高中物理 2.3 波速與波長、頻率的關系課件 教科版選修34 .ppt

第二章機械波 2 3波速與波長 頻率的關系 1 知道什么是波的頻率 周期 并能理解它的意義 2 知道什么是波速 了解決定波速的因素 3 會用公式v f進行相關計算 4 掌握波在傳播過程中的周期性和雙向性 學習目標定位 學習探究區(qū) 一 波長和振幅 二 周期和頻率 三 波速 一 波長和振幅 問題設計 返回 如圖1所示 是繩波形成的示意圖 圖1 一 波長和振幅 返回 1 在質點1 波源 完成一次全振動的過程中 振動傳到了哪個質點 以后這個質點的振動情況與質點1有什么關系 答案質點13 以后質點13與質點1振動狀態(tài) 位移和速度 將保持一致 它們的振動是同相的 2 與質點2做同相振動的質點是哪個 答案與質點2做同相振動的是質點14 要點提煉 返回 1 振幅 a 1 定義 在波動中 各質點 也叫波的振幅 2 意義 波的振幅大小是波所傳播的直接量度 2 波長 1 定義 沿波的傳播方向 任意兩個的質點之間的距離 叫做波的波長 一 波長和振幅 振動的振幅 能量 相鄰的同相振動 返回 2 關于波長的幾種說法 兩個相鄰的 在振動過程中相對平衡位置的位移總是相等的質點之間的距離等于波長 在橫波中 兩個相鄰的之間的距離等于波長 在縱波中 兩個相鄰的中心之間的距離等于波長 3 物理實質 相距一個 或整數個 波長的兩個質點的振動位移在任何時刻都相等 而且振動速度的大小和方向也相同 即相距一個 或整數個 波長的兩個質點在任何時刻振動狀態(tài)都相同 4 波長反映了波在上的周期性 一 波長和振幅 波峰 波谷 密部 疏部 空間 二 周期和頻率 問題設計 返回 游泳時耳朵在水中聽到的音樂與在岸上聽到的是一樣的 這說明什么 答案波由一種介質傳到另一種介質頻率不變 二 周期和頻率 1 介質中每個質點振動的周期和頻率 也即波源的振動周期和頻率 2 波的周期 頻率 由決定 波由一種介質傳到另一種介質時波的周期 頻率 3 在同一種介質中 在一個周期內波向前傳播的距離等于 4 周期反映了波的周期性 要點提煉 返回 波源 不發(fā)生變化 一個 波長 時間 三 波速 游泳時耳朵在水中聽到的音樂與在岸上聽到的是一樣的 這說明什么 當波從一種介質進入另一種介質時波速是否改變 閱讀課本內容 0 時幾種介質中的聲速v m s 1 說明波速與什么有關 答案說明波由一種介質進入另一種介質時 頻率不變 波速會改變 波速與介質有關 返回 問題設計 三 波速 返回 要點提煉 1 波速 1 與周期的關系 v 2 與頻率的關系 v 2 波速由決定 與波的頻率 波長無關 f 介質 返回 一 對波長 周期 頻率和波速的理解 典例精析 例1下列說法正確的是 a 當機械波從一種介質進入另一種介質時 保持不變的物理量是波長b 傳播一列簡諧波的同一種介質中各質點具有相同的周期和振幅c 由波在均勻介質中的傳播速度公式v f可知 頻率越高 波速越大d 在波的傳播方向上 相距半波長的整數倍的兩質點的振動情況完全相同 返回 典例精析 解析當機械波從一種介質進入另一種介質時 頻率保持不變 波速發(fā)生變化 因而波長也發(fā)生變化 a項錯誤 一列簡諧波在同一均勻介質中傳播時 各質點都在做完全相同的振動 只是振動開始的時刻不同 所以它們有相同的周期和振幅 b項正確 波速是由介質決定的 不會因頻率升高而變大 故c項錯誤 當兩質點相距半波長的奇數倍時振動情況完全相反 故d項錯誤 答案b 一 對波長 周期 頻率和波速的理解 返回 典例精析 例2一振動周期為t 振幅為a 位于x 0點的波源從平衡位置沿y軸正向開始做簡諧振動 該波源產生的一維簡諧橫波沿x軸正向傳播 波速為v 傳播過程中無能量損失 一段時間后 該振動傳播至某質點p 關于質點p振動的說法正確的是 a 振幅一定為ab 周期一定為t 一 對波長 周期 頻率和波速的理解 返回 典例精析 c 速度的最大值一定為vd 開始振動的方向沿y軸向上或向下取決于它離波源的距離e 若p點與波源距離s vt 則同一時刻質點p的位移與波源的位移相同 一 對波長 周期 頻率和波速的理解 返回 典例精析 解析因傳播過程中無能量損失 則質點p的振幅與波源的振幅相同 a項正確 機械波中各個質點振動的周期與波源振動的周期相同 b項正確 機械波的波速與質點的振速是兩個不同的概念 c項錯誤 質點p起振的方向與波源起振的方向相同 沿y軸正方向 d項錯誤 由機械波空間與時間上的周期性可知 e項正確 答案abe 一 對波長 周期 頻率和波速的理解 返回 二 波的多解性 典例精析 例3一列橫波在x軸上傳播 t1 0和t2 0 005s時的波形如圖2所示的實線和虛線 圖2 返回 典例精析 1 設周期大于 t2 t1 求波速 2 設周期小于 t2 t1 求可能的波速 3 若周期小于 t2 t1 且波速為6000m s 求波的傳播方向 解析當波傳播時間小于周期時 波沿傳播方向前進的距離小于波長 當波傳播的時間大于周期時 波沿傳播方向前進的距離大于波長 這時從波形的變化上看出的傳播距離加上n個波長才是波實際傳播的距離 二 波的多解性 返回 典例精析 二 波的多解性 1 因 t t2 t1t 所以波傳播的距離大于一個波長 若波向右傳播 在0 005s內傳播了 x n 2 m v 1600n 400 m s 其中n 0 1 2 返回 典例精析 若波向左傳播 則在0 005s內傳播了 x n 6 m 故波速v 1600n 1200 m s 其中n 0 1 2 3 若 t t2 t1 t 且波速為6000m s 在0 005s內傳播的距離為 x v t 6000 0 005m 30m 因此 可得波的傳播方向沿x軸的負方向 二 波的多解性 返回 典例精析 答案 1 波向右傳播時v 400m s 波向左傳播時 v 1200m s 2 向右傳播時v 1600n 400 m s 向左傳播時v 1600n 1200 m s 3 x軸負方向 二 波的多解性 返回 典例精析 例4一列簡諧橫波沿直線由a向b傳播 a b相距0 45m 如圖3所示是a處質點的振動圖像 當a處質點運動到波峰位置時 b處質點剛好到達平衡位置且向y軸正方向運動 這列波的波速可能是 圖3a 4 5m sb 3 0m sc 1 5m sd 0 7m s 二 波的多解性 返回 典例精析 解析從題圖中可知周期為0 4s 由題可知質點a b間最簡單波形如圖所示 a b間距和波長的關系為x n n 0 1 2 再由公式v 得v n 0 1 2 代入數據可知波速v可能為4 5m s 選項a正確 答案a 二 波的多解性 返回 課堂要點小結 自我檢測區(qū) 1 2 3 4 1 波長 周期 頻率和波速 介質中有一列簡諧機械波傳播 對于其中某個振動質點 a 它的振動速度等于波的傳播速度b 它的振動方向一定垂直于波的傳播方向c 它在一個周期內走過的路程等于一個波長d 它的振動頻率等于波源的振動頻率 1 2 3 4 解析機械波在傳播過程中 振動質點并不隨波遷移 只是在各自的平衡位置附近做簡諧運動 選項a c錯誤 機械波可能是橫波 也可能是縱波 故振動質點的振動方向不一定垂直于波的傳播方向 選項b錯誤 振動質點的振動是由波源的振動引起的 故質點的振動頻率等于波源的振動頻率 選項d正確 答案d 1 2 3 4 2 對波長的理解 關于機械波的波長 下列說法正確的是 a 平衡位置相距一個波長的兩個質點運動情況總是相同b 運動情況總是相同的兩個質點相距一個波長c 在橫波中 兩個相鄰的波峰間的距離等于一個波長d 在橫波中 波峰到相鄰的波谷之間的距離等于半個波長 1 2 3 4 1 2 3 解析平衡位置相距一個波長的兩個質點位移總是相同 加速度也總是相同 速度也總是相同 所以a對 運動情況總是相同的兩個質點可能相距一個波長 也可能相距多個波長 b錯 在橫波中 兩個相鄰的波峰 或波谷 間的距離等于一個波長 c對 在橫波中 從波峰到相鄰的波谷的連線要大于半個波長 應該說它們的平衡位置間的距離等于半個波長 d錯 故正確答案為a c 答案ac 4 3 波長 周期 頻率和波速 如圖4所示 一列簡諧橫波沿x軸正方向傳播 從波傳到x 5m的m點時開始計時 已知p點相繼出現兩個波峰的時間間隔為0 4s 下面說法中正確的是 a 這列波的波長是4mb 這列波的傳播速度是10m sc 質點q x 9m 經過0 5s才第一次到達波峰d m點以后各質點開始振動的方向都是向下 1 2 3 圖4 4 解析從波的圖像可以看出波的波長為 4m 選項a正確 由題意可知波的周期為 t 0 4s 波傳播的速度為 vm s 10m s 選項b正確 波峰傳到q所用的時為 0 7s 選項c錯誤由波的圖像可以看出 1 2 3 4 1 2 3 4 m點開始振動的方向向下 說明所有質點開始振動的方向都是向下 選項d正確 答案abd 4 對波的多解性的理解 一列簡諧橫波在t 0時刻的波形如圖5中的實線所示 t 0 02s時刻的波形如圖中虛線所示