高中物理 第十二章 机械波 第3课时 波长、频率和波速学案 新人教版选修3-4-新人教版高二选修3-4物理学案VIP专享VIP免费

第3课时波长、频率和波速[研究选考·把握考情]知识内容波长、频率和波速考试要求加试c教学要求1.知道波长、周期和频率的概念，知道这三个物理量是描述波的特征量2.理解波速的概念，知道波在同一介质中是匀速传播的3.掌握波长、频率、波速三者之间的关系，并知道决定波速、频率和波长的因素4.能从波的图象中求出振幅、波长5.结合v＝λf分析解决简单的波的传播问题知识点一波长、周期和频率[基础梳理]1.波长(1)在波动中，振动相位总是相同的两个相邻质点间的距离，叫做波长，通常用λ表示。(2)在横波中，两个相邻波峰或两个相邻波谷之间的距离等于波长；在纵波中，两个相邻密部或两个相邻疏部之间的距离等于波长。(3)相距一个(或整数倍个)波长的两个质点在任何时刻振动状态都相同。(4)波长反映了波空间的周期性。2.周期(T)和频率(f)(1)介质中各个质点振动的周期或频率是相同的，都等于波源的振动周期或频率。波的周期(频率)由波源决定。(2)一个周期内波在介质中传播的距离等于一个波长。(3)周期反映了波时间的周期性。[典例精析]【例1】如图1所示是一列简谐波在某一时刻的波形，下列说法中正确的是()图1A.质点A、C、E、G、I在振动过程中位移总是相同的B.质点B、F在振动过程中位移总是相等C.质点D、H的平衡位置间的距离是一个波长D.质点A、I在振动过程中位移总是相同，它们的平衡位置间的距离是一个波长解析从图象中可以看出，质点A、C、E、G、I在该时刻的位移都是零，由于波的传播方向是沿x轴正方向，则容易判断出质点A、E、I的速度方向是沿y轴负方向的，而质点C、G的速度方向是沿y轴正方向的，因而这五个点的位移不总是相同，选项A错误；质点B、F是同处在波峰的两个点，它们的振动步调完全相同，在振动过程中位移总是相等，选项B正确；质点D、H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，选项C正确；虽然质点A、I在振动过程中位移总是相同，振动步调也完全相同，但由于它们不是相邻的振动步调完全相同的两个点，它们的平衡位置之间的距离不是一个波长(应为两个波长)，故选项D错误。答案BC规律总结(1)关于波长还可以定义为：两个相邻的，在振动过程中相对平衡位置的位移总是相等的质点间的距离等于一个波长。(2)“振动相位总是相同”的含义是“任何时刻相位都是相同的”或者说“任何时刻振动情况总是相同的”。知识点二波速[基础梳理]1.波速(1)定义：波在介质中传播的速度。(2)定义式：v＝＝λf2.波长、频率和波速的决定因素(1)波速由介质决定，与波的频率、波长无关。(2)周期和频率取决于波源，而与v、λ无直接关系(3)波长由波速和频率共同决定。波从一种介质传播到另一种介质，波的频率不变，由于波速的变化，波长也将随之变化。[要点精讲]造成波动问题多解的主要因素(1)周期性①时间周期性：时间间隔Δt与周期T的关系不明确。②空间周期性：波传播距离Δx与波长λ的关系不明确。(2)双向性①传播方向双向性：波的传播方向不确定。②振动方向双向性：质点振动方向不确定。【例2】(2015·10月浙江选考)沿x轴正方向传播的简谐横波，振幅为5cm，质点A、B的平衡位置离O点的距离分别为1.8m和3.0m，t＝0时的波形如图2所示，t＝0.6s时质点A恰好第二次达到波峰。下列说法正确的是()图2A.波速为3m/sB.频率为2HzC.质点B在0～0.6s内路程为25cmD.质点B在t＝0.6s时沿y轴正方向运动解析根据图象可知，波长λ＝4m，沿x轴正方向传播的简谐横波，A点此时向上振动，当x＝1m的振动传到x＝1.8m时，A点第一次到达波峰，而t＝0.6s时质点A恰好第二次到达波峰，则0.6＝＋T，而v＝＝，联立解得，v＝8m/s，T＝0.5s，故A错误；频率f＝＝Hz＝2Hz，故B正确；0.6s＝1T<1T，而质点B在1T内的路程为s＝4A＋×4A＝×4×5cm＝25cm，所以质点B在0～0.6s内路程小于25cm，故C错误；根据图象可知，质点B在t＝0时刻在波谷处向上振动，则t＝0.6s时在平衡位置下方沿y轴正方向运动，故D正确。答案BD【例3】一列横波在x轴上传播，t1＝0和t2＝0.005s时的波形如图3中的实线和虚线所示。图3(1)设周期大于(t2－t1)，求波速；(2)设周期小于(t2－t1)，并且波速为6000m/s，求波的传播方向。解析当波传播的时间小...