高二物理波长、频率和波速2

【高中物理】高中物理知识点：波长、频率和波速波长：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，叫做波长，通常用λ表示另一种定义方式：两个相邻的、在振动过程中对平衡位置的位移总是相等的质点间的距离叫波长2.意义：波长反映了波在空间的周期性平衡位置相距的质点振动相同，平衡位置相距的质点振动相反(其中n=0，l，2…)3.备注：①注意定义中两个要素：“总是”，“相邻”②在横波中两个相邻的波峰(或波谷)间的距离等于波长。

在纵波中两个相邻的密部(或疏部)间的距离等于波长。

③在一个周期内机械波传播的距离等于一个波长周期与频率：1.概念：在波动中，各个质点的振动周期或频率是相同的，它们都等于波源的振动周期或频率，这个周期或频率也叫做波的周期或频率2.关系：频率与周期的关系:3.备注：①波源振动一个周期，被波源带动的质点刚好完成一个全振动，波在介质中传播一个波长②波的频率等于单位时间内波形成完整波的个数；等于单位时间内通过介质中某点完整波形的个数；等于介质内已开始振动的任一质点在单位时间内完成全振动的次数；等于单位时间内沿波传播方向上传播距离与波长的比值，即传播距离内包含完整波形的个数③每经历一个周期，波形图重复一次波速：1.定义：单位时间内振动向外传播的距离2.定义式：3.意义：波速是指振动在介质中传播的快慢程度4.备注：波速与质点振动速度不同，且与其无关三者关系：1.定量关系：经过一个周期T，振动在介质中传播的距离等于一个波长λ，所以2.决定因素：(1)周期T和频率f取决于波源，与v、λ无关，与介质无关。

波从一种介质进人另一种介质时，周期和频率是不变的。

(2)波速v由介质本身性质决定，与f,λ无关。

(3)波长λ决定于v和f(或T)，只要v和f其中一个改变，λ就改变质点振动方向与波的传播方向的互判方法:已知质点的振动方向可判断波的传播方向；相反，已知波的传播方向可判断质点的振动方向。

1．上下坡法沿波的传播方向看，“上坡”的点向下振动，“下坡”的点向上振动，简称“上坡下，下坡上”。

2018-2019版高中物理第二章机械波2 波速与波长、频率的关系学案教科版选修3-4编辑整理：尊敬的读者朋友们：这里是精品文档编辑中心，本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的，发布之前我们对文中内容进行仔细校对，但是难免会有疏漏的地方，但是任然希望（2018-2019版高中物理第二章机械波2 波速与波长、频率的关系学案教科版选修3-4）的内容能够给您的工作和学习带来便利。

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2 波速与波长、频率的关系［学习目标] 1。

理解波长、频率和波速的物理意义.2.理解波的周期、频率与质点振动周期和频率的关系.3。

理解波长、频率和波速之间的关系，并会进行有关计算。

一、波长、振幅和频率1.波长（1)定义：沿波的传播方向，任意两个相邻的同相振动的质点之间的距离(包含一个“完整的波”），叫做波的波长，常用λ表示。

（2）横波中任意两个相邻的波峰或波谷之间的距离就是横波的波长.纵波中任意两个相邻的密部或疏部之间的距离就是纵波的波长。

2.振幅（1)定义：在波动中，各质点离开平衡位置的最大距离，即其振动的振幅,也称为波的振幅.(2)波的振幅大小是波所传播能量的直接量度.3。

频率（1)定义：波在传播过程中,介质中质点振动的频率都相同，这个频率被称为波的频率.（2)波的频率等于波源振动的频率，与介质的种类无关。

（3)频率与周期的关系：f＝错误!或f·T＝1.二、波速1。

波速:机械波在介质中的传播速度。

2。

波速的决定因素:由介质本身的性质决定.3.波速、波长、周期(频率）的关系:v＝错误!或v＝λf.[即学即用]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。

波长,频率和波速的关系
λ=u/f，其中u是波速，f是频率。

解答过程如下：（1）波长λ等于波速u和周期
T的乘积，即λ=uT。

（2）频率f=1/T得到：T=1/f。

（这是周长和频率的关系）（3）
T=1/f代入λ=uT，得到λ=u/f。

波长（wavelength）是指波在一个振动周期内传播的距离。

也就是沿着波的传播方向，相邻两个振动位相相差2π的点之间的距离。

波长λ等于波速u和周期t的乘积，即
λ=ut。

同一频率的.波在不同介质中以不同速度传播，所以波长也不同。

频率，就是单位时间内顺利完成周期性变化的次数，就是叙述周期运动频密程度的量，常用符号f或ν则表示，单位为秒分之一，符号为s-1。

为了纪念德国物理学家赫兹的贡献，人们把频率的单位命名为赫兹，缩写“赫”，符号为hz。

每个物体都存有由它本身性质同意的与振幅毫无关系的频率，叫作固有频率。

频率概念不仅在力学、声学中应用领域，在电磁学、光学与无线电技术中也常采用。

物理波长波速频率公式咱们从小学一路读到高中，物理这门课里有好多有趣又神奇的知识。

今天就来好好聊聊物理里的波长、波速和频率公式。

先说说啥是波长。

波长啊，就好比是一群小朋友手拉手做波浪状运动时，相邻两个波峰或者波谷之间的距离。

打个比方，就像操场上的同学们排队跳绳，绳子甩起来形成的波浪，从一个最高的地方到下一个最高的地方，这一段距离就是波长。

波速呢，简单理解就是波传播的速度。

想象一下你在海边看到海浪一波一波地冲过来，那个海浪向前推进的快慢就是波速。

频率呢，是单位时间内波完成周期性变化的次数。

比如说你家的水龙头没关紧，水滴一滴一滴往下落，一秒钟滴了多少下，这就是频率。

这三者之间的关系可以用一个公式来表示：波速 = 波长 ×频率。

咱们来举个例子感受一下。

假设我们有一根绳子，你和小伙伴在两头甩动它，形成了一个波。

这个波的波长是 0.5 米，频率是 2 赫兹，那么波速就是 0.5×2 = 1 米/秒。

还记得我上中学的时候，物理老师为了让我们搞清楚这个公式，专门在课堂上做了一个实验。

他拿着一个长长的弹簧，一端固定在墙上，然后快速地抖动另一端。

我们就瞪大眼睛看着弹簧上的波一会儿快一会儿慢，一会儿长一会儿短。

老师一边操作一边问我们：“同学们，想想看，波速、波长和频率是怎么变化的？”大家七嘴八舌地讨论，有的说波速变快了，有的说波长变长了。

最后老师给我们详细解释，让我们恍然大悟。

在生活中，波长、波速和频率的概念也到处都有。

比如咱们听的广播，不同的电台有不同的频率。

还有咱们用的手机信号，也是通过特定的波长和频率来传输信息的。

再比如，我们去看演唱会，舞台上的灯光闪烁，那也是有一定的频率和波长的。

如果灯光的频率太快，可能会让我们觉得眼花缭乱；如果太慢，又觉得不够炫酷。

总之，波长、波速和频率这三个概念和它们之间的公式，既是物理学习中的重要内容，也是我们理解身边各种现象的好帮手。

只要我们多观察、多思考，就能发现物理的奇妙之处。

《波长、频率和波速》教案第一章：引言1.1 课程背景在物理学中，波是一种能量传播的方式，波长、频率和波速是描述波的重要参数。

本章将通过讲解波长、频率和波速的概念，帮助学生了解波动现象的基本特性。

1.2 教学目标通过本章的学习，学生能够：（1）理解波长的概念及意义；（2）掌握频率的定义及其与波速的关系；（3）了解波速的计算方法；（4）培养运用物理知识解决实际问题的能力。

1.3 教学内容1.3.1 波长的概念波长是指波的一个完整周期所对应的长度，用符号λ表示。

通过实例讲解波长的概念，让学生直观地感受波长的存在。

1.3.2 频率的定义频率是指单位时间内波的周期数，用符号f表示。

引导学生通过实例分析，理解频率与波速的关系。

1.3.3 波速的计算方法波速是指波在介质中传播的速度，用符号v表示。

介绍波速的计算方法，即波速等于波长与频率的乘积，v=λf。

第二章：波长的测量与计算2.1 教学目标通过本章的学习，学生能够：（1）掌握波长的测量方法；（2）运用波长计算公式进行计算；（3）解决实际问题，如测量光波的波长。

2.2 教学内容2.2.1 波长的测量方法介绍测量波长的方法，如利用干涉现象、衍射现象等。

通过实验引导学生掌握波长的测量技巧。

2.2.2 波长计算公式波长的计算公式为λ=v/f，其中v为波速，f为频率。

讲解公式及其应用，让学生能够运用公式计算波长。

2.2.3 实际问题解决以测量光波的波长为例，引导学生运用所学知识解决实际问题。

第三章：频率与波速的关系3.1 教学目标通过本章的学习，学生能够：（1）理解频率与波速的关系；（2）运用频率与波速的关系解决实际问题。

3.2 教学内容3.2.1 频率与波速的关系讲解频率与波速的关系，即v=λf。

让学生理解频率与波速之间的相互依赖关系。

3.2.2 实际问题解决以声波为例，引导学生运用频率与波速的关系解决实际问题，如测量声波的波速。

第四章：波速的计算与应用4.1 教学目标通过本章的学习，学生能够：（1）掌握波速的计算方法；（2）运用波速解决实际问题。

3波长、频率和波速一、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＝1 T.(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＝λT＝λf.一、波长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”“两个相邻两质点”.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＝v T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2A.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二、波速与波长、周期、频率的关系1.在一个周期的时间内，振动在介质中传播的距离等于一个波长.波速与波长、周期、频率的关系为：v＝λT＝λf.2.波的周期和频率由波源决定，与v、λ无关，当波从一种介质进入另一种介质时，周期和频率不发生改变.3.波速由介质本身的性质决定，在同一种均匀介质中波速不变.例2(2018·江苏卷)一列简谐横波沿x轴正方向传播，在x＝0和x＝0.6 m处的两个质点A、B的振动图象如图3所示.已知该波的波长大于0.6 m，求其波速和波长.图3三、波的多解性1.波的传播方向的双向性形成多解凡是没有指明机械波沿哪个方向传播，就要讨论两个方向的可能性.2.波的时间的周期性形成多解机械波在介质中传播过程，t时刻与t＋nT(n＝1，2，…)时刻的波形完全重合，即同一波形图可能是不同时刻形成的.3.波的空间的周期性形成多解将某一波形沿波的传播方向平移波长的整数倍的距离，平移后的波形与原波形完全重合，这就是波的空间周期性.4.质点的振动情况不明形成多解在波动问题中，如讲到某质点在某时刻处于最大位移处，就包含有处于正向最大位移处与负向最大位移处两种可能；讲到质点从平衡位置开始振动，就可能是沿y轴正向或负向两个方向振动.例3(2018·沈阳市郊联体高二上学期期末)如图4所示，实线是某时刻的波形图象，虚线表示0.2 s后的波形图象，下列说法正确的是()图4A.若这列波向左传播，则可确定它传播的距离的大小B.若这列波向右传播，则可求它的最大周期C.若波速是35 m/s，则波的传播方向向右D.不管波的传播方向如何，由图象都可以确定x＝0的质点在0.2 s时间内的位移和路程1.(波长、频率、周期、波速)(多选)关于机械波的频率、波速、波长，下列说法正确的是()A.两个相邻的均处于平衡位置的质点间的距离为一个波长B.波的频率等于波源的振动频率C.波速等于波源的振动速度D.波由一种介质进入另一种介质，波速和波长都要改变2.(波长、频率、周期、波速)(2018·吉林八校联考高二下学期期中)一列简谐横波沿x 轴正向传播，传到M 点时波形如图6所示，再经0.6 s ，N 点开始振动，则该波的振幅A 和频率f 为( )图6A.A ＝1 m f ＝5 HzB.A ＝0.5 m f ＝5 HzC.A ＝0.5 m f ＝2.5 HzD.A ＝1 m f ＝2.5 Hz速v ＝Δx Δt ＝11－50.6 m/s ＝10 m/s ，所以频率f ＝v λ＝104Hz ＝2.5 Hz ，故A 、B 、D 错误，C 正确.3.(波的多解性)(2018·北京卷)如图7所示，一列简谐横波向右传播，P 、Q 两质点平衡位置相距0.15 m.当P 运动到上方最大位移处时，Q 刚好运动到下方最大位移处，则这列波的波长可能是( )图7A.0.60 mB.0.30 mC.0.20 mD.0.15 m训练1波长、频率、周期、波速一、选择题1.关于波速，下列说法正确的是()A.反映了质点振动的快慢B.反映了振动在介质中传播的快慢C.波速由介质和波源共同决定D.波速与波源的频率成正比2.一根粗细均匀的绳子，右侧固定，使左侧的S点上下振动，产生一列向右传播的机械波，某时刻的波形如图1所示.下列说法中正确的是()图1A.该波的波长逐渐增大B.该波的频率逐渐增大C.该波的周期逐渐增大D.该波的波速逐渐减小3.(多选)周期为2.0 s的简谐横波沿x轴传播，该波在某时刻的图象如图2所示，此时质点P沿y轴负方向运动，则该波()图2A.波长为40 mB.频率为0.5 HzC.沿x轴负方向传播，波速v＝20 m/sD.沿x轴正方向传播，波速v＝10 m/s4.男女生二重唱中，女高音和男中音的频率、波长和波速分别为f1、λ1、v1和f2、λ2、v2，它们之间的关系是()A.f1>f2，λ1>λ2，v1>v2B.f1<f2，λ1<λ2，v1<v2C.f1>f2，λ1<λ2，v1＝v2D.以上说法都不正确5.(多选)一振动周期为T、振幅为A，位于x＝0点的波源从平衡位置沿y轴正向开始做简谐振动.该波源产生的一列简谐横波沿x轴正向传播，波速为v，传播过程中无能量损失.一段时间后，该振动传播至某质点P，关于质点P振动的说法正确的是()A.振幅一定为AB.周期一定为TC.速度的最大值一定为vD.开始振动的方向沿y轴向上或向下取决于它离波源的距离E.若质点P与波源的距离x＝v T，则质点P的位移与波源的相同6.(多选)一列简谐横波在t＝0时的波形图如图3所示.介质中x＝2 m处的质点P沿y轴方向做简谐运动的表达式为y＝10 sin (5πt) cm.关于这列简谐波，下列说法正确的是()图3A.周期为4 sB.振幅为20 cmC.传播方向沿x轴正向D.传播速度为10 m/s7.一列简谐横波在某时刻的波形图如图4所示，已知图中质点b的起振时刻比质点a延迟了0.5 s，b、c间的距离为5 m，以下说法正确的是()图4A.此列波的波长为2.5 mB.此列波的频率为2 HzC.此列波的波速为2.5 m/sD.此列波的传播方向为沿x轴正方向传播8.(多选)(2017·全国卷Ⅲ)如图5，一列简谐横波沿x轴正方向传播，实线为t＝0时的波形图，虚线为t＝0.5 s时的波形图.已知该简谐波的周期大于0.5 s.关于该简谐波，下列说法正确的是()图5A.波长为2 mB.波速为6 m/sC.频率为1.5 HzD.t＝1 s时，x＝1 m处的质点处于波峰E.t＝2 s时，x＝2 m处的质点经过平衡位置9.平静湖面传播着一列水面波，在波的传播方向上有相距3 m的甲、乙两小木块随波上下运动，测得两小木块每分钟都上下运动30次，甲在波谷时，乙在波峰，且两木块之间有一个波峰.这列水面波()A.频率是30 HzB.波长是3 mC.波速是1 m/sD.周期是0.1 s10.(多选)(2018·沈阳市郊联体高二上学期期末)如图6所示，图(a)为一列简谐横波在t＝0.10 s时刻的波形图，Q是平衡位置为x＝4 m处的质点，图(b)为质点Q的振动图象，则下列说法正确的是()图6A.该波的周期是0.10 sB.该波的传播速度为40 m/sC.该波沿x轴的正方向传播D.t＝0.40 s时，质点Q的速度方向向上11.(2018·林州一中高二下学期期中)一简谐横波某时刻的波形图如图8所示，该波沿x轴正方向传播，质点P的横坐标x＝0.32 m.从此时刻开始计时.图8(1)若经过0.4 s第一次出现相同波形图，求波速；(2)若P点经0.4 s第一次到达正向最大位移处，求波速.训练2波的多解性及波的综合应用一、选择题考点一波的多解性1.一列简谐横波沿直线传播，某时刻该列波上正好经过平衡位置的两质点相距6 m，且这两质点之间的波峰只有一个，则该简谐波的波长可能为()A.4 m、6 m和8 mB.6 m、8 m和12 mC.4 m、6 m和12 mD.4 m、8 m和12 m2.(多选)如图1所示，一列简谐横波沿一直线向左传播，当直线上某质点a向上运动到达最大位移时，a点右方与a点相距0.15 m的b点刚好向下运动到最大位移处，则这列波的波长可能是()图1A.0.6 mB.0.3 mC.0.2 mD.0.1 m3.(多选)一列简谐横波在t＝0时刻的波形如图2中的实线所示，t＝0.02 s时刻的波形如图中虚线所示.若该波的周期T大于0.02 s，则该波的传播速度可能是()图2A.7 m/sB.3 m/sC.1 m/sD.5 m/s4.(多选)(2018·嘉兴市高二第一学期期末)如图3所示，一列简谐横波在x轴上传播，实线和虚线分别表示前后间隔1 s的两个时刻的波形图，则这列简谐波的波速可能是()图3A.0.60 m/sB.0.75 m/sC.1.05 m/sD.1.15 m/s5.(多选)一列简谐横波沿直线由A向B传播，A、B相距0.45 m，如图4所示是A处质点的振动图象.当A 处质点运动到波峰位置时，B处质点刚好到达平衡位置且向y轴正方向运动，这列波的波速可能是()图4A.4.5 m/sB.3.0 m/sC.1.5 m/sD.0.5 m/s6.(多选)(2016·四川卷)如图5所示，简谐横波在均匀介质中沿直线传播，P、Q是传播方向上相距10 m的两质点，波先传到P，当波传到Q开始计时，P、Q两质点的振动图象如图所示.则()图5A.质点Q开始振动的方向沿y轴正方向B.该波从P传到Q的时间可能为7 sC.该波的传播速度可能为2 m/sD.该波的波长可能为6 m7.(多选)一列简谐横波沿x轴传播，a、b为x轴上的两质点，平衡位置分别为x＝0，x＝x b(x b>0).a点的振动规律如图6所示.已知波速为v＝10 m/s，在t＝0.1 s时b的位移为0.05 m，则下列判断可能正确的是()图6A.若波沿x轴正向传播，x b＝0.5 mB.若波沿x轴正向传播，x b＝1.5 mC.若波沿x轴负向传播，x b＝2.5 mD.若波沿x轴负向传播，x b＝3.5 m考点二综合应用8.(多选)(2018·百校联盟名师猜题)一列正弦式简谐横波在t＝0时刻的波形如图7所示，已知这列波沿x轴正方向传播，M为传播方向上一质点，此时M点的纵坐标为 2 cm，若经过时间Δt＝0.1 s，M点首次到达波峰.下列说法中正确的是()图7A.波动方程为y＝2sin (2πx) cmB.M点的坐标为(0.3，2)C.波的传播速度大小为1.25 m/sD.质点的振动周期为1 sE.从t＝0时刻起，再经过t＝0.5 s质点M的路程为(6－2) cm二、非选择题9.如图8所示为一列沿x轴负方向传播的简谐横波在t＝0时刻的波形图.M、N两点的坐标分别为(－2，0)和(－7，0)，已知t＝0.5 s时，M点第二次出现波峰.图8(1)这列波的传播速度多大？(2)从t＝0时刻起，经过多长时间N点第一次出现波峰？(3)当N点第一次出现波峰时，M点通过的路程为多少？10.如图9所示，甲为某一列波在t＝1.0 s时的图象，乙为参与该波动的P质点的振动图象.图9(1)求该波波速v；(2)画出再经过3.5 s时的波形图；(3)求再经过3.5 s时P质点的路程s和位移x.11.(2018·西安中学高二第二学期期中)如图10中实线是一列简谐横波在t1＝0时刻的波形，虚线是这列波在t2＝0.5 s时刻的波形，这列波的周期T符合：3T<t2－t1<4T.问：图10(1)若波速向右，波速多大？(2)若波速向左，波速多大？(3)若波速大小为74 m/s，波速方向如何？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＝1 T.(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＝λT＝λf.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”“两个相邻两质点”.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＝v T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2A.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，它们的振动步调完全相同，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，振动步调也完全相同，但由于它们不是相邻的振动步调完全相同的两个点，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.在一个周期的时间内，振动在介质中传播的距离等于一个波长.波速与波长、周期、频率的关系为：v ＝λT ＝λf .2.波的周期和频率由波源决定，与v 、λ无关，当波从一种介质进入另一种介质时，周期和频率不发生改变.3.波速由介质本身的性质决定，在同一种均匀介质中波速不变.例2 (2018·江苏卷)一列简谐横波沿x 轴正方向传播，在x ＝0和x ＝0.6 m 处的两个质点A 、B 的振动图象如图3所示.已知该波的波长大于0.6 m ，求其波速和波长.图3 答案 2 m/s 0.8 m解析 由题图图象可知，周期T ＝0.4 s由于波长大于0.6 m ，由图象可知，波从A 到B 的传播时间Δt ＝0.3 s波速v ＝ΔxΔt，代入数据得v ＝2 m/s ，波长λ＝v T ，代入数据得λ＝0.8 m.[学科素养] 例2、例3考查了波速与波长、周期、频率的关系.需要知道在不同介质中波的传播速度不同，但是其频率不会发生变化.在解题过程中，回顾了物理概念和规律，熟练了各物理量之间的相互运算，体现了“物理观念”与“科学思维”的学科素养. 三、波的多解性一列周期为T 的机械波某时刻的波形图如图所示.(1)a 质点需多长时间第一次运动到波峰？(2)该图中与a 质点运动速度始终相等的质点有几个？答案 (1)若波沿x 轴正方向传播，该时刻a 质点向y 轴正方向运动，经14T 第一次运动到波峰.若波沿x 轴负方向传播，该时刻a 质点向y 轴负方向运动，经34T 第一次运动到波峰.(2)与a 质点的距离为nλ(n ＝1，2，3，…)的所有质点与a 质点的运动速度始终相等，在该图中只有一个.1.波的传播方向的双向性形成多解凡是没有指明机械波沿哪个方向传播，就要讨论两个方向的可能性. 2.波的时间的周期性形成多解机械波在介质中传播过程，t 时刻与t ＋nT (n ＝1，2，…)时刻的波形完全重合，即同一波形图可能是不同时刻形成的.3.波的空间的周期性形成多解将某一波形沿波的传播方向平移波长的整数倍的距离，平移后的波形与原波形完全重合，这就是波的空间周期性.4.质点的振动情况不明形成多解在波动问题中，如讲到某质点在某时刻处于最大位移处，就包含有处于正向最大位移处与负向最大位移处两种可能；讲到质点从平衡位置开始振动，就可能是沿y 轴正向或负向两个方向振动.例3 (2018·沈阳市郊联体高二上学期期末)如图4所示，实线是某时刻的波形图象，虚线表示0.2 s 后的波形图象，下列说法正确的是( )图4A.若这列波向左传播，则可确定它传播的距离的大小B.若这列波向右传播，则可求它的最大周期C.若波速是35 m/s ，则波的传播方向向右D.不管波的传播方向如何，由图象都可以确定x ＝0的质点在0.2 s 时间内的位移和路程答案 B 解析 若波向左传播，它传播的距离的大小Δx ＝(n ＋34)λ(n ＝0、1、2…)，不确定，A 错误；若波向右传播，波传播的最短时间为14T ，根据波形的平移和波的周期性，得出时间与周期的关系式t ＝kT＋14T (k ＝0、1、2、3…)得到T ＝4t 4k ＋1，当k ＝0时，T 最大，最大周期T ＝4t ＝0.8 s ，B 正确； 由题图知，该波的波长λ＝4 m ，当v ＝35 m/s 时，波传播的位移：x ＝v t ＝35×0.2 m ＝134λ，根据波形的平移得到，波向左传播，C 错误；由于周期不确定，所以无法确定x ＝0的质点在0.2 s 时间内的路程和位移，D 错误.1.(波长、频率、周期、波速)(多选)关于机械波的频率、波速、波长，下列说法正确的是( ) A.两个相邻的均处于平衡位置的质点间的距离为一个波长 B.波的频率等于波源的振动频率 C.波速等于波源的振动速度D.波由一种介质进入另一种介质，波速和波长都要改变 答案 BD解析 由波长的定义可知，两个相邻的均处于平衡位置的质点间的距离为半个波长，选项A 错误；由波的频率的定义可知，选项B 正确；波速是波的传播速度，与波源的振动速度无关，选项C 错误；波在同一种均匀介质中匀速传播，进入另一种介质时，频率不变，但波速改变，由v ＝λf 可知波长改变，选项D 正确. 2.(波长、频率、周期、波速)(2018·吉林八校联考高二下学期期中)一列简谐横波沿x 轴正向传播，传到M 点时波形如图6所示，再经0.6 s ，N 点开始振动，则该波的振幅A 和频率f 为( )图6A.A ＝1 m f ＝5 HzB.A ＝0.5 m f ＝5 HzC.A ＝0.5 m f ＝2.5 HzD.A ＝1 m f ＝2.5 Hz 答案 C解析 由题图可知，该波的振幅A ＝0.5 m ，波长λ＝4 m ，经0.6 s ，N 点开始振动，该波的波速v ＝Δx Δt ＝11－50.6m/s ＝10 m/s ，所以频率f ＝v λ＝104 Hz ＝2.5 Hz ，故A 、B 、D 错误，C 正确.3.(波的多解性)(2018·北京卷)如图7所示，一列简谐横波向右传播，P 、Q 两质点平衡位置相距0.15 m.当P 运动到上方最大位移处时，Q 刚好运动到下方最大位移处，则这列波的波长可能是( )图7A.0.60 mB.0.30 mC.0.20 mD.0.15 m 答案 B解析 由题意，P 、Q 两点之间的间距为λ2＋nλ＝0.15 m ，故n ＝0时，λ＝0.3 m ；n ＝1时，λ＝0.1 m ，n 越大，λ越小，故B 正确.训练1 波长、频率、周期、波速一、选择题1.关于波速，下列说法正确的是( ) A.反映了质点振动的快慢 B.反映了振动在介质中传播的快慢 C.波速由介质和波源共同决定D.波速与波源的频率成正比答案 B解析波速反映的是振动在介质中传播的快慢程度，它与质点的振动快慢无关，选项A错误，B正确；波速只由介质决定，而与频率和波长无关，选项C、D错误.2.一根粗细均匀的绳子，右侧固定，使左侧的S点上下振动，产生一列向右传播的机械波，某时刻的波形如图1所示.下列说法中正确的是()图1A.该波的波长逐渐增大B.该波的频率逐渐增大C.该波的周期逐渐增大D.该波的波速逐渐减小答案 B解析绳波在同一绳中传播，波速不变，由题图看出，此波的波长减小，由v＝λf分析得知，频率增大，周期减小，故B正确.3.(多选)周期为2.0 s的简谐横波沿x轴传播，该波在某时刻的图象如图2所示，此时质点P沿y轴负方向运动，则该波()图2A.波长为40 mB.频率为0.5 HzC.沿x轴负方向传播，波速v＝20 m/sD.沿x轴正方向传播，波速v＝10 m/s答案BD解析已知质点P的运动方向为沿y轴负方向，可知波沿x轴正方向传播；由波的图象可知λ＝20 m，又T＝2.0 s，频率f＝1T＝0.5 Hz，B正确；波速v＝λT＝10 m/s，D正确.4.男女生二重唱中，女高音和男中音的频率、波长和波速分别为f1、λ1、v1和f2、λ2、v2，它们之间的关系是()A.f1>f2，λ1>λ2，v1>v2B.f1<f2，λ1<λ2，v1<v2C.f1>f2，λ1<λ2，v1＝v2D.以上说法都不正确答案 C解析由于两声音是同一种机械波，因而在空气中波速相同，A、B错误；而音调高即是频率高，即f1>f2，又v＝λf，所以λ1<λ2，C正确，D错误.5.(多选)一振动周期为T、振幅为A，位于x＝0点的波源从平衡位置沿y轴正向开始做简谐振动.该波源产生的一列简谐横波沿x轴正向传播，波速为v，传播过程中无能量损失.一段时间后，该振动传播至某质点P，关于质点P振动的说法正确的是()A.振幅一定为AB.周期一定为TC.速度的最大值一定为vD.开始振动的方向沿y轴向上或向下取决于它离波源的距离E.若质点P与波源的距离x＝v T，则质点P的位移与波源的相同答案ABE解析机械波的传播是将波源的振动形式和能量向外传递的过程，对简谐波而言，介质中各振动质点的振幅和周期都与波源的相同，A、B正确；质点P的振动速度不是波的传播速度v，C错误；质点P开始振动的方向与波源开始振动的方向相同，与它们的距离无关，D错误；若质点P与波源的距离x＝v T＝λ，距离相差波长λ整数倍的质点振动情况都相同，故E正确.6.(多选)一列简谐横波在t ＝0时的波形图如图3所示.介质中x ＝2 m 处的质点P 沿y 轴方向做简谐运动的表达式为y ＝10 sin (5πt ) cm.关于这列简谐波，下列说法正确的是( )图3A.周期为4 sB.振幅为20 cmC.传播方向沿x 轴正向D.传播速度为10 m/s答案 CD解析 ω＝5π rad/s ，周期为T ＝2πω＝0.4 s.由题图波的图象得：振幅A ＝10 cm ，波长λ＝4 m ，故波速为v＝λT ＝10 m/s.P 点在t ＝0时振动方向为y 轴正方向，故波沿x 轴正方向传播. 7.一列简谐横波在某时刻的波形图如图4所示，已知图中质点b 的起振时刻比质点a 延迟了0.5 s ，b 、c 间的距离为5 m ，以下说法正确的是( )图4A.此列波的波长为2.5 mB.此列波的频率为2 HzC.此列波的波速为2.5 m/sD.此列波的传播方向为沿x 轴正方向传播 答案 D解析 相邻两个波峰或者波谷之间的距离就是一个波长，则λ＝5 m ，A 项错；a 和b 之间的距离为半个波长，波从a 传到b 所用时间为半个周期即0.5 s ，所以周期为T ＝1 s ，频率f ＝1 Hz ，B 项错；波速v ＝λT ＝5 m/s ，C 项错；质点b 的起振时刻比质点a 延迟，说明波是从a 向b 传播，即沿x 轴正方向传播，D 项对. 8.(多选)(2017·全国卷Ⅲ)如图5，一列简谐横波沿x 轴正方向传播，实线为t ＝0时的波形图，虚线为t ＝0.5 s 时的波形图.已知该简谐波的周期大于0.5 s.关于该简谐波，下列说法正确的是( )图5 A.波长为2 m B.波速为6 m/s C.频率为1.5 HzD.t ＝1 s 时，x ＝1 m 处的质点处于波峰E.t ＝2 s 时，x ＝2 m 处的质点经过平衡位置 答案 BCE解析 由波形图可知，波长λ＝4 m ，故A 错误；波沿x 轴正方向传播，实线为t ＝0时的波形图，虚线为t ＝0.5 s 时的波形图，又知该简谐波的周期大于0.5 s ，波传播的距离Δx ＝34λ，34T ＝0.5 s ，故周期T ＝23s ，频率为f ＝1T ＝1.5 Hz ，波速v ＝λf ＝6 m/s ，故B 、C 正确；t ＝1 s ＝32T 时，x ＝1 m 处的质点处于波谷位置，故D 错误；t ＝2 s ＝3T 时，x ＝2 m 处的质点正经过平衡位置向上运动，故E 正确.9.平静湖面传播着一列水面波，在波的传播方向上有相距3 m 的甲、乙两小木块随波上下运动，测得两小木块每分钟都上下运动30次，甲在波谷时，乙在波峰，且两木块之间有一个波峰.这列水面波( )A.频率是30 HzB.波长是3 mC.波速是1 m/sD.周期是0.1 s答案 C解析 由题意知该波周期T ＝6030 s ＝2 s ，频率f ＝1T ＝0.5 Hz ，A 、D 错误；32λ＝3 m ，则波长λ＝2 m ，B 错误；波速v ＝λT ＝22 m/s ＝1 m/s ，C 正确.10.(多选)(2018·沈阳市郊联体高二上学期期末)如图6所示，图(a)为一列简谐横波在t ＝0.10 s 时刻的波形图，Q 是平衡位置为x ＝4 m 处的质点，图(b)为质点Q 的振动图象，则下列说法正确的是( )图6 A.该波的周期是0.10 s B.该波的传播速度为40 m/s C.该波沿x 轴的正方向传播D.t ＝0.40 s 时，质点Q 的速度方向向上 答案 BD解析 由题图(a)得到该波的波长为λ＝8 m ，由题图(b)得到该波的周期为T ＝0.2 s ，所以波速为v ＝λT ＝80.2 m/s ＝40 m/s ，故A 错误，B 正确；t ＝0.1 s 时Q 点处在平衡位置，且向下振动，根据波形平移法可知该波沿x 轴负方向传播，故C 错误；根据振动规律可知t ＝0.40 s 时Q 的速度方向向上，故D 正确.11.(2018·林州一中高二下学期期中)一简谐横波某时刻的波形图如图8所示，该波沿x 轴正方向传播，质点P 的横坐标x ＝0.32 m.从此时刻开始计时.图8 (1)若经过0.4 s 第一次出现相同波形图，求波速； (2)若P 点经0.4 s 第一次到达正向最大位移处，求波速. 答案 (1)2 m/s (2)0.3 m/s解析 (1)依题意，周期T ＝0.4 s ，波长λ＝0.8 m ，波速v ＝λT ，代入数据，可解得：v ＝2 m/s ；(2)波沿x 轴正方向传播，P 点经0.4 s 第一次到达正向最大位移处，Δx ＝0.32 m －0.2 m ＝0.12 m ，波速v ＝Δx t ，故v ＝0.120.4m/s ＝0.3 m/s.训练2 波的多解性及波的综合应用一、选择题 考点一 波的多解性1.一列简谐横波沿直线传播，某时刻该列波上正好经过平衡位置的两质点相距6 m ，且这两质点之间的波峰只有一个，则该简谐波的波长可能为( ) A.4 m 、6 m 和8 m B.6 m 、8 m 和12 m C.4 m 、6 m 和12 m D.4 m 、8 m 和12 m答案 C解析 由于该波上两质点处于平衡位置且相距6 m ，且两质点间波峰只有一个，故6 m 与波长λ的关系有三种可能：6 m ＝λ，6 m ＝λ2，6 m ＝32λ，故波长的可能值为6 m 、12 m 、4 m ，C 正确.2.(多选)如图1所示，一列简谐横波沿一直线向左传播，当直线上某质点a 向上运动到达最大位移时，a 点右方与a 点相距0.15 m 的b 点刚好向下运动到最大位移处，则这列波的波长可能是( )。

波长、频率和波速 ： ：【学习目标】1．知道波长、频率的含义。

2．掌握波长、频率和波速的关系式，并能应用其解答有关问题。

3．知道波速由介质本身决定，频率由波源决定。

【要点梳理】要点一、波长、频率和波速 1．波长、频率和波速 （1）波长．两个相邻的运动状态总是相同的质点间的距离，或者说在振动过程中，对平衡位置的位移总是相等的两个相邻质点间的距离叫做波长．例如，在横波中两个相邻波峰（或波谷）之间的距离，在纵波中两个相邻密部（或疏部）之间的距离都等于波长．波长用λ表示． （2）频率．由实验观测可知：波源振动一个周期，其他被波源带动的质点也刚好完成一次全振动，且波在介质中往前传播一个波长．由此可知，波动的频率就是波源振动的频率．频率用f 表示．（3）波速．波速是指波在介质中传播的速度．要点诠释：①机械波的波速只与传播介质的性质有关．不同频率的机械波在相同的介质中传播速度相等；同频率的横波和纵波在相同介质中传播速度不相同．②波在同一均匀介质中匀速向前传播，波速”是不变的；而质点的振动是变加速运动，振动速度随时间变化．2．波长、频率和波速之间的关系 在一个周期的时间内，振动在介质中传播的距离等于一个波长，因而可以得到波长λ、频率f （或周期T ）和波速v 三者的关系为：v Tλ=．根据1T f=，则有v f λ=。

3．波长λ、波速v 、频率f 的决定因素（1）周期或频率，只取决于波源，而与v λ、无直接关系．（2）速度v 取决于介质的物理性质，它与T λ、无直接关系．只要介质不变，v 就不变，而不取决于T λ、；反之如果介质变，v 也一定变．（3）波长λ则取决于v 和T 。

只要v T 、其中一个发生变化，其λ值必然发生变化，从而保持/v T λ=或v f λ=的关系．总之，尽管波速与频率或周期可以由公式/v T λ=或v f λ=进行计算，但不能认为波速与波长、周期或频率有关，也不能以为频率或周期会因波速、波长的不同而不同，因为它们都是确定的，分别取决于介质与波源．要点二、波长、频率和波速的求解方法1．根据两个时刻的波形图，判断可能出现的波动情况，从而求相应的物理量——波速、波长或周期。