高二物理波長頻率和波速

高二物理波長頻率和波速第1頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四課前自主學(xué)案核心要點(diǎn)突破課堂互動講練課標(biāo)定位知能優(yōu)化訓(xùn)練

第三節(jié)波長、頻率和波速第2頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四課標(biāo)定位學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.理解波長、頻率和波速的物理意義以及相互關(guān)系．2．會應(yīng)用波的知識分析和解決問題．重點(diǎn)難點(diǎn)：1.波長、頻率、波速這三個物理量及這三個量間的關(guān)系．2．波的傳播具有空間、時間上的周期性，易出現(xiàn)多解問題．第3頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四課前自主學(xué)案一、波長(λ)1．定義：在波動中，___________總是相同的兩個______質(zhì)點(diǎn)間的距離，叫做波長，用λ表示．2．特征：在橫波中，兩個___________或兩個___________之間的距離等于波長；在縱波中，兩個___________或兩個___________之間的距離等于波長．振動相位相鄰相鄰波峰相鄰波谷相鄰密部相鄰疏部第4頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四相同波源波源波長倒數(shù)第5頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四三、波速(v)1．波速：波速是指機(jī)械波在介質(zhì)中______的速度．波速等于波長與周期的比值．2．波速公式：______，它又等于______與______的乘積，公式為______.3．決定波速的因素：機(jī)械波在介質(zhì)中的傳播速度由___________的性質(zhì)決定，在不同的介質(zhì)中，波速______，另外，波速還與______有關(guān)．4．決定波長的因素：波長由______和______共同決定．傳播波長頻率v＝λf介質(zhì)本身不同溫度波源介質(zhì)第6頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四核心要點(diǎn)突破一、波長的確定及波長、頻率、波速的關(guān)系1．波長的確定(1)根據(jù)定義確定①在波動中，振動相位總是相同的兩個相鄰質(zhì)點(diǎn)間的距離等于一個波長．②波在一個周期內(nèi)傳播的距離等于一個波長．第7頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四(2)根據(jù)波動圖象確定①在波動圖象上，振動位移總是相同的兩個相鄰質(zhì)點(diǎn)間的距離為一個波長．②在波動圖象上，運(yùn)動狀態(tài)(速度)總是相同的兩個相鄰質(zhì)點(diǎn)間的距離為一個波長．③在波動圖象上，兩個相鄰波峰(或波谷)間的距離為一個波長．(3)根據(jù)公式λ＝vT來確定．第8頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四第9頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四特別提醒：(1)波從一種介質(zhì)進(jìn)入另外一種介質(zhì)，波源沒變，波的頻率不會發(fā)生變化；介質(zhì)的變化導(dǎo)致了波速和波長的改變．(2)波長也是波的周期性的體現(xiàn)，它體現(xiàn)的是波的空間上的周期性．第10頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四即時應(yīng)用(即時突破，小試牛刀)1．簡諧波在給定的介質(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．頻率越高，則波傳播的速度越快C．在一個周期內(nèi)，振動質(zhì)點(diǎn)走過的路程等于一個波長D．在一個周期內(nèi)，波傳播的距離等于一個波長第11頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四解析：選D.波在介質(zhì)中傳播的快慢程度稱為波速．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選項(xiàng)錯．由于振動質(zhì)點(diǎn)做簡諧運(yùn)動．在一個周期內(nèi),振動質(zhì)點(diǎn)走過的路程等于振幅的4倍，所以C選項(xiàng)錯誤；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λ，D選項(xiàng)正確．第12頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四二、波的多解問題及處理方法1．造成波動問題多解的主要因素(1)周期性①時間周期性：相隔周期整數(shù)倍時間的兩個時刻的波形圖完全相同，時間間隔Δt與周期T的關(guān)系不明確造成多解．②空間周期性：沿傳播的方向上，相隔波長的整數(shù)倍距離的兩質(zhì)點(diǎn)的振動情況完全相同，質(zhì)點(diǎn)間距離Δx與波長λ的關(guān)系不明確造成多解．第13頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四(2)雙向性對給定的波形圖，波的傳播方向不同，質(zhì)點(diǎn)的振動方向也不同，反之亦然．①傳播方向雙向性：波的傳播方向不確定．②振動方向雙向性：質(zhì)點(diǎn)振動方向不確定．第14頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四2．波動問題的幾種可能性(1)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．(2)質(zhì)點(diǎn)由平衡位置開始振動，則有起振方向向上、向下(或向左、向右)的兩種可能．(3)只告訴波速不指明波的傳播方向，應(yīng)考慮沿x軸正方向和x軸負(fù)方向兩個方向傳播的可能．(4)只給出兩時刻的波形，則有多次重復(fù)出現(xiàn)的可能等．第15頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四3．解決波的多解問題的方法(1)解決周期性多解問題時，往往采用從特殊到一般的思維方法，即找到一個周期內(nèi)滿足條件的特例，在此基礎(chǔ)上，再加上時間nT；或找到一個波長內(nèi)滿足條件的特例，在此基礎(chǔ)上再加上距離nλ.(2)解決雙向性多解問題時,養(yǎng)成全面思考的習(xí)慣，熟知波有向正、負(fù)(或左、右)兩方向傳播的可能，質(zhì)點(diǎn)有向上、下(或左、右)兩方向振動的可能．第16頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四即時應(yīng)用(即時突破，小試牛刀)2．一列簡諧橫波沿x軸正方向傳播，振幅為A.t＝0時，平衡位置在x＝0處的質(zhì)點(diǎn)位于y＝0處，且向y軸負(fù)方向運(yùn)動；此時，平衡位置在x＝0.15m處的質(zhì)點(diǎn)位于y＝A處．該波的波長可能等于(

)A．0.60m

B．0.20mC．0.12mD．0.086m第17頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四第18頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四課堂互動講練對波長概念的理解

圖12－3－1是一列簡諧波在某一時刻的波形圖象．下列說法中正確的是(

)圖12－3－1例1第19頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四A．質(zhì)點(diǎn)A、C、E、G、I在振動過程中位移總是相同的B．質(zhì)點(diǎn)B、F在振動過程中位移總是相等C．質(zhì)點(diǎn)D、H的平衡位置間的距離是一個波長D．質(zhì)點(diǎn)A、I在振動過程中位移總是相同，它們的平衡位置間的距離是一個波長第20頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四【精講精析】從圖象中可以看出質(zhì)點(diǎn)A、C、E、G、I在該時刻的位移都是零，由于波的傳播方向是向右的，容易判斷出質(zhì)點(diǎn)A、E、I的速度方向是向下的，而質(zhì)點(diǎn)C、G的速度方向是向上的，因而這五個點(diǎn)的位移不總是相同，所以選項(xiàng)A是錯誤的．質(zhì)點(diǎn)B、F是處在相鄰的兩個波峰的點(diǎn)，它們的振動步調(diào)完全相同，在振動過第21頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四程中位移總是相等的,故選項(xiàng)B是正確的．質(zhì)點(diǎn)D、H是處在相鄰的兩個波谷的點(diǎn)，它們的平衡位置之間的距離等于一個波長，所以選項(xiàng)C也是正確的．雖然質(zhì)點(diǎn)A、I在振動過程中位移總是相同，振動步調(diào)也完全相同，但由于它們不是相鄰的振動步調(diào)完全相同的兩個點(diǎn)，它們的平衡位置之間的距離不是一個波長(應(yīng)為兩個波長),所以選項(xiàng)D是錯誤的．【答案】

BC第22頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四【誤區(qū)警示】由于波的周期性，每時每刻振動相位或位移總是相同的點(diǎn)有很多，只有相鄰的兩質(zhì)點(diǎn)間的距離才等于一個波長．第23頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四變式訓(xùn)練1關(guān)于機(jī)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(zhì)點(diǎn)運(yùn)動情況總是相同B．運(yùn)動情況總是相同的兩個質(zhì)點(diǎn)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答案：AC第24頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四例2

如圖12－3－2所示，圖甲為某一波動在t＝1.0s時的圖象，圖乙為參與該波動的質(zhì)點(diǎn)P的振動圖象．圖12－3－2波長、波速和周期關(guān)系的應(yīng)用第25頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四(1)判斷波的傳播方向；(2)求該波波速．第26頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四【答案】

(1)向左傳播(2)4.0m/s第27頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四第28頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四變式訓(xùn)練2

(2010年高考浙江卷)在O點(diǎn)有一波源,t＝0時刻開始向上振動,形成向右傳播的一列橫波．t1＝4s時，距離O點(diǎn)為3m的A點(diǎn)第一次達(dá)到波峰；t2＝7s時，距離O點(diǎn)為4m的B點(diǎn)第一次達(dá)到波谷．則以下說法正確的是(

)A．該橫波的波長為2mB．該橫波的周期為4sC．該橫波的波速為1m/sD．距離O點(diǎn)為1m的質(zhì)點(diǎn)第一次開始向上振動的時刻為6s末第29頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四第30頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四

如圖12－3－3所示，實(shí)線是某時刻的波形圖象，虛線是0.2s后的波形圖．圖12－3－3波的多解問題例3第31頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四(1)若波向左傳播，求它的可能周期和最大周期．(2)若波向右傳播，求它的可能傳播速度．(3)若波速是45m/s，求波的傳播方向．第32頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四第33頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四【誤區(qū)警示】在解決波動問題時，一定要注意考慮波傳播方向的雙向性，以及時間的周期性和空間的周期性，即Δt＝nT＋t，Δx＝nλ＋x.第34頁，共38頁，2023年，2月20日，星期四變式訓(xùn)練3一列簡諧橫波沿直線由a向b傳播，相距10.5m的a、b兩處的質(zhì)點(diǎn)振動圖象如圖12－3－4中a、b所示，則(