《高二物理课件12.3波长频率和波速人教选修34》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高二物理课件12.3波长频率和波速人教选修34（61页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、,一、波长、波速v、频率f的决定因素,1.决定因素和关系,2.波长的确定 (1)根据定义确定 在波动中,振动相位总是相同的两个相邻质点间的距离等于一个波长. 波在一个周期内传播的距离等于一个波长.,(2)根据波动图象确定 在波动图象上,振动位移总是相同的两个相邻质点间的距离为一个波长. 在波动图象上,运动状态(速度)总是相同的两个相邻质点间的距离为一个波长. 在波动图象上,两个相邻波峰(或波谷)间的距离为一个波长. (3)根据公式=vT来确定.,(1)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；(2)波在传播过程中也具有周期性，这种周期性是由波长来描述的.,【
2、典例1】(2010天津高考)一列简谐横波沿x轴正向传播,传到M点时波形如图所示,再经0.6 s,N点开始振动,则该波的振幅A和频率f为( ) A.A=1 m，f=5 Hz B.A=0.5 m，f=5 Hz C.A=1 m，f=2.5 Hz D.A=0.5 m，f=2.5 Hz,【解题指导】解答本题时可按以下思路分析:,【标准解答】选D.由图象可以直接读出该波的振幅A=0.5 m; 经0.6 s,N点开始振动,说明波在0.6 s内向前传播了6 m,所以 波的传播速度为 由图象知波长为4 m,所 以周期为 故D正确,A、B、 C错误.,【变式训练】（2011山东高考）如图所示，一列简谐波沿x轴传播
3、，实线为t1=0时的波形图，此时P质点向y轴负方向运动，虚线为t2=0.01 s时的波形图.已知周期T0.01 s. (1)波沿x轴_(填“正”或“负”）方向传播. (2)求波速.,【解析】(1)由波动图象可知波长=8 m，又由机械波的传播 方向和质点的振动方向间的关系“上坡抬头，下坡低头”可以 判定，波沿x轴正方向传播.由题意可知经过 质点P回到平衡 位置.可得周期T=0.08 s. (2)波速v= m/s=100 m/s. 答案：(1)正 (2)100 m/s,【变式备选】 (2010浙江高考)在O点有一波源,t=0时刻开始向上振动,形成向右传播的一列横波.t1=4 s时,距离O点为3 m
4、的A点第一次达到波峰;t2=7 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 m B.该横波的周期为4 s C.该横波的波速为1 m/s D.距离O点为1 m的质点第一次开始向上振动的时刻为6 s末,【解析】选B、C.设波速为v,周期为T,则由题意可得: 联立两式可解得T=4 s,v=1 m/s 所以波长=vT=4 m, 距离O点为1 m的质点第一次开始向上振动的时刻为 T=1 s, 所以A、D错误，B、C正确.,二、波的多解问题,1.波具有时间和空间的周期性，传播具有双向性，所以关于波的问题更容易出现多解造成多解的主要因素有： (1)时间间隔t与
5、周期T的关系不明确； (2)波的传播距离x与波长的关系不明确； (3)波的传播方向不确定； (4)质点振动方向不确定,2.在解决波的问题时，对题设条件模糊，没有明确说明的物理量，一定设法考虑其所有的可能性 (1)质点达到最大位移处，则有正向和负向最大位移两种可能； (2)质点由平衡位置开始振动，则有起振方向相反的两种可能； (3)只告诉波速不指明波的传播方向，应考虑沿两个方向传播的可能； (4)只给出两时刻的波形，则有多次重复出现的可能,(1)波的空间的周期性说明相距为波长的整数倍的多个质点振动情况完全相同 (2)波的时间的周期性表明波在传播过程中经过整数倍周期时其图象相同,【典例2】一列简谐
6、横波图象如图所示，t1时刻的波形如图中实线所示，t2时刻的波形如图中虚线所示，已知t=t2-t1 =0.5 s，求： (1)这列波的可能的波速表达式; (2)若波向左传播，且3Tt4T，波速为多大？ (3)若波速v=68 m/s，则波向哪个方向传播？,【标准解答】(1)未明确波的传播方向和t与T的关系,故有两组系列解. 当波向右传播时: =4(4n+1) m/s(n=0,1,2，). 当波向左传播时: =4(4n+3) m/s(n=0,1,2,).,(2)明确了波的传播方向,并限定3Tt4T,设此时间内波传播距离为x,则有3x4即n=3,代入v左=4(4n+3) m/s =4(43+3) m/
7、s=60 m/s. (3)由给定的波速,则给定时间t内波传播距离 x=vt=680.5 m=34 m= ,故波向右传播.,【规律方法】解决由双向性及周期性带来的多解问题的一般思路是： (1)首先考虑双向性，若题目未告知波的传播方向或没有其他条件暗示，应首先按波传播的可能性进行讨论. (2)对设定的传播方向，确定t和T的关系，一般先确定最简单的情况，即一个周期内的情况，然后在此基础上加nT. (3)应注意题目是否有限制条件，如有的题目限制波的传播方向，或限制时间t大于或小于一个周期等，所以解题时应综合考虑，加强多解意识，认真分析题意.,(4)空间的周期性与时间的周期性是一致的，实质上是波形平移规
8、律的应用，所以应用时我们可以针对不同题目选择其中一种方法求解.,【变式训练】(2011宿州高二检测)在波的传播方向上有A、B两点，相距1.8 m，它们的振动图象如图所示，波的传播速度的大小可能是( ) A.18 m/s B.12 m/s C.6 m/s D.3.6 m/s,【解析】选A、C、D.由振动图象可看出:T=0.2s A、B间隔距离为半波长的奇数倍，x=(2n+1) =1.8 m(n=0,1,2) 所以= m(n=0,1,2) 由v= 得v= m/s(n=0,1,2,) 将n=0,1,2代入得A、C、D选项正确.,【典例】如图实线是某时刻的波形图象，虚线是经过0.2 s时的波形图象.求
9、：,(1)波传播的可能距离； (2)可能的周期(频率)； (3)可能的波速； (4)若波速是35 m/s，求波的传播方向； (5)若0.2 s小于一个周期时，传播的距离、周期(频率)、波速.,【解题指导】解答本题时应把握以下三点： (1)应考虑波向左、右两个方向传播，分别进行分析. (2)根据波的周期性确定波传播的距离用波长表示. (3)根据波速与时间求出波传播的距离可确定传播方向.,【标准解答】题中没给出波的传播方向，所以有两种可能：向左传播或向右传播. (1)向左传播时，传播的距离为x=n+3/4=(4n+3)m (n=0、1、2 ) 向右传播时，传播的距离为x=n+/4=(4n+1)m(
10、n=0、1、2 ) (2)向左传播时，传播的时间为t=nT+3T/4得：T=4t/(4n+3)=0.8 /(4n+3) (n=0、1、2 ) 向右传播时，传播的时间为t=nT+T/4得：T=4t/(4n+1)= 0.8 /(4n+1) (n=0、1、2 ),(3)计算波速，有两种方法.v=x/t或v=/T 向左传播时，v=x/t=(4n+3)/0.2=(20n+15) m/s或v=/T=4 (4n+3)/0.8=(20n+15) m/s(n=0、1、2 ) 向右传播时，v=x/t=(4n+1)/0.2=(20n+5) m/s或v=/T=4 (4n+1)/0.8=(20n+5) m/s(n=0、
11、1、2 ) (4)若波速是35 m/s，则波在0.2 s内传播的距离为 x=vt=350.2 m=7 m= ，所以波向左传播.,(5)若0.2 s小于一个周期，说明波在0.2 s内传播的距离小于一个波长，则： 向左传播时，传播的距离x=3/4=3 m；传播的时间t=3T/4，故周期T=0.267 s；波速v=15 m/s.向右传播时，传播的距离为/4=1 m；传播的时间t=T/4，故周期T=0.8 s；波速 v =5 m/s. 答案：见解析,一、选择题 1.（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 B.它的振动方向一定垂直于波
12、的传播方向 C.它在一个周期内走过的路程等于一个波长 D.它的振动频率等于波源的振动频率,【解析】选D.简谐机械波介质中的各质点都做简谐运动，其速度按照正弦或余弦规律变化，与波的传播速度是两码事，A错误；横波中质点的振动方向垂直于波的传播方向，而纵波中质点的振动方向与波的传播方向在一条直线上，B错误；简谐机械波介质中的各质点一个周期内走过的路程等于四个振幅，而波一个周期传播的距离等于一个波长，C错误；机械波介质中的各质点做简谐运动的频率相等，都等于波源的振动频率，所以D正确.,2.(2010安徽高考)一列沿x轴正方向传播的简谐横波,某时刻的波形如图所示.P为介质中的一个质点,从该时刻开始的一段
13、极短时间内,P的速度v和加速度a的大小变化情况是( ) A.v变小，a变大 B.v变小，a变小 C.v变大，a变大 D.v变大，a变小 【解析】选D.波向右传播，所以P点在该时刻的振动方向向上，即向正向平衡位置运动，所以速度变大，加速度变小，故D正确.,3.（2011新课标全国卷）一振动周期为T，振幅为A，位于x=0点的波源从平衡位置沿y轴正向开始做简谐振动，该波源产生的一维简谐横波沿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，该振动传播至某质点P，关于质点P振动的说法正确的是( ) A.振幅一定为A B.周期一定为T C.速度的最大值一定为v D.开始振动的方向沿y轴向上或向下
14、取决于它离波源的距离 E.若P点与波源距离s=vT，则质点P的位移与波源的相同,【解析】选A、B、E.机械波在传播过程中，把波源的信息传播出去了，即把波源的振动周期、振幅、开始振动的方向等信息都传播出去了，各质点的振动周期、振幅、开始振动方向均与波源相同，故D错，A、B正确.波的传播速度和质点的振动速度是两回事，故C错.当P点与波源距离s=vT时，即P点与波源相差一个波长，其振动情况完全一样，故E正确.,4.如图所示是一列简谐横波在t=0时刻的波形图，已知这列波沿x轴正方向传播，波速为20 m/s.P是离原点为2 m的一个质点，则在t=0.17 s时刻，质点P的：速度和加速度都沿-y方向；速度
15、沿+y方向，加速度沿-y方向；速度和加速度都正在增大；速度正在增大，加速度正在减小.以上四种判断中正确的是( ),A只有 B只有 C只有 D只有 【解析】选C由已知，该波的波长=4 m，波速v=20 m/s，因此周期为T=/v=0.2 s；因为波向右传播，所以t=0时刻P质点振动方向向下；0.75 T 0.17 s T，所以P质点在其平衡位置上方，正在向平衡位置运动，位移为正，正在减小；速度为负，正在增大；加速度为负，正在减小.正确，选C,5(2010重庆高考)一列简谐波在两时刻的波形如图中实线和虚线所示,由图可确定这列波的( ) A.周期 B.波速 C.波长 D.频率,【解析】选C.由于题中
16、未给出实线波形和虚线波形的时刻,不知道时间差和波的传播方向,因此无法确定波速、周期和频率,只能确定波长,故C正确.,6关于公式v=f，下列说法中正确的是( ) A.v=f适用于一切波 B.由v=f知，f增大，则波速v也增大 C.v、f三个量中，对同一列波来说，在不同介质中传播时保持不变的只有f D.由v=f知，波长是6 m的声波为波长是3 m的声波传播速度的2倍,【解析】选A、C.公式v=f适用于一切波，无论是机械波还是电磁波，A正确；机械波的波速仅由介质决定，与频率f无关，所以B、D错误；对同一列波，其频率由振源决定，与介质无关，C正确.,7.如图所示，S是x轴上的上、下振动的 波源，振动频率为10 Hz激起的横波沿 x轴左右传播，波速为20 ms质点A、 B到S的距离分别为sA=36.8 m，sB=17.2 m，且都已经开始振动若某时刻波源S正通过平衡位置向上振动，则该时刻( ) AB位于x轴上方，运动方向向下 BB位于x轴下方，运动方向向上 CA位于x轴上方，
