高考物理 核心要點突破系列 第10章第三節(jié)《波長、頻率和波速》課件 新人教版選修34

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1、第三節(jié)波長、頻率和波速第三節(jié)波長、頻率和波速課堂互動講練課堂互動講練隨堂達(dá)標(biāo)自測隨堂達(dá)標(biāo)自測課時活頁訓(xùn)練課時活頁訓(xùn)練第第三三節(jié)節(jié)波波長、長、頻頻率率和和波波速速基礎(chǔ)知識梳理基礎(chǔ)知識梳理核心要點突破核心要點突破目標(biāo)概覽目標(biāo)概覽學(xué)習(xí)目標(biāo)：學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.理解波長、頻率和波速的物理理解波長、頻率和波速的物理意義意義2掌握波長、頻率和波速之間的關(guān)系，并會掌握波長、頻率和波速之間的關(guān)系，并會應(yīng)用這些關(guān)系分析問題和定量計算應(yīng)用這些關(guān)系分析問題和定量計算重點難點：重點難點：1.重點：理解波長、頻率和波速重點：理解波長、頻率和波速的物理意義和它們之間的關(guān)系的物理意義和它們之間的關(guān)系2難點：結(jié)合波動圖象、綜合應(yīng)用

2、波速公難點：結(jié)合波動圖象、綜合應(yīng)用波速公式式學(xué)法指導(dǎo)：利用波速公式，將機械波的波動學(xué)法指導(dǎo)：利用波速公式，將機械波的波動特征特征波長，振動特征波長，振動特征周期及波的空周期及波的空間傳播聯(lián)系起來，體會波速公式的聯(lián)系作間傳播聯(lián)系起來，體會波速公式的聯(lián)系作用用基礎(chǔ)知識梳理基礎(chǔ)知識梳理一、波長一、波長()1定義：在波動中，對于平衡位置的位移定義：在波動中，對于平衡位置的位移_的兩個的兩個_質(zhì)點間的距離叫質(zhì)點間的距離叫做波長做波長2在橫波中，兩個相鄰波峰在橫波中，兩個相鄰波峰(或兩個相鄰波或兩個相鄰波谷谷)之間的距離等于波長；在縱波中兩個相鄰之間的距離等于波長；在縱波中兩個相鄰密部密部(或兩個相鄰疏部

3、或兩個相鄰疏部)之間的距離等于波之間的距離等于波長長總是相等總是相等相鄰相鄰二、周期二、周期(T)、頻率、頻率(f)1定義：波源的定義：波源的_周期周期(或頻率或頻率)叫做波叫做波的周期的周期(或頻率或頻率)2在波動中，各個質(zhì)點的振動周期在波動中，各個質(zhì)點的振動周期(或頻率或頻率)是是_的，都等于波的周期的，都等于波的周期(或頻率或頻率)三、波速三、波速(v)1波在介質(zhì)中傳播的速度叫波速波速是反波在介質(zhì)中傳播的速度叫波速波速是反映波在介質(zhì)中傳播快慢的物理量映波在介質(zhì)中傳播快慢的物理量振動振動相同相同思考思考(1)為什么波的頻率等于振源振動的頻率？為什么波的頻率等于振源振動的頻率？(2)波速與振

4、速有什么不同？波速與振速有什么不同？2定義：單位時間內(nèi)波向前傳播的距離等于定義：單位時間內(nèi)波向前傳播的距離等于波速波速3公式：公式：v_.4波速的大小由波速的大小由_決定，同決定，同一列波在不同的介質(zhì)中波速是一列波在不同的介質(zhì)中波速是_介質(zhì)本身的性質(zhì)介質(zhì)本身的性質(zhì)不同的不同的【思考思考提示提示】(1)各質(zhì)點都做受迫振動各質(zhì)點都做受迫振動(2)波速是波在介質(zhì)中傳播的快慢，它是振動波速是波在介質(zhì)中傳播的快慢，它是振動形式和能量傳播的速度，波速由波的各種介形式和能量傳播的速度，波速由波的各種介質(zhì)本身的性質(zhì)決定，與質(zhì)點的振動無關(guān)，同質(zhì)本身的性質(zhì)決定，與質(zhì)點的振動無關(guān)，同一種波在同一種均勻介質(zhì)中是勻速傳

5、播的一種波在同一種均勻介質(zhì)中是勻速傳播的質(zhì)點的振動是在各自的平衡位置兩側(cè)進(jìn)行的，質(zhì)點的振動是在各自的平衡位置兩側(cè)進(jìn)行的，是變速運動，在平衡位置速度最大，在最大是變速運動，在平衡位置速度最大，在最大位移處速度為零位移處速度為零四、波長、周期四、波長、周期(頻率頻率)和波速的關(guān)系和波速的關(guān)系1周期周期T和頻率和頻率f互為倒數(shù)，即互為倒數(shù)，即f .2波速波速v等于波長等于波長和周期和周期T的比值，也等于的比值，也等于波長波長和頻率和頻率f的乘積，即的乘積，即v_./Tf核心要點突破核心要點突破一、波長、頻率和波速一、波長、頻率和波速1波長波長：波長是指在波動中，對平衡位置的位：波長是指在波動中，對平

6、衡位置的位移總是相等的兩個相鄰質(zhì)點間的距離，可從以下移總是相等的兩個相鄰質(zhì)點間的距離，可從以下三個方面來理解波長的含義：三個方面來理解波長的含義：(1)波長是沿波的傳波長是沿波的傳播方向上兩個質(zhì)點間的距離，要求這兩個質(zhì)點的播方向上兩個質(zhì)點間的距離，要求這兩個質(zhì)點的位移必須總相等，所謂總相等即是任何時刻都相位移必須總相等，所謂總相等即是任何時刻都相等，也就是這兩個質(zhì)點的振動情況完全相同，又等，也就是這兩個質(zhì)點的振動情況完全相同，又要求這兩個質(zhì)點必須是相鄰的，因為相距為要求這兩個質(zhì)點必須是相鄰的，因為相距為2，3，n的兩個質(zhì)點振動情況也總是相同的，的兩個質(zhì)點振動情況也總是相同的，但間距不是一個波長

7、但間距不是一個波長(2)在橫波中，兩個相鄰的密部在橫波中，兩個相鄰的密部(或疏部或疏部)之間之間的距離也等于波長，這是我們從波的圖象中的距離也等于波長，這是我們從波的圖象中找波長的最常用方法找波長的最常用方法(3)在波動中，對平衡位置的位移總相等的兩在波動中，對平衡位置的位移總相等的兩個相鄰質(zhì)點間的距離，叫波長但不能說對個相鄰質(zhì)點間的距離，叫波長但不能說對平衡位置的位移總相反的兩個相鄰質(zhì)點間的平衡位置的位移總相反的兩個相鄰質(zhì)點間的距離叫半波長，因為這個距離是不斷變化的，距離叫半波長，因為這個距離是不斷變化的，應(yīng)改為應(yīng)改為“平衡位置平衡位置”間的距離間的距離2頻率頻率f和周期和周期T：在波動中，

8、由于質(zhì)點的振：在波動中，由于質(zhì)點的振動都是受迫振動，故波的頻率動都是受迫振動，故波的頻率(周期周期)就是波就是波源的振動頻率源的振動頻率(周期周期)波源完成一次全振動，波源完成一次全振動，在介質(zhì)中恰好形成一個完整的波形，所以波在介質(zhì)中恰好形成一個完整的波形，所以波的頻率反映了每秒內(nèi)形成完整波的個數(shù)，是的頻率反映了每秒內(nèi)形成完整波的個數(shù)，是描述波的描述波的“時間周期性時間周期性”的物理量，其大小的物理量，其大小僅由波源決定，與介質(zhì)無關(guān)僅由波源決定，與介質(zhì)無關(guān)4頻率、波速和波長的決定因素頻率、波速和波長的決定因素(1)波的頻率由波源決定，與介質(zhì)無關(guān)從而波的頻率由波源決定，與介質(zhì)無關(guān)從而可得出結(jié)論：

9、當(dāng)波從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介可得出結(jié)論：當(dāng)波從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時，波的頻率是不變的質(zhì)時，波的頻率是不變的(2)波速由介質(zhì)決定，與頻率無關(guān)同一種聲波速由介質(zhì)決定，與頻率無關(guān)同一種聲波在水中傳播速度比在空氣中傳播速度大，波在水中傳播速度比在空氣中傳播速度大，不同頻率的聲波在空氣中的傳播速度是相同不同頻率的聲波在空氣中的傳播速度是相同的就是最好的證明的就是最好的證明總結(jié)以上三點，總結(jié)以上三點，v、f三個量的決定因素可三個量的決定因素可由右面的圖示幫助理解：波源和傳播振動的由右面的圖示幫助理解：波源和傳播振動的介質(zhì)又恰好是形成機械波的兩個必不可少的介質(zhì)又恰好是形成機械波的兩個必不可少的條件當(dāng)波由一

10、種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時，條件當(dāng)波由一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時，其頻率不變，都等于波的振動頻率，但波速其頻率不變，都等于波的振動頻率，但波速和波長要發(fā)生變化和波長要發(fā)生變化即時應(yīng)用即時應(yīng)用1.關(guān)于波長下列說法正確的是關(guān)于波長下列說法正確的是()A機械振動在機械振動在1個周期內(nèi)傳播的距離就是一個周期內(nèi)傳播的距離就是一個波長個波長B在波形圖上位移相同的相鄰兩質(zhì)點之間的在波形圖上位移相同的相鄰兩質(zhì)點之間的距離等于一個波長距離等于一個波長C在波形圖上速度最大且相同的相鄰兩質(zhì)在波形圖上速度最大且相同的相鄰兩質(zhì)點間的距離等于一個波長點間的距離等于一個波長D在波形圖上振動情況總是相同的兩點間的在波形圖上振動情況

11、總是相同的兩點間的距離等于一個波長距離等于一個波長解析：解析：選選AC.機械振動的質(zhì)點在一個周期內(nèi)機械振動的質(zhì)點在一個周期內(nèi)向遠(yuǎn)處傳播一個完整的波形，故向遠(yuǎn)處傳播一個完整的波形，故A正確；由波正確；由波形圖可知，在一個完整波形上，位移相同的形圖可知，在一個完整波形上，位移相同的質(zhì)點有兩個，質(zhì)點有兩個，B選項錯誤；速度最大且相同的選項錯誤；速度最大且相同的質(zhì)點，在波形圖上是在平衡位置上一個完整質(zhì)點，在波形圖上是在平衡位置上一個完整波形的兩個端點，所以波形的兩個端點，所以C選項正確；振動情選項正確；振動情況總是相同的兩點間的距離是波長況總是相同的兩點間的距離是波長的整數(shù)倍，的整數(shù)倍，故故D選項不正

12、確選項不正確二、波的兩個特點二、波的兩個特點1周期性周期性(1)傳播距離的周期性：波在同一均勻介質(zhì)中傳播距離的周期性：波在同一均勻介質(zhì)中傳播時，傳播的距離可以寫成傳播時，傳播的距離可以寫成xnx，式，式中中是波長，是波長，x是波的傳播距離是波的傳播距離x除以波長的除以波長的整數(shù)倍部分而余下的小于一個波長的部分，整數(shù)倍部分而余下的小于一個波長的部分，n0,1,2(整數(shù)整數(shù))(2)傳播時間的周期性：波在同一均勻介質(zhì)中傳播時間的周期性：波在同一均勻介質(zhì)中傳播的時間可以寫成傳播的時間可以寫成tnTt，式中，式中T是周期，是周期，t為傳播時間為傳播時間t除以周期的整數(shù)倍部分而余下除以周期的整數(shù)倍部分而余

13、下的小于一個周期的時間，的小于一個周期的時間，n0,1,2(整數(shù)整數(shù))2雙向性雙向性波動圖中，波傳播的方向有兩個：沿波動圖中，波傳播的方向有兩個：沿x軸的正軸的正方向，沿方向，沿x軸的負(fù)方向軸的負(fù)方向三、波傳播方向上兩質(zhì)點間的距離與振動情三、波傳播方向上兩質(zhì)點間的距離與振動情況的關(guān)系況的關(guān)系設(shè)兩質(zhì)點平衡位置間的距離為設(shè)兩質(zhì)點平衡位置間的距離為d，波長為，波長為，如果符合：如果符合：(1)dn(n1,2,3，)，則兩質(zhì)點振動情況，則兩質(zhì)點振動情況完全相同；完全相同；中學(xué)階段的題目中給出的中學(xué)階段的題目中給出的d，凡是要求定量計，凡是要求定量計算的，一般都是符合上述特定條件的把算的，一般都是符合上

14、述特定條件的把d表表示為整數(shù)倍波長與小數(shù)倍波長之和，再通過示為整數(shù)倍波長與小數(shù)倍波長之和，再通過“去整留零去整留零”來確定波形是解這類題目常用來確定波形是解這類題目常用的方法的方法四、波的問題的多解性四、波的問題的多解性由于波在傳播過程中體現(xiàn)出時間上和空間由于波在傳播過程中體現(xiàn)出時間上和空間上的周期性，所以在問題的求解上往往出現(xiàn)上的周期性，所以在問題的求解上往往出現(xiàn)多解，造成多解的原因主要有：多解，造成多解的原因主要有：1傳播方向的雙向性：題目中只告訴波速，傳播方向的雙向性：題目中只告訴波速，不說傳播方向，應(yīng)考慮兩個方向傳播的可能不說傳播方向，應(yīng)考慮兩個方向傳播的可能性性2時間的周期性：因每隔

15、一個周期，波形就時間的周期性：因每隔一個周期，波形就會重復(fù)一次，造成時間間隔會重復(fù)一次，造成時間間隔t與周期與周期T的關(guān)系的關(guān)系不確定不確定3空間的周期性：因相隔波長空間的周期性：因相隔波長(或波長整數(shù)或波長整數(shù)倍倍)的兩個質(zhì)點的運動狀態(tài)完全相同，造成波的兩個質(zhì)點的運動狀態(tài)完全相同，造成波的傳播距離的傳播距離x與波長與波長的關(guān)系不確定的關(guān)系不確定特別提醒特別提醒1寫關(guān)系式時，先找出兩個狀態(tài)下的最小時寫關(guān)系式時，先找出兩個狀態(tài)下的最小時間間隔或最小距離，再引入整數(shù)間間隔或最小距離，再引入整數(shù)n寫出通式寫出通式2如果有限制條件再根據(jù)限制條件確定如果有限制條件再根據(jù)限制條件確定n的的取值取值即時應(yīng)用

16、即時應(yīng)用2.一列橫波在一列橫波在t0時刻的波形如圖時刻的波形如圖1031中實線所示，在中實線所示，在t1 s時刻的波形如圖中虛線時刻的波形如圖中虛線所示，由此可以判斷此波的所示，由此可以判斷此波的()圖圖1031A波長一定是波長一定是4 mB周期一定是周期一定是4 sC振幅一定是振幅一定是2 cm D傳播速度一定是傳播速度一定是1 cm/s課堂互動講練課堂互動講練波長、波速、頻率的關(guān)系波長、波速、頻率的關(guān)系 如圖如圖1032所示，位于介質(zhì)所示，位于介質(zhì)和和分分界面上的波源界面上的波源S，產(chǎn)生兩列分別沿，產(chǎn)生兩列分別沿x軸負(fù)方向與軸負(fù)方向與正方向傳播的機械波若在兩種介質(zhì)中波的頻正方向傳播的機械波

17、若在兩種介質(zhì)中波的頻率及傳播速度分別為率及傳播速度分別為f1、f2和和v1、v2，則，則() 圖圖1032Af12f2，v1v2 Bf1f2，v10.5v2Cf1f2，v12v2 Df10.5f2，v1v2【答案答案】C【思維升華思維升華】同一波源產(chǎn)生的機械波頻率相同一波源產(chǎn)生的機械波頻率相同，與介質(zhì)無關(guān)同一列波進(jìn)入不同介質(zhì)時，同，與介質(zhì)無關(guān)同一列波進(jìn)入不同介質(zhì)時，波長和波速發(fā)生改變，頻率不發(fā)生變化波長和波速發(fā)生改變，頻率不發(fā)生變化 如圖如圖1033所示，實線是沿所示，實線是沿x軸傳軸傳播的一列簡諧橫波在播的一列簡諧橫波在t0時刻的波形圖，虛時刻的波形圖，虛線是這列波在線是這列波在t0.2 s

18、時刻的波形圖已知該時刻的波形圖已知該波的波速是波的波速是0.8 m/s，則下列說法正確的是，則下列說法正確的是()波速公式和波的圖象綜合應(yīng)用波速公式和波的圖象綜合應(yīng)用圖圖1033A這列波的波長是這列波的波長是14 cmB這列波的周期是這列波的周期是0.125 sC這列波可能是沿這列波可能是沿x軸正方向傳播的軸正方向傳播的Dt0時，時，x4 cm處的質(zhì)點速度沿處的質(zhì)點速度沿y軸負(fù)方軸負(fù)方向向【答案答案】D【思維升華思維升華】對于波動問題，一定要理解對于波動問題，一定要理解波動的形成過程，理解好波動形成過程，波波動的形成過程，理解好波動形成過程，波動問題就容易求解動問題就容易求解波的周期性與雙向性引起的多解問題波的周期性與雙向性引起的多解問題 一列簡諧橫波在圖一列簡諧橫波在圖1034中沿中沿x軸軸傳播，實線和虛線分別是傳播，實線和虛線分別是t1和和t2時刻的波形時刻的波形圖已知圖已知t2t11.0 s，由圖判斷下列波速不，由圖判斷下列波速不可能的是可能的是()A1 m/sB3 m/sC5 m/s D10 m/s圖圖1034【答案答案】D