第2节 波速与波长、频率的关系 核心素养导学 物理观念 (1)知道机械波的波长、振幅和频率。 (2)掌握波速与波长、频率的关系。 科学思维 (1)理解波长的物理意义。 (2)掌握波速的计算方法。 科学态度与责任 知道生活和科学技术中波的知识的应用。 一、波长、振幅、频率 1.波长 (1)定义:沿波的传播方向,任意两个 的 的质点之间的距离。 (2)横波与纵波的波长 ①横波:两个相邻的 或 的距离。 ②纵波:两个相邻的 或 之间的距离。 2.振幅:在波动中,各质点离开平衡位置的 。 3.频率 (1)波的频率:介质中各质点 的频率也称为波的频率。 (2)波的周期与频率的关系: f=或f·T=1。 [微点拨] 两个质点之间的距离等于波长的条件: (1)相邻质点;(2)振动相位总是相同。 二、波速 1.波速与波长、周期或频率的关系式: 或 。 2.波速由 的性质决定。 1.下图中,有同学认为点M和点N是位移相同的两个质点,它们之间的距离就等于该波的波长;另有同学认为,位移总是相同的点M和点P之间的距离才等于波长。这两位同学的观点对吗 请说出理由。 2.一列简谐横波在某一时刻的波形图如图所示,由该图像可知该波的振幅为5 cm,波长为 m;若该波波源的振动周期为T=0.2 s,则该波的频率为f= Hz,波速为v= m/s。 新知学习(一)|波长、波速的理解和计算 [任务驱动] 地震时,震源的振动会以横波和纵波两种形式向外传播,两种波在地壳中的传播速度并不一样,首先到达地面的是纵波,接着横波传来,所以在震中的人们会先感到上下颠簸,然后又会感到左右摇摆。 (1)地震时,在地壳中纵波的速度与横波的速度谁大 (2)同一种波的传播速度取决于什么 [重点释解] 1.对波长的理解 (1)关于波长的定义:“相邻”和“相对平衡位置的位移和振动方向总是相同”是波长定义的关键,二者缺一不可。 (2)关于波长与周期:质点完成一次全振动,波向前传播一个波长,即波在一个周期内向前传播一个波长。 可推知,质点振动周期,波向前传播波长;反之,相隔波长的两质点的振动的时间间隔是个周期。并可依此类推。 2.对波速的理解 (1)波速的实质:波的传播速度即波形的平移速度。 (2)波从一种介质进入另外一种介质,波源没变,波的频率不会发生变化;介质的变化导致了波速和波长的改变。 (3)波速和波长、频率的决定因素及关系: 物理量 决定因素 关系 周期和频率 取决于波源,而与v、λ无直接关系 v=λf或v= 波长 波长λ则只取决于v和T,只要v、T其中一个发生变化,λ值必然发生变化 波速 取决于介质的物理性质,它与T、λ无直接关系 [典例体验] [典例] 一列沿x轴正方向传播的简谐横波,其波源的平衡位置在坐标原点,波源在0~4 s内的振动图像如图(a)所示,已知波的传播速度为 0.5 m/s。 (1)求这列横波的波长; (2)求波源在4 s内通过的路程; (3)在图(b)中画出t=4 s时刻的波形图。 /方法技巧/ 波长、波速与振动图像 (1)质点振动的周期、频率可以通过振动图像看出,而波的周期和频率与质点振动的周期和频率相同。 (2)波长等于波在一个周期内向前传播的距离,故λ=vT。 [针对训练] 1.一列简谐横波沿x轴正方向传播,其波速为10 m/s,t=0时刻的波形如图所示。下列说法正确的是 ( ) A.0~0.6 s时间内,质点P运动的路程为18 cm B.t=0.6 s时刻,质点P相对平衡位置的位移是6 cm C.t=1.2 s时刻,质点Q加速度最大 D.t=1.4 s时刻,质点M沿y轴负方向运动 2.(2025年1月·八省联考陕晋宁青卷)某同学在漂浮于湖中的木筏上休息,看到湖面上的水波正平稳地向着湖岸传播。该同学估测出相邻波峰与波谷之间的水平距离为1.5 m,当某波峰经过木筏时开始计数,此后经20 s恰好有12个波峰通过木筏,则该水波 ( ) A.波长 ... ...
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