河南省新安县第一高级中学高中物理《12.3 波长、频率和波速》导学案 新人教版选修3-4.docVIP

河南省新安县第一高级中学高中物理选修3-4《12.3 波长、频率和波速》导学案 学习目标 知道描述波的物理量──波长，周期（频率）和波速 会用波的公式：解题 明确振动图象与波动图形的区别 4、掌握波的时间周期性和空间周期性的特点 新知预习 1.波长（λ）:在波动中，振动总是相同的两个相邻质点间的距离叫做波长，在横波中，两个相邻或两个相邻之间的距离等于波长；在纵波中，两个相邻或两个相邻之间的距离等于波长. 2.频率(f)：波的频率由决定，在任何介质中频率不变，等于波源振动频率. 3.波速（v）：波速仅由决定，波速与波长和周期的关系为，即波源振动几个周期，波向前传播个波长. 典题·热题 知识点一 波长、频率和波速 例1下列对波速的理解正确的是( ) A.波速表示振动在介质中传播的快慢 B.波速表示介质质点振动的快慢 C.波速表示介质质点迁移的快慢 D.波速跟波源振动的快慢无关 解析：机械振动在介质中传播的快慢用波速表示，它的大小由介质本身的性质决定，与介质质点的振动速度是两个不同的概念，与波源振动快慢无关，故A、D两项正确；波速不表示质点振动的快慢，介质质点也不随波迁移，因此B、C两项错误. 答案：AD 例2图123-2所示的是一列简谐波在某一时刻的波形图象，下列说法中正确的是( ) A.质点A、C、E、G、I在振动过程中位移总是相同 B.质点B、F在振动过程中位移总是相等 C.质点D、H的平衡位置间的距离是一个波长 D.质点A、I在振动过程中位移总是相同，它们的平衡位置间的距离是一个波长 解析：从图象中可以看出质点A、C、E、G、I在该时刻的位移都是零，由于波的传播方向是向右的，容易判断出质点A、E、I的速度方向是向下的，而质点C、G的速度方向是向上的，因而这五个点的位移不总是相同，A项错误；质点B、F是同处在波峰的两个点，它们的振动步调完全相同，在振动过程中位移总是相等，B项正确；质点D、H是处在相邻的两个波谷的点，它们的平衡位置之间的距离等于一个波长，C项正确；虽然质点A、I在振动过程中位移总是相同，振动步调也完全相同，但由于它们不是相邻的振动步调完全相同的两个点，它们的平衡位置之间的距离不是一个波长（应为两个波长），D项错误. 答案：BC 误区警示 在理解波长的概念时，要注意切不可把“在波动中，振动相位总是相等的质点”与“在振动中某一时刻位移相等的质点”混为一谈，另外还要注意“相邻”二字，不要把波长的概念理解为“两个在振动中位移总是相等的质点间的距离”. 知识点二 波长、频率和波速关系及其应用 例3如图123-3所示，沿波的传播方向上有间距均为1 m的六个质点a、b、c、d、e、f.均静止在各自平衡位置，一列横波以1 m/s的速度水平向右传播，t=0时到达质点a，质点a开始由平衡位置向上运动，t=1 s时，质点a第一次到达最高点，则在4 s＜t＜5 s这段时间内( ) 图123-3 A.质点c的加速度逐渐增大 B.质点a的速度逐渐增大 C.质点c向下运动 D.质点f保持静止 解析：由t=1 s质点a第一次到达最高点知周期T=4 s，再由波速v=1 m/s知波长λ=vt=4 m，又知各质点相距1 m，故a与e相距一个波长，是振动步调完全相同的质点. 在4 s＜t＜5 s这段时间内，a又离开平衡位置向最高点运动，受的回复力越来越大，因而加速度逐渐增大，但速度越来越小；c质点与a质点振动步调相反，正从平衡位置向最低点运动，因而加速度逐渐增大，但速度越来越小，在4 s＜t＜5 s这段时间内，波传播的距离是4 m＜x＜5 m，波还没有传到质点f，f仍静止不动，答案是A、C、D三项. 答案：ACD 巧解提示 如果能画出波形，由波形图判断就更形象直观.如图123-4所示，图中实线表示t=4 s时的波形图，虚线表示4 s＜t＜5 s时的波形图. 例4对机械波关于公式v=λf，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f D.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项正确；机械波的波速仅由介质决定，与频率f无关，所以B、D两项错；对同一列波，其频率由振源决定，与介质无关，故C项正确. 答案：AC 方法归纳 解此类问题的关键是：机械波的波速仅由介质决定，与频率和波长无关；机械波的频率由振源决定，与介质无关. 知识点三 波长、频率和波速的关系与波的图象的综合 例5在图123-5所示的图象中，实线是一列简谐横波在某一时刻的图象，经过t=0.2 s后这列波的图象如图中虚线所示，求这列波的波速. 解析：从波的图象可读出波长λ=4