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1、第第2节波速与波长、频率的关系节波速与波长、频率的关系学习目标：学习目标：1.理解波长、频率和波速的物理意义以及相互关理解波长、频率和波速的物理意义以及相互关系系2会应用波的知识分析和解决问题会应用波的知识分析和解决问题重点难点：重点难点：1.波长、频率、波速这三个物理量及这三个量间的波长、频率、波速这三个物理量及这三个量间的关系关系2波的传播具有空间、时间上的周期性，易出现波的传播具有空间、时间上的周期性，易出现多解问题多解问题课标定位课标定位第一节知识回顾横波：横波：质点的振动方向与波的传播方向垂直的波。质点的振动方向与波的传播方向垂直的波。纵波：纵波：质点的振动方向与波的传播方向在同一直
2、线上的波。质点的振动方向与波的传播方向在同一直线上的波。其中凸起部分的最高点叫其中凸起部分的最高点叫波峰波峰，凹下部分的最低点叫凹下部分的最低点叫波谷。波谷。 其中质点分布较稀的部分叫其中质点分布较稀的部分叫疏部疏部，质点分布较密的部分叫质点分布较密的部分叫密部密部。一、波长一、波长()1定义：在波动中，定义：在波动中，振动情况振动情况总是相同总是相同的两个的两个相邻相邻质点间质点间平衡位置平衡位置间的距离，叫做波长，用间的距离，叫做波长，用表示表示如何定量描述波呢？需要引入一些物理量，下面正式开始今天的学习，首先学习波长。2特征：在横波中，两个特征：在横波中，两个_或两个或两个_之间的距离等
3、于波长；在纵波中，之间的距离等于波长；在纵波中，两个两个_或两个或两个_之间的距之间的距离等于波长离等于波长相邻波峰相邻波峰相相邻波谷邻波谷相邻疏部相邻疏部相邻密部相邻密部【方法总结】【方法总结】在理解波长的概念时，要注意切在理解波长的概念时，要注意切不可把不可把“在振动中在振动中位移总是相等位移总是相等的质点的质点”与与“在在振动中振动中某一时刻位移相等某一时刻位移相等的质点的质点”混为一谈，另混为一谈，另外还要注意外还要注意“相邻相邻”二字，不要把波长的概念理二字，不要把波长的概念理解为解为“是两个在振动中位移总是相等的质点间的是两个在振动中位移总是相等的质点间的距离距离”二、振幅二、振幅
4、(A)1定义：在波动中，各质点离开平衡位置的定义：在波动中，各质点离开平衡位置的_距离，即距离，即其振动的振幅其振动的振幅，也，也称为波的振称为波的振幅幅2特征：机械波是机械振动特征：机械波是机械振动在介质中在介质中的传播，的传播，振动的振幅振动的振幅_ ，波传播的能量，波传播的能量_ ， _大小是波所传播能量的直接量度大小是波所传播能量的直接量度3.如果不考虑能量的损失，波动中各质点的如果不考虑能量的损失，波动中各质点的 振幅是相等的。振幅是相等的。最大最大越大越大越大越大振幅振幅三、波的周期和频率三、波的周期和频率1定义：定义：波在传播的过程中，介质的各质点振动波在传播的过程中，介质的各质
5、点振动的周期和频率。的周期和频率。2规律规律：在波动中，各质点振动的周期和频率是在波动中，各质点振动的周期和频率是相同的，都等于波源振动的周期和频率。相同的，都等于波源振动的周期和频率。3.数量关系：周期和频率成倒数关系，即数量关系：周期和频率成倒数关系，即T=1/f。4.时空关系：在一个周期的时间，振动在介质中时空关系：在一个周期的时间，振动在介质中传播的距离等于一个波长。频率表示在单位时间，传播的距离等于一个波长。频率表示在单位时间，波向前推进的完整波的个数。波向前推进的完整波的个数。思考：为什么各质点振动的周期和频率等于波源思考：为什么各质点振动的周期和频率等于波源振动的周期和频率。振动
6、的周期和频率。因为各质点都是在前一个质点带动下做的受迫振因为各质点都是在前一个质点带动下做的受迫振动，故而相等。周期和频率由波源确定。动，故而相等。周期和频率由波源确定。图是一列图是一列向右的向右的简谐波在某一时刻的波形图像下简谐波在某一时刻的波形图像下列说法中正确的是列说法中正确的是()A质点质点A、C、E、G、I在振动过程在振动过程周期不周期不相同相同B质点质点B比比F早起振，早起振，之后它们的振动步调是一致的之后它们的振动步调是一致的C质点质点D、H的平衡位置间的距离是一个波长的平衡位置间的距离是一个波长D质点质点I的振幅为的振幅为5cm。一个周期向右通过的水平路程。一个周期向右通过的水
7、平路程为为4m【精讲精析】【精讲精析】由于后一个质点都是在前一个质点带由于后一个质点都是在前一个质点带动下做受迫振动，故而周期和频率是相同的，动下做受迫振动，故而周期和频率是相同的，所以选所以选项项A是错误的是错误的。此波向右传播，肯定离波源近的先启振。此波向右传播，肯定离波源近的先启振故选项故选项B是正确的质点是正确的质点D、H是处在相邻的两个波谷是处在相邻的两个波谷的点，它们的平衡位置之间的距离等于一个波长，所的点，它们的平衡位置之间的距离等于一个波长，所以选项以选项C也是正确的质点也是正确的质点I只能在平衡位置附近上下只能在平衡位置附近上下来回运动，不能迁移来回运动，不能迁移，是横波是横
8、波所以选项所以选项D是错误的是错误的【答案】【答案】BC四、波速四、波速1波速：波速是指机械波在介质中波速：波速是指机械波在介质中_的速的速度波速等于波长与周期的比值度波速等于波长与周期的比值2波速公式：波速公式：v _ ，它又等于，它又等于_与与_的乘积，公式为的乘积，公式为v _，具有普适性。，具有普适性。3决定波速的因素：机械波在介质中的传播速度由决定波速的因素：机械波在介质中的传播速度由_的的物理物理性质决定，在不同的介质中，波性质决定，在不同的介质中，波速速_ 当波从一种介质进入另一种介质时，波当波从一种介质进入另一种介质时，波的的_保持不变，保持不变，是是波长发生波长发生_ 传播传
9、播波长波长频率频率f.介质本身介质本身不同不同频率频率改变改变思考思考在波的传播中，既有波的传播速度，又有质点的振动在波的传播中，既有波的传播速度，又有质点的振动速度，二者速度，二者大小大小相等吗？相等吗？提示：提示：不相等，不相等，波速由介质决定波速由介质决定，在同一介质中，波速是不变的，故，在同一介质中，波速是不变的，故而而V= S/t, S为波匀速传播的为波匀速传播的 距离。距离。t为所用时间。为所用时间。振振动速度是质点在平衡位置附近振动的速度，大小、方动速度是质点在平衡位置附近振动的速度，大小、方向随时间改变向随时间改变关于二者方向问题，尤其是在图像问题中如何处理，关于二者方向问题，
10、尤其是在图像问题中如何处理，我们下一节再讲。我们下一节再讲。特别强调特别强调1周期和频率，周期和频率，只取决于波源只取决于波源，而与，而与v、无关无关2速度速度v取决于取决于介质的物理性质介质的物理性质，它与，它与T、无直接关无直接关系，只要介质不变，系，只要介质不变，v就不变，与就不变，与T、无关，反之如无关，反之如果介质变，果介质变，v也一定变也一定变3波长波长则取决于则取决于v和和T，只要，只要v、T其中一个发生变化，其中一个发生变化，其其值必然发生变化，值必然发生变化，即波长是由介质和波源共同确即波长是由介质和波源共同确定定波从一种介质进入另外一种介质，波从一种介质进入另外一种介质，波
11、的频率不会发生波的频率不会发生变化，变化的是波长和波速变化，变化的是波长和波速 在机械波中，关于公式在机械波中，关于公式vf，下列说法正确，下列说法正确的是的是()Avf适用于一切波适用于一切波B由由vf知，知，f增大，则波速增大，则波速v也增大也增大Cv、f三个量中，对同一列波来说，在不同介三个量中，对同一列波来说，在不同介质中传播时保持不变的只有质中传播时保持不变的只有fD由由vf知，波长是知，波长是2 m的声音比波长是的声音比波长是4 m的声的声音传播速度小音传播速度小2倍倍解析：解析：选选AC.公式公式vf适用于一切波，无论是机械适用于一切波，无论是机械波还是电磁波，波还是电磁波，A正
12、确；机械波传播的波速仅由介正确；机械波传播的波速仅由介质决定，所以质决定，所以B、D错误；对同一列波，其频率由错误；对同一列波，其频率由波源决定，与介质无关，故波源决定，与介质无关，故C正确正确波速、波长、频率波速、波长、频率(周期周期)关系的综合应用关系的综合应用20102010天津高考天津高考) )一列简谐横波沿一列简谐横波沿x x轴正向传播轴正向传播, ,传到传到M M点时波形如图所示点时波形如图所示, ,再再经经0.6 s,N0.6 s,N点开始振动点开始振动, ,则该波的振幅则该波的振幅A A和频率和频率f f为为( )( )A.A=1 mA.A=1 m，f=5 Hz B.A=0.5
13、 mf=5 Hz B.A=0.5 m，f=5 Hzf=5 HzC.A=1 mC.A=1 m，f=2.5 Hz D.A=0.5 mf=2.5 Hz D.A=0.5 m，f=2.5 Hzf=2.5 Hz【标准解答标准解答】选选D.D.由图像可以直接读出该波的振幅由图像可以直接读出该波的振幅A=0.5 m;A=0.5 m;经经0.6 s,N0.6 s,N点开始振动点开始振动, ,说明波在说明波在0.6 s0.6 s内向前传播了内向前传播了6 6 m,m,所以所以V= S/t=10m/s所以周期为所以周期为 故故D D正确正确,A,A、B B、C C错误错误. .4 m1T0.4 s, f2.5 Hz
14、v 10 m/sT此题目是波动和振动的综合运用，是高考的考点，至少五分，希望大家重视。板书设计板书设计一、波长一、波长在波动中，在波动中，振动情况振动情况总是相同总是相同的两个的两个相邻相邻质点间质点间平衡位置平衡位置间的距离，叫做波长，用间的距离，叫做波长，用表示表示二、振幅二、振幅(A)三、波的周期和频率三、波的周期和频率四、波速四、波速波速是指机械波在介质中波速是指机械波在介质中传播传播的速度波速等于波长与周期的比值的速度波速等于波长与周期的比值五、强调五、强调1周期和频率，周期和频率，只取决于波源只取决于波源，而与，而与v、无关无关2波速波速v取决于取决于介质的物理性质介质的物理性质，它与，它与T、无直接关系，只要介质不变，无直接关系，只要介质不变，v就不变，就不变，与与T、无关，反之如果介质变，无关，反之如果介质变，v也一定变也一定变3波长波长则取决于则取决于v和和T，只要，只要v、T其中一个发生变化，其其中一个发生变化，其值必然发生变化，值必然发生变化，即波即波长是由介质和波源共同确定长是由介质和波源共同确定波从一种介质进入另外一种介质，波从一种介质进入另外一种介质，波的波的频率频率不会发生变化，不会发生变化，变化的是变化的是波长和波速波长和波速六、作业，完成第二节练习册！谢谢大家！