波長頻率和波速ppt課件

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第三節(jié) 波長 頻率和波速 第十二章機(jī)械波 1 一 波長 符號 t T 課本圖12 1 3 1 每個(gè)質(zhì)點(diǎn)的啟動(dòng)方向與波源的啟動(dòng)方向一致 2 質(zhì)點(diǎn)1發(fā)出的振動(dòng)傳到質(zhì)點(diǎn)13 使質(zhì)點(diǎn)13開始振動(dòng)時(shí) 質(zhì)點(diǎn)1完成一次全振動(dòng) 因此1 13振動(dòng)步調(diào)一致 概念 在波動(dòng)中 振動(dòng)相位總是相同的兩個(gè)相鄰質(zhì)點(diǎn)間的距離 叫做波的波長 稱為同相點(diǎn) 2 位移總是相等的兩個(gè)質(zhì)點(diǎn) 即不論什么時(shí)候 振動(dòng)步調(diào) 稱為同相點(diǎn) 完全一致 思考與討論 任意兩個(gè)同相點(diǎn)間的距離為 相鄰的兩個(gè)同相點(diǎn)間的距離等于 波長的整數(shù)倍 一個(gè)波長 3 思考與討論 位移總是相反的質(zhì)點(diǎn) 振動(dòng)步調(diào)完全相反 稱為 反相點(diǎn) 任意兩個(gè)反相點(diǎn)間的距離為 相鄰的兩個(gè)反相點(diǎn)間的距離等于 半波長的奇數(shù)倍 半個(gè)波長 4 二 周期 T 和頻率 f 設(shè)波源的振動(dòng)頻率 周期 是 T 則波傳播的頻率和周期是多少 也是 T 因?yàn)槊總€(gè)質(zhì)點(diǎn)都在做受迫振動(dòng) 所以每個(gè)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)頻率或周期與波源的頻率和周期是一樣的 都是 T 波的周期由 決定 同一列波在不同介質(zhì)中傳播時(shí) Why 波源 周期 或頻率 保持不變 5 分析 課本圖12 1 3橫波的形成 規(guī)律 每經(jīng)歷一個(gè)周期的時(shí)間 波就沿傳播方向傳播 的距離 一個(gè)波長 每經(jīng)歷一個(gè)周期的時(shí)間 當(dāng)前的波形圖與原有的波形圖相同 6 三 波速 v 反映波在介質(zhì)中傳播快慢的物理量 定義 波在介質(zhì)中傳播的速度叫波速 數(shù)值上等于波長與頻率的乘積 說明 波速的大小由介質(zhì)的性質(zhì)決定 同一列波在不同介質(zhì)中傳播速度不同 波在均勻介質(zhì)中是勻速傳播的 注意 波速與質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)速度不同 質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)是一種變加速運(yùn)動(dòng) 因此質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)速度時(shí)刻在變 7 波長 周期 頻率 和波速的關(guān)系 v x t T f 其中 x為波傳播的距離 t為波傳播 x經(jīng)歷的時(shí)間 說明 波的頻率f 由波源決定 與介質(zhì)無關(guān) 波速v由介質(zhì)決定 與波源無關(guān) 一列波進(jìn)入兩種不同的介質(zhì) 其頻率不變 波速與波長相應(yīng)改變 8 波圖象中的信息 9 例題1 某樂律C調(diào) la 的頻率為f 440Hz 試求這個(gè)音在空氣中的波長和水中的波長 析 由 v f 可求出波長 課堂訓(xùn)練 空氣 v空氣 f 332 440 0 75m 水 v水 f 1450 440 3 3m 注意 波的頻率f 由波源決定 與介質(zhì)無關(guān) 波速v由介質(zhì)決定 與波源無關(guān) 一列波進(jìn)入兩種不同的介質(zhì) 其頻率不變 波速與波長相應(yīng)改變 10 習(xí)題1 簡諧機(jī)械波在給定的介質(zhì)中傳播時(shí) 下列說法中正確的是 A 振幅越大 則波傳播的速度越快 B 振幅越大 則波傳播的速度越慢 C 在一個(gè)周期內(nèi) 振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)通過的路程等于一個(gè)波長 D 振動(dòng)的頻率越高 則波傳播一個(gè)波長的距離所用的時(shí)間越短 解析 波速的大小由介質(zhì)本身的性質(zhì)決定 與振幅無關(guān) 所以A B二選項(xiàng)錯(cuò) 由于振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)做簡諧運(yùn)動(dòng) 在一個(gè)周期內(nèi) 振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)通過的路程等于振幅的4倍 所以C選項(xiàng)錯(cuò)誤 根據(jù)經(jīng)過一個(gè)周期T 振動(dòng)在介質(zhì)中傳播的距離等于一個(gè)波長 所以振動(dòng)的頻率越高 則波傳播一個(gè)波長的距離所用的時(shí)間越短 即D選項(xiàng)正確 D 11 例題2 下圖中的實(shí)線是一列正弦波在某一時(shí)刻的波形曲線 經(jīng)過0 5s后 其波形如圖中的虛線所示 設(shè)該波的周期T大于0 5s 1 如果波是向左傳播的 波的速度是多大 波的周期是多大 2 如果波是向右傳播的 波的速度是多大 波的周期是多大 12 析 這類問題通常有兩種解法 解法一 波的平移法 1 波向左傳播 只有當(dāng)波傳播的距離為6cm時(shí) 實(shí)線才會和虛線重合 即某一時(shí)刻的波形才會演變成0 5s時(shí)的波形 波的周期T大于0 5s v x t 0 06 0 5 0 12m s T v 0 24 0 12 2s 0 5s后波形 13 波的周期T大于0 5s 0 5s后波形 2 波向右傳播 只有當(dāng)波傳播的距離為18cm時(shí) 實(shí)線才會和虛線重合 即某一時(shí)刻的波形才會演變成0 5s時(shí)的波形 命題特點(diǎn) 本題考查機(jī)械波傳播過程中的雙向性 v x t 0 18 0 5 0 36m s T v 0 24 0 36 0 67s 14 解法二 質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)法 1 波向左傳播 某一時(shí)刻x 24cm處的質(zhì)點(diǎn)往上振動(dòng) 設(shè)經(jīng)歷 t時(shí)間時(shí)質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到波峰的位置 則 波的周期T大于0 5s 0 5s后波形 當(dāng)n 0時(shí) T 2s 0 5s 符合要求 此時(shí) v T 0 24 2 0 12m s 當(dāng)n 1時(shí) T 0 4s 0 5s 不符合要求 15 波的周期T大于0 5s 0 5s后波形 解法二 質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)法 2 波向右傳播 某一時(shí)刻x 24cm處的質(zhì)點(diǎn)往下振動(dòng) 設(shè)經(jīng)歷 t時(shí)間時(shí)質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到波峰的位置 則 當(dāng)n 0時(shí) T 2 3s 0 5s 符合要求 此時(shí) v T 0 24 2 3 0 36m s 當(dāng)n 1時(shí) T 2 7s 0 5s 不符合要求 16 習(xí)題2 關(guān)于機(jī)械波的概念 下列說法中正確的是 A 質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的方向總是垂直于波的傳播方向B 簡諧波沿長繩傳播 繩上相距半個(gè)波長的兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)位移的大小相等C 任一振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)每經(jīng)過一個(gè)周期沿波的傳播方向移動(dòng)一個(gè)波長D 相隔一個(gè)周期的兩個(gè)時(shí)刻的波形相同 解析 相距半個(gè)波長的兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)位移大小相等 方向相反 B選項(xiàng)正確 波每經(jīng)過一個(gè)周期就要向前傳播一個(gè)波長 但介質(zhì)中的各個(gè)質(zhì)點(diǎn)并不隨波向前遷移 只是在各自的平衡位置附近振動(dòng) 向前傳播的是質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)狀態(tài) 所以C選項(xiàng)錯(cuò)誤 BD 17 思考題 如圖中的實(shí)線是某時(shí)刻的波形圖像 虛線是經(jīng)過0 2s時(shí)的波形圖像 1 假定波向左傳播 求它傳播的可能距離 2 若這列波向右傳播 求它的最大周期 3 假定波速是35m s 求波的傳播方向 18 解析 1 向左傳播時(shí)的距離為 n 0 1 2 可能值有3m 7m 11m 2 根據(jù)得 在所有可能的周期中 當(dāng)n 0時(shí)的最大 故Tm 0 8s 3 波在0 2s傳播的距離s vt 7m 即 結(jié)合波形圖知 波向左傳播 19