x轴上的距离大于一个波长，求该波的波速 答案：(1)4 m(2)波由a传向b时，v600/(4n3) m/s(n1,2，)波由b传向a时，v600/(4n1) m/s(n1,2，) 解析：(1)质点a一个周期运动的路程是S00.16 m 1 s内的周期数是nft25 1 s内运动的路程sns04 m (2)波由a传向b，sab(n3/4) vf600/(4n3) m

9、/s(n1,2，) 波由b传向a，sab(n1/4) vf600/(4n1) m/s(n1,2，) 如图所示是一列简谐波在某时刻的波形图，若每隔0.2 s，波沿x方向推进0.8 m，试画出此后17 s时的波形图 解析：由题干条件可求出波速，由图象可看出波长，那么17 s内波传播的距离x可求，把图示波形沿x正向平移x即可 方法一：平移法 (1)比较周期与时间点评：点评：“去整取零去整取零”法是波形画法的指导思想法是波形画法的指导思想 (2010浙江温州十校联考)一列简谐横波在x轴上传播，波速为50 m/s，已知t0时刻的波形图如图(a)所示，图中M处的质点此时正经过平衡位置沿y轴的正方向运动将t

10、0.5 s时的波形图象画在图(b)上(至少要画出一个波长) “舍整(数)、留分(数)”，只要考虑T/4后的波形即可若用平移法，T/4内波沿x轴上传播/4；若用特殊点法，T/4内特殊点在垂直于x轴的方向上运动路程为一个振幅A. 根据M点的振动方向判明波传播的方向，方法同前由此可知此波是沿x方向传播. 水面上有A、B两只小船，一列水波沿A、B方向传播，船每分钟上下摆动20次，水波的速度是4m/s，当A船位于波峰时，B恰好位于波谷位置，A、B两船间还有4个波峰，A、B两船间水平距离为多少？ 解析：解此题时要注意波传播的周期与介质质点的振动周期相同，故T3s，另外，A船与B船间距为波长的多少倍？这一点

11、要根据题意简单画出A、B间的波形图，以便列式 点评：本题以人们常见水中小船为背景，主要考查了描述波的物理量及三者间的关系，是一道典型的与生活实际相结合的问题 (物理与日常生活)老师为演示简谐横波的形成过程，挑了30个身高差不多的同学在操场上排成一排，相邻同学间隔0.5 m，然后从排头的同学开始，周期性地做蹲下、站起的动作，后面的同学比前面的同学迟0.5 s开始运动，并一个一个依次向后传，每位同学完成一次蹲下、站起的动作用时4 s，则 () A为使模拟较为成功，同学们应尽量匀速地蹲下、站起 B从第一位同学开始到“波”传到最后一位用时15 s C第一位同学和第五位同学的动作总是相反 D第一位同学和第四位同学的动作总是相反 答案：C 解析：每位同学在蹲下、站起过程中应是做简谐运动，A错误；从第一位传到最后一位是用时29个0.5 s，即14.5 s，B错误；第一位同学和第五位同学的动作总是相反，D错误，C正确