2021-2022学年高二物理竞赛课件：机械振动复习.pptx

机械振动复习课件机械振动机械振动简谐振动表达式简谐振动表达式(振动方程振动方程)三个特征量三个特征量依赖于系统本身的性质依赖于系统本身的性质依赖于振动的初始条件依赖于振动的初始条件对应于对应于t时刻振动的状态时刻振动的状态3.振动的相和相差振动的相和相差两振动的相差：两振动的相差：同相同相，反相。反相。振动中的作用力振动中的作用力6.振动系统的能量振动系统的能量守恒守恒旋转矢量图旋转矢量图 0 OX5.动力学方程动力学方程同一直线上两个同频率简谐振动的合成同一直线上两个同频率简谐振动的合成 20-10=2k Amax=A1+A2 20-10=(2k+1)Amin=A1-A2 0 oX若频率相近若频率相近拍拍拍频：拍频：fb=f2-f1 轨迹为椭圆或直线轨迹为椭圆或直线*同一直线上不同频率简谐振动的合成同一直线上不同频率简谐振动的合成非简谐振动非简谐振动*相互垂直的同频率简谐振动的合成相互垂直的同频率简谐振动的合成*相互垂直的不同频率简谐振动的合成相互垂直的不同频率简谐振动的合成若频率为若频率为整数比整数比李萨如图形李萨如图形一一、平面简谐波的波函数平面简谐波的波函数坐标原点坐标原点O O点点处质点处质点（波波源源）的振动方程：的振动方程：OxP P“”：沿：沿 x 轴正方向轴正方向传播；传播；“”：沿：沿 x 轴负方向轴负方向传播；传播；:波源波源（坐标原点坐标原点处质点）处质点）振动的初相。振动的初相。平面简谐波平面简谐波的波函数的波函数:二、二、波的能量波的能量2、平均能量密度、平均能量密度:能量密度在一个周期内的平均值能量密度在一个周期内的平均值3、平均能流密度平均能流密度(波的强度波的强度):1、质元的能量、质元的能量:波传播过程中质元的动能和势能在任何时刻都相等。波传播过程中质元的动能和势能在任何时刻都相等。三、三、惠更斯原理、半波损失惠更斯原理、半波损失1、惠更斯原理、惠更斯原理2、半波损失半波损失从波疏到波密，垂直入射，反射时相位从波疏到波密，垂直入射，反射时相位突变突变 .介质中波阵面上各点都可看作子波波源，介质中波阵面上各点都可看作子波波源，其后任一时刻这些子波的包迹就是新的其后任一时刻这些子波的包迹就是新的波阵面。波阵面。四、四、波的干涉波的干涉 频率相同频率相同、振动方向振动方向相同相同、相位相同或相位差恒定相位相同或相位差恒定的两列波相遇叠加时，使某些地方振动始终加强，而使的两列波相遇叠加时，使某些地方振动始终加强，而使另一些地方振动始终减弱的现象另一些地方振动始终减弱的现象波的干涉现象波的干涉现象1)1)相干条件相干条件:满足相干条件的波称为满足相干条件的波称为相干波相干波满足相干条件的波源称为满足相干条件的波源称为相干波源相干波源1)频率相同频率相同2)振动方向振动方向相同相同3)相位差恒定相位差恒定。波源波源S1、S2振动方程：振动方程：*2)2)干涉加强干涉加强与与干涉减弱干涉减弱的条件的条件:点点P 的两个分振动的两个分振动点点P 的合振幅：的合振幅：-波程差波程差与相位差与相位差的关系的关系(1)(1)干涉加强干涉加强条件条件:(2)(2)干涉减弱干涉减弱条件条件:五、五、驻波驻波1、形成条件、形成条件2、特点：、特点：波节：波节：A=0,x=/2波腹：波腹：A=2a,x=/2相位：相位：相邻波节之间同相，波节两侧反相；相邻波节之间同相，波节两侧反相；无相位传播无相位传播能量：能量：无能量传播无能量传播振幅：振幅：各点振幅不同，出现了波腹和波节各点振幅不同，出现了波腹和波节 同一媒质中两列振幅相同的相干波，在同一媒质中两列振幅相同的相干波，在同一直线上沿相反方向传播时叠加形成驻波。同一直线上沿相反方向传播时叠加形成驻波。六、六、多普勒效应多普勒效应 v0sPuvS1、观察者观察者P向着向着波源波源S时，时，v0 前取前取“”观察者观察者P远离远离波源波源S时，时，v0 前取前取“”2、波源波源S向着向着观察者观察者P时，时，vS 前取前取“”波源波源S远离远离观察者观察者P时，时，vS 前取前取“”(2)E和和H同相位。同相位。E H 沿波矢沿波矢 k 的方向。的方向。在自由空间传播的在自由空间传播的平面电磁波平面电磁波的主要性质的主要性质(4)电磁波的传播速度为：电磁波的传播速度为：(1)是横波，是横波，E、H、k 三者相互垂直。三者相互垂直。EHku电磁波电磁波(3)E和和H的数值成比例。的数值成比例。O 电磁波的能量电磁波的能量电磁波电磁波能量密度能量密度电磁波所携带的电磁能量称为辐射能电磁波所携带的电磁能量称为辐射能.1 1S,S,1 1m m2 2的辐射能为的辐射能为辐射强度辐射强度.真空中真空中平均辐射强度平均辐射强度(波的强度波的强度)辐射强度矢量辐射强度矢量 (玻印廷矢量玻印廷矢量）定义式：定义式：物理意义：电磁波能流密度矢量物理意义：电磁波能流密度矢量