2021-2022学年高二物理竞赛课件：能流和能流密度.pptx

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1、能流和能流密度能流和能流密度能流和能流密度能流和能流密度 能流：能流：单位时间内垂直通过某一面积的单位时间内垂直通过某一面积的能量能量.平均能流：平均能流：udtS弹性势能弹性势能xOxOxOxO体积元的总机械能体积元的总机械能xOxO讨讨 论论 体积元在平衡位置时，动能、势能和总体积元在平衡位置时，动能、势能和总机械能均最大机械能均最大.体积元的位移最大时，三者均为零体积元的位移最大时，三者均为零.(1)在波动传播的介质中，任一体积元的在波动传播的介质中，任一体积元的动能、势能、总机械能均随动能、势能、总机械能均随 作周期性变作周期性变化，且变化是化，且变化是同相位同相位的的.一平面简谐波在

2、弹性媒质中传播，在媒质一平面简谐波在弹性媒质中传播，在媒质质元从最大位移处回到平衡位置的过程中质元从最大位移处回到平衡位置的过程中（A）它的势能转换成动能）它的势能转换成动能（B）它的动能转换成势能）它的动能转换成势能（C）它从相邻的一段媒质质元获得能量，）它从相邻的一段媒质质元获得能量，其能量逐渐增加其能量逐渐增加（D）它把自己的能量传给相邻的一段媒）它把自己的能量传给相邻的一段媒质质元，其能量逐渐减少质质元，其能量逐渐减少选择（选择（）C (2)任一体积元都在不断地接收和放出任一体积元都在不断地接收和放出能量，即不断地传播能量能量，即不断地传播能量.任一体积元的机任一体积元的机械能不守恒械

3、能不守恒.波动是能量传递的一种方式波动是能量传递的一种方式 .xOxO能量密度：能量密度：单位体积介质中的波动能量单位体积介质中的波动能量 平均平均能量密度：能量密度在一个周期内的能量密度：能量密度在一个周期内的平均值平均值xOxO 能流密度能流密度 (波的强度波的强度 )I:)I:通过垂直于波传播方向的单位面积的平通过垂直于波传播方向的单位面积的平均能流均能流.SuwP=udtS 例例 证明球面波的振幅与离开其波源的距证明球面波的振幅与离开其波源的距离成反比，并求球面简谐波的波函数离成反比，并求球面简谐波的波函数.证证 介质无吸收，通过两个球面的平均能介质无吸收，通过两个球面的平均能流相等流相等.即即故故 驻波的能量驻波的能量AB C波波节节波波腹腹位移最大时位移最大时平衡位置时平衡位置时 驻波的能量在相邻的波腹和波节间往复驻波的能量在相邻的波腹和波节间往复变化，在相邻的波节间发生动能和势能间的变化，在相邻的波节间发生动能和势能间的转换，动能主要集中在波腹，势能主要集中转换，动能主要集中在波腹，势能主要集中在波节，但无能量的定向传播在波节，但无能量的定向传播.驻波的能量驻波的能量