高二物理競賽振動和波動課件

振動和波動阻尼振動振動方程為振動的角頻率和周期為振動的振幅隨時間按指數(shù)衰減☆穩(wěn)態(tài)時，系統(tǒng)的振動函數(shù)為振幅初相☆在受迫振動時，如果策動力的角頻率為在受迫振動時，如果策動力的角頻率為則受迫振動的振幅達到極大值位移共振則受迫振動的速度振幅達到極大值速度共振☆波動的基本概念機械波

機械波產(chǎn)生的條件

橫波和縱波

波線與波面

平面波和球面波

機械振動在彈性媒質(zhì)中的傳播稱為機械波形成機械波必須有波源(振動物體)和彈性媒質(zhì)質(zhì)點的振動方向與波的傳播方向相互垂直的波叫做橫波；兩者相互平行的波叫做縱波。橫波與縱波是波動的兩種基本類型，各種復(fù)雜的波都可以分解成橫波與縱波分別處理媒質(zhì)中振動的相相同的各點組成的面叫做同相面或波面。在某一時刻，最前方的波面叫波前或波陣面。波線與波面相互垂直。波面為平面的波為平面波。點波源的波面是球面，叫球面波☆波速(相速)波長波的周期波的頻率波數(shù)波速、波長、周期、頻率、波數(shù)之間的關(guān)系振動狀態(tài)(即相位)在空間的傳播速度稱為波速或相速。它與波動的特性無關(guān)，僅取決于傳播媒質(zhì)的性質(zhì)同一波線上相位差為的兩相鄰質(zhì)點之間的距離，即一個完整波形的長度。它反映波在空間上的周期性。一個完整波形通過波線上某點所需的時間。它反映波在時間上的周期性。波的周期與傳播媒質(zhì)各質(zhì)點的振動周期相同單位時間通過波線上某點的完整波形的數(shù)目，它與媒質(zhì)質(zhì)元的振動頻率相等。等于在長度內(nèi)所包含的完整波的個數(shù)☆簡諧波簡諧波平面簡諧波的波函數(shù)波源和波線上各質(zhì)點都作簡諧振動的波稱為簡諧波。各種復(fù)雜的波形都可看成由許多不同頻率的簡諧波的疊加。在無吸收的均勻媒質(zhì)中沿軸傳播的平面簡諧波的波函數(shù)為“－”表示波沿軸正方向傳播；“十”表示波沿軸負方向傳播☆波函數(shù)的物理意義它描述了波線上所有質(zhì)點離開自己平衡位置的位移隨時間的變化規(guī)律。表示了波的傳播?！畈ㄋ鶄鞑サ哪芰棵劫|(zhì)質(zhì)元的能量質(zhì)量為的體積元的動能和勢能分別為二者隨時間周期性變化規(guī)律相同。媒質(zhì)質(zhì)元總能量為體積元的總機械能不守恒，在零和最大值之間周期性變化，反映了能量的傳播過程☆能量密度平均能流密度單位體積媒質(zhì)的波動能量在一個周期內(nèi)的平均值叫做平均能量密度單位時間通過垂直于傳播方向的單位面積的平均能流能流密度是矢量，方向與波速方向相同，它的大小表示波的強度。在均勻各向同性媒質(zhì)中，平面波的強度不變，球面波的強度與半徑的平方成反比。☆在三維空間中傳播的一切波動過程都遵守微分方程：波動方程在無吸收的均勻媒質(zhì)中，一切平面波都遵守微分方程：☆長桿中的縱波傳播速度叫做該材料的楊氏模量（彈性模量）

介質(zhì)中傳播的橫波的波速為切變模量，即切應(yīng)力與切應(yīng)變之比

是介質(zhì)密度

弦中的張力為，單位長度的質(zhì)量為

波速☆惠更斯原理媒質(zhì)中波陣面上各點都可看做子波波源，任一時刻這些子波的包跡就是新的波陣面。利用惠更斯原理可以解釋波的衍射現(xiàn)象，即波遇到障礙物時的繞射現(xiàn)象?？梢郧蟮貌ㄔ趦山橘|(zhì)分界面處反射波的方向問題，即反射角等于入射角可以求得波在兩介質(zhì)分界面處折射波的方向問題，即得到折射定律。☆幾列波可以保持各自的特點通過同一媒質(zhì)，好像沒有其他波一樣；在它們相重疊的區(qū)域內(nèi)，每一點的振動都是各個波單獨在該點產(chǎn)生的振動的矢量和。波的疊加原理☆波的干涉波的干涉現(xiàn)象由頻率相同、振動方向相同、相位相同或相位差恒定的兩個波源所發(fā)出的波，在空間相遇，出現(xiàn)某些點振動始終加強，某些點振動始終減弱或完全抵消的現(xiàn)象稱