大学物理下册课件第十二章振动和波动.pptxVIP

大学物理下册课件第十二章振动和波动

目录简谐振动振动的合成与分解机械波的产生与传播平面简谐波波的叠加原理与波的干涉多普勒效应及其应用

简谐振动01

简谐振动是最基本、最简单的振动形式，指物体在跟偏离平衡位置的位移成正比，并且总是指向平衡位置的回复力的作用下的振动。简谐振动的物体所受的回复力与它偏离平衡位置的位移成正比，且方向始终指向平衡位置；振动过程中，物体的机械能守恒，即动能和势能相互转化，总机械能保持不变。定义特点简谐振动的定义与特点

01动力学方程根据牛顿第二定律，可以建立简谐振动的动力学方程，即物体的加速度与位移成正比，方向相反。02运动学方程通过积分动力学方程，可以得到简谐振动的运动学方程，描述物体随时间变化的位移、速度和加速度。03振动方程简谐振动的运动学方程可以表示为余弦或正弦函数的形式，称为振动方程。简谐振动的方程

简谐振动的能量势能与动能在简谐振动过程中，物体的势能和动能相互转化。当物体向平衡位置运动时，势能减小，动能增加；当物体远离平衡位置时，势能增加，动能减小。总机械能守恒在简谐振动过程中，物体的总机械能（势能与动能之和）保持不变。

阻尼振动当振动系统受到阻尼作用时，振动能量将不断减少，振幅逐渐减小，直至振动停止。阻尼振动的特点是振动频率不变，但振幅逐渐减小。受迫振动当振动系统受到周期性外力作用时，将产生受迫振动。受迫振动的特点是振动频率等于外力的频率，与系统的固有频率无关。当外力的频率接近系统的固有频率时，振幅将达到最大值，这种现象称为共振。阻尼振动与受迫振动

振动的合成与分解02

合成振动的初相位等于各分振动初相位的代数和。合成振动的振幅等于各分振动振幅的矢量和。合成振动的频率等于各分振动的频率。同方向同频率振动的合成

同方向不同频率振动的合成01合成振动的振幅随时间作周期性变化，形成“拍”现象。02“拍”的频率等于两分振动频率之差。合成振动的初相位等于两分振动初相位的代数和。03

01合成振动的轨迹一般为椭圆。02当两分振动频率相同且相位差恒定时，合成振动的轨迹为稳定的直线或圆。当两分振动频率不同或相位差不恒定时，合成振动的轨迹为不稳定的椭圆或直线。相互垂直振动的合成02

010203任何一个复杂的振动都可以分解为若干个简单振动的叠加。分解的方法有多种，如按频率分解、按振幅分解等。分解后的各分振动具有独立的物理意义，可以单独进行研究和分析。振动的分解

机械波的产生与传播03

机械波的形成机械波是由振源在介质中产生的周期性振动传播而形成的。振源的振动通过介质中的质点间相互作用力传递，使得介质中的质点依次振动起来，从而形成机械波。机械波的分类根据质点振动方向与波传播方向的关系，机械波可分为横波和纵波两类。横波中质点振动方向与波传播方向垂直，而纵波中质点振动方向与波传播方向平行。机械波的形成与分类

波长波长是指波形中相邻两个同相位点之间的距离，用λ表示。波长与波速和频率有关，满足关系式v=λf。频率频率是指单位时间内波形中质点振动的次数，用f表示。频率与振源的振动频率相同，与介质无关。波速波速是指单位时间内波形传播的距离，用v表示。波速与介质的性质有关，不同介质中波速不同。波速、波长和频率的关系

衍射是指波在传播过程中遇到障碍物或孔径时发生的偏离直线传播的现象。衍射现象表明波具有绕过障碍物继续传播的能力。干涉是指两列或多列波在空间某一点叠加时产生的加强或减弱现象。干涉现象是波动性质的重要表现之一，可以用来研究波的性质和传播规律。波的衍射与干涉波的干涉波的衍射

驻波是由两列振幅相同、频率相同、传播方向相反的简谐波叠加而成的特殊波形。在驻波中，各质点以相同的频率做简谐振动，但振幅不同。驻波的形成驻波具有固定的波形和节点位置，波形不随时间推移而向前传播。在驻波中，相邻两个节点之间的距离等于半个波长，且节点处质点的振幅为零。驻波的特点驻波

平面简谐波04

波动方程的一般形式01描述波动现象的基本方程，表达了波动参量（如位移、压强、电场强度等）与时间、空间坐标之间的关系。02平面简谐波的波动方程针对平面简谐波这一特定波动形式，其波动方程具有特定的形式和性质。03波动方程的解通过求解波动方程，可以得到波在传播过程中的各种参量的变化规律，如振幅、频率、波长等。平面简谐波的波动方程

波函数的定义描述波动现象的函数，通常表示为波动参量（如位移）与时间、空间坐标的函数关系。平面简谐波的波函数针对平面简谐波，其波函数具有特定的形式和性质，如周期性、传播方向等。波函数的物理意义波函数反映了波在传播过程中的各种物理量的变化规律，如振幅、相位、传播速度等。平面简谐波的波函数

123波在传播过程中携带的能量，包括动能和势能两部分。波的能量概念表示单位体积内波的能量，与波的振幅平方成正比。平面简谐波的能量密度表示单位时间内通过单位面积的