3.2 波速与波长、频率的关系 课件-2023-2024学年高二上学期物理教科版（2019）选择性必修第一册

2．波速与波长、频率的关系 思 维 导 图 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（包括一个“完整的波”）,叫做波的波长. 一、波长（ λ ） 请想一想，为什么要强调“相邻”两个字？ （1）这两点对平衡位置的位移的大小和方向总保持相同． （2）这两点 速度大小和方向总保持相同. （3）这两点振动步调总保持相同. 发现 (2)相隔λ/2的两个质点的步调总是相反 (1)相隔λ的两个质点的步调总是相同 相隔λ整数倍的两个质点的步调总是相同 相隔λ/2的奇数倍两个质点的步调总是相反 拓展 振源振动一个周期，波向前传递一个波长 ｘ ｙ ｏ λ 振源振动3个周期，波向前传递3个波长 ｘ ｙ ｏ 3λ 二、振幅（ A ） 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，如图2-2-3所示. 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，波的振幅大小是波所传播能量的直接量度. 三、频率（ f ） 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，通常用字母f表示，单位是Hz.波的频率也等于在单位时间内通过某点的“完整的波”的数目. 波的频率等于波源振动的频率，与介质无关.在前面的学习中，我们已经知道频率与周期的关系为 或 四、波速（ v ） 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，所以波传播的速度为 根据周期与频率的关系。上式可写为 机械波在介质中的传播速度由介质的性质决定.在同一均匀介质中，波的传播速度不变，波长与频率成反比；在不同的介质中，波的传播速度不同.当波从一种介质进入另一种介质时，波的频率保持不变，波长发生改变. 思考 同一列波在不同介质中的频率（周期）如何变化？为什么？ 同一列波在不同介质中的频率（周期）保持不变。 三、波速 ｘ ｙ ｏ 波以一定的速度（波速Ｖ）向前传播。在单位时间内某一波峰或波谷（疏部和密部）向前移动的距离，等于波速 ｔ时刻的波形 ｔ＋△ｔ时刻的波形 △ｘ Ｖ＝ △ｘ △ｔ 1.定义 波形（如波峰、波谷；疏部、密部）向前平移的速度就等于波速。 2.公式 反映振动在介质中传播的快慢程度 3.物理意义 振源振动一个周期，波向前传递一个波长 ｘ ｙ ｏ λ 振源振动3个周期，波向前传递3个波长 ｘ ｙ ｏ 3λ 说明 （1）波速的大小由介质的性质决定，同一列波在不同的介质中传播速度不同。 （2）同一列波在同一介质中 ______传播 。 （3）区分波速和振动速度 。 匀速 1、说明 (1)波速的大小由介质的性质决定，同一列波在不同介质中传播速度不同. (2)一列波在同一均匀介质中是匀速传播的. (3)要区分波速与质点振动速度的含义. (4)经过一个周期，振动在介质中传播的距离等于一个波长. (5)波速等于波长和频率的乘积这一关系虽从机械波得到，但对其他形式的彼（电磁波、光波）也成立. 教材例题P27 波速由介质决定，与波的频率、质点的振幅无关. 波的频率只取决于波源，与波速、波长无关.波在传播过程中、从一种介质进入另一种介质时频率不变. 波长则决定于v和T.波从一种介质进入另一种介质波速发生变化，周期不变，波长发生变化；波在同一介质中传播，当周期发生变化，波长也发生变化. 1．波速由什么决定？ 2．频率由什么决定？ 3．波长由什么决定？ 四、波速与波长、频率（或周期）的关系 y x O 如图所示为一列向右传播的简谐波在某时刻的波形图试画出再经过T/4、 T/2、 3T/4、T和5T/4时的波形图. 试画出该时刻前T/4、 T/2时刻的波形图. 波的传播方向 五、已知波速和波形，如何画出再经Δt时间前、后的波形图？ 经历一个周期（或整数倍）波形图不变. 理解 （1）画下一时刻的波形时沿着传播方向平移，画前一时刻的波形时逆着传播方向平移. （2）当时间间隔超过一个周期时，只考虑周期整数倍后剩余的时间. （3）可先选定两个相邻的特殊点进行平移，然后补全余下的部分. 作图技巧 1 2 3 ｘ ｙ ｏ 例题： 下图的实线是一列简谐波在某一时刻的波形曲线，经0.5秒后，波形如图中的虚线所示。该波的周期 T 大于0.5秒 1、如果波是向左传播的，波速是多大？周期是多大？ 2、如果波是向右传播的，波速是多大？周期是多大？ ｔ秒时的波形