波長(zhǎng)-頻率和波速

1、12.3 波 長(zhǎng)、頻 率 和 波 速,第十二章 機(jī)械波,振子的運(yùn)動(dòng)最顯著的特點(diǎn)是什么？,往復(fù)性-重復(fù)性-周期性,想一想,2020/10/5,2,周期和頻率都反映振動(dòng)快慢，那么它們與哪些因素有關(guān)呢？,與振幅無(wú)關(guān)。,與彈簧有關(guān)，勁度系數(shù)越大，周期越小。,固有周期和固有頻率,2020/10/5,3,周期和頻率都反映振動(dòng)快慢，那么它們與哪些因素有關(guān)呢？,與振子質(zhì)量有關(guān)，質(zhì)量越大，周期越大。,固有周期和固有頻率,2020/10/5,4,O,x,t,物理意義：同一質(zhì)點(diǎn)在不同時(shí)刻偏離平衡位置的位移。,振動(dòng)圖象的畫(huà)法-描點(diǎn)法,回顧：從簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)圖象可以求哪些物理量 ?,t/s,x/m,5,-5,0,2,4,6,

2、直接描述量：,振幅A:圖像的峰值.,周期T:完整的正（余） 弦圖形,任意時(shí)刻的位移x:對(duì)應(yīng)于圖像上某一點(diǎn)的坐標(biāo)（t，x）,間接描述量,頻率:f=1/T,速度系列：動(dòng)能,位移系列：回復(fù)力、加速度、勢(shì)能,位移系列和速度系列具有互余關(guān)系，此消彼長(zhǎng)。,橫波動(dòng)畫(huà)展示,復(fù)習(xí),機(jī)械波:,機(jī)械振動(dòng)在介質(zhì)中傳播形成機(jī)械波,分類：,橫波和縱波,條件：,波源和介質(zhì),特點(diǎn):,質(zhì)點(diǎn)不隨波而遷移,波傳遞振動(dòng)形式、能量、信息,各質(zhì)點(diǎn)起振方向、周期、頻率、 振幅均與波源相同,一個(gè)周期內(nèi)，波傳播的距離為一個(gè)波長(zhǎng),波源停止振動(dòng)，各質(zhì)點(diǎn)由遠(yuǎn)及近依次停止,已知波的傳播方向，怎樣判定質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向？,哪些點(diǎn)的振動(dòng)步調(diào)完全一致？,注意,

3、一、波長(zhǎng)（）,1、定義: 在波動(dòng)中，振動(dòng)相位總是相同的兩個(gè)相鄰質(zhì)點(diǎn)間的距離，叫做波長(zhǎng)。,思考,注意觀察：在波動(dòng)中，相隔等于波長(zhǎng)的兩個(gè)點(diǎn)的振動(dòng)特點(diǎn)？,1）.這兩點(diǎn)對(duì)平衡位置的位移的大小和方向總保持相同,2）.這兩點(diǎn) 速度大小和方向總保持相同,3）.這兩點(diǎn)振動(dòng)步調(diào)總保持相同,說(shuō)明,2、另一定義: 在波動(dòng)中，對(duì)平衡位置的位移總是相同的兩個(gè)相鄰質(zhì)點(diǎn)間的距離，叫做波的波長(zhǎng)。,一、波長(zhǎng)（）,x /cm,1,3,5,7,4,6,10,14,15,19,22,27,28,3,2,5,7,8,9,11,12,13,16,20,18,17,24,23,21,29,26,25,4,y/cm,有哪些質(zhì)點(diǎn)與第4個(gè)質(zhì)點(diǎn)振

4、動(dòng)方向相同？ 有哪些質(zhì)點(diǎn)與第4個(gè)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向相反？,思考,注意觀察：在波動(dòng)中，相隔等于半個(gè)波長(zhǎng)的兩個(gè)點(diǎn)的振動(dòng)特點(diǎn)？,2).相隔/2的兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)的步調(diào)總是相反,1).相隔的兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)的步調(diào)總是相同,. 相隔整數(shù)倍的兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)的步調(diào)總是相同,相隔/2的奇數(shù)倍兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)的步調(diào)總是相反,2.拓展,在橫波中,兩個(gè)相鄰的波峰(或波谷)之間的距離等于波長(zhǎng). 在縱波中,兩個(gè)相鄰的密部(或疏部)之間的距離等于波長(zhǎng),3.實(shí)際應(yīng)用,振源振動(dòng)一個(gè)周期，波向前傳遞一個(gè)波長(zhǎng),振源振動(dòng)3個(gè)周期，波向前傳遞3個(gè)波長(zhǎng),3,介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的頻率都等于波源的振動(dòng)頻率，我們把這個(gè)頻率叫做波動(dòng)的頻率，通常用字母f表示，單位是Hz,二、波的頻

5、率 1、定義：,人耳能夠感覺(jué)到的聲波的頻率約為20Hz20000Hz男低音歌唱家發(fā)出的聲音可以低到65Hz，而女高音歌唱家可以高達(dá)1180Hz,2、思考,同一列波在不同介質(zhì)中的頻率（周期）如何變化？為什么？,同一列波在不同介質(zhì)中的頻率（周期）保持不變。,三、波速,波以一定的速度（波速）向前傳播。在單位時(shí)間內(nèi)某一波峰或波谷（疏部和密部）向前移動(dòng)的距離，等于波速,三、波速 1.定義,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,反映振動(dòng)在介質(zhì)中傳播的快慢程度,3.物理意義,4.說(shuō)明,（1）波速的大小由介質(zhì)的性質(zhì)決定，同一列波在不同的介質(zhì)中傳播速度不同。,（2）同一列波在同一

6、介質(zhì)中 _傳播 。,（3）區(qū)分波速和振動(dòng)速度 。,勻速,四、波長(zhǎng)、周期（或頻率）和波速的關(guān)系,(1)波速等于波長(zhǎng)和頻率的乘積.,(2)波速等于波長(zhǎng)和頻率的乘積這一關(guān)系雖從機(jī)械波得到，但對(duì)其他形式的彼（電磁波、光波）也成立,1波速由什么決定？ 波速由介質(zhì)決定，與波的頻率、質(zhì)點(diǎn)的振幅無(wú)關(guān) 2頻率由什么決定？ 波的頻率只取決于波源，與波速、波長(zhǎng)無(wú)關(guān)。波在傳播過(guò)程中、從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時(shí)頻率不變。 3波長(zhǎng)由什么決定？ 波長(zhǎng)則決定于v和T。波從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)波速發(fā)生變化，周期不變，波長(zhǎng)發(fā)生變化；波在同一介質(zhì)中傳播，當(dāng)周期發(fā)生變化，波長(zhǎng)也發(fā)生變化。,1.一列波在不同介質(zhì)中傳播，保持不變的物理

7、量是 A. 波長(zhǎng) B. 波速 C. 頻率 D. 周期,鞏固練習(xí),CD,2一列波的波長(zhǎng)為，沿著波的傳播方向在任意時(shí)刻，具有相同位移的質(zhì)點(diǎn)是(其中k=0，1，2，) ,A相距/2的兩質(zhì)點(diǎn) B. 相距的兩質(zhì)點(diǎn) C. 相距(2k+1)/2的兩質(zhì)點(diǎn) D. 相距2k的兩質(zhì)點(diǎn),BD,3 、一列沿x方向傳播的橫波，其振幅為A，波長(zhǎng)為，某一時(shí)刻波的圖象如圖3所示。在該時(shí)刻，某一質(zhì)點(diǎn)的坐標(biāo)為(，0)，經(jīng)過(guò)T/4后該質(zhì)點(diǎn)的坐標(biāo)為：,B,4、關(guān)于波速說(shuō)法正確的有（ ） A波速由介質(zhì)和波源共同決定 B提高振源頻率，波的傳播速度將增大 C同時(shí)在空氣中傳播兩列聲波，波長(zhǎng)較大的聲波傳播較快 D頻率大的聲波在空氣中傳播的波長(zhǎng)越

8、短 E波速反映了介質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的快慢 F波速反映了振動(dòng)在介質(zhì)中傳播的快慢,DF,課 堂 練 習(xí),5、關(guān)于v=f說(shuō)法正確的是（ ） A它們適用于一切波（包括電磁波、光波） B同一列波在傳播過(guò)程中，從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時(shí)f 保持不變 C由v=f可以看出，波速與頻率成正比 D由上式可得出同類波在同一種介質(zhì)中傳播時(shí)，波長(zhǎng)和頻率成反比,ABD,課 堂 練 習(xí),6.關(guān)于簡(jiǎn)諧波說(shuō)法中正確的是（ ） A兩個(gè)振動(dòng)情況完全相同的質(zhì)點(diǎn)之間的距離是一個(gè)波長(zhǎng) B任意兩個(gè)波峰或波谷之間的距離叫波長(zhǎng) C波動(dòng)在一周期內(nèi)向前傳播的距離等于波長(zhǎng) D在一個(gè)周期內(nèi)質(zhì)點(diǎn)所走過(guò)的路程等于一個(gè)波長(zhǎng),C,課 堂 練 習(xí),1,2,3,7.

9、 例題： 下圖的實(shí)線是一列簡(jiǎn)諧波在某一時(shí)刻的波形曲線，經(jīng)0.5秒后，波形如圖中的虛線所示。該波的周期 T 大于0.5秒 1、如果波是向左傳播的，波速是多大？周期是多大？ 2、如果波是向右傳播的，波速是多大？周期是多大？,秒時(shí)的波形,0.5秒時(shí)的波形,解答： 1、如果波向左傳播，波形向左移動(dòng)了,2、如果波向右傳播，波形向右移動(dòng)了,拓展：若把條件“設(shè)該波的周期T大于0.5s”去掉，該題又該如何解答？,五、波動(dòng)的周期性特點(diǎn),質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)路程的周期性:,傳播距離的周期性:,傳播時(shí)間的周期性:,傳播速度的多解性:,S=n4A+S(n=0,1,2,3,)其中A為振幅。 S為不足一次全振動(dòng)通過(guò)的路程,X=n+X(n=0,1,2,3,)其中X為不足一個(gè)波長(zhǎng)的部分,t=nT+t(n=0,1,2,3,)其中T為周期。 t為不足一個(gè)周期的部分,8. 一列簡(jiǎn)諧橫波沿x軸傳播，t=0時(shí)刻的波形如圖實(shí)線所示，經(jīng)過(guò)t=0.05s后的波形如圖虛線所示。已知t小于一個(gè)周期，則（ ） A這列波的波長(zhǎng)是4m B這列波的振幅是0.4m C這列波的波速一定是20m/s D這列波的頻率可能是15Hz,AD,課 堂 練 習(xí),9. 如圖4位某一簡(jiǎn)諧波的波形圖，傳播方向向