第37講 物理學(xué)(三)(2011年新版)

1、聯(lián)系聯(lián)系QQ1165557537第三節(jié)機(jī)械波一、基本內(nèi)容（一）機(jī)械波的產(chǎn)生和傳播1、產(chǎn)生機(jī)械波的條件：（1）波源——產(chǎn)生振動(dòng)。（2）彈性媒質(zhì)——傳播振動(dòng)。2、波的傳播：由彈性介質(zhì)中的質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)，帶動(dòng)相鄰質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)，由此，振動(dòng)狀態(tài)傳播開(kāi)去，形成波。需注意的是：（1）波動(dòng)中每一個(gè)質(zhì)點(diǎn)均在其平衡位置附近振動(dòng)，不“隨波逐流”，傳播的是振動(dòng)狀態(tài)。（2）介質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向是兩個(gè)不同的概念，兩者方向不一定一致。（3）介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)是波

2、源振動(dòng)的重復(fù)，在波的傳播方向上，質(zhì)點(diǎn)的相位依次比波源落后。3、波的分類(lèi)（1）根據(jù)介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向和波的傳播方向之間的關(guān)系分為縱波——質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向平行。橫波——質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向垂直。（2）按波陣面的形狀分為平面波和球面波。（二）描述波的物理量及其相互聯(lián)系1、描述波動(dòng)的物理量分兩類(lèi)（1）描述介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的物理量：振幅、周期、頻率、初相、相位、位移、速度（振動(dòng)）和加速度等（2）描述波傳播的物理量波速u(mài)：振動(dòng)狀態(tài)傳

3、播的速度，又叫相速。它由媒質(zhì)的性質(zhì)決定，與波源情況無(wú)關(guān)。周期T：一個(gè)完整的波通過(guò)波線上的一點(diǎn)所需的時(shí)間。顯然，也就是該點(diǎn)完成一次全振動(dòng)的時(shí)間，所以波的周期等于振動(dòng)周期。頻率（）：?jiǎn)挝粫r(shí)間通過(guò)波線上一點(diǎn)的完整的波形數(shù)目，即，波的頻率等于振動(dòng)頻率，由?T1??波源決定，和介質(zhì)無(wú)關(guān)。波長(zhǎng)?：波線上相鄰的振動(dòng)狀態(tài)相同的兩質(zhì)元間的距離。它由波源和媒質(zhì)共同決定。（三）平面簡(jiǎn)諧行波的表達(dá)式1、沿x軸正向傳播的平面簡(jiǎn)諧行波設(shè)O為波線上振動(dòng)規(guī)律已知的任一

4、點(diǎn)(不一定是波源!)取其為坐標(biāo)原點(diǎn)。無(wú)吸收均勻彈性介質(zhì)式中為介質(zhì)密度，dV為體元的體積?體積元的總機(jī)械能:（239）上式表明，體積元中的總能量隨時(shí)間做周期性變化，說(shuō)明任一體積元都在不斷的吸收和放出能量，它們是傳播能量的機(jī)構(gòu)。因此，波的傳播過(guò)程是能量傳播的一種形式。介質(zhì)中單位體積所儲(chǔ)存的能量稱(chēng)為波的能量密度，即（2310）平均能量密度(對(duì)時(shí)間取平均)：（2311）2、能流與能流密度平均能流——單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)某一面積的平均能量稱(chēng)為通過(guò)該面積

5、的平均能流。也稱(chēng)為波的功率，用表示P（2312）uSw?P能流密度(波的強(qiáng)度)——通過(guò)垂直于波傳播方向的單位面積的平均能流稱(chēng)為平均能流密度，通常稱(chēng)為能流密度或波的強(qiáng)度。（2313）I注意：波的能量和振動(dòng)能量的區(qū)別①波傳播過(guò)程中任一體積元的動(dòng)能和勢(shì)能隨時(shí)間同相變化，它們同時(shí)達(dá)到最大，同時(shí)達(dá)到最??；諧振系統(tǒng)的動(dòng)能和勢(shì)能相位差，動(dòng)能達(dá)到最大時(shí)，勢(shì)能最小為零，勢(shì)能達(dá)到最大時(shí)，動(dòng)能最小為2?零。②波的傳播過(guò)程中任一體積元的總能量隨時(shí)間做周期性的變