济南大学大学物理2习题课2 振动与波动概要共75页文档
《大学物理Ⅱ》期末考试复习精讲PPT《振动与波动》精讲
t =0
x
2
u
T
u 0.4 s
1
t 0，y0 0 v0 0
y0 2 cos(0.4 t
2
)m
0
2
0
2
y 2 o
解：
u 0.08ms 1
●
Q
P
●
0.2
0.4
2
t =0
x 0 )
x
⑵ 波函数
y A cos( t
y0 2 cos(0.4 t
波动光学： 振动与波动 波振动曲线；波振动方程；四个半； 振幅； 波长：根据波长波速求频率； 周期：根据周期波速求波长； 初相：波动方程里的初相是原点初相； 方向：沿波的传播方向位相依次减小； 振动速度：位移对时间求一次导数；
波动与振动
波函数： 表示任一时刻任一位置质元离开平衡位置的位移的函数。 振动曲线 某一位置 x0 ： 2 y A cos( t x0 0 )
x2 0.08cos(314t / 2) x3 0.08cos(314t 5 / 6) A3 x3 0.16cos(314t / 2)
t 2 T
由初始位置运动到 位置的最短时间
2A 2
A2
T
2
0.02
o
A1
t 0.0125 s
x
k
040204点振动方向向上向下0204波函数某平面简谐波在t0t1s时的波形如图t1s时的波形相对t0的波形图向右移过2m波的周期角频率和波数波长同相等大单个质元总能量不守恒总是从上一个质元获得能量传给下一个质元能量双生子能量冤家柱面波平面波球面波小伙伴数
大学物理学第二版下册振动
-A1
x
A1
A2
o
- A2
反相时振动曲线
-A1
x2 x1 t
x2 x1 t
x
A1
x2
A2
o
- A2
x1 t
-A1
x2 先于x1 到达各自同方向最大值，
x2 振动超前 x1 振动 /2 ； 或 x1 振动落后 x2 振动 /2 。
由简谐振动周期性有 x x
Acos(t ) Acos((t T ) )
0
0
Acos(t ) Acos((t T ) )
0
0
余弦函数为周期函数，周期为 2 周期的倒数称为频率
所以 T 2
把 称作角频率
T 2
1 T 2
细杆稍微偏离平衡位置（ 很
小），让其摆动 D. 一质点作匀速圆周运动，它在直
径上的投影点的 运动
BCD
选项B图示
1. 周期、频率、角频率
作一次全振动的最短时间间隔称为振动的周期
由简谐振动的运动方程
记作 T
x Acos(t ) 0
A、、 0
经过一个周期，运动方程为
为一常数
x Acos((t T ) ) 0
5. 速度、加速度
x Acos(t ) 0
速度 加速度
v
dx dt
A
sin(t
0 )
a
d2x dt 2
A 2
cos(t
0 )
写成标 准形式
v
A
cos(t
0
2
)
a A 2 cos(t 0 )
大学物理学振动与波动
波动的定义及特点
01
波动是物质运动的一种形式，它 表示振动的传播过程。波动具有 周期性、传播性和能量传递性。
02
波动的基本要素包括波源、介质 和波动形式。波源是产生波动的 源头，介质是波动传播的媒介， 波动形式可以是横波或纵波。
横波与纵波传播方式比较
横波
质点的振动方向与波的传播方向垂直的波。在横波中，凸起的最高点称为波峰， 凹下的最低点称为波谷。
• 结论：总结实验成果，提出改进意见或展望。
实验报告撰写要求
使用专业术语，避免口语 化表达。
文字通顺，逻辑清晰。
撰写要求
01
03 02
实验报告撰写要求
图表规范，数据准确。
引文规范，注明出处。
THANKS
其他科学技术领域应用
地震学
通过研究地震波在地壳中的传播 特性，了解地球内部结构和地震 活动规律。
机械工程
振动和波动现象在机械系统中广 泛存在，对系统性能有重要影响 ，需要进行振动分析和控制。
量子力学
描述微观粒子运动规律的量子力 学中，波动现象是基本特征之一 ，如电子衍射、物质波等。
06
实验设计与数据分析方法 介绍
纵波
质点的振动方向与波的传播方向在同一直线上的波。在纵波中，质点分布最密集 的地方称为密部，质点分布最稀疏的地方称为疏部。
波速、波长和频率关系
波速（v）
单位时间内波动传播的距离，单位是m/s。波速 与介质性质有关。
频率（f）
单位时间内质点振动的次数，单位是Hz。频率 与波源性质有关。
ABCD
波长（λ）
02
01
03
列出波动方程
根据波动现象的物理规律，列出波动 方程。
大学物理题库-振动与波动【精选文档】
振动与波动题库一、选择题（每题3分）1、当质点以频率ν 作简谐振动时，它的动能的变化频率为（ ）（A ) 2v（B ）v （C ）v 2 （D ）v 42、一质点沿x 轴作简谐振动，振幅为cm 12,周期为s 2.当0=t 时, 位移为cm 6，且向x 轴正方向运动。
则振动表达式为( ）（A)）（3cos 12.0ππ-=t x （B ））（3cos 12.0ππ+=t x（C )）（32cos 12.0ππ-=t x （D )）（32cos 12.0ππ+=t x3、 有一弹簧振子，总能量为E,如果简谐振动的振幅增加为原来的两倍，重物的质量增加为原来的四倍，则它的总能量变为 ( ）(A ）2E （B)4E （C)E /2 （D ）E /4 4、机械波的表达式为()()m π06.0π6cos 05.0x t y +=，则 （ ) （Ａ) 波长为100 ｍ （Ｂ) 波速为10 ｍ·ｓ-1（Ｃ） 周期为1/3 ｓ （Ｄ） 波沿x 轴正方向传播 5、两分振动方程分别为x 1=3cos (50πt+π/4) ㎝ 和x 2=4cos （50πt+3π/4）㎝，则它们的合振动的振幅为（ ）（A) 1㎝ （B ）3㎝ （C ）5 ㎝ （D ）7 ㎝ 6、一平面简谐波，波速为μ=5 cm/s ，设t= 3 s 时刻的波形如图所示，则x=0处的质点的振动方程为 （ ）(A ） y=2×10－2cos （πt/2－π/2） (m ）（B) y=2×10－2cos （πt + π) (m ）（C) y=2×10－2cos （πt/2+π/2） (m ）(D ） y=2×10－2cos (πt －3π/2) （m)7、一平面简谐波,沿X 轴负方向 传播。
x=0处的质点的振动曲线如图所示，若波函数用余弦函数表示，则该波的初位相为（ ） （A )0 （B ）π（C ） π /2 （D) － π /28、有一单摆，摆长m 0.1=l ,小球质量g 100=m 。
大学物理振动和波动第二章波动学基础
x
t
x u
y( x,t )
A cos[ ( t
x u
)
]
9
x ♠ 沿 轴正向传播的简谐波的波函数：
（已知平衡位置在 x 0 处质点振动方程 yx0 Acos(t ) ）
y（x，t）
A cos[ ( t
x)]
u
Acos[2 ( t x ) ] T
Acos[(t kx) ]
波数：k 2
2
( c）驻波各点相位由 A' 的正负决定
43
驻波特点：
A. 有的点始终不动（干涉减弱）称波节；
有的点振幅最大（干涉加强）称波腹；
其余的点振幅在0与最大值之间。
B. 波形只变化不向前传
故称驻波。
驻波能量： 波形无走动、能量无流动
振动状态（位相）特点 同一段同相位 相邻段反相位
作业：2.15 2.16 2.17 2.18
2
2
o
y
A
t , 3
2
tt ,
作业：P108~109 2.2 2.3 2.5 2.6
23
练习．一沿X轴负向传播的平面简谐波在
t=2s时的波形曲线如图所示，写出质
点O的振动方程和平面简谐波的波动
方程。
y
u=1.00m/s
0.5
0
X
-1
1
2
3
y( x0)
0.5cos(
2
t
) 2
y 0.5cos[ (t x) ]
坐标 t
横轴为质点平
x 衡位置坐标
17
x( y)
振动曲线
y t
t t0
x
波形曲线（波形图）
GL.大学物理(2)-1振动波动作业习题及解答
2 2 2 2 1 EK ( t ) = 1 2 mv ( t ) 2 mA sin ( t 0 ) ； 2 2 2 2 2 2 1 1 Ep ( t ) = 1 2 kx ( t ) 2 kA cos ( t 0 ) 2 m A cos ( t 0 )
则该振子谐振动表达式为 x( t ) = 0.24cos( t 2 ) (SI) 则 t=0.5s 时,该振子的位置为 x( t = 0.5s) = 0.24cos( 4 ) 0.12 2 0.17(m)
解(2): t=0.5s 时物体所受作用力为
F ( t = 0.5s) kx( t = 0.5s) = m 2 x( t = 0.5s) 4019 103 (N)
sin 2 ( t 0 ) cos 2 ( t 0 ) tan 2 ( t 0 ) 1 tan( t 0 ) 1 ( t 0 ) (2n 1) 4 , n 0,1, 2, 3,
解(2):由 t=0s 时,该振子位于 x0=A, 则可知其振动初相为
解(1):由振动规律表达式知系统的圆频率、周期、振幅和初相分别为
8π(s1 ) ; T = 2 ( 4) s ; A 0.5(cm) ; 0 π 3 ;
vm 4π(cms1 ) ; am 32π2 (cms2 )
系统振动速度、加速度的表式分别为
v = 4 sin(8π t t (2 ) x ( 3) y( x, t ) 0.10cos t 5.0 x ( 3) (SI)
解(3):若为负向波,由 t0=1/3(s)时 x0=0 处质元的旋矢图知该质元此时刻的相位为
大学物理下册课件第十二章 振动和波动
解： 2 4 s1
T
A
x02
v02 2
2.0 102 m
tg v0 4
x0
3
代入 x Acos(t )
x 2.0 102 cos(4t 4 )
3
18
四.用图示法描述谐振动
为A。若某时刻 t 测得质点的位移 x A ，向Ox轴负 方向运动。求该时刻质点振动的相位。2
解1 旋转矢量法
作旋转矢量图，t 时刻质 点振动的相位
t arccos 1 π
23
解2 解析法
A A 2
cos(t ) 1
2
v0
sin(t ) 0
若坐标原点选在别处，应注意： 1）振动方程中的 x 是对平衡位置而言的，要进行变换 2）初始条件中x0 也是对平衡位置而言，也要进行变换 4、求出 A 、 、 就可写出振动方程。
27
例6例P29 12-13
解:
k
平衡时: mg kl0 0
任意时: mg k(l0 x) mx
A
(3)t=0时
A Acos
2
v0 A sin 0
A
O
X
/2
O
X
2
O X
3 A
21
3
旋转矢量 A 与谐振动的对应关系
旋转矢量
A
简谐振动 符号或表达式
模 角速度 t=0时，A 与ox夹角
旋转周期
t时刻，A与ox夹角
m 0.1
30
大学物理物理学课件振动与波动
大学物理物理学课件振动与波动一、教学内容本节课的教学内容来自于大学物理教材的“振动与波动”章节。
具体内容包括：振动的基本概念、简谐振动的特点、周期性波动的特性、波的传播与干涉、衍射等现象。
二、教学目标1. 使学生了解振动与波动的基本概念，理解简谐振动的特点，掌握周期性波动的特性。
2. 培养学生运用物理知识分析问题、解决问题的能力。
3. 培养学生的团队合作意识，提高学生的实践操作能力。
三、教学难点与重点1. 教学难点：振动与波动的数学表达式及其物理意义。
2. 教学重点：简谐振动的特点，周期性波动的特性，波的传播与干涉、衍射现象。
四、教具与学具准备1. 教具：多媒体课件、振动实验仪、波动演示仪。
2. 学具：笔记本、笔、实验报告册。
五、教学过程1. 实践情景引入：通过展示生活中常见的振动与波动现象，如音叉振动、水波传播等，引发学生对振动与波动的兴趣。
2. 知识讲解：介绍振动与波动的基本概念，讲解简谐振动的特点，阐述周期性波动的特性。
3. 例题讲解：分析振动与波动的数学表达式及其物理意义，通过示例题目，引导学生理解并掌握相关知识。
4. 随堂练习：布置具有代表性的题目，让学生现场解答，巩固所学知识。
5. 实验操作：分组进行振动实验和波动演示，使学生直观地了解振动与波动现象。
6. 课堂讨论：引导学生探讨振动与波动在现实生活中的应用，激发学生的学习兴趣。
7. 知识拓展：介绍振动与波动的研究领域及其发展前景，激发学生的学术追求。
六、板书设计板书内容主要包括振动与波动的基本概念、简谐振动的特点、周期性波动的特性、波的传播与干涉、衍射等现象的关键词和公式。
七、作业设计1. 题目一：振动与波动的基本概念答案：振动是指物体围绕其平衡位置做周期性的往复运动；波动是指振动在介质中传播的现象。
2. 题目二：简谐振动的特点答案：简谐振动是指物体在恢复力作用下，围绕平衡位置做周期性的往复运动，且满足胡克定律。
3. 题目三：周期性波动的特性答案：周期性波动是指波动过程中，质点振动的形式和振幅不变，周期性变化的物理量随时间呈正弦或余弦函数变化。
大学物理物理学课件振动与波动
折射光线、入射光线和法线在同一平面内；折射光线和入射光线分 居法线两侧；折射角与入射角满足斯涅尔定律。
全反射规律
当光从光密介质射向光疏介质时，如果入射角大于或等于临界角，则 会发生全反射现象，即全部光线被反射回原介质中。
现代光学技术应用
激光技术
利用受激辐射原理产生高强度、单色性 好的激光束，广泛应用于科研、工业、 医疗等领域。
超声波的性质
超声波具有高频、高能量、方向性好、穿透力强 等特点。
超声波的应用
超声波在医学、工业、农业等领域有广泛应用， 如超声诊断、超声加工、超声育种等。
次声波简介和危害防范
01
次声波简介
次声波是指频率低于20Hz的声 波，人耳无法听到，但会对人体 产生危害。
02
次声波的危害
03
次声波的防范
次声波会对人体内脏器官产生共 振作用，导致头晕、恶心、呕吐 等症状，严重时甚至危及生命。
虑共振问题，并采取相应的防范措施。
03
波动基本概念与传播特性
波动定义及分类
波动是物质运动的一种形式，指振动在 介质中的传播过程。
机械波：机械振动在介质中的传播，如 声波、水波等。
波动可分为机械波和电磁波两大类。
电磁波：电磁场在空间的传播，如光波 、无线电波等。
机械波产生条件与传播过程
产生条件
波源（振动的物体）和介质（传播振动的媒质）。
04
干涉、衍射与多普勒效应
干涉现象及其条件
03
干涉现象
干涉条件
干涉类型
当两列或多列波的频率相同，振动方向一 致，相位差恒定时，它们在空间某些区域 振动加强，在另一些区域振动减弱，形成 稳定的强弱分布的现象。
大学物理振动和波动ppt课件(2024)
2024/1/28
1
目录
2024/1/28
• 振动基本概念与分类 • 波动基本概念与传播特性 • 振动与波动相互作用原理 • 光学中振动和波动现象解析 • 声学中振动和波动现象解析 • 总结与展望
2
01 振动基本概念与分类
2024/1/28
3
振动的定义及特点
振动的定义
振幅
声源振动的幅度用振幅表示，振幅越大，声音的 响度越大。
3
相位
声波在传播过程中，各质点的振动状态用相位描 述。相位差反映了声波在空间中的传播情况。
2024/1/28
25
室内声学环境评价指标体系
响度
音调
人耳对声音强弱的主观感受称为响度，与 声源的振幅和频率有关。
人耳对声音高低的主观感受称为音调，与 声源的频率有关。
物体在平衡位置附近所做的往复运动。
振动的特点
周期性、重复性、等时性。
2024/1/28
4
简谐振动与阻尼振动
2024/1/28
简谐振动
物体在回复力作用下，离开平衡位置 后所做的往复运动，其回复力与位移 成正比，方向相反。
阻尼振动
在振动过程中，由于摩擦、空气阻力 等因素，振幅逐渐减小的振动。
5
受迫振动与共振现象
传播途径控制
在噪声传播途径中采取措施，阻断或减弱噪声的传播。例如设置声屏 障、采用吸音材料等。
接收者防护
对受噪声影响的人员采取防护措施，如佩戴耳塞、耳罩等个人防护用 品。
案例分析
以某工厂噪声控制为例，通过采取上述综合措施，使工厂噪声降低到 国家标准以内，改善了工人的工作环境和周边居民的生活环境。
27