波速与波长、频率分析.doc

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1、物理选修3-4第二章第二节学案2　波速与波长、频率的关系一、学习目标1．掌握波长、频率、波速的物理意义．2．理解波长、频率和波速之间的关系．3．应用波长、频率与波速之间的关系进行计算和分析问题．二、预习与梳理（一）波长1.定义：沿波的传播方向，两个相邻的的质点之间的距离，常用λ表示．2.横波中两个相邻的波峰或波谷之间的距离就是波长；纵波中两个相邻的密部或疏部之间的距离就是纵波的波长．（二）振幅1.定义：在波动中，各质点离开其平衡位置的最大，即其振动的振幅，也称波的振幅．2.波的振幅的大小是波所传播的直接量度．(

2、三)频率1.定义：波在传播过程中，介质中质点振动的频率都，这个频率被称为波的频率，与振源的振动频率相同．2.频率和周期的关系：周期和频率互为，f＝.3.频率和波长的关系：波的频率也等于在单位时间内通过某点的“”的数目．(四)波速1.定义机械波在介质中的速度．波速等于和的比值．2.定义式v＝，它又等于和的乘积，公式为.3.决定因素机械波在介质中的传播速度由的性质决定，在不同的介质中，波速一般．三、名师解疑(一)波速、波长、频率的决定因素1.波的频率是介质中各质点的振动频率，质点的振动是一种受迫振动，驱动力来源于

3、波源，所以波的频率由波源决定，是波源的频率．12物理选修3-4第二章第二节学案2.波速是介质对波的传播速度．介质能传播波是因为介质中各质点间有弹力的作用，弹力越大，相互对运动的反应越灵敏，则对波的传播速度越大．通常情况下，固体对机械波的传播速度较大，气体对机械波的传播速度较小．对纵波和横波，质点间的相互作用的性质有区别，那么同一物质对纵波和对横波的传播速度不相同．所以，介质对波的传播速度由介质决定，与振动频率无关．3.波长是质点完成一次全振动所传播的距离，所以波长的长度与波速v和周期T有关．即波长由波源和介质共

4、同决定．由以上分析知，波从一种介质进入另一种介质，频率不会发生变化，速度和波长将发生改变．(二)波的传播方向上各质点振动的分析振源的振动在介质中由近及远传播，离振源较远些的质点的振动要滞后一些，这样各质点的振动虽然频率相同，但步调不一致，离振源越远越滞后．沿波的传播方向上，离波源一个波长的质点的振动要滞后一个周期，相距一个波长的两质点振动步调是一致的．反之，相距个波长的两质点振动步调是相反的．所以与波源相距波长的整数倍的质点与波源的振动同步(同相振动)；与波源相距为波长的奇数倍的质点与波源的振动步调相反(反相振

5、动)．(三)波在传播过程中的周期性和双向性由于振动具有周期性，物体会在不同的时刻多次到达同一位置，故容易出现多解问题．而对波动，波形的周期性是波动问题出现多解的最主要因素，主要包括三种情况：1.空间周期性：沿波的传播方向上．相隔n(n为自然数)个波长的质点振动步调是一致的．2.时间周期性：机械波在一个周期内不同时刻波形是不同的．但在相隔时间为周期的整数倍的不同时刻，波形是完全相同的．波的空间周期性与时间周期性统称为波的周期性．当题目中没有给定波传播的时间t与周期T的关系或没有给定波的传播距离x与波长λ的关系时，

6、机械波的这种时间周期性和空间周期性必然导致波的传播时间、速度和距离等物理量有多个值与之对应，即产生多解．这三个物理量的关系可分别表示为：传播距离的周期性：x＝nλ＋Δx，传播时间的周期性：t＝nT＋Δt，传播速度的多种可能性：v＝＝＝＝，以上各式中n＝0,1,2,3，……3.波在传播过程中可能沿x轴正向传播，也可能沿x轴负向传播，这就是波传播的双向性．四、典型例题精讲12物理选修3-4第二章第二节学案例1、同一音叉发出的声波同时在水和空气中传播，某时刻的波形曲线如图所示。以下说法正确的是(　　)A．声波在水中波

7、长较大，b是水中声波的波形曲线B．声波在空气中波长较大，b是空气中声波的波形曲线C．水中质点振动频率较高，a是水中声波的波形曲线D．空气中质点振动频率较高，a是空气中声波的波形曲变式训练1．简谐波在给定的介质中传播时，下列说法正确的是(　　)A．振幅越大，则波传播的速度越快B．振幅越大，则波传播的速度越慢C．在一个周期内，振动质点走过的路程等于一个波长D．振动的频率越高，则波传播一个波长的距离所用的时间越短例2:在均匀介质中选取平衡位置在同一直线上的9个质点，相邻两质点的距离均为L，如图(a)所示，一列横波沿该

8、直线向右传播，t＝0时到达质点1，质点1开始向下运动，经过时间Δt第一次出现如图(b)所示的波形．则该波：(1)波长为多少？(2)质点振动的周期为多少？(3)波速为多少？变式2:(2011·北京高考)介质中有一列简谐机械波传播，对于其中某个振动质点(　　)．A．它的振动速度等于波的传播速度12物理选修3-4第二章第二节学案B．它的振动方向一定垂直于波的传播方向C．它在一个周期内走过的路