機(jī)械波的概念波的能量與傳播惠更斯原理和波的疊加原理ppt課件.ppt

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1、機(jī)械波第六章波動是一切微觀粒子的屬性，與微觀粒子對應(yīng)的波稱為物質(zhì)波。各種類型的波有其特殊性，但也有普遍的共性，有類似的波動方程。機(jī)械振動在介質(zhì)中的傳播稱為機(jī)械波。聲波、水波6.1機(jī)械波的概念一、機(jī)械波及其分類如果波動中使介質(zhì)各部分振動的回復(fù)力是彈性力，則稱為彈性波。1、有作機(jī)械振動的物體，即波源2、有連續(xù)的介質(zhì)（即彈性介質(zhì)）機(jī)械振動在彈性介質(zhì)中傳播形成機(jī)械波。（一）、機(jī)械波產(chǎn)生的條件（二）、縱波和橫波橫波——振動方向與傳播方向垂直，如電磁波縱波——振動方向與傳播方向相同，如聲波，彈簧波傳播方向傳播方向1、橫波如繩波為橫波。2.縱波各質(zhì)點(diǎn)振動方向與波的傳播方向平行。傳播方向縱波是靠介質(zhì)

2、疏密部變化傳播的，如聲波，彈簧波為縱波。橫波在介質(zhì)中傳播時(shí)，介質(zhì)中產(chǎn)生切變，機(jī)械橫波只能在固體中傳播?？v波在介質(zhì)中傳播時(shí)，介質(zhì)中產(chǎn)生容變，能在固體、液體、氣體中傳播。機(jī)械波向外傳播的是波源（及各質(zhì)點(diǎn)）的振動狀態(tài)(或相位）和能量。結(jié)論：1.質(zhì)元并未“隨波逐流”，波的傳播不是介質(zhì)質(zhì)元的傳播。2.“上游”的質(zhì)元依次帶動“下游”的質(zhì)元振動。3.某時(shí)刻某質(zhì)元的振動狀態(tài)將在較晚時(shí)刻于“下游”某處出現(xiàn)---波是振動狀態(tài)的傳播，或者說是振動相位的傳播?！ぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁ?.同相位點(diǎn)----質(zhì)元的振動狀態(tài)相同。注意5.振動曲線與波動曲線的區(qū)別振動是描寫一個(gè)質(zhì)點(diǎn)振動。波動

3、是描寫一系列質(zhì)點(diǎn)在作振動。傳播方向?t后的波形圖6.判斷波動中質(zhì)點(diǎn)振動方向2012.3.20（11′）（三）、波線和波面波場--波傳播到的空間。波面--波場中同一時(shí)刻振動相位相同的點(diǎn)的軌跡。波前（波陣面）--在波傳播過程中處于最前面的波面波線（波射線）--代表波的傳播方向的射線。在各向同性均勻介質(zhì)中，波線恒與波面垂直。沿波線方向各質(zhì)元的振動相位依次落后。平面波球面波波面波線波線波面波線平面波波前波面球面波波線波面波前二、描述波動的幾個(gè)物理量振動狀態(tài)（即振動位相）在單位時(shí)間內(nèi)傳播的距離稱為波速，也稱之相速。1、波速u在固體媒質(zhì)中縱波波速為G、Y為媒質(zhì)的切變彈性模量和楊氏彈性模量，?為固

4、體介質(zhì)的密度在固體媒質(zhì)中橫波波速為T為繩子或弦線中的張力，?為繩子或弦線的線密度拉緊的繩子或弦線中橫波的波速為:2、波長?3、波的周期和頻率波的周期：波前進(jìn)一個(gè)波長的距離需要的時(shí)間，用T表示。（與波源的T相同）波的頻率：單位時(shí)間內(nèi)通過介質(zhì)中某固定點(diǎn)完整波形的數(shù)目，用γ表示。（與波源的相同）同一波線上相鄰位相差為2?的兩質(zhì)點(diǎn)的距離。介質(zhì)決定波源決定（即一個(gè)完整波形的長度）介質(zhì)決定波源決定4、Tγ?u的關(guān)系①.周期、頻率與介質(zhì)無關(guān)，與波源的相同。波長、波速與介質(zhì)有關(guān)。③.同類波在不同介質(zhì)中頻率不變。②.不同頻率的同類波在同一介質(zhì)中波速相同。注意介質(zhì)決定波源決定介質(zhì)決定波源決定2012.3

5、.19（11）三、簡諧波簡諧波：波源以及介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)的振動都是諧振動。任何復(fù)雜的波都可以看成若干個(gè)簡諧波疊加而成?；蚝喼C振動在彈性介質(zhì)中的傳播形成簡諧波。平面簡諧波簡諧波的波面是平面。(可當(dāng)作一維簡諧波研究）四、平面簡諧波的波動方程一平面簡諧波在理想介質(zhì)中沿x軸正向傳播，x軸即為某一波線設(shè)某時(shí)刻原點(diǎn)振動表達(dá)式：y表示該處質(zhì)點(diǎn)偏離平衡位置的位移，x為p點(diǎn)在x軸的坐標(biāo)振動狀態(tài)從O點(diǎn)傳到p點(diǎn)需用p點(diǎn)的振動方程：p處質(zhì)元t時(shí)刻的位移與O處質(zhì)元時(shí)刻的位移相同即為沿x軸正向傳播的平面簡諧波的波動方程沿著波傳播方向，各質(zhì)點(diǎn)的振動依次落后于波源振動。為p點(diǎn)的振動落后于原點(diǎn)振動的時(shí)間為p點(diǎn)的振動落后于

6、原點(diǎn)振動的位相沿x軸負(fù)向傳播的平面簡諧波的波動方程或若已知X0點(diǎn)振動方程：沿X軸正向傳播的波動方程為：沿X軸負(fù)向傳播的波動方程為：“－”沿x軸正向傳播“＋”沿x軸負(fù)向傳播例1：已知波動方程求（1）A、γ、?、u。（2）波線上各質(zhì)元振動時(shí)的最大速度和最大加速度。與P133例題6.1類似解：(1)由（2）由例2：振源振動方程為波速沿x正向傳，求：①波動方程；②波長、頻率、初相；③處質(zhì)點(diǎn)振動與波源的相位差。解：①波源振動方程以波源處為原點(diǎn)，波動方程:本題中：②.波長、頻率③.x=5m處相位相位差P點(diǎn)落后反映在相位上為20?，即振源完成10個(gè)全振動后，P點(diǎn)才開始振動。質(zhì)點(diǎn)振動與波源的相位差。

7、波源的相位波源x=5m例3：如圖所示，平面簡諧波向右移動速度u=0.05m/s，求：①.波源的振動方程；②.波動方程；③.P點(diǎn)的振動方程；④.a、b兩點(diǎn)振動方向。解：①設(shè)振源方程為t=0P134例題6.2由圖可知t=0時(shí)，o點(diǎn)處的質(zhì)點(diǎn)向y軸負(fù)向運(yùn)動，由旋轉(zhuǎn)矢量法可知②.波動方程波源的振動方程③.P點(diǎn)的振動方程④.a、b振動方向，作出?t后的波形圖。∴a點(diǎn)向y軸負(fù)向振動，b點(diǎn)向y軸正向振動作業(yè)P151：6.8、6.10、6.12一、波的能量和能量密度波不僅是