2018-2019高中物理 第十二章 機(jī)械波 第3節(jié) 波長(zhǎng)、頻率和波速課件 新人教版選修3-4.ppt

第十二章,機(jī)械波,第三節(jié) 波長(zhǎng)、頻率和波速,課 前 預(yù) 習(xí),1定義 在波動(dòng)中，_總是相同的兩個(gè)_質(zhì)點(diǎn)間的距離。 2特征 (1)在橫波中，兩個(gè)_的波峰(或波谷)間的距離等于波長(zhǎng)。在縱波中，兩個(gè)_的密部(或疏部)間的距離等于波長(zhǎng)。 (2)經(jīng)過(guò)一個(gè)周期，振動(dòng)在介質(zhì)中_等于波長(zhǎng)。,波長(zhǎng)(),振動(dòng)相位,相鄰,相鄰,相鄰,傳播的距離,1波的周期和頻率 在波動(dòng)中，各個(gè)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)周期或頻率是_的，它們都等于_的振動(dòng)周期或頻率，這個(gè)周期或頻率也叫做_的周期或頻率，分別用_和_表達(dá)。 2決定因素 波的周期或頻率由_的周期或頻率決定。 3時(shí)、空的對(duì)應(yīng)性 在_的時(shí)間內(nèi)，振動(dòng)在介質(zhì)中傳播的距離等于一個(gè)波長(zhǎng)。,波的周期(T)和頻率(f),相同,波源,波,T,f,波源,一個(gè)周期,1定義 波速是指振動(dòng)在介質(zhì)中_的速度，而不是介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)的_速度，波速等于_與_的比值。 2計(jì)算式 v_。此式不僅適用于機(jī)械波，也適用于后面要學(xué)習(xí)的電磁波。,波速(v),傳播,振動(dòng),波長(zhǎng),周期,3決定因素 (1)機(jī)械波在介質(zhì)中的傳播速度由_的性質(zhì)決定，與波長(zhǎng)和頻率_。 (2)在不同的介質(zhì)中，波速不同，波速還與_有關(guān)。 4波長(zhǎng)的決定因素 波長(zhǎng)由_和_共同決定。,介質(zhì),無(wú)關(guān),溫度,介質(zhì),波源,判一判 (1)機(jī)械波在一個(gè)周期內(nèi)傳播的距離就是振幅的4倍。() (2)波速表示介質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的快慢。() (3)波的傳播速度由波源決定。() (4)橫波中相鄰兩個(gè)波峰之間的距離，縱波中密部中央和疏部中央之間的距離都是一個(gè)波長(zhǎng)。() (5)波在同一種均勻介質(zhì)中勻速傳播，波由一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)，頻率不變，但波速和波長(zhǎng)都要改變。(),選一選 (多選)三條在同一水平面上相互平行的彈性繩，在左端同一地點(diǎn)同時(shí)開始振動(dòng)，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間后出現(xiàn)如圖所示的情況，MN是距起始點(diǎn)相同距離的一條界線，則( ) AB波的波長(zhǎng)最大 BA波的振動(dòng)頻率最大 CA、B、C三列波的傳播速度相等 DC與A、B的材料一定不同 解析：由圖可知，B波的波長(zhǎng)最大，A、B的傳播速度相等，C波的傳播速度最小，由于機(jī)械波的傳播速度由介質(zhì)決定，所以C與A、B的材料一定不同。在相同時(shí)間內(nèi)，A波的波源做全振動(dòng)的次數(shù)最多，因此A波的振動(dòng)頻率最大。,ABD,想一想 有人認(rèn)為：“由公式vf知，波的頻率越高，波速越大?！边@種說(shuō)法正確嗎？ 答案：不正確。 解析：機(jī)械波的傳播速度只與介質(zhì)本身的性質(zhì)和溫度有關(guān)，與波的頻率無(wú)關(guān)。,課 內(nèi) 探 究,一個(gè)高個(gè)子人和一個(gè)矮個(gè)子人并肩行走(如圖)，哪個(gè)人的雙腿前后交替更為迅速？如果拿這兩個(gè)人與兩列波做類比，波長(zhǎng)、頻率、波速分別可以比做什么？ 提示：波長(zhǎng)、頻率、波速可類比為：人每一步跨的距離、雙腿交替的頻率、前進(jìn)的速度。,探究一對(duì)波長(zhǎng)、波速、頻率的理解,(3)波的空間周期性 相隔距離為一個(gè)波長(zhǎng)的整數(shù)倍的兩質(zhì)點(diǎn)，振動(dòng)情況完全相同，即離開平衡位置的位移“總是”相等，振動(dòng)速度大小和方向也“總是”相同，因而波長(zhǎng)顯示了波的空間周期性。 相隔距離為半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍的兩質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)情況完全相反，即在任何時(shí)刻它們的位移大小相等、方向相反，速度也是大小相等、方向相反，會(huì)同時(shí)一個(gè)在波峰、一個(gè)在波谷或同時(shí)從相反方向經(jīng)過(guò)平衡位置。,(4)尋找波長(zhǎng)的簡(jiǎn)易方法 在橫波中，兩個(gè)相鄰波峰(或兩個(gè)相鄰波谷)之間的距離等于波長(zhǎng)，如圖(a)所示；在縱波中，兩個(gè)相鄰密部(或兩個(gè)相鄰疏部)之間的距離等于波長(zhǎng)，如圖(b)所示。,特別提醒：(1)我們聽到的種類繁多的聲音有高低和強(qiáng)弱之分，聲調(diào)的高低由聲波的頻率決定，即取決于不同發(fā)聲體的振動(dòng)頻率。聲音的強(qiáng)弱由聲波的能量決定，體現(xiàn)為介質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的強(qiáng)弱。各種聲音在空氣中傳播速度約為340m/s。 (2)波從一種介質(zhì)進(jìn)入另外一種介質(zhì)，波源沒變，波的頻率不會(huì)發(fā)生變化；介質(zhì)的變化導(dǎo)致了波速和波長(zhǎng)的改變。,(吉林省八校20172018學(xué)年高二下學(xué)期期中聯(lián)考)一列簡(jiǎn)諧橫波沿x軸正向傳播，傳到M點(diǎn)時(shí)波形如圖所示，再經(jīng)0.6 s，N點(diǎn)開始振動(dòng)，則該波的振幅A和頻率f為() AA1 mf5 Hz BA0.5 mf5 Hz CA1 mf2.5 Hz DA0.5 mf2.5 Hz 解題指導(dǎo)：由圖可直接讀取振幅和波長(zhǎng)。 由傳播時(shí)間0.6 s可求波速。 由vT可求周期和頻率。,D,對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練1(遼寧省實(shí)驗(yàn)中學(xué)分校2017年高二下學(xué)期期中)位于介質(zhì)和分界面上的波源S，產(chǎn)生兩列分別沿x軸負(fù)方向與正方向傳播的機(jī)械波，如圖所示。若在兩種介質(zhì)中波的頻率及傳播速度分別為f1、f2和v1、v2，則() Af12f2，v1v2 Bf1f2，v10.5v2 Cf1f2，v12v2 Df10.5f2，v1v2,C,一列機(jī)械波某時(shí)刻的波形圖如圖所示。 (1)a質(zhì)點(diǎn)需多長(zhǎng)時(shí)間第一次運(yùn)動(dòng)到波峰？ (2)與a質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)速度始終相等的質(zhì)點(diǎn)有幾個(gè)？,探究二波動(dòng)問(wèn)題的多解性,1波的周期性造成多解 (1)時(shí)間周期性：時(shí)間間隔t與周期T的關(guān)系不明確。 (2)空間周期性：波傳播距離x與波長(zhǎng)的關(guān)系不明確。 2傳播方向的雙向性造成多解 (1)傳播方向雙向性：波的傳播方向不確定。 (2)振動(dòng)方向雙向性：質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向不確定,3解決波動(dòng)問(wèn)題應(yīng)注意的問(wèn)題 由于波動(dòng)問(wèn)題的多解性，在解題時(shí)一定要考慮其所有的可能性： 質(zhì)點(diǎn)達(dá)到最大位移處，則有正向和負(fù)向最大位移兩種可能。 質(zhì)點(diǎn)由平衡位置開始振動(dòng)，則有起振方向向上、向下(或向左、向右)的兩種可能。 只告訴波速不指明波的傳播方向，應(yīng)考慮沿兩個(gè)方向傳播的可能。 只給出兩時(shí)刻的波形，則有多次重復(fù)出現(xiàn)的可能等。 解決此類問(wèn)題時(shí)，往往采用從特殊到一般的思維方法，即找到一個(gè)周期內(nèi)滿足條件的特例，在此基礎(chǔ)上，如知時(shí)間關(guān)系，則加nT；如知空間關(guān)系，則加n。,一列簡(jiǎn)諧橫波在x軸上傳播，在t10和t20.05s時(shí)，其波形圖分別用如圖所示的實(shí)線和虛線表示，求： (1)這列波可能具有的波速。 (2)當(dāng)波速為280m/s時(shí)，波的傳播方向如何？以此波速傳播時(shí)，x8m處的質(zhì)點(diǎn)P從平衡位置運(yùn)動(dòng)至波谷所需的最短時(shí)間是多少？ 解題指導(dǎo)：解此類問(wèn)題要充分考慮波傳播方向的雙向性造成的多解。,答案：(1)v(4080k)m/s 當(dāng)k0、2、4時(shí)，波沿x軸正向傳播。 當(dāng)k1、3、5時(shí)，波沿x軸負(fù)向傳播。 (2)波沿x方向傳播，t2.1102s。,對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練2(多選)一列簡(jiǎn)諧波在某一時(shí)刻的波形如圖所示，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間，波形變成如圖中虛線所示，已知波速大小為1 cm/s。則這段時(shí)間可能是( ) A1 sB2 s C3 sD4 s,AC,素 養(yǎng) 提 升,已知一個(gè)時(shí)刻的波形畫出另一個(gè)時(shí)刻的波形,2平移法：波由介質(zhì)中的某一點(diǎn)傳播到另一點(diǎn)需要一定的時(shí)間，即機(jī)械波在介質(zhì)中是以一定的速率v(通常稱波速)傳播。在時(shí)間t內(nèi)某一波峰或波谷(密部或疏部)沿波的傳播方向移動(dòng)的距離等于vt。如果已知一列簡(jiǎn)諧波在t時(shí)刻的波形圖及波的傳播方向，又知波速，就可以畫出經(jīng)t后的波形圖。 具體方法是： 在已知的某一時(shí)刻的波形圖上將波形沿波的傳播方向移動(dòng)一段距離xvt，即得到tt時(shí)刻的波形圖。 若要畫出tt時(shí)刻的波形圖，則需將波形逆著波的傳播方向移動(dòng)一段距離xvt，即得到tt時(shí)刻的波形圖。,如圖所示是一列簡(jiǎn)諧波在某時(shí)刻的波形圖，若每隔0.2 s，波沿x方向推進(jìn)0.8 m，試畫出此后17 s時(shí)刻的波形圖。,