2022年波长频率和波速”教案 .pdf
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1、学习必备欢迎下载3 波长、频率和波速课标要求1 .理解波长、频率和波速的含义2 .掌握波长、频率和波速的关系式,并能应用vTf 解答有关问题3 .知道波速由介质本身决定,频率由波源决定4 .注意波动的周期性与多解性问题课标解读1 .知道什么是波的波长,能从波的图象中求出波的波长2 .知道什么是波传播的周期 (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 .会用公式 vf解答实际的波动问题教学地位本节课主要学习描述波的三个物理量波长、频率和波速, 是本章的教学重点,也是高考常考的考点之一新课导入建议同学们游泳时,听笛子独奏,在水面和水中听到的音乐是相同
2、的, 为什么呢?你通过本节的学习,将会明白其中的道理教学流程设计课前预习安排:1.看教材 .2.学生合作讨论完成【课前自主导学】.步骤1:导入新课,本节教学地位分析步骤2:老师提问,学生回答补充,检查预习效果步骤3:师生互动完成“探究 1”老师讲解例题精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 18 页学习必备欢迎下载步骤7:指导学生完成【当堂双基达标】验证学习情况步骤6:完成“探究 3”重在讲解综合应用规律、方法、技巧步骤5:师生互动完成“探究 2”方式同完成“探究 1”步骤4:让学生完成【迁移应用】,检查完成情况并点评步骤 8:
3、先由学生自己总结本节的主要知识,教师点评,安排学生课下完成【课后知能检测】课标解读重点难点1.知道什么是波的波长, 能从波的图象中求出波的波长 . 2.知道什么是波传播的周期(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.会用公式 vf解答实际的波动问题 .1.波速、频率和波长的决定因素(重点) 2.波长、 频率和波速的关系及应用 (重点) 3.波的多解问题的成因及多解问题的相关计算 (难点) 波长、周期和频率1 .基本知识(1)波长定义在波动中,振动相位总是相同的两个相邻质点间的距离,通常用 表示特征在横波中,两个相邻波峰或两个相邻波谷之间的
4、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精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 18 页学习必备欢迎下载(2)周期、频率规律在波动中,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决定因素波的周期或频率由波源的周期或频率决定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周期与频率关系周期 T 与频率 f 互为倒数,即 f1T. 2. 思考判断(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
5、传播一个波长的时间是一个周期() 3. 探究交流各质点振动的周期和频率为什么等于波源的周期和频率【提示】根据波的形成原因可知介质中各质点的振动都是在前一质点的带动下的振动 , 属于受迫振动 , 所以其振动的周期和频率等于驱动力的周期和频率,也就等于波源的周期和频率波速1 .基本知识(1)定义:波速是指波在介质中传播的速度(2)定义式: vTf(3)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2. 思考判断精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 18
6、 页学习必备欢迎下载(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() 3. 探究交流波速与振动速度有什么不同?【提示】波速是振动形式匀速向外传播的速度,始终沿传播方向 ,在同一介质中波速不变; 质点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波长、频率和波速的决定因素【问题导思】1. 如何确定波长的大小?2. 如何确定波的频率?3. 波速与波长和频率关系如何?1. 决定因素和关系物理量决定因素关系周期和频率取决于波源,而与v、 无直接关系波长波长 只取决于 v
7、和 T,只要 v、T 其中一个发生变化,值必然发生变化波速取决于介质的物理性质,它与T、 无直接关系vf或v /T2. 波长的确定(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)根据波动图象确定在波动图象上,振动位移总是相同的两个相邻质点间的距离为一个波长精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 18 页学习必备欢迎下载在波动图象上,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动图象上,两个相邻波峰(或波谷 )间的距离为一个波长(3)根据公式
8、 vT 来确定1 .波从一种介质传播到另一种介质,波的频率不变 ,由于波速的变化 ,波长也将随之变化2 .波在传播过程中也具有周期性,这种周期性是由波长来描述的(2012 浙江高考 )用手握住较长软绳的一端连续上下抖动,形成一列简谐横波 某一时刻的波形如图1231 所示,绳上 a、b 两质点均处于波峰位置下列说法正确的是 () 图 1231 Aa、b 两点之间的距离为半个波长Ba、b 两点振动开始时刻相差半个周期Cb 点完成全振动次数比a 点多一次Db 点完成全振动次数比a 点少一次【审题指导】(1)根据波长的定义可确定a、b 两点间距离的特征(2)根据波的传播方向可确定a、b 振动的先后关系
9、【解析】波的图象中两个相邻波峰间的距离为一个波长,且振动开始时刻相差一个周期 ,所以选项 A、B 均错误;质点 b 开始振动的时刻比质点a 晚一个周期,因此质点 b 完成全振动的次数比质点a 少一次 ,所以选项 D 正确,选项 C错误【答案】D 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 18 页学习必备欢迎下载1. 关于波的周期,下列说法正确的是() A质点的振动周期就是波源的周期B波的周期是由波源驱动力的频率决定的C波的周期与形成波的介质的密度有关D经历整数个周期波形图重复出现,只是波峰向前移动了一段距离【解析】波的周期性是由波
10、源振动的周期性决定的,故 A 选项正确;波的周期等于波源驱动力的周期,与介质无关 ,故 B 选项正确 ,C 选项错误; D 选项正是波的周期性的体现,故 D 选项正确【答案】ABD 波的多解问题【问题导思】1. 哪些因素会造成波的多解问题?2. 如何根据波形变化确定波传播的可能距离?造成波动问题多解的主要因素1. 周期性(1)时间周期性: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x 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
11、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,则加n . 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 18 页学习必备欢迎下载1 .波的空间的周期性说明相距为波长的整数倍的多个质点振动情况完全相同2 .波的时间的周期性表明波在传播过程中经过整数倍周期时
12、其图象相同一列简谐横波图象如图1232 所示, t1时刻的波形如图中实线所示,t2时刻的波形如图中虚线所示,已知tt2t10.5 s,求:图 1232 这列波的可能波速的表达式?【审题指导】题目中未明确波的传播方向,首先按波传播方向的可能性进行讨论 , 再对假设的传播方向确定t 和 T 的关系 , 要先考虑一个周期内的情况,然后加 nT.确定 x 和 的关系时 ,也要考虑其周期性【解析】(1)未明确波的传播方向和 t 与 T 的关系 ,故有两组系列解当波向右传播时:v右(n x)t8n20.5m/s4(4n1) m/s(n0,1,2,)当波向左传播时: v左(n x)t(8n6)0.5m/s4
13、(4n3) m/s(n0,1,2,)【答案】向右传播时: 4(4n1) m/s(n0,1,2) 向左传播时: 4(4n3) m/s(n0,1,2) 波的图象的周期性特点1 .质点振动时 ,每隔一个周期总是重复前面的振动,所以每隔一个周期 ,波形恢复原波形 ,则 tnT 时刻波的图象与 t 时刻的波形相同 t(n0.5)T(n0,1,2)时刻波的图象与 t 时刻波形关于 x 轴对称精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 18 页学习必备欢迎下载2 .沿着波的传播方向 ,每经过一个或几个波长 ,波形不变2. (2013 重庆高考 )
14、一列简谐横波沿直线传播,某时刻该列波上正好经过平衡位置的两质点相距6 m,且这两质点之间的波峰只有一个,则该简谐波可能的波长为 () A4 m、6 m 和 8 mB6 m、8 m 和 12 m C4 m、6 m 和 12m D4 m、8 m 和 12 m 【解析】根据题意 ,两质点之间的波峰只有一个,可能情况有: 126 m,12 m6 m326 m,4 m,故选项 C 正确【答案】C 综合解题方略 波的图象的绘制方法一列机械波沿 x 方向传播, t3.0 s 时刻的波的图象如图1233中实线所示,已知波速v1.5 m/s,试作出 t4.0 s时波的图象图 1233 【审题指导】本题容易出现的
15、问题是将原实线波形向右平移1.5 m,只画出了 x1.5 m以后的质点组成的波形,出错的原因是认为质点随波迁移了【规范解答】方法一:在 t4.0 s时,波向前传播 ,xv t1.51 m1.5 m,所以将 t3.0 s时刻的波形向前平移1.5 m,得到图中的虚线波形 ,即是 t4.0 s时刻波的图象精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 18 页学习必备欢迎下载方法二: 本题除采用上面平移解法外, 还可根据特殊质点的振动解决该问题:1 s后波向前传播 x1.5 m34,所以每个质点完成了34次全振动;由波的传播方向 (x 方向)
16、知:t3.0 s时刻,x0 处的质点向下振动 ,则经34T 后到达最大位移处;x0.5 m 处的质点在 t3.0 s时刻位于最大位移处 ,经34T 后回到平衡位置,且向上振动; x1 m 处的质点在 t3.0 s时位于平衡位置处向上振动,经34T 后到达波谷 ,这样,即可得到图中虚线所示波形,即 t4.0 s时刻波的图象【答案】见规范解答绘制某时刻波的图象的两种方法1 .平移法根据波在传播过程中每向前传播一个波长的距离,其波形复原 先算出经t 时间波传播的距离 xv t,再将波形沿波的传播方向平移x 即可因为波动图象的重复性 ,若知波长 ,则波形平移 n 时波形不变 ,故当xn x 时,可采取
17、去整 (n )留零(x)的方法 ,只需平移 x 即可2 .特殊点法在波形上找两特殊点 ,如过平衡位置的点和与它相邻的峰(谷),先确定这两点的振动方向 ,再看 tnTt,由于经 nT 波形不变 ,所以也采取去整 (nT)留零(t)的方法 ,分别作出两特殊点经t 后的位置 ,然后按正弦规律画出新波形精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 18 页学习必备欢迎下载1 .(2013沈阳高二检测 )下列说法正确的是 () A当机械波从一种介质进入另一种介质时,保持不变的物理量是波长B传播一列简谐波的同一种介质中各质点具有相同的周期和振幅C
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