12.3波长、频率和波速

教学目标：

　　1.知道波长、周期、频率、波速的概念和物理意义。

　　2.掌握波长、频率和波速的关系式,并能应用这些关系式解答有关问题。

　　3.明确机械波传播过程中的周期性、多解性形成的原因和结果。

重点：波长、频率和波速三个物理量及这三个物理量之间的关系

难点：明确机械波传播过程中的周期性、多解性形成的原因和结果

教学过程：

　　导入新课:我们拿着绳子的一端上下振动,绳波在绳子上传播。如果改变振动的快慢,即改变机械振动的周期,那么所形成的绳波在绳子上传播的速度改变了吗?波的传播速度与哪些因素有关呢?

　　1.波长(λ)

　　(1)定义:在波动中,振动相位总是相同的两个①相邻质点间的距离。

　　(2)特征:在横波中,两个②相邻波峰或两个③相邻波谷之间的距离等于波长。在纵波中,两个④相邻密部中央或两个相邻疏部中央之间的距离等于波长。

　　2.周期(T)和频率(f)

　　(1)定义:波的周期(或频率)即⑤波源的周期(或频率)。

　　(2)规律:在波动中,各个质点的振动周期(或频率)是⑥相同的,它们都等于⑦波源的振动周期(或频率)。

　　(3)关系:周期(T)和频率(f)⑧互为倒数(或乘积等于1),即f=。

　　(4)时空关系:在⑨一个周期的时间内,振动在介质中传播的距离等于一个波长。

　　3.波速(v)

　　(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:等于波长和频率的乘积,公式为v=λf。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。

　　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于波长?为什么?

　　(2)如果两个质点相对平衡位置的位移总是相同的,那么这两个质点间的距离是不是一定等于波长?为什么?

　　解答:(1)不一定;有些质点在某个时刻位移是相同的,但过一段时间后,位移就不一定相同了,所以这样的两个质点间的距离就不一定等于一个波长。

　　(2)不一定;相对平衡位置的位移总是相同的两个质点间的距离可能是一个波长,也可能是整数个波长。

　　问题:(1)波的周期(或频率)与传播波的介质有关吗?

　　(2)根据波长和周期的概念,在波传播过程中怎样把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。

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)?