1、大学物理大学物理第一版第一版第第5 5章章 机械波机械波大学物理电子教案大学物理电子教案机械波机械波(2)(2)5.4 平面简谐波的能量平面简谐波的能量5.5 惠更斯原理及应用惠更斯原理及应用5.6 波的叠加原理及应用波的叠加原理及应用1大学物理大学物理第一版第一版5.4 5.4 平面简谐波的能量平面简谐波的能量一一 波动能量波动能量 波的传播是能量的传播，传播过程中波的传播是能量的传播，传播过程中，介质中介质中的质点运动，具有动能的质点运动，具有动能 ，介质形变具有势能介质形变具有势能 .pEkE以棒中传播的纵波为例分析波动能量的传播以棒中传播的纵波为例分析波动能量的传播.xOxO2大学物理
2、大学物理第一版第一版5.4 5.4 平面简谐波的能量平面简谐波的能量振动动能振动动能弹性势能弹性势能xOxO3大学物理大学物理第一版第一版5.4 5.4 平面简谐波的能量平面简谐波的能量xOxO纵波纵波4大学物理大学物理第一版第一版5.4 5.4 平面简谐波的能量平面简谐波的能量体积元的总机械能体积元的总机械能xOxO5大学物理大学物理第一版第一版5.4 5.4 平面简谐波的能量平面简谐波的能量讨讨 论论 体积元在平衡位置时，动能、势能和总机械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)在波动传播的介质中，任一体
3、积元的动能、在波动传播的介质中，任一体积元的动能、势能、总机械能均随势能、总机械能均随 作周期性变化，且变化作周期性变化，且变化是是同相位同相位的的.能量极小能量极小 极大极大 极小极小6大学物理大学物理第一版第一版5.4 5.4 平面简谐波的能量平面简谐波的能量理解：理解：在波动过程中，在波峰位置，质点的振动速度为零，在波动过程中，在波峰位置，质点的振动速度为零，动能为零；同时，动能为零；同时，y y/x x也为零，即形变为零，弹性势也为零，即形变为零，弹性势能为零；能为零；而在平衡位置，质点的振动速度最大，动能最大；同而在平衡位置，质点的振动速度最大，动能最大；同时，时，y y/x x也最
4、大，即形变最大，弹性势能最大。因而也最大，即形变最大，弹性势能最大。因而介质中任一体积元的动能和势能在每一个时刻都是相等的，介质中任一体积元的动能和势能在每一个时刻都是相等的，即同相地随时间变化的。即同相地随时间变化的。能量极小能量极小 极大极大 极小极小7大学物理大学物理第一版第一版5.4 5.4 平面简谐波的能量平面简谐波的能量 (2)任一体积元都在不断地接收和放出能量，任一体积元都在不断地接收和放出能量，即不断地传播能量即不断地传播能量.任一体积元的机械能不守恒任一体积元的机械能不守恒.波动是能量传递的一种方式波动是能量传递的一种方式 .xOxO8大学物理大学物理第一版第一版5.4 5.
5、4 平面简谐波的能量平面简谐波的能量能量密度能量密度：单位体积介质中的波动能量单位体积介质中的波动能量 平均平均能量密度：能量密度在一个周期内的平均值能量密度：能量密度在一个周期内的平均值xOxO二二 能流和能流密度能流和能流密度9大学物理大学物理第一版第一版5.4 5.4 平面简谐波的能量平面简谐波的能量三三 波的能流和能流密度波的能流和能流密度能流能流：单位时间内垂直通过某一面积的能量单位时间内垂直通过某一面积的能量.平均能流：平均能流：udtS10大学物理大学物理第一版第一版5.4 5.4 平面简谐波的能量平面简谐波的能量 能流密度能流密度 (波的强度波的强度 )I:)I:通过垂直于波传
6、播方向的单位面积的平均能流通过垂直于波传播方向的单位面积的平均能流.SuwP=udtS11大学物理大学物理第一版第一版5.4 5.4 平面简谐波的能量平面简谐波的能量 例例1 1 证明球面波的振幅与离开其波源的距离成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反比，并求球面简谐波的波函数.证证 介质无吸收，通过两个球面的平均能流相等介质无吸收，通过两个球面的平均能流相等.即即故故12第第5章章 机械波机械波大学物理大学物理第一版第一版本章目录本章目录选择进入下一节：选择进入下一节：5.05.0 教学基本要求教学基本要求5.2 5.2 描述波的物理量描述波的物理量 5.1 5.1 机械波的产生与传播机械波的产生与传播5.3 5.3 平面简谐波平面简谐波5.4 5.4 平面简谐波的能量平面简谐波的能量5.75.7 多普勒效应多普勒效应5.65.6 波的叠加原理及应用波的叠加原理及应用5.5 5.5 惠更斯原理及应用惠更斯原理及应用13
