高二物理竞赛机械波的能量课件_第1页
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1、机械波的能量 波动能量的传播 当机械波在媒质中传播时，媒质中各质点均在其平衡位置附近振动，因而具有振动动能. 同时，介质发生弹性形变，因而具有弹性势能. xOxO以固体棒中传播的纵波为例分析波动能量的传播. 机械波的能量 振动动能xOxO平面简谐纵波在直棒中传播：1.动能长变杨氏模量 2.弹性势能xOxO弹簧伸长 时弹簧的弹力：弹性势能： 体积元的总机械能 体积元在平衡位置时，动能、势能和总机械能均最大. 体积元的位移最大时，三者均为零. 1）在波动传播的媒质中，任一体积元的动能、 势能、总机械能均随 作周期性变化，且变化是同相位的.ABCBACDE从波形图理解动能与势能同相变化 2） 任一体

2、积元都在不断地接收和放出能量，即不断地传播能量 . 任一体积元的机械能不守恒 . 波动是能量传递的一种方式 . 能量密度：单位体积介质中的波动能量.平均能量密度：能量密度在一个周期内的平均值.结论：机械波的能量与振幅的平方、频率的平方以及介质的密度成正比。1、能流：3、平均能流密度（波的强度）：单位时间内垂直通过介质中某一面积的能量。单位面积上通过的平均能流2、平均能流：波的强度与振幅的平方成正比 能流和能流密度1)平面波S1S2A不变!2)球面波S1r1S2r2球面波表达式：式中a 为波在离原点单位距离处振幅的数值。 例 证明球面波的振幅与离开其波源的距离成反比，并求球面简谐波的波函数.证

3、介质无吸收，通过两个球面的平均能流相等.式中 为离开波源的距离， 为 处的振幅.波在传播过程中，振幅越来越小，称为波的衰减。波的吸收和衰减（选讲） 水波通过狭缝后的衍射 惠 更 斯 原 理球 面 波平 面 波 介质中波动传播到的各点都可以看作是发射子波的波源，而在其后的任意时刻，这些子波的包络就是新的波前. 惠更斯原理O 波的衍射 水波通过狭缝后的衍射 波在传播过程中遇到障碍物时，能绕过障碍物的边缘，在障碍物的阴影区内继续传播. 波的衍射N界面 波的反射和折射RN界面IL用惠更斯原理证明.2） 1）反射线、入射线和界面的法线在同一平面内；反射定律i i i A1A2A3B2B3B1NNAId时刻 tB2B3B1NNAIBL时刻 t+t 波的折射 用惠更斯原理证明.时刻 ti i i A1A2A3B2B3B1NNAId1）折射线、入射线和界面的法线在同一平面内；2） N界面RN界面IL时刻 t+tB2B3B1

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