（人教版）高中选修3-4物理 12.3《波长、频率和波速》精品教案（含答案）

（人教版）高中选修3-4物理 12.3《波长、频率和波速》精品教案（含答案）内容摘要：

3、(1)定义:机械波在介质中传播的速度称为波速。 波速等于 传播距离(或一个波长)和 传播时间(或一个周期)的比值。 (2)定义式: v= ,它又等于波长和频率的乘积,公式为 v= f。 这两个公式虽然是从机械波得到的,但也适用于电磁波。 (3)决定因素:机械波在介质中的传播速度由 介质本身的性质决定,在不同的介质中,波速不同,另外,波速还与 温度有关。 邻”一词?解答:波的传播具有周期性,振动相位总是相同的点有很多。 质点的振动频率与波源的频率有何关系?解答:频率相同。 答:由介质本身的性质决定。 主题 1:波长问题:(1)在一个波长内,如果两个质点在某个时刻位移是相同的,那么这两个质点间的距离是不是一定等 5、时间和空间联系在一起?解答:(1)由于波的周期(或频率)就是波源质点振动周期(或频率),所以波的周期(或频率)应由波源决定,与传播波的介质无关。 (2)经过一个周期,波源完成一次全振动,在介质中正好形成一个完整的波形,即在一个周期的时间内,振动在介质中传播一个波长。 反之,振动在介质中传播一个波长,所用时间一定是一个周期。 知识链接:每隔一个波长距离,波形就重复出现;每隔一个周期,波形恢复原来的形状,这就是波的“空间周期性”和“时间周期性”。 主题 3:波速问题:(1)能不能说波速与波长成正比,与频率成正比(或与周期成反比)?(2)波速与质点的振动速度有什么不同?(3)波从一种介质进入另一种介质,波长 7、解正确的是( )。 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 选项正确;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、答案】评】波速表示振动在介质中传播的快慢,它由介质性质决定,与波源无关。 2.(考查对 v=f 的理解)对于机械波,关于公式 v=f 的说法中正确的是( )。 f 适用于一切波B.由 v=f 知, f 增大,则波速 v 、 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 v=f 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 9、方向,但质点不会随着波向前传播,所以 C 错;经周期后质点 R 到达最低点,速度为 0,D 对。 【答案】评】根据波的图象可以得到波长、振幅、该时刻各质点的位移等信息。 4.(考查图象的综合应用)如图所示,图甲为一列沿水平方向传播的简谐横波在t=0 时的波形图,图乙是这列波中质点 P 的振动图象,那么:(1)该波的传播速度为 m/s。 (2)该波的传播方向为 (填“向左”或“向右”)。 【解析】(1)波的周期 T=2 s,波长 = 1 m,波速 v=0.5 m/s。 (2)由图乙可知在 t=0 时, P 点沿 y 轴正方向运动,结合图甲判断波是向左传播的。 【答案】(1)0 (2)向左【点评】根据波速 10、公式,并结合各图象的物理意义确定波的传播情况。 拓展一:对波长的深入理解最新海量高中、列说法中正确的是( )。 、 C、 E、 G、 I 、 F 、 H 、 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【分析】从相位角度定义,波长就是“振动相位总是相同的两个相邻质点间的距离”,注意“总是相同”“相邻”这些条件。 如果从位移角度理解就是“相对平衡位置的位移总是相等的相邻质点间的距离”。 【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 11、五个点的位移不总是相同,A 项错误;质点B、 F 是处在相邻波峰的两个点,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 是处在相邻波谷的两个点,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,所以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】拨】在理解波长的概念时,要注意切不可把“在波动中,振动相位总是相同的质点”“在波动中某一时刻位移相等的质点”与“在波动中,振动相位总是相同的两个相邻质点”混为一谈,另外,还要注意“相邻 12、”二字,不要把波长的概念理解为“在振动中位移总是相同的质点间的距离”。 拓展二:波长、列说法中正确的是( )。 波传播的速度越慢最新海量高中、波传播一个波长的距离所用的时间越短【分析】本题考查机械波的波长、波速、频率的制约因素。 它们都和振幅无关,频率由波源决定,波速由介质决定,波长由频率、波速两者决定。 【解析】波速的大小由介质本身的性质决定,与振幅无关,所以 A、B 均错;由于振动质点做简谐运动,在一个周期内,振动质点走过的路程等于振幅的 4 倍,所以 C 选项错误;根据经过一个周期 T ,振动在介质中传播的距离等于一个波长,所以振动的频率越高,则波传播一个波长的距离所用的时间越短,D 选项正确。 13、【答案】D【点拨】波速 v=f 是表示波传播规律的一个基本公式。 在机械波中,波的周期和频率由波源的周期和频率决定,在波传播过程中是不变的,波速是由介质本身的性质决定的,在不同介质中传播的速度不同。 所以波从一种介质进入另一种介质时,周期和频率不变,波长与波在介质中的波速成正比。 拓展三:波长、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。 【分析】关于波速的计算问题,需要注意多解问题。 给了某时刻的波形图和0.2 s 后的波形图,但不知道波的传播方向,它可能向左传播也可能向右传播;对于每个可能的传播方向,时间与周期的关系也不确定,例如,如果向右传。