高中物理人教版选修3-4 12.3波长 频率和波速 课件（47张ppt）

(共47张PPT)
波长
频率和波速
高二年级
物理
1.
机械波的形成
知识回顾
条件：波源和介质
过程：前一个质点依次带动后一个质点
在各自的平衡位置附近做受迫振动。
2.
波的图像（波形）
多个质点在某一时刻的振动情况
知识回顾
3.
机械波的传播
研究对象：一群质点
波长
频率和波速
波的传播规律
应用
学习任务
振动相位相同的质点所具备的特点：
1.质点相对平衡位置的位移相同。
2.质点的振动速度相同。
一.波长
1.定义
在波动中，两个相邻的振动相位
总是相同的质点间的距离。
一.波长
2.符号：?
3.单位：m
4.
读取方法
（如：相邻的波峰间）
（如：相邻的波谷间）
一.波长
一.波长
（如：相邻的密部间或相邻的疏部间）
?
一.波长
a
x
b
c
d
e
g
f
?
?
?
?
?
?
?
图中所示的波形中ab、ac、ad、ae各线段哪一个是
波长？哪一个不是波长？为什么？
判断：
a
x
b
c
d
e
g
f
?
?
?
?
?
?
?
图中所示的波形中ab、ac、ad、ae各线段哪一个是
波长？哪一个不是波长？为什么？
判断：
h
?
i
?
质点f、g、h分别到哪个质点的距离为波长？
p
x
l
m
n
g
f
?
?
?
?
?
h
?
?
判断：
相邻的处于平衡位置的两个质点的振动相位总是相反，它们之间的距离等于半个波长。
相邻的平衡位置间的距离会等于波长吗？
p
x
l
m
n
g
f
?
?
?
?
?
h
?
?
一.波长
y
x
O
一.波长
波长显示了波动过程在空间上的周期性特点。
2.波的频率
定义：单位时间内传播的完整的波的个数。
频率与周期的关系：
二.周期与频率
单位：Hz
（f
）
1.波的周期（T）
定义：振动传播一个波长的距离所需要的时间。
二.周期与频率
二.周期与频率
3.决定因素
由波源的周期和频率决定。
二.周期与频率
4.波的周期和频率显示了波动过程在时间上的周期性特点。
5.两个相同的波形图所对应时刻的时间间隔等于周期的整数倍。
二.周期与频率
1.定义：单位时间内振动状态所传播的距离。
三.波速
2.物理意义：描述波的传播快慢。
三.波速
：
类比总结
波长、周期和波速的计算关系：
——
……
——2
3
——3
类比总结
波长、周期和波速的计算关系：
机械波在介质中的传播速度是由介质本身的性质决定的。
三.波速
3.决定因素：
四.波长、频率和波速的关系
由介质决定
由波源决定
例题1
某乐律的频率为f
=440Hz,试求这个乐音在空气中的波长和在水中的波长。
解：根据波长、频率和波速的关系
,可以求出波长
设温度是0℃，查得水中的声速为1450m/s，空气中的声速为
332m/s,所以
四.波长、频率和波速的关系
由介质决定
由波源决定
由波速和频率
共同决定
特殊点法
y
x
O
波速等于波形向前平移的速度吗？
a
b
c
d
e
特殊点法
y
x
O
振源在左侧
波速等于波形向前平移的速度吗？
a
b
c
d
e
特殊点法
y
x
O
振源在左侧
波速等于波形向前平移的速度吗？
a
b
c
d
e
经T后
特殊点法
y
x
O
振源在左侧
波速等于波形向前平移的速度吗？
a
b
c
d
e
经T后
经T后
y
x
O
振源在左侧
波速等于波形向前平移的速度。
经T后
经T后
五.应用
1.确定下（上）一时刻波形
y
X
O
x
五.应用
1.确定下（上）一时刻波形
y
X
O
经T后
x
例题2
图中实线是一列正弦波在某一时刻的波形曲线。经过0.5s后，其波形如图中虚线所示。设该波的周期T大于0.5s。
⑴
如果波是向左传播的，波的波速是多大？波的周期是大？
⑵
如果波是向右传播的，波的波速是多大？波的周期是大？
y(cm)
x(cm)
O
波
峰
1
波
峰
2
波
峰
3
波
峰
4
12
36
24
48
分析:⑴
如果波是向左传播的，波峰1只能传到波峰2
y(cm)
x(cm)
O
波
峰
1
波
峰
2
波
峰
3
波
峰
4
12
36
24
48
已知:
读出:
⑵
如果波是向右传播的，波峰1只能传到波峰4
y(cm)
x(cm)
O
波
峰
1
波
峰
2
波
峰
3
波
峰
4
12
36
24
48
解（1）如果波是向左传播的，从图中可以看出虚线所示的波
形相当于实线所示的波形向左移动了6cm，由此可求出波速的大小
=0.12m/s
波的周期为
y(cm)
x(cm)
O
波
峰
1
波
峰
2
波
峰
3
波
峰
4
12
36
24
48
解（2）如果波是向右传播的，从图中可以看出虚线所示的波
形相当于实线所示的波形向右移动了18cm，由此可求出波速的大小
=0.36m/s
波的周期为
例题2
图中实线是一列正弦波在某一时刻的波形曲线。经过0.5s后，其波形如图中虚线所示。设该波的周期T大于0.5s。
⑴
如果波是向左传播的，波的波速是多大？波的周期是大？
⑵
如果波是向右传播的，波的波速是多大？波的周期是大？
y(cm)
x(cm)
O
波
峰
1
波
峰
2
波
峰
3
波
峰
4
12
36
24
48
变形
图中实线是一列正弦波在某一时刻的波形曲线。经过0.5后，其波形如图中虚线所示。
⑴
如果波是向左传播的，波的波速是多大？波的周期是大？
y(cm)
x(cm)
O
波
峰
1
波
峰
2
波
峰
3
12
36
24
48
=
(=0,1,2…)
=,
波在传播过程中由于时间上的周期性、空间上的周期性、及传播方向的双向性，会导致波动问题的多解性。若加限定条件，可使无限解转化为有限解或唯一解，具体表现在：
五.应用
2.认识波的多解问题
2.波形变化时间与周期关系不确定必有系列解；
3.波形移动距离与波长关系不确定必有系列解。
1.波的传播方向不确定必有两种可能解；
课堂小结
三个概念
一个规律
两个应用
波
长
频
率
波
速
波源
介质
课堂小结
三个概念
一个规律
两个应用
波
长
频
率
波
速
讨论波的
多解问题
画下（上）
一时刻的波形
波源
介质
课堂延伸
波长、频率和波速这些概念以及波的传播规律是波的共性知识，它们不仅仅适用于机械波，还适用于我们以后学习的光波和电磁波。
波长、频率和波速的引出有助于进一步研究波的传播规律和波的特性。