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第四章 振动与波动A 第4章 振动和波动 研究对象: 物体的周期性运动及其运动规律 振动—普遍存在的一种运动形式: 常见的例子: 单摆的运动 吉他弦的振动 机械振动 鼓皮的振动 特点: 1. 物体的来回往复运动 2. 任一物理量的周期性变化 振动(vibration): 任何一个物理量 （物体的位置、电流强 度、电场强度、磁场强度等）在某一定值附近的反复变 化. 振动 周期性运动 物质基本运动形式 波动 振动的传播 任何复杂的振动 =若干个简单而又基本振动 ——这种简单而又基本的振动 简谐运动. 本章研究: 机械振动(物体在一定位置附近作来回往复的运动) 和机械波. 运动判据 一般描述 简谐运动 振动叠加 特征量 几何描述 状 传 受迫振动 态 播 振动能量 一般描述 波动方程 简谐波 波的叠加 波的能量 驻波 干涉规律 §1 简谐运动的描述 简谐运动(simple harmonic motion): 运动规律由余/正弦函 数描述—最基本、最简单的振动. 一、简谐运动基本特征 1. 理想模型 弹簧振子 弹性力 轻弹簧k + 质点m 惯性质量 回复力和物体惯性交替作用形成简谐振动. 2. 线性回复力—始终指向平衡位置的作用力 胡克定律: F kx (k为劲度系数) 简谐振动判据之一 (平衡位置为坐标原点) (1) 在弹性限度内, 弹性力F 和位移x 成正比; (2) 弹性力F和位移x 恒反向, 始终指向平衡位置. 扩展: F kx 不仅适用于弹簧系统 F 、k 、x 的物理意义? 例4-1 质量为m 的比重计，放在密度为 的液体中。 已知比重计圆管的直径为d 。试证明，比重计推动后， 在竖直方向的振动为简谐振动。 解： 取平衡位置为坐标原点 平衡时： mg F 0  F O 浮力： F V g