波能量機(jī)械波

1、關(guān)于波的能量 機(jī)械波第一張，PPT共十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月11-3 波的能量 波的強(qiáng)度波動(dòng)過(guò)程質(zhì)元由靜止開(kāi)始振動(dòng)質(zhì)元也發(fā)生形變波動(dòng)過(guò)程是能量的傳播過(guò)程波是振動(dòng)狀態(tài)（相位）的傳播 振動(dòng)動(dòng)能 形變勢(shì)能 += 波的能量第二張，PPT共十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月1. 上次課我們學(xué)習(xí)了機(jī)械波的產(chǎn)生和傳播，并研究了描述波動(dòng)特征的幾個(gè)物理量，比如 周期 頻率 波長(zhǎng) 波速；我們還研究了介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)偏離平衡位置的位移同時(shí)隨空間坐標(biāo)和時(shí)間的變化關(guān)系，也就是我們以后經(jīng)常要用到的簡(jiǎn)諧波的波函數(shù)。 我們知道機(jī)械波產(chǎn)生的條件之一就是波源的存在，波源不停息的做簡(jiǎn)諧振動(dòng)，就象一個(gè)能量的源泉，那么波源產(chǎn)生的能量到哪里去了？

2、是不是也會(huì)隨著簡(jiǎn)諧波由近及遠(yuǎn)的傳播出去呢？這節(jié)課，我們就來(lái)學(xué)習(xí)波的能量2. 波是振動(dòng)的傳播 波所到之處，介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)由靜止開(kāi)始振動(dòng)，從而擁有了動(dòng)能，同時(shí)介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)偏離平衡位置而產(chǎn)生形變，于是具有了彈性勢(shì)能，所以我們說(shuō)：波動(dòng)過(guò)程其實(shí)就是能量的傳播過(guò)程。3. 力學(xué)知識(shí)告訴我們，質(zhì)點(diǎn)的動(dòng)能與速度有關(guān)，而質(zhì)點(diǎn)的彈性勢(shì)能與形變量有關(guān)。下面我們就在彈性介質(zhì)中取一小段線元，來(lái)研究它的速度和形變。第三張，PPT共十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月一. 彈性波的能量Oxy線元的動(dòng)能為線元的勢(shì)能（原長(zhǎng)為勢(shì)能零點(diǎn)）為以繩索上傳播的橫波為例：設(shè)波沿x 方向傳播，取線元T2T1lyx其中伸長(zhǎng)過(guò)程中張力作的功1. 能量第四張，PPT

3、共十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月將代入、 、 線元的機(jī)械能為和機(jī)械能線密度弦線中橫波速度第五張，PPT共十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月在波的傳播過(guò)程中，媒質(zhì)中任一質(zhì)元的動(dòng)能和勢(shì)能是同 步變化的，即Wk=Wp，與簡(jiǎn)諧彈簧振子的振動(dòng)能量變化 規(guī)律是不同的；如圖所示討論xyOAB , A 點(diǎn)質(zhì)元的動(dòng)能、勢(shì)能同時(shí)達(dá)到最小；B 點(diǎn)質(zhì)元的動(dòng)能、勢(shì)能同時(shí)達(dá)到最大；第六張，PPT共十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月w 能 = 0w能 最大某時(shí)刻彈性棒中各質(zhì)元能量分布情況此時(shí)能量是“一堆一堆”地集中于位移為零的那些質(zhì)元處。隨著波形的傳播，能量也向前傳播，其傳播速度也是u (波速)。第七張，PPT共十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年

4、6月(2) 質(zhì)元機(jī)械能隨時(shí)空周期性變化，表明質(zhì)元在波傳播過(guò)程 中不斷吸收和放出能量；因此，波動(dòng)過(guò)程是能量的傳播 過(guò)程。2. 能量密度設(shè)繩子的橫截面為S ，體密度為 ，則線元單位體積中的機(jī)械能（能量密度）為平均能量密度第八張，PPT共十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月1. 能流在一個(gè)周期中的平均能流為sudt2. 能流密度垂直通過(guò)單位截面積的能流。大?。悍较颍翰ǖ膫鞑シ较蚴噶勘硎臼剑涸趩挝粫r(shí)間內(nèi)通過(guò)一定截面的波動(dòng)能量為能流S二. 波的強(qiáng)度 第九張，PPT共十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月3. 波的強(qiáng)度 (平均能流密度)三. 平面波和球面波的振幅1. 平面波 （不吸收能量）由平面波：這表明平面波在媒質(zhì)不吸收

5、的情況下, 振幅不變。一個(gè)周期內(nèi)能流密度大小的平均值。第十張，PPT共十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月2. 球面波由令得球面波的振幅在媒質(zhì)不吸收的情況下,隨 r 增大而減小.則球面簡(jiǎn)諧波的波函數(shù)為（a 為離原點(diǎn)（波源）單位距離處波的振幅）第十一張，PPT共十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月四. 波的吸收實(shí)驗(yàn)表明O 為介質(zhì)吸收系數(shù)，與介質(zhì)的性質(zhì)、溫度、及波的頻率有關(guān)。IxIxI0I0O第十二張，PPT共十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月五.聲強(qiáng)級(jí)1. 正常人聽(tīng)聲范圍20 20000 Hz. I 下（聽(tīng)覺(jué)閥） I I 上（痛覺(jué)閥）2. 聲強(qiáng)級(jí) 單位:分貝(db)1000o2020000I (W / m2) I上=1I 下=10-12(Hz)引起痛覺(jué)：120 db；繁忙街道：70 db；正常談話：60 db；耳語(yǔ)：20 db； 樹(shù)葉沙沙響：