高二物理競(jìng)賽波的能量課件

1一、波的能量和能量密度平面簡(jiǎn)諧波在x處取一體積元dV,質(zhì)量為dm=dV質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)速度§9.3波的能量體積元內(nèi)媒質(zhì)質(zhì)點(diǎn)動(dòng)能為2體積元內(nèi)媒質(zhì)質(zhì)點(diǎn)的彈性勢(shì)能為1.波的能量體積元內(nèi)媒質(zhì)質(zhì)點(diǎn)的總能量為：(1)在波動(dòng)的傳播過程中，任意時(shí)刻的動(dòng)能和勢(shì)能不僅大小相等而且相位相同，同時(shí)達(dá)到最大，同時(shí)等于零。(2)在波傳動(dòng)過程中，任意體積元的能量不守恒。說明3xy0PQ橫波在繩上傳播時(shí)體積元在平衡位置Q時(shí)，相對(duì)形變量最大，彈性勢(shì)能也為最大；此時(shí)動(dòng)能也最大。體積元在最大位移P時(shí)，相對(duì)形變?yōu)榱?，彈性?shì)能亦為零；此時(shí)動(dòng)能等于零。2.能量密度

單位體積介質(zhì)中所具有的波的能量。4平均能量密度:

一個(gè)周期內(nèi)能量密度的平均值。51.能流:單位時(shí)間內(nèi)通過介質(zhì)中某一截面的能量。二、波的能流和能流密度uS平均能流：在一個(gè)周期內(nèi)能流的平均值。2.能流密度(波的強(qiáng)度)：通過垂直于波動(dòng)傳播方向的單位面積的平均能量單位：瓦·米－26

在均勻不吸收能量的媒質(zhì)中傳播的平面波在行進(jìn)方向上振幅不變，球面波的振幅與離波源的距離成反比。3.平面波和球面波的振幅在一個(gè)周期T內(nèi)通過S1和S2面的能量應(yīng)該相等對(duì)平面波：uSS所以,平面波振幅相等。7對(duì)球面波：r1r2所以振幅與離波源的距離成反比。如果距波源單位距離的振幅為A則距波源r處的振幅為A/r由于振動(dòng)的相位隨距離的增加而落后的關(guān)系，與平面波類似，球面簡(jiǎn)諧波的波函數(shù)：8三、波的吸收

波在實(shí)際介質(zhì)中，由于波動(dòng)能量總有一部分會(huì)被介質(zhì)吸收，波的機(jī)械能不斷減少，波強(qiáng)亦逐漸減弱。

設(shè)介質(zhì)中某處振幅為A，經(jīng)厚為dx的介質(zhì)，振幅的衰減量為-dA，Adx-dA則-dA=Adx

設(shè)x=0時(shí)，A=A09*四、聲壓、聲強(qiáng)和聲強(qiáng)級(jí)聲壓：介質(zhì)中有聲波傳播時(shí)的壓力與無聲波時(shí)的靜壓力之間的壓差.平面簡(jiǎn)諧波，聲壓振幅為聲強(qiáng)：聲波的能流密度。頻率越高越容易獲得較大的聲壓和聲強(qiáng)引起人聽覺的聲波有頻率范圍和聲強(qiáng)范圍10通常把最低聲強(qiáng)作為測(cè)定聲強(qiáng)的標(biāo)準(zhǔn)，用I0表示.聲強(qiáng)級(jí)單位為貝爾(Bel)單位為分貝(dB)人耳對(duì)響度的主觀感覺由聲強(qiáng)級(jí)和頻率共同決定11二、駐波的特點(diǎn)1.波腹與波節(jié)駐波振幅分布特點(diǎn)振幅極大:波腹位置k＝0,±1,±2,…振幅為0:波節(jié)位置k＝0,±1,±2,…相鄰波節(jié)(波腹)間距/2122.位相并不傳播(駐波)位相中沒有x坐標(biāo)(x)＞0(x)=0(x)=0(x)=0(x)<0相鄰兩波節(jié)間各點(diǎn)振動(dòng)位相相同；波節(jié)兩邊各點(diǎn)振動(dòng)位相相反。13*3.駐波能量駐波振動(dòng)中無位相傳播，也無能量的傳播能流密度為平均說來沒有能量的傳播，但各質(zhì)元間仍有能量的交換。一個(gè)波段內(nèi)不斷地進(jìn)行動(dòng)能與勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)換，并不斷地分別集中在波腹和波節(jié)附近而不向外傳播。14三半波損失波從波疏介質(zhì)入射而從波密介質(zhì)上反射時(shí)，界面處形成波節(jié).入射波與反射波的位相始終相反，或者說在界面處入射波的位相與反射波的位相始終存在著的位相差，這種現(xiàn)象叫做半波損失.波密介質(zhì)較大波疏介質(zhì)較小觀察在反射點(diǎn)入射波和反射波兩振動(dòng)的位相關(guān)系15波從波密介質(zhì)入