第三章 第2节 波速与波长、频率的关系（Word教参）-【优化指导】2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第一册（教科版）

第2节　波速与波长、频率的关系 课程内容要求 核心素养提炼 1.知道波长、振幅、频率和波速的概念． 2．掌握波速与波长、频率的关系． 1.物理观念：波长、振幅、频率、波速． 2．科学思维：应用波速公式解决波的传播问题． 3．科学态度与责任：应用波速公式解决生活中波的实际应用问题． 1．波长：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”). 2．振幅：在波动中，各质点离开平衡位置的最大距离．质点振动的振幅也称为波的振幅． 3．频率：(1)波在传播过程中，介质中各质点振动的频率相同，这个频率也称为波的频率．其在数值上等于单位时间内通过某点的“完整的波”的数目． (2)波的频率等于波源振动的频率，与介质种类无关(选填“有关”或“无关”). (3)波的频率与周期的关系：f＝． [判断](对的画“√”，错的画“×”) (1)横波中两个波峰(或波谷)之间的距离为一个波长．(×) (2)纵波中两个密部(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．(√) 1．(1)波速：波的传播速度． (2)波速与波长、频率的关系：v＝＝λf(用公式表示). 2．特点 (1)机械波在介质中的传播速度由介质本身的性质决定，不同频率的机械波在相同均匀介质中的传播速度相等(选填“相等”或“不相等”). (2)某种机械波从一种介质进入另一种介质时，波的频率不变，波长改变． [思考] (1)有人认为：“由公式v＝λf知，波的频率越高，波速越大．”这种说法正确吗？ 提示　不正确．机械波的传播速度只与介质本身的性质和温度有关，与波的频率无关． (2)v＝与v＝有何区别和联系？ 提示　在同一均匀介质中，波的传播速度恒定，波速可以用v＝计算，且当t＝T时，x＝λ.v＝仅适用于波的传播，而v＝既适用于波的传播，又适用于研究物体的运动等情况． 探究点一　波长和波速的理解 观察横波和纵波的示意图． 横波的波长 纵波的波长 (1)如何确定横波的波长？ (2)如何确定纵波的波长？ 提示　(1)横波的波长可以用相邻的两个波峰或波谷的距离来确定． (2)纵波的波长可以用相邻的两个密部或疏部的距离来确定． 1．对波长的理解 (1)关于波长的定义：“相邻”和“同相振动”是波长定义的关键，二者缺一不可． (2)关于波长与周期：质点完成一次全振动，波向前传播一个波长，即波在一个周期内向前传播一个波长． 可推知，质点振动个周期，波向前传播个波长；反之，相隔个波长的两质点的振动的时间间隔是个周期．并可依此类推． 2．对波速的理解 (1)波速的实质：波的传播速度即波形的平移速度． (2)波从一种介质进入另一种介质，波源不变，波的频率不会发生变化；介质的变化导致波速和波长发生改变． (3)波速和波长、频率的决定因素及关系： 物理量 决定因素 关系 频率 取决于波源，而与v、λ无直接关系 v＝λf 波长 波长λ只取决于v和T，只要v、T其中一个发生变化，λ值必然发生变化 波速 取决于介质的物理性质，它与T、λ无直接关系 (多选)如图所示，1、2、3、……10各质点间的距离均是1 m，当t＝0时，质点1开始向上振动，经0.1 s第一次到达最大位移处，而振动向右传播至质点3，则以下结论正确的是(　　) A．波的传播速度是10 m/s，周期是0.4 s B．波的频率是2.5 Hz，波长是8 m C．再经0.1 s波传播到质点5，质点4到达平衡位置 D.从质点1开始振动计时，波传播到质点10时，经过了0.45 s，质点8到达最大位移处 BD　[由t＝0时刻和t＝0.1 s时质点1的位置可确定周期T＝0.4 s，频率f＝2.5 Hz，0.1 s＝T内波由质点1传到质点3，则波长λ＝8 m，由v＝得波速v＝20 m/s，选项B正确，A错误；再经0.1 s，波又向右传播2 m至质点5，此时质点4不在平衡位置，选项C错误；当波传至质点10时，传播距离Δx1＝1λ，历时Δt＝1T＝0.45 s，此时质点8在最大位移处，选项D正确．] [训练1]　30 ℃时声波在不同介质中的传播速度如下表所示．由此可知，当声波由空气进入纯水中时，波速增大，则下列说法正确的是(　　) 介质 空气 纯水 盐水 橡胶 软木 铜 铁 波速/ (m·s－1) 332 1 490 1 531 30～50 480 3 800 4 900 A.频率增大，波长不变 B．频率不变，波长变大 C．频率和波长都不变 D．频率和波长都变大 B　[波在传播过程中频率不变，当声波从空气进入水中时，频率f不变，波速v增大，则由公式v＝λf知波长增大．] 探究点二　波长、频率、波速及其关系的应用 一列一维简谐横波如图所示，质点A、