高二物理選修77773-4123波長(zhǎng)頻率和波速LI

1、 12.3 波波 長(zhǎng)、頻長(zhǎng)、頻 率率 和和 波波 速速第十二章第十二章 機(jī)械波機(jī)械波一、波長(zhǎng)（一、波長(zhǎng)（）1 1、定義、定義: : 在波動(dòng)中，振動(dòng)相位在波動(dòng)中，振動(dòng)相位總是總是相同的相同的兩個(gè)兩個(gè)相鄰相鄰質(zhì)點(diǎn)間的距離，叫做波長(zhǎng)。質(zhì)點(diǎn)間的距離，叫做波長(zhǎng)。 請(qǐng)想一想，為什么要強(qiáng)調(diào)請(qǐng)想一想，為什么要強(qiáng)調(diào)“相鄰相鄰”兩個(gè)字？?jī)蓚€(gè)字？ 思考思考注意觀察：在波動(dòng)中，相隔等注意觀察：在波動(dòng)中，相隔等于波長(zhǎng)的兩個(gè)點(diǎn)的振動(dòng)特點(diǎn)？于波長(zhǎng)的兩個(gè)點(diǎn)的振動(dòng)特點(diǎn)？1 1）. .這兩點(diǎn)對(duì)平衡位置的位移的大這兩點(diǎn)對(duì)平衡位置的位移的大小和方向總保持相同小和方向總保持相同 2）.這兩點(diǎn)這兩點(diǎn) 速度速度大小和方向總保大小和方向總保

2、持相同持相同3）.這兩點(diǎn)這兩點(diǎn)振動(dòng)步調(diào)總振動(dòng)步調(diào)總保持相同保持相同2 2、另一定義、另一定義: : 在波動(dòng)中，對(duì)平衡位在波動(dòng)中，對(duì)平衡位置的位移置的位移總是總是相同的兩個(gè)相同的兩個(gè)相鄰相鄰質(zhì)點(diǎn)間質(zhì)點(diǎn)間的距離，叫做波的波長(zhǎng)。的距離，叫做波的波長(zhǎng)。 一、波長(zhǎng)（一、波長(zhǎng)（）思考思考注意觀察：注意觀察：在波動(dòng)中，相隔等在波動(dòng)中，相隔等于半個(gè)波長(zhǎng)的兩個(gè)點(diǎn)的振動(dòng)特于半個(gè)波長(zhǎng)的兩個(gè)點(diǎn)的振動(dòng)特點(diǎn)？點(diǎn)？2).相隔相隔/2/2的兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)的步調(diào)總是相反的兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)的步調(diào)總是相反1).相隔相隔的兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)的步調(diào)總是相同的兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)的步調(diào)總是相同 . 相隔相隔整數(shù)倍的兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)的步調(diào)總是相同整數(shù)倍的兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)的步調(diào)總是相同 相隔

3、相隔/2/2的奇數(shù)倍兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)的步調(diào)總是相反的奇數(shù)倍兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)的步調(diào)總是相反在橫波中在橫波中,兩個(gè)兩個(gè)相鄰相鄰的的波峰波峰(或波谷或波谷)之間的距離等于之間的距離等于波長(zhǎng)波長(zhǎng).在縱波中在縱波中,兩個(gè)兩個(gè)相鄰相鄰的的密部密部(或疏部或疏部)之間的距離等于之間的距離等于波長(zhǎng)波長(zhǎng)振源振動(dòng)一個(gè)周期，波向前傳遞一個(gè)波長(zhǎng)振源振動(dòng)一個(gè)周期，波向前傳遞一個(gè)波長(zhǎng)振源振動(dòng)振源振動(dòng)3個(gè)周期，波向前傳遞個(gè)周期，波向前傳遞3個(gè)波長(zhǎng)個(gè)波長(zhǎng)3介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的頻率都等于波源的振動(dòng)頻介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的頻率都等于波源的振動(dòng)頻率，我們把這個(gè)頻率叫做波動(dòng)的頻率，通常用率，我們把這個(gè)頻率叫做波動(dòng)的頻率，通常用字母字母f表示，單位是表示，

4、單位是Hz 二、波的頻率二、波的頻率1、定義：、定義：人耳能夠感覺到的聲波的頻率約為人耳能夠感覺到的聲波的頻率約為20Hz20000Hz男低音歌唱家發(fā)出的聲音可以低到男低音歌唱家發(fā)出的聲音可以低到65Hz，而女高音歌唱家可以高達(dá)，而女高音歌唱家可以高達(dá)1180Hz 同一列波在不同介質(zhì)中的頻率（周期）如同一列波在不同介質(zhì)中的頻率（周期）如何變化？為什么？何變化？為什么？同一列波在不同介質(zhì)中的同一列波在不同介質(zhì)中的頻率（周期）頻率（周期）保保持持不變不變。三、波速三、波速 波以一定的速度（波速）向前傳播。在單位時(shí)間內(nèi)某一波以一定的速度（波速）向前傳播。在單位時(shí)間內(nèi)某一波峰或波谷（疏部和密部）向前移

5、動(dòng)的距離，等于波速波峰或波谷（疏部和密部）向前移動(dòng)的距離，等于波速時(shí)刻的波形時(shí)刻的波形三、波速三、波速 1.定義定義波形（如波峰、波谷；疏部、密部）向前平移的速度波形（如波峰、波谷；疏部、密部）向前平移的速度就等于波速。就等于波速。 tXv2.公式公式反映振動(dòng)在介質(zhì)中傳播的快慢程度反映振動(dòng)在介質(zhì)中傳播的快慢程度3.物理意義物理意義（1）波速的大小由介質(zhì)的性質(zhì)決定，波速的大小由介質(zhì)的性質(zhì)決定，同一同一列波在不同的介質(zhì)中傳播速度不同。列波在不同的介質(zhì)中傳播速度不同。（2）同一列波在同一介質(zhì)中）同一列波在同一介質(zhì)中 _傳播傳播 。（3）區(qū)分波速和振動(dòng)速度）區(qū)分波速和振動(dòng)速度 。勻速勻速四、波長(zhǎng)、周期

6、（或頻率）和波速的關(guān)系四、波長(zhǎng)、周期（或頻率）和波速的關(guān)系 fvTv或(1)(1)波速等于波長(zhǎng)和頻率的乘積波速等于波長(zhǎng)和頻率的乘積. .(2)(2)波速等于波長(zhǎng)和頻率的乘積這一關(guān)系雖從機(jī)械波速等于波長(zhǎng)和頻率的乘積這一關(guān)系雖從機(jī)械波得到，但對(duì)其他形式的彼（電磁波、光波）也波得到，但對(duì)其他形式的彼（電磁波、光波）也成立成立波速由介質(zhì)決定波速由介質(zhì)決定 波的頻率只取決于波源波的頻率只取決于波源 波長(zhǎng)則決定于波長(zhǎng)則決定于v v和和T T。1 1波速由什么決定？波速由什么決定？2 2頻率由什么決定？頻率由什么決定？3 3波長(zhǎng)由什么決定？波長(zhǎng)由什么決定？四、波長(zhǎng)、周期（或頻率）和波速的關(guān)系四、波長(zhǎng)、周期（

7、或頻率）和波速的關(guān)系 1.一列波在不同介質(zhì)中傳播，保持不變一列波在不同介質(zhì)中傳播，保持不變的物理量是的物理量是 A. 波長(zhǎng)波長(zhǎng) B. 波速波速 C. 頻率頻率 D. 周期周期2一列波的波長(zhǎng)為一列波的波長(zhǎng)為，沿著波的傳播方向在任，沿著波的傳播方向在任意時(shí)刻，具有相同位移的質(zhì)點(diǎn)是意時(shí)刻，具有相同位移的質(zhì)點(diǎn)是(其中其中k=0，1，2，) A相距相距/2的兩質(zhì)點(diǎn)的兩質(zhì)點(diǎn)B. 相距相距的兩質(zhì)點(diǎn)的兩質(zhì)點(diǎn)C. 相距相距( (2k+1)/2/2的兩質(zhì)點(diǎn)的兩質(zhì)點(diǎn) D. . 相距相距2k的兩質(zhì)點(diǎn)的兩質(zhì)點(diǎn) 3 、一列沿一列沿x方向傳播的橫波，其振幅為方向傳播的橫波，其振幅為A，波長(zhǎng)為波長(zhǎng)為，某一時(shí)刻波的圖象如圖，某

8、一時(shí)刻波的圖象如圖3所示。在該所示。在該時(shí)刻，某一質(zhì)點(diǎn)的坐標(biāo)為時(shí)刻，某一質(zhì)點(diǎn)的坐標(biāo)為(，0)，經(jīng)過，經(jīng)過T/4T/4后后該質(zhì)點(diǎn)的坐標(biāo)為：該質(zhì)點(diǎn)的坐標(biāo)為： 4 4、關(guān)于波速說法正確的有（、關(guān)于波速說法正確的有（ ）A A波速由介質(zhì)和波源共同決定波速由介質(zhì)和波源共同決定B B提高振源頻率，波的傳播速度將增大提高振源頻率，波的傳播速度將增大C C同時(shí)在空氣中傳播兩列聲波，波長(zhǎng)較大的聲同時(shí)在空氣中傳播兩列聲波，波長(zhǎng)較大的聲波傳播較快波傳播較快D D頻率大的聲波在空氣中傳播的波長(zhǎng)越短頻率大的聲波在空氣中傳播的波長(zhǎng)越短E E波速反映了介質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的快慢波速反映了介質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的快慢F F波速反映了振動(dòng)在

9、介質(zhì)中傳播的快慢波速反映了振動(dòng)在介質(zhì)中傳播的快慢課課 堂堂 練練 習(xí)習(xí) 5 5、關(guān)于、關(guān)于v v= =f f說法正確的是（說法正確的是（ ）A A它們適用于一切波（包括電磁波、光波）它們適用于一切波（包括電磁波、光波）B B同一列波在傳播過程中，從一種介質(zhì)進(jìn)入另同一列波在傳播過程中，從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時(shí)一種介質(zhì)時(shí)f f 保持不變保持不變C C由由v v= =f f可以看出，波速與頻率成正比可以看出，波速與頻率成正比D D由上式可得出同類波在同一種介質(zhì)中傳播時(shí)，由上式可得出同類波在同一種介質(zhì)中傳播時(shí)，波長(zhǎng)和頻率成反比波長(zhǎng)和頻率成反比課課 堂堂 練練 習(xí)習(xí) YXO如圖所示為一列向右傳播的簡(jiǎn)諧

10、波在某時(shí)刻的波形圖試畫出再經(jīng)如圖所示為一列向右傳播的簡(jiǎn)諧波在某時(shí)刻的波形圖試畫出再經(jīng)過過T/4、 T/2T/2、 3T/4、T和和5T/4時(shí)的波形圖。時(shí)的波形圖。試畫出該時(shí)刻前試畫出該時(shí)刻前T/4T/4、 T/2T/2時(shí)刻的波形圖。時(shí)刻的波形圖。波的傳播方向波的傳播方向五、已知波速和波形，如何畫出再經(jīng)五、已知波速和波形，如何畫出再經(jīng)經(jīng)歷一個(gè)周期（或整數(shù)倍）經(jīng)歷一個(gè)周期（或整數(shù)倍）波形圖不變。波形圖不變。（1 1）畫下一時(shí)刻的波形時(shí)沿著傳播方向平移，畫）畫下一時(shí)刻的波形時(shí)沿著傳播方向平移，畫前一時(shí)刻的波形時(shí)逆著傳播方向平移。前一時(shí)刻的波形時(shí)逆著傳播方向平移。（2 2）當(dāng)時(shí)間間隔超過一個(gè)周期時(shí)，只

11、考慮周期整）當(dāng)時(shí)間間隔超過一個(gè)周期時(shí)，只考慮周期整數(shù)倍后剩余的時(shí)間。數(shù)倍后剩余的時(shí)間。（3 3）可先選定兩個(gè)相鄰的特殊點(diǎn)進(jìn)行平移，然后）可先選定兩個(gè)相鄰的特殊點(diǎn)進(jìn)行平移，然后補(bǔ)全余下的部分。補(bǔ)全余下的部分。123 例題：例題： 下圖的實(shí)線是一列簡(jiǎn)諧波在某一時(shí)刻的波形下圖的實(shí)線是一列簡(jiǎn)諧波在某一時(shí)刻的波形曲線，經(jīng)曲線，經(jīng)0.50.5秒后，波形如圖中的虛線所示。該波的秒后，波形如圖中的虛線所示。該波的周期周期 T T 大于大于0.50.5秒秒 1 1、如果波是向左傳播的，波速是多大？周期是、如果波是向左傳播的，波速是多大？周期是多大？多大？ 2 2、如果波是向右傳播的，波速是多大？周期是、如果波是

12、向右傳播的，波速是多大？周期是多大？多大？秒時(shí)的波形0.5秒時(shí)的波形解答：解答： 1 1、如果波向左傳播，波形向左移動(dòng)了、如果波向左傳播，波形向左移動(dòng)了mx6 .041smsmtxv/12. 0/5 . 006. 0svT00. 212. 024. 02 2、如果波向右傳播，波形向右移動(dòng)了、如果波向右傳播，波形向右移動(dòng)了cmx1843smsmtxv/36. 0/5 . 018. 0ssvT67. 036. 024. 0拓展：拓展：若把條件若把條件“設(shè)該波的周期設(shè)該波的周期T T大于大于0.5s”0.5s”去掉，該題又該如何解答？去掉，該題又該如何解答？ 一列簡(jiǎn)諧橫波沿一列簡(jiǎn)諧橫波沿x x軸傳播，軸傳播，t t=0=0時(shí)刻的波形如時(shí)刻的波形如圖實(shí)線所示，經(jīng)過