第三章 2 波速与波长、频率的关系-【导与练】2023-2024学年高中物理选择性必修第一册同步全程学习全书word（新教材，教科版）

2　波速与波长、频率的关系 [学习目标] 1.知道什么是波的波长、振幅。 2.知道什么是波传播的周期(频率),理解周期(频率)与质点振动周期(频率)的关系。 3.理解决定波的周期(频率)的因素,并知道其在波传播过程中的特点。 4.理解波长、周期(频率)和波速的物理意义及它们之间的关系,并会应用这一关系进行计算和分析实际问题。 知识点一　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”),叫作波的波长,常用λ表示。 2.横波中任意两个相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。 知识点二　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.波的振幅大小反映波所传播能量的大小。 3.简谐波:只沿一个方向传播的简谐波,沿传播方向上各质点的振幅都相等。 知识点三　频率 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f·T=1。 知识点四　波速 1.波速:波速是指机械波在介质中传播的速度。波速等于波长与周期的比值。 2.波速公式:v=,它又等于波长与频率的乘积,公式为v=λf。 3.决定波速的因素:机械波在介质中的传播速度由介质的性质决定,在不同的介质中,波速一般不同。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。 1.思考判断 (1)每经历一个周期,波就沿传播方向传播一个波长的距离。(　√　) (2)同一种波在不同介质中传播时周期(或频率)不同。(　×　) (3)在波形图上振动情况总是相同的两质点间的距离等于一个波长。(　×　) (4)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f。(　√　) (5)相距整数倍的两质点振动步调总是相反的。(　×　) (6)v=λf适用于一切波。(　√　) 2.思维探究 (1)有一列简谐波在介质中传播,波所到之处,介质中质点在做什么运动? 答案:在做简谐运动。 (2)波速就是振动速度吗? 答案:不是。波速是指机械波在介质中传播的速度,在同一均匀介质中波速不变;振动速度是指质点在平衡位置附近振动的速度,大小和方向都随时间做周期性变化。 要点一　决定波长、频率、波速的因素 如图所示,是绳波形成的示意图。 (1)在质点1(波源)完成一次全振动的过程中,振动传到了哪个质点?以后这个质点的振动情况与质点1有什么关系? (2)与质点2做同相振动的质点是哪个? 答案:(1)质点13;以后质点13与质点1振动状态(位移和速度)将保持一致,它们的振动是同相的。 (2)与质点2做同相振动的是质点14。 1.周期和频率:只取决于波源,波的周期和频率就是指波源的周期和频率,与v、λ无任何关系。 2.速度v:决定于介质的物理性质,同一种均匀介质,物理性质相同,波在其中传播的速度恒定。即波速由介质决定,与波的频率、波长无关。 3.波长λ:对于一列波,其波长、波速、周期的关系不会变化,始终是v==λf,既然v、T都由相关因素决定,所以这些因素同时又共同决定了波长λ,即波长λ由波源和介质共同决定。 [例1] 机械波在某种介质中传播时,下列说法正确的是(　A　) A.振动的频率越高,则波传播一个波长的距离所用的时间越短 B.在一个周期内,某个振动质点走过的路程等于一个波长 C.振幅越大,则波传播的速度越快 D.振幅越大,则波传播的速度越慢 解析:频率越高,即周期越小,因而波传播一个波长所用时间就越短,故A正确;质点只能上下振动,一个周期走过的路程为4 A,与波长无关,故B错误;波速由介质决定,和振幅无关,故C、D错误。 [针对训练1] 介质中有一列简谐机械波传播,对于其中某个振动质点(　D　) 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: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,选项A、C错误;机械波可能是横波,也可能是纵波,故振动质点的振动方向不一定垂直于波的传播方向,选项B错误;振动质点的振动是由波源的振动引起的,故质点的振动频率等于波源的振动频率,选项D正确。 要点二　波长、周期(或频率)和波速的关系 游泳时耳朵在水中听到的音乐与在岸上听到的是一样的,这说明什么?当波从一种介质进入另一种介质时波长是否改变? 答案:说明波由一种介质进入另一种介质时,频率不变。当波从一种介质进入另一种介质时波速会改变,由v=λf知,波长会改变。 1.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