物理 第十二章 機(jī)械波 第3課時(shí) 波長(zhǎng)、頻率和波速 新人教版選修34

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1、第第3課時(shí)波長(zhǎng)、頻率和波速課時(shí)波長(zhǎng)、頻率和波速研究選考研究選考把握考情把握考情知識(shí)知識(shí)內(nèi)容內(nèi)容波長(zhǎng)、頻率和波速波長(zhǎng)、頻率和波速考試要求考試要求加試加試c教學(xué)教學(xué)要求要求1.知道波長(zhǎng)、周期和頻率的概念，知道這三個(gè)物理量是描述波的特征量知道波長(zhǎng)、周期和頻率的概念，知道這三個(gè)物理量是描述波的特征量2.理解波速的概念，知道波在同一介質(zhì)中是勻速傳播的理解波速的概念，知道波在同一介質(zhì)中是勻速傳播的3.掌握波長(zhǎng)、頻率、波速三者之間的關(guān)系，并知道決定波速、頻率和波長(zhǎng)掌握波長(zhǎng)、頻率、波速三者之間的關(guān)系，并知道決定波速、頻率和波長(zhǎng)的因素的因素4.能從波的圖象中求出振幅、波長(zhǎng)能從波的圖象中求出振幅、波長(zhǎng)5.結(jié)合結(jié)合

2、vf分析解決簡(jiǎn)單的波的傳播問(wèn)題分析解決簡(jiǎn)單的波的傳播問(wèn)題知識(shí)點(diǎn)一波長(zhǎng)、周期和頻率知識(shí)點(diǎn)一波長(zhǎng)、周期和頻率基基 礎(chǔ)礎(chǔ) 梳梳 理理1.波長(zhǎng)波長(zhǎng)(1)在波動(dòng)中，振動(dòng)相位總是相同的兩在波動(dòng)中，振動(dòng)相位總是相同的兩個(gè)個(gè)_質(zhì)點(diǎn)質(zhì)點(diǎn)間的距離，叫做波長(zhǎng)，通常用間的距離，叫做波長(zhǎng)，通常用表示。表示。 (2)在橫波中，兩在橫波中，兩個(gè)個(gè)_或或兩兩個(gè)個(gè)_之間之間的距離等于波長(zhǎng)；在縱的距離等于波長(zhǎng)；在縱波中，兩波中，兩個(gè)個(gè)_或或兩兩個(gè)個(gè)_之間之間的距離等于波長(zhǎng)。的距離等于波長(zhǎng)。(3)相距一個(gè)相距一個(gè)(或整數(shù)倍個(gè)或整數(shù)倍個(gè))波長(zhǎng)的兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)在任何時(shí)刻振動(dòng)狀態(tài)波長(zhǎng)的兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)在任何時(shí)刻振動(dòng)狀態(tài)都都_ 。(4)波長(zhǎng)反映了波長(zhǎng)反

3、映了波波_的的周期性。周期性。相鄰相鄰相鄰波峰相鄰波峰相鄰波谷相鄰波谷相鄰密部相鄰密部相鄰疏部相鄰疏部相同相同空間空間2.周期周期(T)和頻率和頻率(f)(1)介質(zhì)中各個(gè)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的周期或頻率是相同的，都等于波源的振動(dòng)周期或頻率。介質(zhì)中各個(gè)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的周期或頻率是相同的，都等于波源的振動(dòng)周期或頻率。波的周期波的周期(頻率頻率)由由_決定決定。(2)一個(gè)周期內(nèi)波在介質(zhì)中傳播的距離一個(gè)周期內(nèi)波在介質(zhì)中傳播的距離等于等于_ 。(3)周期反映了周期反映了波波_的的周期性。周期性。波源波源一個(gè)波長(zhǎng)一個(gè)波長(zhǎng)時(shí)間時(shí)間【例【例1】 如圖如圖1所示是一列簡(jiǎn)諧波在某一時(shí)刻的波形，下列說(shuō)法中正確的是所示是一列簡(jiǎn)諧波在某

4、一時(shí)刻的波形，下列說(shuō)法中正確的是()典典 例例 精精 析析圖圖1A.質(zhì)點(diǎn)質(zhì)點(diǎn)A、C、E、G、I在振動(dòng)過(guò)程中位移總是相同的在振動(dòng)過(guò)程中位移總是相同的B.質(zhì)點(diǎn)質(zhì)點(diǎn)B、F在振動(dòng)過(guò)程中位移總是相等在振動(dòng)過(guò)程中位移總是相等C.質(zhì)點(diǎn)質(zhì)點(diǎn)D、H的平衡位置間的距離是一個(gè)波長(zhǎng)的平衡位置間的距離是一個(gè)波長(zhǎng)D.質(zhì)點(diǎn)質(zhì)點(diǎn)A、I在振動(dòng)過(guò)程中位移總是相同，它們的平衡位置間的距離是一個(gè)波長(zhǎng)在振動(dòng)過(guò)程中位移總是相同，它們的平衡位置間的距離是一個(gè)波長(zhǎng)解析解析從圖象中可以看出，質(zhì)點(diǎn)從圖象中可以看出，質(zhì)點(diǎn)A、C、E、G、I在該時(shí)刻的位移都是零，由于波在該時(shí)刻的位移都是零，由于波的傳播方向是沿的傳播方向是沿x軸正方向，則容易判斷出質(zhì)

5、點(diǎn)軸正方向，則容易判斷出質(zhì)點(diǎn)A、E、I的速度方向是沿的速度方向是沿y軸負(fù)方向軸負(fù)方向的，而質(zhì)點(diǎn)的，而質(zhì)點(diǎn)C、G的速度方向是沿的速度方向是沿y軸正方向的，因而這五個(gè)點(diǎn)的位移不總是相同，軸正方向的，因而這五個(gè)點(diǎn)的位移不總是相同，選項(xiàng)選項(xiàng)A錯(cuò)誤；質(zhì)點(diǎn)錯(cuò)誤；質(zhì)點(diǎn)B、F是同處在波峰的兩個(gè)點(diǎn)，它們的振動(dòng)步調(diào)完全相同，在振是同處在波峰的兩個(gè)點(diǎn)，它們的振動(dòng)步調(diào)完全相同，在振動(dòng)過(guò)程中位移總是相等，選項(xiàng)動(dòng)過(guò)程中位移總是相等，選項(xiàng)B正確；質(zhì)點(diǎn)正確；質(zhì)點(diǎn)D、H是處在相鄰的兩個(gè)波谷的點(diǎn)，它是處在相鄰的兩個(gè)波谷的點(diǎn)，它們的平衡位置之間的距離等于一個(gè)波長(zhǎng)，選項(xiàng)們的平衡位置之間的距離等于一個(gè)波長(zhǎng)，選項(xiàng)C正確；雖然質(zhì)點(diǎn)正確；雖

6、然質(zhì)點(diǎn)A、I在振動(dòng)過(guò)程中在振動(dòng)過(guò)程中位移總是相同，振動(dòng)步調(diào)也完全相同，但由于它們不是相鄰的振動(dòng)步調(diào)完全相同位移總是相同，振動(dòng)步調(diào)也完全相同，但由于它們不是相鄰的振動(dòng)步調(diào)完全相同的兩個(gè)點(diǎn)，它們的平衡位置之間的距離不是一個(gè)波長(zhǎng)的兩個(gè)點(diǎn)，它們的平衡位置之間的距離不是一個(gè)波長(zhǎng)(應(yīng)為兩個(gè)波長(zhǎng)應(yīng)為兩個(gè)波長(zhǎng))，故選項(xiàng)，故選項(xiàng)D錯(cuò)錯(cuò)誤。誤。答案答案BC規(guī)律總結(jié)規(guī)律總結(jié)(1)關(guān)于波長(zhǎng)還可以定義為：兩個(gè)相鄰的，在振動(dòng)過(guò)程中相對(duì)平衡位置關(guān)于波長(zhǎng)還可以定義為：兩個(gè)相鄰的，在振動(dòng)過(guò)程中相對(duì)平衡位置的位移總是相等的質(zhì)點(diǎn)間的距離等于一個(gè)波長(zhǎng)。的位移總是相等的質(zhì)點(diǎn)間的距離等于一個(gè)波長(zhǎng)。(2)“振動(dòng)相位總是相同振動(dòng)相位總是相同

7、”的含義的含義是是“任何時(shí)刻相位都是相同的任何時(shí)刻相位都是相同的”或者說(shuō)或者說(shuō)“任何時(shí)刻振動(dòng)情況總是相同的任何時(shí)刻振動(dòng)情況總是相同的”。知識(shí)點(diǎn)二波速知識(shí)點(diǎn)二波速1.波速波速(1)定義：波在介質(zhì)定義：波在介質(zhì)中中_的的速度。速度?；?礎(chǔ)礎(chǔ) 梳梳 理理2.波長(zhǎng)、頻率和波速的決定因素波長(zhǎng)、頻率和波速的決定因素(1)波速由介質(zhì)決定，與波的頻率、波長(zhǎng)無(wú)關(guān)。波速由介質(zhì)決定，與波的頻率、波長(zhǎng)無(wú)關(guān)。(2)周期和頻率取決于波源，而與周期和頻率取決于波源，而與v、無(wú)直接關(guān)系無(wú)直接關(guān)系(3)波長(zhǎng)波長(zhǎng)由由_和和_共同共同決定。波從一種介質(zhì)傳播到另一種介質(zhì)，波的頻率不決定。波從一種介質(zhì)傳播到另一種介質(zhì)，波的頻率不變，

8、由于波速的變化，波長(zhǎng)也將隨之變化。變，由于波速的變化，波長(zhǎng)也將隨之變化。傳播傳播f波速波速頻率頻率要要 點(diǎn)點(diǎn) 精精 講講造成波動(dòng)問(wèn)題多解的主要因素造成波動(dòng)問(wèn)題多解的主要因素(1)周期性周期性時(shí)間周期性：時(shí)間間隔時(shí)間周期性：時(shí)間間隔t與周期與周期T的關(guān)系不明確。的關(guān)系不明確?？臻g周期性：波傳播距離空間周期性：波傳播距離x與波長(zhǎng)與波長(zhǎng)的關(guān)系不明確。的關(guān)系不明確。(2)雙向性雙向性傳播方向雙向性：波的傳播方向不確定。傳播方向雙向性：波的傳播方向不確定。振動(dòng)方向雙向性：質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向不確定。振動(dòng)方向雙向性：質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向不確定。【例【例2】 (201510月浙江選考月浙江選考)沿沿x軸正方向傳播的簡(jiǎn)諧橫波

9、，振幅為軸正方向傳播的簡(jiǎn)諧橫波，振幅為5 cm，質(zhì)點(diǎn)，質(zhì)點(diǎn)A、B的平衡位置離的平衡位置離O點(diǎn)的距離分別為點(diǎn)的距離分別為1.8 m和和3.0 m，t0時(shí)的波形如圖時(shí)的波形如圖2所示，所示，t0.6 s時(shí)時(shí)質(zhì)點(diǎn)質(zhì)點(diǎn)A恰好第二次達(dá)到波峰。下列說(shuō)法正確的是恰好第二次達(dá)到波峰。下列說(shuō)法正確的是()A.波速為波速為3 m/sB.頻率為頻率為2 HzC.質(zhì)點(diǎn)質(zhì)點(diǎn)B在在00.6 s內(nèi)路程為內(nèi)路程為25 cmD.質(zhì)點(diǎn)質(zhì)點(diǎn)B在在t0.6 s時(shí)沿時(shí)沿y軸正方向運(yùn)動(dòng)軸正方向運(yùn)動(dòng)圖圖2答案答案BD【例【例3】 一列橫波在一列橫波在x軸上傳播，軸上傳播，t10和和t20.005 s時(shí)的波形如圖時(shí)的波形如圖3中的實(shí)線和虛線

10、所中的實(shí)線和虛線所示。示。(1)設(shè)周期大于設(shè)周期大于(t2t1)，求波速；，求波速；(2)設(shè)周期小于設(shè)周期小于(t2t1)，并且波速為，并且波速為6 000 m/s，求波的傳播方向。，求波的傳播方向。圖圖3答案答案(1)波向右傳播時(shí)，波向右傳播時(shí)，v400 m/s；波向左傳播時(shí)，；波向左傳播時(shí)，v1 200 m/s(2)x軸負(fù)方向軸負(fù)方向規(guī)律總結(jié)規(guī)律總結(jié)解決周期性及雙向性帶來(lái)的多解問(wèn)題的一般思路如下：解決周期性及雙向性帶來(lái)的多解問(wèn)題的一般思路如下：(1)首先考慮傳播方向的雙向性，如果題目未說(shuō)明波的傳播方向或沒(méi)有其他條件暗首先考慮傳播方向的雙向性，如果題目未說(shuō)明波的傳播方向或沒(méi)有其他條件暗示，應(yīng)

11、首先按波傳播的可能性進(jìn)行討論。示，應(yīng)首先按波傳播的可能性進(jìn)行討論。(2)對(duì)設(shè)定的傳播方向，確定對(duì)設(shè)定的傳播方向，確定t和和T的關(guān)系，一般先確定最簡(jiǎn)單的情況，即一個(gè)周期的關(guān)系，一般先確定最簡(jiǎn)單的情況，即一個(gè)周期內(nèi)的情況，然后在此基礎(chǔ)上加內(nèi)的情況，然后在此基礎(chǔ)上加nT。(3)應(yīng)注意題目是否有限制條件，如有的題目限制波的傳播方向，或限制時(shí)間應(yīng)注意題目是否有限制條件，如有的題目限制波的傳播方向，或限制時(shí)間t大大于或小于一個(gè)周期等。所以解題時(shí)應(yīng)綜合考慮，加強(qiáng)多解意識(shí)，認(rèn)真分析題意。于或小于一個(gè)周期等。所以解題時(shí)應(yīng)綜合考慮，加強(qiáng)多解意識(shí)，認(rèn)真分析題意。(4)空間的周期性和時(shí)間的周期性是一致的，實(shí)質(zhì)上是波形

12、平移規(guī)律的應(yīng)用，所以空間的周期性和時(shí)間的周期性是一致的，實(shí)質(zhì)上是波形平移規(guī)律的應(yīng)用，所以解題時(shí)我們可以針對(duì)不同題目選擇其中一種方法求解。解題時(shí)我們可以針對(duì)不同題目選擇其中一種方法求解。1.關(guān)于機(jī)械波的波長(zhǎng)，下列說(shuō)法正確的是關(guān)于機(jī)械波的波長(zhǎng)，下列說(shuō)法正確的是()A.平衡位置相距一個(gè)波長(zhǎng)的兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)情況總相同平衡位置相距一個(gè)波長(zhǎng)的兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)情況總相同B.運(yùn)動(dòng)情況總是相同的兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)相距一個(gè)波長(zhǎng)運(yùn)動(dòng)情況總是相同的兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)相距一個(gè)波長(zhǎng)C.在橫波中，兩個(gè)相鄰的波峰間的距離等于一個(gè)波長(zhǎng)在橫波中，兩個(gè)相鄰的波峰間的距離等于一個(gè)波長(zhǎng)D.在橫波中，波峰到相鄰的波谷之間的距離等于半個(gè)波長(zhǎng)在橫波中，波峰到相鄰的波

13、谷之間的距離等于半個(gè)波長(zhǎng)解析解析相距波長(zhǎng)整數(shù)倍距離的質(zhì)點(diǎn)在任意時(shí)刻運(yùn)動(dòng)情況都相同，相距波長(zhǎng)整數(shù)倍距離的質(zhì)點(diǎn)在任意時(shí)刻運(yùn)動(dòng)情況都相同，A項(xiàng)正確，項(xiàng)正確，B項(xiàng)錯(cuò)項(xiàng)錯(cuò)誤；在橫波中，兩個(gè)相鄰波峰誤；在橫波中，兩個(gè)相鄰波峰(波谷波谷)間的距離等于一個(gè)波長(zhǎng)，兩相鄰波峰和波谷兩間的距離等于一個(gè)波長(zhǎng)，兩相鄰波峰和波谷兩平衡位置的間距為半波長(zhǎng)，平衡位置的間距為半波長(zhǎng)，C項(xiàng)正確，項(xiàng)正確，D項(xiàng)錯(cuò)誤。項(xiàng)錯(cuò)誤。答案答案AC2.男女生二重唱中，女高音和男中音的頻率、波長(zhǎng)和波速分別為男女生二重唱中，女高音和男中音的頻率、波長(zhǎng)和波速分別為f1、1、v1和和f2、2、v2，它們之間的關(guān)系是它們之間的關(guān)系是()A.f1f2，12

14、，v1v2B.f1f2，12，v1v2C.f1f2，12，v1v2D.以上說(shuō)法都不正確以上說(shuō)法都不正確解析解析由于兩聲音是同一種機(jī)械波，因而在空氣中波速相同，由于兩聲音是同一種機(jī)械波，因而在空氣中波速相同，A，B均排除，而音調(diào)均排除，而音調(diào)高即是頻率高，即高即是頻率高，即f1f2，再由，再由vf，v相同，相同，f1f2，所以，所以12，因而，因而C正確，正確，D錯(cuò)錯(cuò)誤。誤。答案答案C3.如圖如圖4所示，一列簡(jiǎn)諧波沿所示，一列簡(jiǎn)諧波沿x軸正方向傳播，軸正方向傳播，t0時(shí)，該波傳播到時(shí)，該波傳播到x軸上的質(zhì)點(diǎn)軸上的質(zhì)點(diǎn)B處，處，質(zhì)點(diǎn)質(zhì)點(diǎn)A在負(fù)的最大位移處，在在負(fù)的最大位移處，在t0.6 s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)時(shí)，質(zhì)點(diǎn)A第二次出現(xiàn)在正的最大位移處，則第二次出現(xiàn)在正的最大位移處，則()A.該波的周期為該波的周期為0.3 sB.該波的波速等于該波的波速等于5 m/sC.t0.6 s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)時(shí)，質(zhì)點(diǎn)C在平衡位置處且向上運(yùn)動(dòng)在平衡位置處且向上運(yùn)動(dòng)D.t0.6 s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)時(shí)，質(zhì)點(diǎn)C在平衡位置處且向下運(yùn)動(dòng)在平衡位置處且向下運(yùn)動(dòng)圖圖4答案答案BC4.一列沿一列沿x軸傳播的簡(jiǎn)諧橫波，軸傳播的簡(jiǎn)諧橫波，t0時(shí)刻的波形如圖時(shí)刻的波形如圖5中實(shí)線所示，中實(shí)線所示，t0.2 s時(shí)刻的波形時(shí)刻的波形如圖中的虛線所示，則如圖中的虛線所示，則()圖圖5答案答案BCD