《同步备课套餐之物理教科版选修3-4讲义：第2章 机械波 2》由会员分享，可在线阅读，更多相关《同步备课套餐之物理教科版选修3-4讲义：第2章 机械波 2（9页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、2波速与波长、频率的关系学习目标1.理解波长、频率和波速的物理意义.2.理解波的周期、频率与质点振动周期和频率的关系.3.理解波长、频率和波速之间的关系，并会进行有关计算一、波长、振幅和频率导学探究如图1所示为一列向右传播的机械波图1(1)1和9、2和10、3和11每两个点的振动有什么共同的特点？(2) 1和9、2和10、3和11每两个点到平衡位置的距离是否相等？答案(1) 它们的振动是完全相同的，只是后一质点比前一质点晚振动一个周期(2)相等知识梳理1波长(1)定义： 沿波的传播方向，任意两个相邻的同相振动的质点之间的距离(包含一个“完整的波”)，叫做波的波长，常用表示(2)横波中任意两个相
2、邻的波峰或波谷之间的距离就是横波的波长纵波中任意两个相邻的密部或疏部之间的距离就是纵波的波长2振幅(1)定义：在波动中，各质点离开平衡位置的最大距离，即其振动的振幅，也称为波的振幅(2)波的振幅大小是波所传播能量的直接量度3频率(1)定义：波在传播过程中，介质中质点振动的频率都相同，这个频率被称为波的频率(2)波的频率等于波源振动的频率，与介质的种类无关(3)频率与周期的关系：f或fT1.即学即用判断下列说法的正误(1)在波的传播方向上位移始终相同的两质点间的距离等于波长()(2)在波的传播方向上振动速度始终相同的相邻两质点间的距离等于波长()(3)当波源运动到平衡位置时，振动振幅减小为零()
3、(4)波的频率由介质决定()二、波速导学探究如图2所示为一列向右传播的机械波，当波源1开始振动一个周期时，质点9刚好要开始振动图2(1)再过一个周期，波将传播到哪个质点？画出一个周期后的波形图(2) 经过一个周期，波传播了多大的距离？怎样计算波传播的速度？答案(1)再过一个周期，波将传播到质点17.(2)经过一个周期，波传播了一个波长v.知识梳理1波速：机械波在介质中的传播速度2波速的决定因素：由介质本身的性质决定3波速、波长、周期(频率)的关系：v或vf.4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、无直接关系(3)波长由波速和频率
4、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，波长也将随之变化即学即用判断下列说法的正误(1)声波由空气进入水中传播时，波速增大了，根据vf可知，频率变大()(2)机械波的频率越大，传播速度越大()(3)声波在空气中传播的速度与波的频率无关()(4)相同频率的波在不同介质中传播的速度是相同的()(5)根据v可知，机械波的波长越长，周期越小，波速越大()一、波长、频率(周期)和波速的理解例1(多选)关于波长，下列说法中正确的是()A在一个周期内，沿着波的传播方向，振动在介质中传播的距离是一个波长B两个相邻的、在振动过程中运动方向总是相同的质点间的距离是一个波长C在纵波中，两
5、个疏部或两个密部之间的距离等于波长D在横波中，两个相邻波峰间的距离是一个波长答案ABD解析 由波长的定义可知，在一个周期内，沿着波的传播方向，振动在介质中传播的距离是一个波长，由波的周期性可知两个相邻的、在振动过程中运动方向总是相同的质点间的距离是一个波长可知选项A、B、D正确例2(多选)关于波长、周期(频率)和波速的理解，下列说法正确的是()A波速表示介质质点振动的快慢B质点的振动周期就是波源的周期C质点的振动频率等于波源的振动频率D质点在一个周期内走过的路程等于一个波长答案BC解析机械振动在介质中传播的快慢用波速表示，它的大小由介质本身的性质决定，与介质质点的振动速度是两个不同的概念，A错
6、误；波的周期性是由质点振动的周期性决定的，B正确；质点的振动频率等于波源的振动频率，C正确；机械波在传播过程中，振动质点并不随波迁移，只是在各自的平衡位置附近做简谐运动，一个周期内质点振动走过的路程是振幅的4倍，振动速度和传播速度无关，D错误二、波速与波长、周期、频率的关系例3男女生二重唱中，女高音和男中音的频率、波长和波速分别为f1、1、v1和f2、2、v2，它们之间的关系是()Af1f2，12，v1v2 Bf1f2，12，v1f2，1f2，再由vf，v相同，f1f2，所以12，因而C正确，D错误例4(多选)湖面上停着A、B两条小船，它们相距20 m，一列水波正在湖面上沿AB连线方向传播，每
7、条小船每分钟上下浮动20次当A船位于波峰时，B船在波谷，两船之间还有一个波峰下列说法正确的是()A水波的波长是 mB水波的频率是 HzC水波的波速是 m/sD若引起水波的波源振动加快，波的传播速度将变慢E若引起水波的波源振动减慢，波的传播速度将变快答案ABC解析由题知，每只船每分钟上下浮动20次，则T3 s，波的频率为 Hz.当甲船位于波峰时乙船恰位于波谷，两船之间还有一个波峰，则两船之间的距离等于1.5个波长，即1.520 m，得 m，波速v m/s，故A、B、C正确波的传播速度由介质的性质决定，与波源的振动速度无关，故D、E错误1(多选)关于机械波的频率、波速、波长，下列说法正确的是()A
8、两个相邻的均处于平衡位置的质点间的距离为一个波长B波的频率等于波源的振动频率C波速等于波源的振动速度D波由一种介质进入另一种介质，波速和波长都要改变答案BD解析由波长的定义可知，两个相邻的均处于平衡位置的质点间的距离为半个波长，选项A错误；由波的频率定义可知选项B正确；波速是波的传播速度，与波源的振动速度不同，选项C错误；波在同一种均匀介质中匀速传播，进入不同介质时，频率不变，但波速改变，由v可知波长改变，选项D正确2(多选)一振动周期为T、振幅为A、位于x0点的波源从平衡位置沿y轴正向开始做简谐振动该波源产生的一列简谐横波沿x轴正向传播，波速为v，传播过程中无能量损失一段时间后，该振动传播至
9、某质点P，关于质点P振动的说法正确的是()A振幅一定为AB周期一定为TC速度的最大值一定为vD开始振动的方向沿y轴向上或向下取决于它离波源的距离E若质点P与波源的距离xvT，则质点P振动后任一时刻的位移与波源的位移相同答案ABE解析机械波的传播是将波源的振动形式和能量向外传递的过程，对简谐波而言，介质中各振动质点的振幅和周期都与波源相同，A、B正确；质点P的振动速度与波的传播速度v无关，C错误；质点P开始振动的方向与波源开始振动的方向相同，与它们的距离无关，D错误；若质点P与波源的距离xvT，因相差波长整数倍的质点振动情况都相同，故E正确3为了研究乐音的物理规律，某同学用计算机录制下优美的笛声
10、do和sol，然后在电脑上用软件播放，分别得到如图3(a)和图(b)的两个振动图像，由此可以判断()图3Ado和sol的周期之比约为23Bdo和sol在空气中传播的波长之比为23Cdo和sol的频率之比约为23Ddo和sol在空气中传播的波速之比为32答案C解析由图像可以观察得到当do完成2个周期时，sol完成3个周期，故do和sol的周期之比约为32，故A错误；由f知，do和sol的频率之比约为23.由于两列波都是声波，故do和sol在空气中传播的波速相同，根据波速公式vf得：，可得：do和sol在空气中传播的波长之比为32，故B、D错误4(多选)在O点有一波源，t0时刻开始向上振动，形成向
11、右传播的一列横波t14 s时，距离O点为3 m的A点第一次达到波峰；t27 s时，距离O点为4 m的B点第一次达到波谷则以下说法正确的是()A该横波的波长为2 mB该横波的周期为4 sC该横波的波速为1 m/sD距离O点5 m的质点第一次开始向上振动的时刻为6 s末答案BC解析设波速为v，周期为T，由题意得：t14 s，t27 s，由以上两式得v1 m/s，T4 s，B、C均正确；该波波长为vT4 m，A项错误；波传播5 m所用时间为t5 s，所以t5 s时，距O点为5 m的质点开始振动且振动方向向上，D项错误一、选择题1下列等于一个波长的是()A在振动过程中相对平衡位置的位移总是相等的质点间
12、的距离B波峰与波峰间的距离或波谷与波谷间的距离C一个周期内振动传播的距离D一个正弦波形的曲线长答案C2关于波速，下列说法正确的是()A反映了质点振动的快慢B反映了振动在介质中传播的快慢C波速由介质和波源共同决定D波速与波源的频率成正比答案B解析波速反映的是振动在介质中传播的快慢程度，它与质点的振动快慢无关，因此选项A错误，选项B正确；波速只由介质决定，而与频率和波长无直接关系，选项C、D错误3(多选)对于公式vf的理解，正确的是()Avf适用于一切机械波B由vf知，机械波的频率f增大，则波速v也增大Cv、f三个量中，对同一列机械波来说，在不同介质中传播时保持不变的只有fD由vf知，波长是2 m
13、的声音比波长是4 m的声音传播速度小2倍答案AC解析公式vf适用于一切机械波，A正确；机械波的波速仅由介质决定，与频率、波长无关，所以B、D错；对同一列机械波，其频率由波源决定，与介质无关，故C正确4声波在钢轨中传播的速度远大于在空气中传播的速度，则当声音由钢轨传到空气中时()A频率变小，波长变大 B波长变小，频率变大C频率不变，波长变大 D频率不变，波长变小答案D解析波在不同介质中传播时，频率保持不变由vf可知，若v减小，则减小，D正确5如图1所示，位于介质和分界面上的波源S，产生两列分别沿x轴负方向和正方向传播的机械波若在这两种介质中波的频率及传播速度分别为f1、f2和v1、v2，则()图
14、1Af12f2，v1v2 Bf1f2，v10.5v2Cf1f2，v12v2 Df10.5f2，v1v2答案C解析因两列波的波源都是S，所以它们的周期和频率都相同，即T1T2，f1f2，由波速公式v得v1，v2，从而有v12v2，C对6在介质中有一沿水平方向传播的简谐横波一质点由平衡位置竖直向上运动，经0.1 s到达最大位移处，在这段时间内波传播了0.5 m，则这列波()A周期是0.2 s B波长是0.5 mC波速是2 m/s D经1.6 s传播了8 m答案D解析T0.1 s，T0.4 s；0.5 m，2 m；v m/s5 m/s，t1.6 s时，xvt8 m，D正确，A、B、C均错7用手握住较长软绳的一端连续上下抖动，形成一列简谐横波某一时刻的波形如图2所示，绳上a、b两质点均处于波峰位置下列说法正确的是()
