教科版 (2019)选择性必修 第一册2 波速与波长、频率的关系图片ppt课件

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1.知道波长的概念及其物理意义,知道波传播的周期(频率)。(物理观念)2.理解周期(频率)与质点振动周期(频率)的关系,理解波在传播过程中的特点。(科学思维)3.理解波长、波速和周期之间的关系,会用公式v=λf解答问题。(科学思维)
基础落实·必备知识全过关
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一、波长(1)定义:沿波的传播方向,任意两个相邻的　　　　　　　的质点之间的距离(包含一个“　　　　　　　”),叫作波的波长,常用　　表示。 　　　　　　　 注意是相邻的(2)横波中任意两个相邻的　　　　　　　　的距离就是横波的波长;同样,纵波中任意两个相邻的　　　　　　　之间的距离就是纵波的波长。 二、振幅(1)定义:在波动中,各质点离开　　　　　　　的最大距离,即其振动的振幅,也称为　　的振幅。 (2)机械波是机械振动的传播,振动的振幅越大,振动的能量就越大,波所传播的能量也就越大。因此,波的　　　　大小反映波所传播能量的大小。 
三、频率 均为受迫振动(1)定义:波在传播过程中,介质中各质点振动的频率都相同,这个频率被称为　　的频率。波的频率在数值上也等于在单位时间内通过某点的“　　　　　　　”的数目。 (2)决定因素:波的频率　　　　波源振动的频率,与　 　的种类无关。  机械波传播过程频率不变 
四、波速 传播距离与所用时间的比值(1)波速反映了振动在介质中传播的快慢程度。　 波在同种均匀介质中匀速传播(2)在波源振动的一个周期T内,振动向外传播了一个波长λ的距离,所以波的传播速度公式为:v=　　　=　　　。 (3)机械波在介质中的传播速度由　　　　　　　　决定。当机械波从一种介质进入另一种介质时,波的频率　　　　　　　,波长　　　　　　　。
情境链接想一想,对同一个声音,我们隔着墙听和直接听,音调会有区别吗?为什么?
教材拓展阅读教材P69蓝色框内的内容,回答:什么是一维简谐波?什么是球面波?
提示 没有区别,声音传播过程频率不变。
提示 只沿一个方向传播,各质点振幅都相等的波称为平面波,或一维简谐波;在各向同性介质中,如果波向各个方向传播,就形成球面波。在球面波中,沿任一传播方向,质点的振幅都是依次减小的。
易错辨析(1)两个相邻波峰(或波谷)之间的距离为一个波长。(　　)(2)两个密部(或疏部)之间的距离为一个波长。(　　)(3)振动在介质中传播一个波长的时间是一个周期。(　　)(4)同一列波从一种介质进入另一种介质时不变的量是频率。(　　)(5)波在同一种均匀介质中是匀速传播的。(　　)
探究点一　对波长、周期和频率的理解及应用
导学探究甲、乙两同学在讨论机械波的波长时,甲认为波源振动的振幅越大,形成的机械波波长越长;乙认为波源振动的频率越高,形成的机械波的波长越短。这两种观点对吗?为什么?
提示 甲的观点错误,乙的观点正确。根据波速与波长的关系有v= =λf,波速由介质决定,介质一定,波的传播速度一定,频率越高,波长越短,波长与振幅无关。
知识归纳1.关于波长的定义“同相振动”和“相邻”是波长定义的两个必要条件,缺一不可;无论从什么位置开始,一个完整的正(余)弦曲线对应的水平距离为一个波长。2.关于波长与周期
3.波的空间周期性(1)相隔距离为一个波长的整数倍的两质点,振动情况完全相同,且离开平衡位置的位移“总是”相等,振动速度大小和方向也“总是”相同,因而波长显示了波的空间周期性。(2)相隔距离为半波长的奇数倍的两质点的振动情况完全相反,即在任何时刻它们的位移大小相等、方向相反,速度也是大小相等、方向相反,会同时一个在波峰、一个在波谷或同时从相反方向经过平衡位置。
应用体验【例1】 某同学漂浮在海面上,虽然水面波正平稳地以1.8 m/s的速率向着海滩传播,但他并不向海滩靠近。该同学发现从第1个波峰到第10个波峰通过身下的时间间隔为15 s。下列说法正确的是(　　)A.水面波是一种机械波B.该水面波的频率为6 HzC.该水面波的波长为6 mD.水面波没有将该同学推向岸边,是因为波传播时能量不会传递出去
方法技巧　求解波的周期和波长的方法(1)根据一定时间的波峰个数确定周期;(2)波在一个周期内传播的距离等于一个波长,根据公式λ=vT来确定波长或由两个相邻的振动相位总是相同的质点间的距离等于一个波长来求解。
对点演练1如图所示,训练者跨步蹲,双手各自正握同一材质的两绳一端,在竖直方向上下甩动,在绳子上交替做出不同的波动,其运动状态可视为简谐运动。由于初练者双手肌肉力量不一致,左手每秒抖动4下,右手每秒抖动5下,则在左、右两绳上传播的波(　　)A.周期之比为4∶5B.速度之比为5∶4C.振幅之比为4∶5D.波长之比为5∶4
导学探究波的传播速度取决于什么?不同频率的横波在同一种介质中的传播速度是否相同?当波从一种介质进入另一种介质时,波长、频率和波速哪个物理量保持不变?
提示 机械波的传播速度取决于介质。同一种介质中频率不同的机械波传播速度相同。当波从一种介质进入另一种介质时,频率保持不变,波长和波速会发生变化。
知识归纳频率、波长和波速间的定量关系及决定因素(1)定量关系是v=λf。(2)频率、波长、波速的决定因素:波速由介质本身性质决定(一般来说,固体中波速较大,液体中次之,气体中波速最小),不同频率的同类机械波在相同介质中传播速度相同,在不同介质中传播速度会不同。波的周期(或频率)取决于波源的周期(或频率)。
注意:①由公式可知:只要f、v其中一个发生变化,λ必然发生变化,故波长由波源和介质共同决定。②波由一种介质进入另一种介质时,其频率不变,都等于波源的振动频率,但波速和波长要发生变化。
特别提示　波速与质点振动速度的区别波速由介质的性质决定,与波的频率、质点的振幅无关,在同一种均匀介质中波速为一定值。波速与质点的振动速度是两码事:波速是振动形式匀速传播出去的速度,方向与波传播方向相同;质点的振动速度是质点在平衡位置附近振动时的速度,大小、方向均随时间改变。波的传播过程就是振动状态的传播过程。根据Δx=v·Δt便可求出某一振动状态传到空间某一位置所经历的时间,也可求出经Δt时间波向前传播的距离(在波速v已知的情况下)。
应用体验【例2】 (多选)如图所示,波源O垂直于纸面做简谐运动,所激发的横波在均匀介质中向四周传播,图中虚线表示两个相位相同的质点组成的线。t=0时,离O点5 m的A点开始振动,且向上振动;t=1 s时,离O点10 m的B点也开始振动,此时A点回到平衡位置向下运动。下列判断正确的是(　　)A.该波的波速一定为5 m/sB.该波的波长一定为2 mC.波源开始振动时振动方向向下D.t=1 s时,AB连线上可能有3个点处于最大位移处
对点演练2(多选)矩形ABCD处于均匀介质中,AB=16 m,BC=12 m,一波源刚好位于B点,波源的振动状态向各方向传播形成简谐横波,波源每隔0.5 s经过平衡位置一次。某时刻介质中部分波形如图所示,实弧线EG与虚弧线FH为相邻的波峰和波谷,EF=GH=5 m,则(　　)A.波源振动周期为T=0.5 sB.波的波长为λ=10 mC.波的传播速度为10 m/sD.波源振动状态传至D处需要4 s
解析 波源每隔0.5 s经过平衡位置一次,则波源周期为1 s,故A错误;波峰和波谷之间的距离为5 m,所以波的波长为λ=10 m,故B正确;
1.(波速与波长、频率的关系)(多选)对于机械波,关于公式v=λf的说法正确的是(　　)A.v=λf适用于一切波B.由v=λf知,f增大,则波速v也增大C.v、λ、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fD.由v=λf知,波长是2 m的声音比波长是4 m的声音传播速度小2倍
解析 公式v=λf适用于一切波,无论是机械波还是电磁波,A正确;机械波的波速由介质本身决定,与波长λ、频率f无关,B、D错误;对同一列波,其频率由波源决定,与介质无关,C正确。
2.(波速)健身市场上一种时尚的运动器材“战绳”如图甲所示,健身者把两根绳子一端固定在P点上,用双手各自将绳子的另一端分别握住,然后根据锻炼的需要以不同的频率、不同的幅度上下抖动绳子,使绳子振动起来,从而达到健身的目的。某时刻,绳子形成的波形如图乙所示(还未传到P点),其中A、B是右手绳子上的两个点,下列说法正确的是(　　)A.健身者左右两手刚抖动时的方向是相同的B.无论右手如何抖动绳子,A、B两点的振动步调都不可能相反C.改变抖动绳子的幅度,绳子上的波形传播到P点的时间不变D.增大抖动绳子的频率,绳子上的波形传播到P点的时间变短
解析 质点的起振方向与波源起振方向相同,由图乙可知健身者右手刚抖动时的方向向上,左手刚抖动时的方向向下,故A错误;减小抖动的频率,因波速不变,由v=λf知波长增大,A、B两点间可能出现半个完整的波形,则A、B两点的振动步调相反,故B错误;波的传播速度由介质决定,与波源的振幅无关,无论如何改变抖动的幅度,波速不变,绳子上的波形传播到P点的时间不变,故C正确;波的传播速度由介质决定,与波源的振动频率无关,增大抖动的频率,波速不变,则绳子上的波形传播到P点的时间不变,故D错误。
3.(波长、波速和频率的关系)一列声波在第一种均匀介质中的波长为λ1,在第二种均匀介质中的波长为λ2,若λ1=2λ2,则该声波在两种介质中的频率之比和波速之比分别为(　　)A.2∶1,1∶1B.1∶2,1∶4C.1∶1,2∶1D.1∶1,1∶2
解析 波在两种介质中传播时频率不变,即频率之比为1∶1;根据v=λf可知,波速之比为2∶1。
4.(波的周期、频率、波长)(多选)如图所示,波源O从平衡位置开始竖直向上振动,产生的简谐波向左、右两个方向传播,波速均为v=50 m/s。经过一段时间后,A、B两质点先后开始振动,已知OA=1.5 m,OB=3.25 m,波的振动频率为f=50 Hz,则下列说法正确的是(　　)A.波的周期为0.01 sB.波的波长为1 mC.A、B两质点的起振方向均竖直向上D.当质点B开始振动时,质点A已振动了2个周期
5.(波的波速、波长)如图所示,左边为竖直方向的弹簧振子,小球连接一根水平的长软绳,并沿绳方向取x轴,t=0时刻,弹簧振子以2 Hz的频率从平衡位置O向上开始运动。t=1 s时,x=10 cm处的绳上质点开始振动,则(　　)A.绳波的波长为10 cmB.绳上各质点都沿x轴方向运动C.波在绳上传播的速度为10 m/sD.t=1 s时,x=5 cm处的绳上质点正从平衡位置向上振动