物理复习专题培训市公开课一等奖百校联赛特等奖课件.pptx
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1、优异精品课件文档资料第1页一一简谐运动简谐运动振幅振幅周期和频率周期和频率相位相位简谐运动简谐运动:物体离开平衡位置位移(或角位移)按物体离开平衡位置位移(或角位移)按余弦函数(或正弦函数)规律随时间改变余弦函数(或正弦函数)规律随时间改变1.1.简谐运动特征及其表示式简谐运动特征及其表示式简谐运动特征及其表示式简谐运动特征及其表示式力与位移成正比且反向。力与位移成正比且反向。动力学特征动力学特征:微分方程:微分方程:运动学方程:运动学方程:运动学特征运动学特征:上述四式用以判断质点是否作简谐运动上述四式用以判断质点是否作简谐运动第九章第九章 振动振动第2页2.2.简谐振动物理量简谐振动物理量
2、简谐振动物理量简谐振动物理量(1)(1)振幅振幅A:A:物体离开平衡位置最大位移绝对值。物体离开平衡位置最大位移绝对值。(2)(2)周期和频率周期和频率 周期:周期:物体作一次完全运动所经历时间。物体作一次完全运动所经历时间。频率:频率:单位时间内物体所作完全运动次数。单位时间内物体所作完全运动次数。角频率角频率:物体在物体在 秒内所作完全运动次数。秒内所作完全运动次数。(3)(3)相位和初相相位和初相相位相位 :决定简谐运动状态物理量。:决定简谐运动状态物理量。初相位初相位 :t=0时相位。时相位。第3页位移位移速度速度加速度加速度3.3.简谐振动位移、速度、加速度简谐振动位移、速度、加速度
3、简谐振动位移、速度、加速度简谐振动位移、速度、加速度 称为称为速度幅速度幅,速度相位比位移相位超前速度相位比位移相位超前/2/2。称为称为加速度幅加速度幅,加速度与位移反相位。加速度与位移反相位。第4页动能动能势能势能以水平弹簧振子为例讨论简谐振动系统能量。以水平弹簧振子为例讨论简谐振动系统能量。系统总机械能:系统总机械能:谐振动系统能量谐振动系统能量=系统动能系统动能E Ek k+系统势能系统势能E Ep p某一时刻,谐振子速度为某一时刻,谐振子速度为v v,位移为,位移为x x二二简谐运动能量简谐运动能量第5页相位相位逆时针方向逆时针方向 M点在点在 x轴上轴上投影投影(P点点)运动规律运
4、动规律:长度长度 旋转角速度旋转角速度旋转方向旋转方向与参考方向与参考方向x夹角夹角振动振幅振动振幅A振动圆频率振动圆频率1.旋转矢量与简谐运动对应关系旋转矢量与简谐运动对应关系三旋转矢量三旋转矢量第6页2.讨论讨论 相位差和时间差相位差和时间差 (1)对对同一同一简谐运动,相位差能够给出简谐运动,相位差能够给出两运动状态间改变所需时间两运动状态间改变所需时间时间差时间差相位差相位差 相位差:表示两个相位之差相位差:表示两个相位之差第7页 (2)对于对于两个同两个同频率频率简谐运动,相位差简谐运动,相位差表示它们间表示它们间步调步调上上差异差异(处理振动合成问题)(处理振动合成问题).第8页例
5、:简谐振动表示式及确定方法:例:简谐振动表示式及确定方法:然后确定三个特征量:然后确定三个特征量:、A、旋转矢量法确定旋转矢量法确定:先在先在X轴上找到对应轴上找到对应x0,有有两个旋转矢量,由两个旋转矢量,由 正负来正负来确定其中一个确定其中一个第9页两个两个同同方向方向同同频率简谐运动频率简谐运动合成合成后仍后仍为为同同频率频率简谐简谐运动运动1.两个同方向同频率简谐运动合成两个同方向同频率简谐运动合成四四 简谐振动合成简谐振动合成第10页讨论讨论 ,情况情况 2.2.两个同方向不一样频率简谐运动合成两个同方向不一样频率简谐运动合成合振动频率合振动频率振幅部分振幅部分合振动可看作振幅缓变简
6、谐振动合振动可看作振幅缓变简谐振动第11页P8例;P15例P37:1-5、7、14、15第12页一一描述描述波动物理量波动物理量波传输方向上相邻两振动状态完全相同波传输方向上相邻两振动状态完全相同质点间距离质点间距离(一完整波长度一完整波长度).1波长波长第十章 波动2周期周期T波传过一波长所需时间波传过一波长所需时间,或一完整波或一完整波经过波线上某点所需时间经过波线上某点所需时间.介质决定介质决定波源决定波源决定第13页3频率频率单位时间内波向前传输完整波数目单位时间内波向前传输完整波数目.(1内向前传输了几个波长)内向前传输了几个波长)波在介质中传输速度波在介质中传输速度4波速波速四个物
7、理量联络四个物理量联络周期或频率只决定于波源振动周期或频率只决定于波源振动波速只决定于介质性质波速只决定于介质性质第14页二二 平面简谐波波函数平面简谐波波函数设有一平面简谐波沿设有一平面简谐波沿轴正方向传输,轴正方向传输,波速为波速为,坐标原点,坐标原点 处质点振动方程为处质点振动方程为OPx波函数:波函数:描述波传输函数,表示任一质点在任描述波传输函数,表示任一质点在任一时刻位移一时刻位移y(x,t)。第15页因为因为为波传输方向上任一点,所以上为波传输方向上任一点,所以上述方程能描述波传输方向上任一点振动,含述方程能描述波传输方向上任一点振动,含有普通意义,即为沿有普通意义,即为沿轴正方
8、向传输轴正方向传输平面简平面简谐波波函数,又称波动方程谐波波函数,又称波动方程.第16页可得波动方程几个不一样形式:可得波动方程几个不一样形式:利用利用和和第17页波函数波函数质点振动速度,加速度质点振动速度,加速度v u:波形传输速度波形传输速度,对确定介质是常数对确定介质是常数vv:质点振动速度质点振动速度,是时间函数是时间函数注意:注意:第18页1.普通情况,设 x0 点振动表示式为:在 x 轴上传输平面简谐波波函数 沿沿轴负方向传输波动方程轴负方向传输波动方程第19页上式代表上式代表x x1 1 处质点在其平衡位置附近以角频率处质点在其平衡位置附近以角频率w w 作简谐运动。作简谐运动
9、。x 一定。令x=x1,则质点位移y 仅是时间t 函数。2 2、波函数物理意义、波函数物理意义同一波线上任意两点振动位相差同一波线上任意两点振动位相差:即t 一定。令t=t1,则质点位移y 仅是x 函数。x、t 都改变第20页三波能量三波能量体积元总机械能体积元总机械能第21页介质中波动传输到各点都能够看作是发射子波波源,而在其介质中波动传输到各点都能够看作是发射子波波源,而在其后任意时刻,这些子波包络就是新波前后任意时刻,这些子波包络就是新波前.1 1 惠更斯原理惠更斯原理四惠更斯原理四惠更斯原理 波衍射、反射和折射波衍射、反射和折射 波在传输过程中碰到障碍物,能绕过障碍物边缘,在障波在传输
10、过程中碰到障碍物,能绕过障碍物边缘,在障碍物阴影区内继续传输碍物阴影区内继续传输.2 2 波衍射波衍射 频率相同、振动方向平行、相位相同或相位差恒定两列波频率相同、振动方向平行、相位相同或相位差恒定两列波相遇时,使一些地方振动一直加强,而使另一些地方振动一直相遇时,使一些地方振动一直加强,而使另一些地方振动一直减弱现象,称为减弱现象,称为波干涉现象波干涉现象.3 波干涉波干涉第22页波源振动波源振动干涉现象定量讨论干涉现象定量讨论*传输到传输到P点引发振动为:点引发振动为:第23页定值定值*对空间不一样位置,都有恒定对空间不一样位置,都有恒定,因而合强度,因而合强度在空间形成稳定分布,即有在空
11、间形成稳定分布,即有干涉现象干涉现象。第24页合振幅最大合振幅最大当当合振幅最小合振幅最小当当干涉位相差条件干涉位相差条件讨讨 论论第25页当当时(半波长偶数倍)时(半波长偶数倍)合振幅最大合振幅最大当当时(半波长奇数倍)时(半波长奇数倍)合振幅最小合振幅最小 干涉波程差条件干涉波程差条件第26页驻波振幅与位置驻波振幅与位置驻波振幅与位置驻波振幅与位置相关相关相关相关 驻波表示式中驻波表示式中驻波表示式中驻波表示式中 x x 和和和和 t t 分别出现在两个因子中,分别出现在两个因子中,分别出现在两个因子中,分别出现在两个因子中,并不表现为并不表现为并不表现为并不表现为 或或或或 形式,所以它
12、形式,所以它形式,所以它形式,所以它不是一个行波表示式,而实际上是一个振动表示式。不是一个行波表示式,而实际上是一个振动表示式。不是一个行波表示式,而实际上是一个振动表示式。不是一个行波表示式,而实际上是一个振动表示式。1驻波方程驻波方程各质点都在作同频率各质点都在作同频率各质点都在作同频率各质点都在作同频率简谐运动简谐运动简谐运动简谐运动合成波为振幅是合成波为振幅是合成波为振幅是合成波为振幅是同频率谐振动。同频率谐振动。同频率谐振动。同频率谐振动。y同一介质中,两列振幅相同相干波在同一条直线上同一介质中,两列振幅相同相干波在同一条直线上沿相反方向传输叠加后就形成驻波。沿相反方向传输叠加后就形
13、成驻波。五五驻波驻波第27页 驻波方程驻波方程 1.1.讨论讨论10 (1)振幅振幅 随随 x 而异而异,与时间无关与时间无关第28页(奇数倍奇数倍)(偶数倍偶数倍)当当 当当第29页结论结论相邻两波节间各点振动相位相同相邻两波节间各点振动相位相同一波一波节两侧各点振动相位相反节两侧各点振动相位相反xy(2)相位分布相位分布相位与相位与符号相关符号相关第30页 当波从波疏介质垂直入射到波密介质当波从波疏介质垂直入射到波密介质,被反射到波疏介质时形成被反射到波疏介质时形成波节波节.入射波与反入射波与反射波在此处相位时时射波在此处相位时时相反相反,即反射波在即反射波在分界分界处处产生产生 相位相位
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