波長(zhǎng)頻率和波速.ppt

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南昌一中高二物理備課組,,第三節(jié)：波長(zhǎng)、頻率和波速,第十二章機(jī)械波,,一．波長(zhǎng)：——符號(hào)（λ）,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(kāi)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(zhǎng)。,稱(chēng)為同相點(diǎn)。,,◆“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(chēng)為同相點(diǎn)。,完全一致,☆思考與討論：,①．任意兩個(gè)同相點(diǎn)間的距離為_(kāi)____________；相鄰的兩個(gè)同相點(diǎn)間的距離等于__________。,波長(zhǎng)的整數(shù)倍,一個(gè)波長(zhǎng),,☆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(chēng)為_(kāi)________。,反相點(diǎn),②．任意兩個(gè)反相點(diǎn)間的距離為_(kāi)____________；相鄰的兩個(gè)反相點(diǎn)間的距離等于__________。,半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍,半個(gè)波長(zhǎng),,二．周期（T）和頻率（f）,設(shè)波源的振動(dòng)頻率（周期）是?（T），——?jiǎng)t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,,☆．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(zhǎng),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。,,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(zhǎng)與頻率的乘積。,說(shuō)明：①．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。②．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。,,☆．波長(zhǎng)、周期（頻率）和波速的關(guān)系：,v=△x/△t=λ/T=λf,（其中，△x為波傳播的距離；△t為波傳播△x經(jīng)歷的時(shí)間。）,說(shuō)明：①．波的頻率f，由波源決定，與介質(zhì)無(wú)關(guān)；②．波速v由介質(zhì)決定，與波源無(wú)關(guān)；③．一列波進(jìn)入兩種不同的介質(zhì)，其頻率不變，波速與波長(zhǎng)相應(yīng)改變。,◆．波圖象中的信息：,,,,,λ,,例題1：某樂(lè)律C調(diào)“l(fā)a”的頻率為f=440Hz，試求這個(gè)音在空氣中的波長(zhǎng)和水中的波長(zhǎng)。,析：由：v=λf，可求出波長(zhǎng),課堂訓(xùn)練：,λ空氣=v空氣/f=332/440=0.75m,λ水=v水/f=1450/440=3.3m,注意：①．波的頻率f，由波源決定，與介質(zhì)無(wú)關(guān)；②．波速v由介質(zhì)決定，與波源無(wú)關(guān)；③．一列波進(jìn)入兩種不同的介質(zhì)，其頻率不變，波速與波長(zhǎng)相應(yīng)改變。,,習(xí)題1：簡(jiǎn)諧機(jī)械波在給定的介質(zhì)中傳播時(shí)，下列說(shuō)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(guò)的路程等于一個(gè)波長(zhǎng)；D．振動(dòng)的頻率越高，則波傳播一個(gè)波長(zhǎng)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(wú)關(guān)，所以A、B二選項(xiàng)錯(cuò)；由于振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，在一個(gè)周期內(nèi)，振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)通過(guò)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(guò)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(zhǎng)，所以振動(dòng)的頻率越高，則波傳播一個(gè)波長(zhǎng)的距離所用的時(shí)間越短，即D選項(xiàng)正確。,D,,例題2：下圖中的實(shí)線(xiàn)是一列正弦波在某一時(shí)刻的波形曲線(xiàn)。經(jīng)過(guò)0.5s后，其波形如圖中的虛線(xiàn)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？,,析：這類(lèi)問(wèn)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(xiàn)才會(huì)和虛線(xiàn)重合，即某一時(shí)刻的波形才會(huì)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=λ/v=0.24/0.12=2s,0.5s后波形,,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(xiàn)才會(huì)和虛線(xiàn)重合，即某一時(shí)刻的波形才會(huì)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(guò)程中的雙向性。,v=△x/△t=0.18/0.5=0.36m/s,T=λ/v=0.24/0.36=0.67s,,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=λ/T=0.24/2=0.12m/s.,當(dāng)n=1時(shí)，T=0.4s＜0.5s，不符合要求。,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=λ/T=0.24/(2/3)=0.36m/s.,當(dāng)n=1時(shí)，T=2/7s＜0.5s，不符合要求。,習(xí)題2：關(guān)于機(jī)械波的概念，下列說(shuō)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(jiǎn)諧波沿長(zhǎng)繩傳播，繩上相距半個(gè)波長(zhǎng)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(guò)一個(gè)周期沿波的傳播方向移動(dòng)一個(gè)波長(zhǎng)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(zhǎng)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(guò)一個(gè)周期就要向前傳播一個(gè)波長(zhǎng)，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,,思考題：如圖中的實(shí)線(xiàn)是某時(shí)刻的波形圖像，虛線(xiàn)是經(jīng)過(guò)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。,,解析：（1）向左傳播時(shí)的距離為：,,（n=0，1，2…）?？赡苤涤?m、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。,