第12章 3 波长、频率和波速（word版含答案）

3　波长、频率和波速 [学科素养与目标要求]　 物理观念：1.理解波长、频率和波速的物理意义及其关系.2.理解波的周期、频率与质点振动周期和频率的关系． 科学思维：1.能从波的图象中求出波长.2.会进行波长、频率和波速之间的计算.3.会处理由波的双向性和周期性引起的多解问题． 一、波长、周期和频率 1．波长λ (1)定义：在波动中，振动相位总是相同的两个相邻质点间的距离． (2)特征 ①在横波中，两个相邻波峰或两个相邻波谷之间的距离等于波长． ②在纵波中，两个相邻密部或两个相邻疏部之间的距离等于波长． 2．周期T、频率f (1)周期(频率)：在波动中，各个质点的振动周期(或频率)叫波的周期(或频率)． (2)周期T和频率f的关系：互为倒数，即f＝. (3)波长与周期的关系：经过一个周期T，振动在介质中传播的距离等于一个波长． 二、波速 1．定义：机械波在介质中的传播速度． 2.决定因素：由介质本身的性质决定，在不同的介质中，波速是不同(填“相同”或“不同”)的． 3．波长、周期、频率和波速的关系：v＝＝λf. 1．判断下列说法的正误． (1)在波的传播方向上位移始终相同的两质点间的距离等于波长．(　×　) (2)在波的传播方向上振动速度始终相同的相邻两质点间的距离等于波长．(　√　) (3)波的频率由介质决定．(　×　) (4)根据v＝可知，机械波的波长越长，波速越大．(　×　) 2．一列简谐横波在某一时刻的波形图如图1所示，由该图象可知该波的振幅为_____ cm，波长为_____ m；若该波波源的振动周期为T＝0.2 s，则该波的频率f＝_____ Hz，波速v＝_____ m/s. 图1 答案　2　1.0　5.0　5.0 一、波长 一列向右传播的机械波的图象如图所示． (1)1和9、2和10、3和11……每两个点的振动有什么共同的特点？ (2) 1和9、2和10、3和11……每两个点到平衡位置的距离是否相等？ 答案　(1) 它们的振动是完全相同的，只是后一质点比前一质点晚振动一个周期； (2)相等． 波长的三种确定方法 1．根据定义确定：在波动中，振动相位总是相同的两个相邻质点间的距离等于一个波长． 注意　两个关键词：“振动相位总是相同”、“相邻两质点”．“振动相位相同”的两质点，在波的图象上振动位移总是相同，振动速度总是相同． 2．由波的图象确定 (1)在波的图象上，振动位移总是相同的两个相邻质点间的距离为一个波长． (2)在波的图象上，无论从什么位置开始，一个完整的正(余)弦曲线对应的水平距离为一个波长． 3．根据公式λ＝vT来确定． 例1　(多选)如图2所示是一列向右传播的简谐横波在某一时刻的波形图，下列说法中正确的是(　　) 图2 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同 C．质点D、H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，它们间的距离是一个波长 答案　BC 解析　从题图可以看出质点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，因而这五个质点的位移不总是相同，A错误；质点B、F是同处在相邻的波峰的两个点，它们的振动相位完全相同，在振动过程中位移总是相同，B正确；质点D、H是同处在相邻的两个波谷的两个点，它们之间的距离等于一个波长，C正确；虽然质点A、I在振动过程中位移总是相同，振动相位也完全相同，但由于它们不是相邻的振动相位完全相同的两个点，它们之间的距离不是一个波长而是两个波长，D错误． 二、波速与波长、周期、频率的关系 已知声波在钢轨中传播的速度远大于在空气中传播的速度，则当声音由钢轨传到空气中时，频率如何变化？波长如何变化？ 答案　当声音由钢轨传到空气中时，频率不变，波速减小，由波速公式v＝λf可知，波长变短． 1．在一个周期 ... ...