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机械波 第7章 机械波 第7章 机械波 习题课 　池塘中的水波 §7.5　波的叠加 §7.4　惠更斯原理及其应用 §7.3　平面简谐波的能量 §7.2　平面简谐波表达式 §7.1　机械波的产生和传播 §7.6 多普勒效应 卷首页 大学基础物理（1）电子教案 *§7.7 声波 机械波的基本概念 描述机械波的物理量 §7.1 机械波的产生和传播 2.横波与纵波 机械波传播的不是介质本身，而是振动状态(或相位) 1.机械波的产生和传播 (1).形成原因 (2).产生条件 ? 波源：产生振动的物体 ? 波场：传播振动状态的弹性介质 章首页 7.1 机械波的产生和传播 7.1.1 机械波的基本概念 第7章作业（1） 习题：17,19,24,31 预习： §7.4,§7.5 自学:**§7.3.4 3.波的基本概念 (1).简谐波 (2).波面、波前、波线 (3).球面波 (4).平面波 7.1.2 描述机械波的物理量 1.波长? 4.波速 2.周期 球面波 波线 波前 波面 平面波 章首页 7.1 机械波的产生和传播 机械波的基本概念 描述机械波的物理量 单位时间内振动状态传播的距离 弹性波的传播速度决定于介质的惯性与弹性 3.频率 7.2.1 平面简谐波表达式 1.写出波源或振动质点的振动表达式 2.考虑播向，求出位于P的质点在时刻t的振动表达式 3.平面简谐波波动表达式 ● 章首页 7.2 平面简谐波表达式 平面简谐波表达式 ?（x,t)的物理意义 波动方程 §7.2 平面简谐波表达式 7.2.2 的物理意义 t波形图 t+?t波形图 章首页 7.2 平面简谐波表达式 平面简谐波表达式 ?（x,t)的物理意义 波动方程 7.2.3 波动方程 1.体元的形变和受力分析 当 受外力拉伸时 2.动力学方程 章首页 x+?x x ?x o x ξ ξ+?ξ x 7.2 平面简谐波表达式 平面简谐波表达式 ?（x,t)的物理意义 波动方程 3.波动方程 式中 4.波动表达式 6.常用的相速度公式 ● ● ● ● ?为质量密度,F为弦上张力,?为单位长质量 G,Y,B 分别为介质的切变,杨氏,容变弹性模量。 章首页 7.2 平面简谐波表达式 5.平面简谐波表达式 平面简谐波表达式 ?（x,t)的物理意义 波动方程 7.3 平面简谐波的能量 波的能量 能量密度 能流密度 波的吸收 7.3.1 波的能量 §7.3 平面简谐波的能量 章首页 波动实质是振动能量的传播 7.3.2 能量密度 2.平均能量密度 重要结论：机械波的能量 章首页 7.3 平面简谐波的能量 1.能量密度 波的能量 能量密度 能流密度 波的吸收 7.3.3 能流密度矢量 1.能流 例: 求通过垂直于　 方向面积S的能流P和平均能流 解： 章首页 7.3 平面简谐波的能量 4. 与 的关系 波的能量 能量密度 能流密度 波的吸收 (或波的强度) 平面波强度 随传播距离 衰减的规律 **7.3.4 波的吸收 波的能量 能量密度 能流密度 波的吸收 7.3.4 波的吸收 在介质中平面波振幅 随传播距离 衰减的规律 称为介质的吸收系数 一般地说，流体: 固体: 为波的频率 波通过介质内厚度为 一层介质后,振幅的减少量 惠更斯原理 应用 §7.4 惠更斯原理及其应用 7.4.1 惠更斯原理?波的传播原理 1.振动为什么能在介质中传播？ ? 介质中的每一个振动质点 都可视为一个新的波源 ? 介质中的质点之间存在着 相互作用力 章首页 7.4 惠更斯原理及其应用 2.惠更斯原理 (1)内容 (2)作用：提供了一种寻找新波前 播问题 (3)存在的问题 ? 各个子波对介质中各点振动强度 ? 各个子波源发射的子波为什么不 ● 的几何作图法，解决了波的传 向后传播的问题 的贡献问题 章首页 7.4 惠更斯原理及其应用 惠更斯原理 应用 7.4.2 应用 7.4 惠更斯原理及其应用 1.波的衍射的解释(略) 2.波的反射的解释(略) 3.波的折射的解释 波的折射 (1)己知入射波波前，求 (2)折射定律 折射波波前 章首页 惠更斯原理 应用 7.5 波的叠加 波的叠加原理 波的干涉 驻波 §7.5 波的叠加 7.5.1 波的叠加原理 1.波的独立传播原理 在介质中每一个波都保持其独立的传播特性，不因 其它波的存在而改变 2.波的叠加原理 在相遇区域内，任一点的振动位移是一个波单独存 在时在该点引起的振动位移的矢量和。 章首页 非简谐波 7.5.2 波的干涉 1.同频率同振向、初位相恒定的两列 平面简谐波的迭加 (1)合成波波动表达式 ● ● ● 章首页 7.5 波的叠加 波的叠加原理 波的干涉 驻波 (2)合成波的振幅分布特征 2.几个基本概