高中物理人教版選修34123波長頻率和波速教案學(xué)案練案

1、第十二章 機(jī)械波§12.3波長、頻率和波速 教案學(xué)案練案 第一課時備課：楊萍 審核：姚樂一、教學(xué)目標(biāo)1、知識目標(biāo)：知道什么是波的波長，能在波的圖象中求出波長。 知道什么是波傳播的周期（頻率），理解周期與質(zhì)點(diǎn)振動周期的關(guān)系。 理解決定波的周期的因素，并知道其在波的傳播過程中的特點(diǎn)。 理解波長、周期（頻率）和波速的物理意義及它們之間的關(guān)系，并會應(yīng)用這一關(guān)系進(jìn)行計算和分析實(shí)際問題。2、能力目標(biāo)：學(xué)會應(yīng)用波長、周期（頻率）和波速的關(guān)系分析解決實(shí)際問題的方法。 二、教學(xué)重點(diǎn)：理解波長、周期（頻率）和波速的物理意義及它們之間的關(guān)系，并會應(yīng)用這一關(guān)系進(jìn)行計算和分析實(shí)際問題。三、教學(xué)方法：實(shí)驗(yàn)演示和

2、多媒體輔助教學(xué)四、教 具：波動演示儀、演示波的圖象用的教學(xué)課件、計算機(jī)、大屏幕教學(xué)過程：A課前一、波長（）在教材中的圖可以看出，由質(zhì)點(diǎn)1發(fā)出的振動傳到質(zhì)點(diǎn)13，使質(zhì)點(diǎn)13開始振動時，質(zhì)點(diǎn)1完成一次全振動，因而這兩個質(zhì)點(diǎn)的振動步調(diào)完全一致。也就是說，至兩個質(zhì)點(diǎn)在振動中的任何時刻，對平衡位置的位移大小和方向總是相等的。我們就把這樣兩個質(zhì)點(diǎn)之間的距離叫做波長。【識記】1、波長的定義 2、幾點(diǎn)說明要理解“位移總相等”的含義。這里要求的是每時每刻都相等。如圖10-10所示，如E、F兩點(diǎn)在圖示的時刻位移是相等的，但過一段時間后，位移就不一定相等，所以E、F兩點(diǎn)的距離就不等于一個波長。【識記】（1）“位移總

3、相等” 的含義是“每時每刻都相等”?！咀R記】（2）位移總相等的兩個質(zhì)點(diǎn)，其速度也總是相等的。在橫波中，兩個相鄰波峰或兩個相鄰波谷之間的距離等于波長。在縱波中，兩個相鄰密部或兩個相鄰疏部之間的距離也等于波長。結(jié)合圖10-10，我們可以看到，相距/2的兩個質(zhì)點(diǎn)振動總是相反的。進(jìn)而可以總結(jié)出這樣的結(jié)論：相距整數(shù)倍的質(zhì)點(diǎn)振動步調(diào)總是相同的；相距/2奇數(shù)倍的質(zhì)點(diǎn)振動步調(diào)總是相反的?！咀R記】（3）相距整數(shù)倍的質(zhì)點(diǎn)振動步調(diào)總是相同的；相距/2奇數(shù)倍的質(zhì)點(diǎn)振動步調(diào)總是相反的。二、周期（T）、頻率（f）在波的傳播過程中，由于波源質(zhì)點(diǎn)的振動，而帶動相鄰的質(zhì)點(diǎn)依次振動，各個質(zhì)點(diǎn)振動的周期與頻率，都與波源質(zhì)點(diǎn)的振動周

4、期和頻率相同。所以波的傳播是具有周期性的。因此，為了描述波的傳播過程，還需要引入物理量周期和頻率?！咀R記】1、波源質(zhì)點(diǎn)振動的周期（或頻率）就是波的周期（或頻率）。2、幾點(diǎn)說明由于波的周期（或頻率）就是波源質(zhì)點(diǎn)振動周期（或頻率）,所以波的周期（或頻率）應(yīng)由波源決定，與傳播波的介質(zhì)無關(guān)?！咀R記】（1）、同一種波在同一種介質(zhì)中傳播時周期（或頻率）保持不變。由教材中圖可以看到，波動每經(jīng)過一個周期的時間波就沿傳播方向傳播一個波長的距離?！咀R記】（2）、每經(jīng)過一個周期的時間波就沿傳播方向傳播一個波長的距離。從波的圖象變化情況，我們可以看到，每經(jīng)歷一個周期，原來時刻的波形圖形狀不會發(fā)生改變，這正體現(xiàn)了波動的

5、周期性?！咀R記】（3）、每經(jīng)歷一個周期，原有的波形圖不改變。三、波速（v）波源質(zhì)點(diǎn)作簡諧運(yùn)動時，在它的帶動下，介質(zhì)中的各個質(zhì)點(diǎn)先后從平衡位置做簡諧運(yùn)動。這種狀態(tài)在介質(zhì)中就由近及遠(yuǎn)地向前傳播出去。由此我們看到，波的傳播是有一定速度的。波速的含義和物體運(yùn)動速度的含義是相同的。波速描述的是振動在介質(zhì)中傳播的快慢程度?！咀R記】1、波速的定義： ；公式： 對于物理量波速，我們也許要理解一些有關(guān)的問題?！咀R記】2、幾點(diǎn)說明。同一振動在不同介質(zhì)中傳播的快慢程度是不同的，也就是說，同一列波在不同介質(zhì)中傳播的速度不同。由此我們還可以想到，在同一均勻介質(zhì)中，同一列波的波速應(yīng)是不變的?！咀R記】（1）波速的大小由 的

6、性質(zhì)決定，同一列波在不同介質(zhì)中傳播速度 同?！咀R記】（2）一列波在同一均勻介質(zhì)中是 傳播的，即s=vt.【識記】（3）要區(qū)分波速與質(zhì)點(diǎn)振動速度的含義：波速和質(zhì)點(diǎn)振動的速度有著完全不同的含義。前者在同種均勻介質(zhì)中具有某一定值，后者的大小和方向都是隨時間改變的四、波長、周期（或頻率）和波速的關(guān)系在波動中，每經(jīng)過一個周期T，振動在介質(zhì)中傳播的距離等于一個波長。由此我們可以找到、T（或f）和v三者之間的關(guān)系?！咀R記】1、v=/T由于周期T和頻率f互為倒數(shù)（即f=1/T），所以v、與f還應(yīng)有如下對應(yīng)關(guān)系?！咀R記】2、v=f波由一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)，頻率不變，波長和波速都要改變。1/ 2=v 1 /v

7、2五、波的兩大特性: 雙向性 周期性由上式我們還可以這樣理解波速這個物理量，波速等于波長和頻率的乘積。這個關(guān)系雖然是從機(jī)械波得到的，但是它對于我們以后要學(xué)習(xí)的電磁波、光波也是適用的。課本后的練習(xí)題B、課中：【例題】如圖10-11中的實(shí)線是一列簡諧波在某一時刻的波形曲線。經(jīng)t=0.5s后，其波形如圖中虛線所示。設(shè)t2T（T為波的周期），（1）如果波是向右傳播，求波的周期和波速（2）如果波是向左傳播，求波的周期和波速分析：根據(jù)題意，由于t2T，所以經(jīng)過t=0.5s的時間，波傳播的距離不可能大于兩個波長。如果波是向右傳播，圖中的波峰1可能到達(dá)虛線的波峰3或波峰5。如果波是向左傳播，圖中的波峰1可能到

8、達(dá)虛線的波峰2或波峰4。根據(jù)波在一個周期內(nèi)傳播一個波長的距離，就可以求出周期T，進(jìn)而可求出波速v.解：（1）如果波是向右傳播的，應(yīng)有t=（n+3/4）T (n=0,1)所以 T=4t/(3+4n) (n=0,1)由式 v=/T 得 當(dāng)n=0時，T1=2/3s,v1=36m/s，當(dāng)n=1時，T2=2/7s,v2=84m/s請同學(xué)們用其它方法求解：拓展：如果沒有t2T（T為波的周期）的條件，求波速Q(mào)P0yx例題2： 一列橫波沿x軸正方向傳播，頻率5Hz，波速20m/s，P、Q是波上的兩個質(zhì)點(diǎn)（如圖示），它們在x軸上的距離是5m，當(dāng)波傳到Q點(diǎn)時，使Q從平衡位置沿y 軸反方向運(yùn)動，則此時P點(diǎn) ( )

9、A恰好經(jīng)過平衡位置沿y 軸反方向運(yùn)動B位移為正最大 C位移為負(fù)最大 D加速度為負(fù)最大課堂檢測 ： 1、簡諧機(jī)械波在給定的媒質(zhì)中傳播時，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在一個周期內(nèi)，振動質(zhì)元走過的路程等于一個波長D振動的頻率越高，則波傳播一個波長的距離所用的時間越短2、當(dāng)波從一中介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時，保持不變的物理量是（ ）A、波長 B、波速 C、頻率 D、周期3、在波的傳播過程中，下列說法正確的是（ ）A、沒個質(zhì)點(diǎn)的振動頻率都等于波源頻率B、振動情況完全相同的質(zhì)點(diǎn)間的距離等于一個波長C、振動情況完全相同的相鄰質(zhì)點(diǎn)間的距離一定等于一個波長D、

10、振動步調(diào)相反的質(zhì)點(diǎn)間的距離一定為辦波長的奇數(shù)倍圖44、如圖4位某一簡諧波的波形圖，傳播方向向右。已知波形曲線在5s內(nèi)重復(fù)出現(xiàn)10次，則波長為 ，波速為 ，周期為 ，頻率為 。C、課后練習(xí).已知在t1時刻簡諧橫波的波形如圖1中實(shí)線所示；在時刻t2該波的波形如圖1中虛線所示。t2-t1 = 0.02s求：圖1該波可能的傳播速度。若已知T< t2-t1<2T，且圖1中P質(zhì)點(diǎn)在t1時刻的即時速度方向向上，求可能的波速。若0.01s<T<0.02s，且從t1時刻起，圖1中Q質(zhì)點(diǎn)比R質(zhì)點(diǎn)先回到平衡位置，求可能的波速。2、在均勻介質(zhì)中有一個振源S，它以50HZ的頻率上下振動，如圖2所

11、示，該振動以40m/s的速度沿彈性繩向左、右兩邊傳播。開始時刻S的速度方向向下，試畫出在t=0.03s時刻的波形。圖23、如圖3所示，在的平面內(nèi)有一沿軸正方向傳播的簡諧橫波，波速為1m/s，振幅為4cm，頻率為2.5Hz，在時刻，點(diǎn)位于其平衡位置上方最大位移處，則距為0.2m的點(diǎn)（A）在0.1s時的位稱是4cm （B）在0.1s時的速度最大（C）在0.1s時的速度向下 （D）在0到0.1s時間內(nèi)的路程是4cm 4、一列沿直線向右傳播的橫波，某一時刻直線上相距為d的AB兩點(diǎn)處于平衡位置，如圖示，且AB之間只有一個波峰，若經(jīng)過時間t后，質(zhì)點(diǎn)B 第一次到達(dá)波峰位置，則這列波可能的波速為： （ ） A

12、. d/2t B. d/4t C. 3d/4t D. 3d/2tBA5、如圖5所示是一列橫波在t=0時刻的波形圖象，波沿x軸正方向傳播，已知波速v=32m/s。試求：（1）波長；（2）周期；（3）畫出從t=0時刻起半個周期后A、B、C、D四個質(zhì)點(diǎn)的振動方向。圖56、有一列簡諧波，在某時刻的波形如圖6所示。經(jīng)過0.1S（小于3個周期而大于2個周期）后其波形曲線如圖中虛線，如果波沿X軸正方向傳播，求該波的波長、波速V、頻率F各位多少？圖6 圖77、如圖7為一波源O點(diǎn)在介質(zhì)中振動3s所激起的波，那么P點(diǎn)開始起振還需多長時間？8、一列橫波在x軸上傳播著，在t1=0，t2=0.005s時的波形如圖8中的實(shí)線、虛線所示。由圖中讀出波的振幅和波長。（1）、設(shè)周期大于（t2-t1），如果波向右傳播，波速多大？如果波向左傳播波速又是多大？（2）、設(shè)周期小于（t2-t1）并且波速為6000m/s，求波的傳播方向？圖89、一列沿x軸正向傳播的簡諧波，在x1=10cm和x2=110cm處的兩質(zhì)點(diǎn)A、B的振動圖象