2021-2022學(xué)年高二物理競賽波的能量課件

1、波量能的 5 - 4 波的能量 能流密度 5 - 4 波的能量 能流密度 1. 能量密度 5 - 4 波的能量 能流密度 1. 能量密度dmdV取體積元dV， 5 - 4 波的能量 能流密度 1. 能量密度體元內(nèi)質(zhì)量為dVdmdV取體積元dV，dm= 5 - 4 波的能量 能流密度 1. 能量密度體元內(nèi)質(zhì)量為Acos=yx()tudVdmdV取體積元dV，dm= 5 - 4 波的能量 能流密度 1. 能量密度體元內(nèi)質(zhì)量為Acos=yyx()ttuv=dVeedmdV取體積元dV，dm= 5 - 4 波的能量 能流密度 1. 能量密度體元內(nèi)質(zhì)量為Acos)=xyyx()tttuuv=AsindV

2、eedmdV取體積元dV，dm= 5 - 4 波的能量 能流密度 1. 能量密度體元內(nèi)質(zhì)量為Acos)=12dmxkdEyyx()tttuuv=Asin=v2dVeedmdV取體積元dV，dm= 5 - 4 波的能量 能流密度 1. 能量密度體元內(nèi)質(zhì)量為Acos)=12dmxkdEyyxx()tttuuv=Asin=v21222t)uAsin=2dV(dVeedmdV取體積元dV，dm= 5 - 4 波的能量 能流密度 1. 能量密度體元內(nèi)質(zhì)量為Acos)=12dmxkdEyyxx()tttuuv=Asin=v21222t)uAsin=2dV(dVeedmdV取體積元dV，dm=222Ay=2

3、dV()1 5 - 4 波的能量 能流密度 1. 能量密度體元內(nèi)質(zhì)量為Atcos)=12dmxkpdEdEdEyyxx()tttuuuv=AAsinsin=v212dV222(可以證明：kdVeedmdV取體積元dV，dm=dEdE=k+dEpdEdE=2k+dEp=dEkusin(dEdEA2)=2k+dEp=dEk=dV22txusin(dEdEA2)=2k+dEp=dEk=dV22tx能量密度:usin(dVdEdEA2)=2k+dEp=dEk=dV22tx能量密度:w=dEuusin(dVdEdEAAsin2()=2k+dEp=dEk=dV222tx能量密度:w=dE=22tx 2.

4、平均能量密度uusin(dVdEdEAAsin2()=2k+dEp=dEk=dV222tx能量密度:w=dE=22tx 2. 平均能量密度w =1dtT0Tw uusin(dVdEdEAAsin2()=2k+dEp=dEk=dV222tx能量密度:w=dE=22tx 2. 平均能量密度w =1Tdtuxt()2T0Tw =A221sin0Tdtuusin(dVdEdEAAsin2()=2k+dEp=dEk=dV222tx能量密度:w=dE=22txw 2. 平均能量密度w =1Tdtuxt2()2T0Tw =AA22221sin0Tdt=1uusin(dVdEdEAAsin2()=2k+dEp

5、=dEk=dV222tx能量密度:w=dE=22tx二. 能流密度能流P :單位時(shí)間通過某一面積的波能。 二. 能流密度能流P :單位時(shí)間通過某一面積的波能。 二. 能流密度P =W/t = S w uSSu t x u t 內(nèi)通過x處截面S的能量：W= w S u t單位時(shí)間內(nèi)：能流P :單位時(shí)間通過某一面積的波能。 二. 能流密度P =W/t = S w uSSu t x u t 內(nèi)通過x處截面S的能量：W= w S u t單位時(shí)間內(nèi)：能流在一個(gè)周期內(nèi)的平均值。平均能流P :wP=Su二. 能流密度wP=Su平均能流能流在一個(gè)周期內(nèi)的平均值。P : 波的強(qiáng)度 I（平均能流密度）:單位時(shí)間內(nèi)

6、通過與波速垂直的單位截面的平均能量二. 能流密度= P/S = wIu=1222uAwP=Su平均能流能流在一個(gè)周期內(nèi)的平均值。P : 波的強(qiáng)度 I（平均能流密度）:單位時(shí)間內(nèi)通過與波速垂直的單位截面的平均能量二. 能流密度= P/S = wIu=1222uAwP=Su平均能流能流在一個(gè)周期內(nèi)的平均值。P :聲波聲強(qiáng)光波光強(qiáng)惠更斯原理 5 - 5 惠更斯原理 一. 惠更斯原理 5 - 5 惠更斯原理 一. 惠更斯原理 5 - 5 惠更斯原理 一. 惠更斯原理 惠更斯原理：波動(dòng)所到達(dá)的媒質(zhì)中各點(diǎn)，都可以看作為發(fā)射子波的波源，而后一時(shí)刻這些子波的包跡便是新的波陣面。t時(shí)刻波陣面 5 - 5 惠更斯

7、原理 一. 惠更斯原理 惠更斯原理：波動(dòng)所到達(dá)的媒質(zhì)中各點(diǎn)，都可以看作為發(fā)射子波的波源，而后一時(shí)刻這些子波的包跡便是新的波陣面。t時(shí)刻波陣面 5 - 5 惠更斯原理 一. 惠更斯原理 惠更斯原理：波動(dòng)所到達(dá)的媒質(zhì)中各點(diǎn)，都可以看作為發(fā)射子波的波源，而后一時(shí)刻這些子波的包跡便是新的波陣面。t+ uttt時(shí)刻波陣面 5 - 5 惠更斯原理 一. 惠更斯原理 惠更斯原理：波動(dòng)所到達(dá)的媒質(zhì)中各點(diǎn)，都可以看作為發(fā)射子波的波源，而后一時(shí)刻這些子波的包跡便是新的波陣面。t+ uttt時(shí)刻波陣面t時(shí)刻波陣面 5 - 5 惠更斯原理 一. 惠更斯原理 惠更斯原理：波動(dòng)所到達(dá)的媒質(zhì)中各點(diǎn)，都可以看作為發(fā)射子波的波

8、源，而后一時(shí)刻這些子波的包跡便是新的波陣面。t+ uttt時(shí)刻波陣面t時(shí)刻波陣面 5 - 5 惠更斯原理 一. 惠更斯原理 惠更斯原理：波動(dòng)所到達(dá)的媒質(zhì)中各點(diǎn)，都可以看作為發(fā)射子波的波源，而后一時(shí)刻這些子波的包跡便是新的波陣面。 5 - 5 惠更斯原理 一. 惠更斯原理 惠更斯原理：波動(dòng)所到達(dá)的媒質(zhì)中各點(diǎn)，都可以看作為發(fā)射子波的波源，而后一時(shí)刻這些子波的包跡便是新的波陣面。t+ tututt+ tt時(shí)刻波陣面t時(shí)刻波陣面 二. 惠更斯原理的應(yīng)用用惠更斯原理解釋折射定律 二. 惠更斯原理的應(yīng)用 二. 惠更斯原理的應(yīng)用用惠更斯原理解釋折射定律inn12A用惠更斯原理解釋折射定律iut1nn12CB

9、Aiut12 二. 惠更斯原理的應(yīng)用用惠更斯原理解釋折射定律iuut12tnn12CBAiut12 二. 惠更斯原理的應(yīng)用用惠更斯原理解釋折射定律iuut12tnn12CBADiut12 二. 惠更斯原理的應(yīng)用用惠更斯原理解釋折射定律iuut12tnn12CBADiut12 二. 惠更斯原理的應(yīng)用用惠更斯原理解釋折射定律iuut12trnn12CBADirut12 二. 惠更斯原理的應(yīng)用用惠更斯原理解釋折射定律iuut12trnn12sinsinir=CBADCBABADABirut12 二. 惠更斯原理的應(yīng)用用惠更斯原理解釋折射定律iuut12trnn12sinsinir=CBADCBABA

10、DAB=u u 12irttut12 二. 惠更斯原理的應(yīng)用用惠更斯原理解釋折射定律iuut12trnn12sinsinir=CBADCBABADAB=u u 112=u2uirttut12 二. 惠更斯原理的應(yīng)用用惠更斯原理解釋折射定律iuut12trnn12sinsinir=CBADCBABADAB=u u 1122=u2u=nn1irttut12 二. 惠更斯原理的應(yīng)用用惠更斯原理解釋折射定律iuut12trnn12sinsinir=CBADCBABADAB=u u 1122=u2u=nn1n12irttut12 二. 惠更斯原理的應(yīng)用 波的疊加原理 5 - 7 波的疊加原理一. 波的疊

11、加原理兩水波的疊加SS12 5 - 7 波的疊加原理一. 波的疊加原理沿相反方向傳播的兩個(gè)脈沖波的疊加兩水波的疊加SS12 5 - 7 波的疊加原理一. 波的疊加原理 5 - 7 波的疊加原理一. 波的疊加原理 5 - 7 波的疊加原理一. 波的疊加原理 5 - 7 波的疊加原理一. 波的疊加原理 5 - 7 波的疊加原理一. 波的疊加原理 5 - 7 波的疊加原理一. 波的疊加原理 5 - 7 波的疊加原理一. 波的疊加原理 5 - 7 波的疊加原理一. 波的疊加原理 5 - 7 波的疊加原理一. 波的疊加原理 5 - 7 波的疊加原理一. 波的疊加原理 5 - 7 波的疊加原理一. 波的疊

12、加原理 5 - 7 波的疊加原理一. 波的疊加原理 5 - 7 波的疊加原理一. 波的疊加原理 5 - 7 波的疊加原理一. 波的疊加原理 5 - 7 波的疊加原理一. 波的疊加原理 5 - 7 波的疊加原理一. 波的疊加原理 5 - 7 波的疊加原理一. 波的疊加原理 5 - 7 波的疊加原理一. 波的疊加原理 5 - 7 波的疊加原理一. 波的疊加原理 5 - 7 波的疊加原理一. 波的疊加原理 波的疊加原理: 有幾列波同時(shí)在媒質(zhì)中傳播時(shí)，它們的傳播特性（波長、頻率、波速、波形）不會(huì)因其它波的存在而發(fā)生影響。 5 - 7 波的疊加原理一. 波的疊加原理 二. 波的干涉 二. 波的干涉 相干

13、波源：若有兩個(gè)波源， 二. 波的干涉 相干波源：若有兩個(gè)波源，它們的振動(dòng)方向相同、 二. 波的干涉 相干波源：若有兩個(gè)波源，它們的振動(dòng)方向相同、頻率相同、 二. 波的干涉 相干波源：若有兩個(gè)波源，它們的振動(dòng)方向相同、頻率相同、周相差恒定， 二. 波的干涉 相干波源：若有兩個(gè)波源，它們的振動(dòng)方向相同、頻率相同、周相差恒定，稱這兩波源為相干波源。 二. 波的干涉 相干波源：若有兩個(gè)波源，它們的振動(dòng)方向相同、頻率相同、周相差恒定，稱這兩波源為相干波源。t=y111A波源cos)(+S1*scos 二. 波的干涉 相干波源：若有兩個(gè)波源，它們的振動(dòng)方向相同、頻率相同、周相差恒定，稱這兩波源為相干波源。

14、=+tt=yy10112220AA波源cos)(+SS1*2sscos 二. 波的干涉 相干波源：若有兩個(gè)波源，它們的振動(dòng)方向相同、頻率相同、周相差恒定，稱這兩波源為相干波源。=+ttt=yyy211111222AAA波源coscos)(+P點(diǎn)(11SSr111*2ssPy.rcos 二. 波的干涉 相干波源：若有兩個(gè)波源，它們的振動(dòng)方向相同、頻率相同、周相差恒定，稱這兩波源為相干波源。yt2=+tttr=yyy2111112222222AAA波源coscoscos)(+P點(diǎn)(1A1(SSr111ry*222ssPy.rcos 二. 波的干涉 相干波源：若有兩個(gè)波源，它們的振動(dòng)方向相同、頻率相

15、同、周相差恒定，稱這兩波源為相干波源。yt2=+tttrrr=yyy2221111122222222AAA波源coscoscos)(+P點(diǎn)(11A11()SSr111ry*222ssPy.r)2221=rr(1)22221AAAAcos=2+rr(22211A1)21222111AAAAAcoscoscossinsin=+22+rrrr()(22221111Atg222AAA221rr)+2221)21222111AAAAAcoscoscossinsin=+22+rrrr()(22221111Atg222AAA221rr)+222干涉加強(qiáng)條件：1)21222111AAAAAcoscoscoss

16、insin=+22+rrrr()(22221111Atg222AAA221rr)+222干涉加強(qiáng)條件：2kk = 0,1,2,+1)21222111AAAAAcoscoscossinsin=+22+rrrr()(22221111Atg222AAA221rr)+222干涉加強(qiáng)條件：2k2kk = 0,1,2,干涉減弱條件：=(1)k = 0,1,2,+1)2221=rr(1)2221=rr(=12若：1則有：)2221=rr(=12若：=rr)(1212k+=則有：2)2221=rr(=12若：=rr)(1212k+=2波程差rr1=+k干涉加強(qiáng)則有：2)2221=rr(=12若：=rr)(12

17、12k+2k(1)=2波程差rr1=+k干涉加強(qiáng)=rr)(21則有：22)2221=rr(=12若：=rr)(1212k+2k(1)=2波程差rr1=+k干涉加強(qiáng)=rr)(21r2()波程差r1+2k2=+1干涉減弱則有：22三. 駐波三. 駐波 駐波 ： 一對(duì)振幅相同的相干波，在同一條直線上，沿相反方向傳播時(shí)，疊加而成的波。三. 駐波兩波的波動(dòng)方程分別為： 駐波 ： 一對(duì)振幅相同的相干波，在同一條直線上，沿相反方向傳播時(shí)，疊加而成的波。三. 駐波兩波的波動(dòng)方程分別為：y2AxtTcos1=)( 駐波 ： 一對(duì)振幅相同的相干波，在同一條直線上，沿相反方向傳播時(shí)，疊加而成的波。三. 駐波兩波的波

18、動(dòng)方程分別為：yy22AA+xxttTTcoscos21=)( 駐波 ： 一對(duì)振幅相同的相干波，在同一條直線上，沿相反方向傳播時(shí)，疊加而成的波。三. 駐波兩波的波動(dòng)方程分別為：yyy2222AAA+xxtttTTTcoscoscos2211=)(yy=xcos2 駐波 ： 一對(duì)振幅相同的相干波，在同一條直線上，沿相反方向傳播時(shí)，疊加而成的波。三. 駐波兩波的波動(dòng)方程分別為：yyy2222AAA+xxtttTTTcoscoscos2211=)(yy=xcos2 駐波 ： 一對(duì)振幅相同的相干波，在同一條直線上，沿相反方向傳播時(shí)，疊加而成的波。AAxcos=振幅22AAxcos=振幅：22AAxco

19、s=振幅：22波腹位置：2AAxcos=振幅：22波腹位置：x=2k22AAxcos2k=振幅：22波腹位置：xx=2k242AAxcos2k=振幅：22波腹位置：波節(jié)位置：xx=2k242AAxcos2k2k+1()=振幅：22波腹位置：波節(jié)位置：xxx=2k22242AA2k+1xcos2k2k+1=()(=振幅：22波腹位置：波節(jié)位置：xxxx=2k222442AA2k+1xcos2k2k+1=()(=振幅：22波腹位置：波節(jié)位置：xxxx=2k22244相鄰兩波節(jié)（或波腹）的距離:2AA2k+1xcos2k2k+1=()(=振幅：22波腹位置：波節(jié)位置：xxxx=2k22244相鄰兩波

20、節(jié)（或波腹）的距離:xxk+1k=2波節(jié)波腹駐波的特點(diǎn)： 波節(jié)波腹駐波的特點(diǎn)： 1. 有波節(jié)、波腹； 波節(jié)波腹駐波的特點(diǎn)： 1. 有波節(jié)、波腹； 2. 波節(jié)兩側(cè)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)周相相反， 波節(jié)波腹駐波的特點(diǎn)： 1. 有波節(jié)、波腹； 2. 波節(jié)兩側(cè)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)周相相反，相鄰兩波節(jié)之間的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)周相相同。 波節(jié)波腹駐波的特點(diǎn)： 1. 有波節(jié)、波腹； 2. 波節(jié)兩側(cè)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)周相相反，相鄰兩波節(jié)之間的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)周相相同。 3. 波的強(qiáng)度為零，不發(fā)生能量由近及遠(yuǎn)的傳播。波節(jié)波腹 四. 半波損失媒質(zhì)1 四. 半波損失媒質(zhì)1u11u22媒質(zhì)2uu2211媒質(zhì)1 四. 半波損失 若媒質(zhì)1u11u22媒質(zhì)2稱媒質(zhì) 1

21、為 波疏媒質(zhì)； uu2211媒質(zhì)1 四. 半波損失 若媒質(zhì)1u11u22媒質(zhì)2稱媒質(zhì) 1 為 波疏媒質(zhì)； uu2211媒質(zhì)1 四. 半波損失 若媒質(zhì)1u11u22媒質(zhì)2媒質(zhì) 2 為 波密媒質(zhì)。 1. 繩子波在固定端反射 1. 繩子波在固定端反射入射波墻體)波密媒質(zhì)(y 1. 繩子波在固定端反射入射波反射波墻體)波密媒質(zhì)(yy 1. 繩子波在固定端反射入射波反射波疊加后的波形墻體)波密媒質(zhì)(yy 1. 繩子波在固定端反射入射波反射波疊加后的波形墻體)波密媒質(zhì)(yy 在反射端形成波節(jié)。 1. 繩子波在固定端反射入射波反射波疊加后的波形墻體)波密媒質(zhì)(yy 在反射端形成波節(jié)。在反射端入射波和反射波周

22、相相反， 1. 繩子波在固定端反射入射波反射波疊加后的波形墻體)波密媒質(zhì)(yy 在反射端形成波節(jié)。在反射端入射波和反射波周相相反，即入射波到達(dá)兩種媒質(zhì)分界面時(shí)發(fā)生相位突變 ， 1. 繩子波在固定端反射入射波反射波疊加后的波形墻體)波密媒質(zhì)(yy 在反射端形成波節(jié)。在反射端入射波和反射波周相相反，即入射波到達(dá)兩種媒質(zhì)分界面時(shí)發(fā)生相位突變 ，稱為半波損失。 2. 繩子波在自由端反射入射波反射波疊加后的波形yy自由端 2. 繩子波在自由端反射入射波反射波疊加后的波形yy自由端 2. 繩子波在自由端反射 在反射端形成波腹在反射端入射波和反射波周相相同，無半波損失。 例1 以P 點(diǎn)在平衡位置向正方向運(yùn)動(dòng)

23、作為計(jì)時(shí)零點(diǎn)，寫出波動(dòng)方程。yxPoud 例1 以P 點(diǎn)在平衡位置向正方向運(yùn)動(dòng)作為計(jì)時(shí)零點(diǎn)，寫出波動(dòng)方程。yxPou解：p=2d 例1 以P 點(diǎn)在平衡位置向正方向運(yùn)動(dòng)作為計(jì)時(shí)零點(diǎn)，寫出波動(dòng)方程。yxPou解：p=2dyp=Acost)(2 例1 以P 點(diǎn)在平衡位置向正方向運(yùn)動(dòng)作為計(jì)時(shí)零點(diǎn)，寫出波動(dòng)方程。yxPou解：p=2dyp=Acost)(2Acosdt)(2y=o+u 例1 以P 點(diǎn)在平衡位置向正方向運(yùn)動(dòng)作為計(jì)時(shí)零點(diǎn)，寫出波動(dòng)方程。yxPou解：p=2dyp=Acost)(2Acosdt)(2y=o+uAcosdt)(2=+uyxu 例1 以P 點(diǎn)在平衡位置向正方向運(yùn)動(dòng)作為計(jì)時(shí)零點(diǎn)，寫出

24、波動(dòng)方程。yxPou解：p=2dyp=Acost)(2Acosdt)(2y=o+uAcosdt)(2=+uyxuAcosdt)(2=yxu 例2 波速 u =400m/s, t = 0 s時(shí)刻的波形如圖所示。寫出波動(dòng)方程。uy(m)p4532ox(m) 例2 波速 u =400m/s, t = 0 s時(shí)刻的波形如圖所示。寫出波動(dòng)方程。uy(m)p4532ox(m)t =0(o點(diǎn)) 例2 波速 u =400m/s, t = 0 s時(shí)刻的波形如圖所示。寫出波動(dòng)方程。uy(m)p4532ox(m)t =Ay00(o點(diǎn))22 例2 波速 u =400m/s, t = 0 s時(shí)刻的波形如圖所示。寫出波動(dòng)

25、方程。uy(m)p4532ox(m)t =Ayv000(o點(diǎn))2203 例2 波速 u =400m/s, t = 0 s時(shí)刻的波形如圖所示。寫出波動(dòng)方程。uy(m)p4532ox(m)t =Ayv0000(o點(diǎn))220.3 例2 波速 u =400m/s, t = 0 s時(shí)刻的波形如圖所示。寫出波動(dòng)方程。uy(m)p4532ox(m)t =Ayv0000(o點(diǎn))220.=t0(p點(diǎn))3 例2 波速 u =400m/s, t = 0 s時(shí)刻的波形如圖所示。寫出波動(dòng)方程。uy(m)p4532ox(m)t =Ayv0000(o點(diǎn))220.=y0t0(p點(diǎn))=03 例2 波速 u =400m/s, t

26、 = 0 s時(shí)刻的波形如圖所示。寫出波動(dòng)方程。uy(m)p4532ox(m)t =Ayv0000(o點(diǎn))220.=yv00t0(p點(diǎn))=0023 例2 波速 u =400m/s, t = 0 s時(shí)刻的波形如圖所示。寫出波動(dòng)方程。uy(m)p4532ox(m)t =Ayv000p0(o點(diǎn))220.=yv00t0(p點(diǎn))=00.23uy(m)p4532ox(m)=0p.d23uy(m)p4532ox(m)=0p.p=20dd23uy(m)p4532ox(m)=0p.p=20d0p=2dd.23uy(m)p4532ox(m)=0p.p=20d0p=2d=2235()3d.23uy(m)p4532ox

27、(m)=0p.p=20d0p=2d=2235()34 (m)d.=4 (m)=2=4 (m)=22u=4 (m)=22u=24004=4 (m)=22002u=24004S1=4 (m)()y=22002u=2400404cos)(2003tS1=4 (m)()y=Acosdt它向墻面方向傳播經(jīng)反射后形成駐波。求：駐波方程，波節(jié)及波腹的位置。y墻面p入射波ox 例3 設(shè)波源（在原點(diǎn)O）的振動(dòng)方程為：y=Aycoscos=d()utt它向墻面方向傳播經(jīng)反射后形成駐波。求：駐波方程，波節(jié)及波腹的位置。y墻面p入射波入Ax入射波ox 例3 設(shè)波源（在原點(diǎn)O）的振動(dòng)方程為：y=Ayycoscoscos=ddp()uuttt它向墻面方向傳播經(jīng)反射后形成駐波。求：駐波方程，波節(jié)及波腹的位置。y墻面p入射波入AAx入射波ox 例3 設(shè)波源（在原點(diǎn)O）的振動(dòng)方程為：y=Ayycoscoscos=ddp()uuttt它向墻面方向傳播經(jīng)反射后形成駐波。求：駐波方程，波節(jié)及波腹的位置