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波长、频率和波速

2008-08-03

教学目标

知识目标
  1、掌握波长、频率、波速的物理意义;
  2、能在机械波的图象中识别波长;
  3、掌握波长、频率和波速之间的关系,并会应用这一关系进行计算和分析问题;

能力目标
  培养学生阅读材料、识别图象、钻研问题的能力.


教学建议

  本节的重点是理解波长的含义及公式 的含义;要求对公式 能灵活应用,学习中要理解波的传播速度的特点,掌握波速、频率、波长各由什么因素决定,减少理解概念出错的机会。为了很好的理解波速、频率、波长各由什么因素决定,解释如下:

  波的传播速度 ,其中 三个量相互关联;从公式上看,似乎任意一个量改变都会影响其他两个量;不少的初学者都会产生这样的认识,其实不然,那么都是受谁决定的呢?

  (1)周期和频率:只取决于波源,而与 无关;

  (2)波速决定于介质的物理性质,它与 无直接关系。

  (3)波长 ,则决定于 ,只要 其中一个发生变化,其 值必然发生变化,而保持 的关系.

 

波长、频率和波速的教学设计示例

教学重点:波长、频率和波速之间的关系

教学难点:波长、频率和波速之间的关系

教学方法:讨论法

教学用具:横波演示器、计算机多媒体

教学过程

一、引入新课

  教师用计算机幻灯(PPT)展示简谐横波的图象,如图所示:

  教师提问: =0、 =0.1、 =0.2、 =0.3、 =0.4、 =0.5、 =0.6这些质点的振动方向如何?请学生回答。

学生回答:

   =0向下振动; =0.1速度等于0; =0.2向上振动; =0.3速度等于0; =0.4向下振动; =0.5速度等于0; =0.6向上振动

教师提问:在这些质点中振动相同的是哪些点?

学生回答: =0 =0.4向下振动、 =0.2 =0.6向上振动、 =0.1 =0.3 =0.5速度等于0。

教师提问:在以上三组相同中又有什么不同呢?

学生回答:前两组的质点的振动是完全相同,后一组有不同的。

教师提问:振动完全相同指什么?

学生回答:指:质点的位移、回复力、加速度、速度都相同。

教师提问:相邻的振动完全相同的质点间的水平距离都相等吗?请学生讨论。

教师可在教室里指导个别学生,并与学生讨论学生提出的问题。

教师总结:这就是波长,用 表示,单位是米

教师板书

一、波长:在波动中,对平衡位置的'位移总是相等的两个相邻质点间的距离,叫波长

  1、单位:米

  2、符号表示:

教师提问:设波源的振动频率(周期)是 ,则波传播的频率和周期是多少?

学生回答:也是

教师提问:为什么?

请学生讨论

教师总结:因为每个质点都在做受迫振动,所以每个质点的振动频率或周期也是

  教师用横波演示器给学生讲解:经过一个周期 ,振动在介质中的传播的距离等于一个波长 ;经过半个周期,振动在介质中的传播的距离等于半个波长;经过四分之一个周期,振动在介质中的传播的距离等于一个波长的四分之一。

教师板书

二、总结出波长、频率和波速的关系:

三、应用

  例题:如图中的实线是一列简谐波在某一时刻的波形曲线.经0.5s后,其波形如图中虚线所示.设该波的周期 大于0.5s.


  (1)如果波是向左传播的,波速是多大?波的周期是多大?

  (2)如果波是向右传播的,波速是多大?波的周期是多大?

  分析:根据题意,这列波的周期大于0.5s,所以经过0.5s的时间,这列波传播的距离不可能大于一个波长 .当波向左传播时,图中的波峰1只能到达波峰2,而不可能向左到达更远的波峰.当波向右传播时,图中的波峰1只能到达波峰3,而不可能向右到达更远的波峰.已知传播的时间为 =0.5s,由图可以知道波的传播距离 ,由公式 就可以求出波速 .由图可以知道波长 ,由公式 就可以求出周期

  解:

  1、如果波是向左传播的,从图可以看出,虚线所示的波形相当于实线所示的波形向左移动了6cm( 个波长),由此可求出波速为

=0.12m/s

波的周期为:

2.00s

  2、如果波是向右传播的,从图可以看出,虚线所示的波形相当于实线所示的波形向右移动了18 cm( 个波长),由此可求出波速为

    =0.36m/s

  波的周期为:

   0.67s

四、布置作业:

 

探究活动

  测量声音在空气、水、钢铁中的速度


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