高二物理竞赛波的能量课件.pptx

《高二物理竞赛波的能量课件.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高二物理竞赛波的能量课件.pptx（15页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、一一. . 弹性波的能量弹性波的能量 能量密度能量密度波的能量波的能量= =1、以棒内简谐纵波为例说明能量，设介质的密度、以棒内简谐纵波为例说明能量，设介质的密度为为 ，一质元的体积为，一质元的体积为 V，中心平衡位置坐标为，中心平衡位置坐标为x平面简谐波平面简谐波)(cosuxtAy 振动动能振动动能 + 形变势能形变势能任意时刻振动动能任意时刻振动动能221VvWk )(sin21222uxtAV 弹性形变势能为弹性形变势能为)(sin21)(2122222uxtAuVExyVEWp 又因为又因为 u2 = E/ ，所以上式可写为，所以上式可写为)(sin21222uxtAVWp 即在平面

2、简谐波中，每一质元的动能和弹性势能即在平面简谐波中，每一质元的动能和弹性势能是是同相地同相地随时间变化的随时间变化的kE 2、能量密度、能量密度)(sin21222uxtAwk )(sin21222uxtAwp )(sin222uxtAwwwpk 能能2221Aw 能能平均能量密度和介质的密度、振幅的平方以及平均能量密度和介质的密度、振幅的平方以及频率的平方成正比，此结论对弹性波均成立。频率的平方成正比，此结论对弹性波均成立。二、二、能流、波的强度能流、波的强度1. 1. 能流能流( (能通量能通量) )能流能流 : : P = w能能uS能流密度能流密度 : :w能能u2. 波的强度波的强度

3、(I):(I):能流密度的时间平均值能流密度的时间平均值w能能u=u 2A2sin2 (t-x/u)平面简谐波平面简谐波:平面简谐波平面简谐波 uwI能能2221Au 9.39.3波的叠加（波的干涉）波的叠加（波的干涉）一一. . 惠更斯原理惠更斯原理1. 原理原理 :l 媒质中波传到的各点媒质中波传到的各点,都可看作开始发都可看作开始发射子波的射子波的子波源子波源 (点波源点波源)。 l 在以后的任一时刻在以后的任一时刻, 这些这些子波面的包络子波面的包络面面就是实际的波在该时刻的就是实际的波在该时刻的波前波前 。2. 应用应用 :t时刻波面时刻波面 t+ t时刻波面时刻波面波的传播方向波的

4、传播方向平面波平面波t+ t时刻波面时刻波面u t波传播方向波传播方向t 时刻波面时刻波面球面波球面波tt + t二二. . 波的衍射波的衍射1. 现象现象波传播过程中当遇到障碍物时波传播过程中当遇到障碍物时, ,能绕过能绕过障碍物的边缘而传播的现象。障碍物的边缘而传播的现象。2. 作图作图 可用惠更斯原理作图可用惠更斯原理作图比较两图比较两图三三. .波的反射和折射波的反射和折射1. 波的反射波的反射 (略略)2. 波的折射波的折射 用作图法求出折射波的传播方向用作图法求出折射波的传播方向BC=u1(t2-t1)=ACsini1 AE=u2(t2-t1)=ACsini2媒质媒质1媒质媒质2折

5、射波传播方向折射波传播方向ACi1i2t1t2BE由图有由图有 波的折射定律波的折射定律 2121sinsinuuii i1-入射角入射角, i2-折射角折射角u1u2四四. 波传播的独立性波传播的独立性媒质中同时有几列波时媒质中同时有几列波时 , 每列波都将保每列波都将保持自己原有的特性持自己原有的特性(传播方向、振动方向、频传播方向、振动方向、频率等率等), 不受其它波的影响不受其它波的影响 。 五五. 波的叠加原理波的叠加原理在几列波相遇而互相交叠的区域中，在几列波相遇而互相交叠的区域中，某点的振动是各列波某点的振动是各列波单独单独传播时在该点引传播时在该点引起的振动的合成。起的振动的合

6、成。六六.驻波驻波两列相干波沿相反方向传播而叠加两列相干波沿相反方向传播而叠加 设设x = 0处两波初相均为处两波初相均为0，沿，沿x正向、负向传播正向、负向传播)2cos()2cos(21xtAyxtAy其合成波为其合成波为txAycos2cos2驻波的特点：驻波的特点：1、振幅：各处不等大，出现了波腹和波节、振幅：各处不等大，出现了波腹和波节波腹处波腹处 2, 1, 0,212coskkxx 波节处波节处 2, 1, 0,4)12(02coskkxx 由上可知，相邻波节或相邻波腹之间的距离为由上可知，相邻波节或相邻波腹之间的距离为 /2。2、相位：相位中没有、相位：相位中没有x坐标，没有相

7、位的传播坐标，没有相位的传播同一段上的质点的振动同相，而相邻两段中的同一段上的质点的振动同相，而相邻两段中的各点的振动反相各点的振动反相 (气体火焰驻波气体火焰驻波) (桥驻波桥驻波)3、能量、能量:合能流密度为合能流密度为0)( uwuw没有能量的单向传播没有能量的单向传播4、半波损失、半波损失 波疏波疏波密波密 (波密媒质波密媒质:u大，波疏媒质大，波疏媒质:u小小)，反射波有半波损失，反射点处为波节；反之则反射波有半波损失，反射点处为波节；反之则无半波损失，反无半波损失，反射点为波腹。射点为波腹。 若绳一端固定，绳上有机械波向固定端入若绳一端固定，绳上有机械波向固定端入射时，绳的固定端必为波节，故反射波有半射时，绳的固定端必为波节，故反射波有半波损失；若绳端为自由端，则必为波节，此波损失；若绳端为自由端，则必为波节，此时反射波无半波损失。时反射波无半波损失。附：声波附：声波1. 正常人听声范围正常人听声范围(频率及频率及波的强度波的强度)20 20000 Hz. I下下 I I上上oI (W / m2) 20200001000I上上=1I下下=10-122. 声强级声强级 以以1000 Hz 时的波的强度时的波的强度I下下作为基准声强作为基准声强 I0, 010log10IIL单位单位:分贝分贝(db)