- 1、本文档共2页,可阅读全部内容。
- 2、有哪些信誉好的足球投注网站(book118)网站文档一经付费(服务费),不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
- 3、本站所有内容均由合作方或网友上传,本站不对文档的完整性、权威性及其观点立场正确性做任何保证或承诺!文档内容仅供研究参考,付费前请自行鉴别。如您付费,意味着您自己接受本站规则且自行承担风险,本站不退款、不进行额外附加服务;查看《如何避免下载的几个坑》。如果您已付费下载过本站文档,您可以点击 这里二次下载。
- 4、如文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“版权申诉”(推荐),也可以打举报电话:400-050-0827(电话支持时间:9:00-18:30)。
简谐振动动能、势能相位的讨论研究
简谐振动动能、势能相位的讨论研究
简谐振动的能量,分开来说指的是动能和势能,这本来是很简单的问题,但涉及动能、
势能的相位时往往会给学生在理解上带来很大的困扰。本文从简谐振动能量方程的推导、能
量时间曲线出发,分析产生的这种困扰的原因所在及解决方法。
1.简谐振动动能、势能方程
简谐振动是一种最简单、最基本的振动,它一种服从正弦规律或余弦规律的振动,其振
动方程为:
x=Acos(ωt+φ)(1)
从(1)式可以求出速度、势能
υ=-Aωsin(ωt+φ)(2)
E=kx=kAcos(ωt+φ)(3)
从(1)式可以求出动能
E=mυ=kAsin(ωt+φ)(4)
对上面的(3)式(4)式进一步化简整理得
E=kx=kAcos(ωt+φ)
=kA+kAcos[2(ωt+φ)](5)
E=mυ=kAsin(ωt+φ)
=kA-kAcos[2(ωt+φ)](6)
对(6)式变形得到(7)式,
E=kA-kAcos[2(ωt+φ)]
=kA+kAcos[2(ωt+φ)+]
=kA+kAcos[2(ωt+φ)+π](7)
根据动能方程(7)、势能方程(5)画出动能、势能与时间的曲线,如图1所示,为方
便起见,在这里取φ=0。
误区1从(3)式和(7)式学生很容易理解成动能势能是反相位,更何况有些教材给出
的也很笼统,比如教材中给出,振子的动能和势能是互补变化的,相差[1]π,这里就很
容易理解为相位相差[1],而有的教材给出对于机械波来说,体积元的动能和势能具有相
同的相位,与单个质点的简谐振动不同,那里动能势能相位π/2有的差值[2]。在这学
生就会误解,简谐振动的动能和势能的相位究竟是相差多少?是π还是π/2?
误区2从动能势能与时间曲线上看,动能与势能也是反相的,那是不是它们的相位相差
π呢?
2.解决方式
对上述的误区怎样去处理?从根本上解决应该是正确理解相位的概念,无论哪本大学物
理教材,对相位的定义都是相同的,即量值(ωt+φ)叫做振动的相位,它是决定简谐运动
物体运动状态的物理量。在t=0时,相位(ωt+φ)=φ,叫初相位。而误区1正式对相位
的理解有误,把2(ωt+φ)理解为一个整体了,从而进入理解上的偏差。
针对误区2,其本质仍是来源于误区1,即对相位理解得不够透彻,导致结果错误。另
外,可以从能量的角度分析,关于简谐振动的能量,文献[3]、[4]做了详细的讨论,
在这里就不再做讲解了,简谐振动的机械能量是守恒的,也就是说当振子动能和势能是互补
的,动能为零时,势能最大,此时振子在正的最大位移处或在负的最大位移处;当动能最大
时,势能为零,振子在平衡位置,这期间相差的时间间隔是△t=T/4,相应的动能势能相差
的相位是△φ=T/4×2π=π/2。
3.结论
本文从基本的简谐振动方程、动能势能的数学表达式出发,找出产生在理解动能、势能
相位误解的原因。从教学的观念上,对教师来讲,在给学生讲解振动能量时会提示给学生,
让学生理解得更透彻;从学生本身来讲,自学起来也不容易造成理解上的错误。
-全文完-
您可能关注的文档
- 简论律师事务所风险管理与控制.pdf
- 简论掩护配合战术.pdf
- 简论英语的物称倾向与汉语的称倾向.pdf
- 简述大气氨的来源.pdf
- 简述我国排版技术发展史.pdf
- 简述布鲁姆的教学目标分类.pdf
- 算法交易策略 Algo Execution Strategies.pdf
- 管壳式换热器课程设计.pdf
- 管理信息系统小论文.pdf
- 管理制度制修订起草说明(范本)教学文案.pdf
- 6.2+民族区域自治制度+课件高中政治统编版必修三政治与法治.pptx
- 第四课 准确把握概念 课件高考政治一轮复习统编版选择性必修三逻辑与思维.pptx
- 5.1中国外交政策的形成与发展课件高中政治统编版选择性必修一当代国际政治与经济.pptx
- 6.2 夫妻地位平等 课件高中政治统编版选择性必修二法律与生活(2).pptx
- 4.2 权利行使 注意界限 课件-高中政治统编版选择性必修二法律与生活(3).pptx
- 5.2构建人类命运共同体课件-高中政治统编版选择性必修一当代国际政治与经济.pptx
- 10.2 严格遵守诉讼程序 课件高中政治统编版选择性必修二法律与生活(3).pptx
- 7.2心中有数上职场课件-高中政治统编版选择性必修二法律与生活.pptx
- 第三课 领会科学思维 课件高考政治一轮复习统编版选择性必修三逻辑与思维.pptx
- 1.2+中国共产党领导人民站起来、富起来、强起来高中政治统编版必修三政治与法治.pptx
文档评论(0)