高二物理人教版選修34 12.3波長、頻率和波速

1、5/55/55/5波長、頻率和波速重/難點重點：理解波長、頻率和波速的物理意義以及它們之間的關(guān)系。難點：學(xué)會用波長、頻率和波速之間的關(guān)系進行計算和分析問題。重/難點分析重點分析：關(guān)于“波速 ,可以向?qū)W生講明 ,聲波在空氣中傳播速度最小 ,在液體中傳播速度較大 ,在固體中傳播速度最大。這不但可以幫助學(xué)生理解機械波的傳播速度是由介質(zhì)決定的 ,還可以為以后電磁波的教學(xué)打下根底。對于式v=/T或v=f ,要使學(xué)生理解他們的物理意義。不能從純數(shù)學(xué)的觀點去分析 ,要講清楚決定各個量的物理因素。難點分析：波源以某一頻率振動時 ,在波的傳播過程中 ,介質(zhì)中的質(zhì)點也依次以這個頻率振動 ,這個頻率也就是波的頻率

2、,它與介質(zhì)無關(guān)。一列波在不同介質(zhì)中傳播的速度不同 ,而頻率不變 ,波長由波速和頻率共同決定。對于波長、波速、周期的關(guān)系v= 或v=f要使學(xué)生明白：a：不能認為v正比于 ,反比于T。b：v的大小是由介質(zhì)的性質(zhì)決定的 ,與波源無關(guān)；T或f是由振源決定的 ,與介質(zhì)無關(guān)；c：對于給定的介質(zhì) , 的比值是一定值 ,這反映了空間周期性和時間周期性的關(guān)系 ,波源振動了幾個周期 ,波向前傳播幾個波長。突破策略1波長用多媒體課件展示以下過程：注意：在制作課件時 ,把1和13做成相同顏色的 ,例如紅色 ,把7做成另一種顏色的 ,為了能夠使學(xué)生正確理解波長的概念 ,制作課件時 ,可多展示一些質(zhì)點 ,例如可展示到形成

3、二個或三個完整波形的所有質(zhì)點。在波的傳播過程中 ,有一些質(zhì)點 ,在振動中的任何時刻 ,對平衡位置的位移大小和方向都是相等的。在波動中 ,對平衡位置的位移總是相等的兩個相鄰質(zhì)點間的距離 ,叫做波長。通常用來表示波長。投影如下圖 ,為某時刻一列簡諧橫波的的波形圖：1ah、hm、cj、gl、bi間的距離為多大？2am間距離是一個波長嗎？3bd間距離是一個波長嗎？學(xué)生解答1ah、hm、cj、gl、bi間的距離為一個波長。2am間不是一個波長 ,因為它們雖然對平衡位置的位移總是相等 ,但它們在位置上不相鄰。3bd間也不是一個波長 ,因為它們的位移并不“總是相等?？偨Y(jié)：1相距一個或整數(shù)個波長的兩個質(zhì)點的振

4、動位移在任何時刻都相等 ,而且振動速度的大小和方向也相同 ,也就是說：相距一個或整數(shù)個波長的兩個質(zhì)點在任何時刻振動狀態(tài)都相同。2對于橫波 ,相鄰的兩個波峰或相鄰的兩個波谷之間的距離等于波長。3對于縱波 ,相鄰的兩個密部中央或相鄰的兩個疏部中央之間的距離等于一個波長。例1. 以下圖所示是一列簡諧波在某一時刻的波形圖象 ,以下說法中正確的選項是 A質(zhì)點A、C、E、G、I在振動過程中位移總是相同的B質(zhì)點B、F在振動過程中位移總是相等的C質(zhì)點D、H的平衡位置間的距離是一個波長D質(zhì)點A、I在振動過程中位移總是相同的 ,它們的平衡位置間的距離是一個波長解析：對于選項A：A、E、I、C、G在振動過程中位移總

5、是相同的 ,但A、E、I與G、C在振動過程中位移的大小相等 ,方向相反。對于選項B：由于B、F是兩個相鄰的波峰 ,它們的間距正好是一個波長 ,所以它們在振動過程中位移總是相等的。對于選項C：質(zhì)點D、H間是相鄰的波峰 ,所以它們之間的距離是一個波長。對于選項D：由于質(zhì)點A、I之間距離是兩個波長 ,所以它們在振動過程中位移總是相同的。所以此題正確答案為B、C。2頻率投影1在波動中 ,各個質(zhì)點的周期和頻率有什么關(guān)系？與波源的周期和頻率有什么關(guān)系？2在課件展示的圖中 ,質(zhì)點1產(chǎn)生的振動 ,經(jīng)過多長時間傳到質(zhì)點13？3質(zhì)點1與質(zhì)點13之間的距離與波長有什么關(guān)系？學(xué)生解答投影思考題推理歸納由上述思考題 ,

6、我們可以得到：1波的周期和頻率也就是波源的周期和頻率、波源做一次全振動 ,在介質(zhì)中正好形成一個完整的波形 ,所以波的頻率反映了每秒內(nèi)形成完全波的個數(shù)。2在一個周期的時間內(nèi) ,振動在介質(zhì)中傳播一個波長。分析由于在1個周期的時間內(nèi) , 振動在介質(zhì)內(nèi)傳播的距離等于1個波長。所以波的傳播速度為：。3波速振動在介質(zhì)中傳播的速度 ,叫做波速。上式既適用于機械波 ,也適用于以后要學(xué)習(xí)的電磁波、光波。教師：引導(dǎo)學(xué)生閱讀教材 ,答復(fù)以下問題：波的頻率與什么有關(guān)？波速與什么有關(guān)？波速與質(zhì)點的振動速度有什么不同？學(xué)生討論后 ,答復(fù) ,教生總結(jié)波的頻率僅由波源決定 ,與介質(zhì)無關(guān)。波速僅由介質(zhì)性質(zhì)決定 ,與波的頻率、質(zhì)

7、點的振幅無關(guān)。波速與質(zhì)點振動速度的區(qū)別：波速是振動形式勻速傳播出去的速度 ,始終沿著波的傳播方向 ,在同一介質(zhì)中大小保持不變；質(zhì)點振動速度是質(zhì)點在平衡位置附近做振動的速度 ,大小、方向均隨時間改變。例2. 一列波由一種介質(zhì)進入另一種介質(zhì)中繼續(xù)傳播 ,那么 A傳播方向一定改變 B其頻率不變C如波速增大 ,頻率也會增大 D如波長變小 ,頻率也會變小解析：因為頻率是由波源決定的 ,與介質(zhì)及波速無關(guān) ,因v=f ,f不變 ,會隨v成正比例變化 ,波由一種介質(zhì)垂直于界面進入另一種介質(zhì) ,波速的大小會變 ,但方向卻不變。正確答案是B。4關(guān)于波長、頻率和波速之間關(guān)系的應(yīng)用：1用投影片出例如題例3. 如下圖 ,實線是一列簡諧波在某一時刻的波形曲線 ,經(jīng)0.5 s后 ,其波形如圖中虛線所示 ,設(shè)該波的周期T大于0.5 s ,那么：a：如果波是向左傳播的 ,波速是多大？波的周期是多大？b：如果波是向右傳播的 ,波速是多大？波的周期又是多大？解析：a：如果波是向左傳播的 ,從圖可以看出 ,虛線所示的波形相當(dāng)于實線所示的波形向左移動了個波長 ,又因為=24 cm。 =6 cm=0.06 m又b：如果波是向右傳播的 ,從圖可以看出：虛線所示的波形