大学物理波动习题省公开课金奖全国赛课一等奖微课获奖课件

1.掌握机械波产生条件和传输过程特点2.掌握平面简谐波波动过程及各物理量3.掌握由已知质点振动方程得出平面谐波方程基本方法4.了解波干涉现象及相干条件一、基本要求1/21一.

(一维)简谐波运动学分析1.波函数—描述波线上各质元集体振动规律x处质元振动方程波形方程x一定t一定关键：特征量（A、、u、……）与坐标系(原点,正向)选择相关问题

0

—x=0处t=0时质元状态二、基本内容2/212.运动学分析一系列物理量(1)

由波函数

由比较法特征量其它量(3)

物理方法a.

比较法e.

波形平移法(求变换为t=0

时)一系列物理量(2)

初始条件波函数振动方程(或y-t曲线)初始波形方程(或y-x曲线)x=0处x≠0

处t=0时t≠0时(求

0

)c.

旋矢法b.

解析法d.相差法(由

=

t

或求

0

)3/213.相差法(同一列波)区分超前或滞后同一质元不一样时刻同一时刻不一样质元二.

波能量——传输特征1.质元能量(不守恒

)(同相位

)周期性函数(一个周期

)2.平均能量密度=常数3.能流(功率)4.能流密度(强度)4/21三.

波干涉1.相干波如—叠加中一个特例条件同(振动)方向同频率相差恒定2.两相干波相位差—空间位置函数初相差不一样路径相位跃变影响3.强弱空间分布规律—取决于

(同相点)—相长(反相点)—相消相长相消含相位跃变影响（0，

/2

）5/214.一维驻波(干涉特例)(1)

驻波方程分段反相振动,波形不移动,I左+I右=0不传输能量波腹与波节(2)波腹与波节求解干涉法(由

求解

),由反射端(节或腹

)

倒推由驻波方程求解,6/215.相位跃变问题—推广到光学反射端恒为波节(固定端)相当(

/

2

)有相位跃变反射端恒为波腹无相位跃变(自由端)波疏介质波密介质透射波不存在相位跃变问题四.

Doppler效应—连线方向普通：靠近远离7/211、已知波动方程讨论以下问题（1）式中是否就是波源初相？不一定！是坐标原点处振动初相，（时，处初相）,不一定是波源.（2）式中“＋”“－”怎样确定？由波传输方向和ox轴正方向来确定。当传输方向沿着ox

轴正方向时，取“－”号当传输方向沿着ox轴负方向时，取“＋”号三、选择题与讨论题8/21（4）任一时刻波线上处相位为多少？（5）任一时刻，波线上位于和两点相位差为多少？

与波源相关：（均匀介质无吸收）（3）式中哪些量与波源相关；哪些量与介质相关?与介质相关：9/212、横波波形图示。讨论（1）若设波沿ox轴负向传输，图上Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ点运动方向怎样？（2）若图示为波形图，则坐标原点处质点初相为多少?时，ｏ点位移为零，且，则10/21（３）若图示为波形图则坐标原点处质点初相位为多少？将波形移动（向相反方向）半波长，知时，ｏ点位移为零，且，则11/213、平面简谐波在弹性媒质中传输，在媒质质元从最大位移处回到平衡位置过程中：（A）它势能转换成动能；（B）它动能转换成势能；（C）它从相邻一段媒质质元取得能量，其能量逐步增加；（D）它把自己能量传给相邻一段媒质质元，其能量逐步降低。[C]12/214、两列相干波，其波动方程为y1=Acos2

(tx/)和y2=Acos2

(t+x/)

，沿相反方向传输叠加形成驻波中，各处振幅是:[D]13/216、如图一平面简谐波沿ox轴正方向传输，波长为λ，若P1点处质点振动方程为则P2点振动方程为_______________________________与P1振动状态相同那些点位置是____________________________________。14/215、设声波在媒质中传输速度为u，声源频率为νS，若声源S不动，而接收器R相对于媒质以速度vR沿S、R连线向着声源S运动，则接收器R接收到信号频率为[B]15/216.一频率为1kHz声源以vs＝34m/s速率向右运动。在声源右方有一反射面，该反射面以v1＝68m/s速率向左运动。设空气中声速u＝340m/s。则反射波在空气中波长为

。反射波在空气中频率为：反射波在空气中波长为：0.2m16/211、波动方程，求波振幅，波长，频率，周期和波速。解：用比较法求解平面谐波标准方程故将已知方程化为所以四、计算题17/21也可按各量物理意义来求解

如波长是指同一时刻，同一波线上相位差为相邻两质点间距离

又如波速是相位传输速度，设时刻点相位在时刻传输到点，则有18/21解1

直接法Q与P点距离设为r:则2.有一平面简谐波在介质中传输,波速u=100m/s,波线上右侧距波源o(坐标原点)为75.0m处一点P运动方程为求：波向x轴正方向传输时波动方程。(m)oPQxx75.0mu19/21oPQxx75.0mu解2设波动方程普通式将u=100m/s代入,且x

=

75.0m则得P点振动方程与题目中P点振动方程比较，得到则所求波动方程为与解1结果相同20/2