2020年高中物理竞赛-普通物理学C（修订版）05波的能量(共16张PPT)

2020高中物理竞赛 普通物理学C （2020新修版） 上讲内容： *四、 波函数（波动方程的积分形式） 五、 波动方程的微分形式 一、平面简谐行波 二、波的特征量 三、波形曲线 介质元振动能量（Ek、EP）的总和 设弹性细棒中有纵波 以平面简谐纵波为例，如图。 y表示质元偏离平衡位置的位移 六、 波的能量 1、 介质元的能量 振动速度 动能 势能 介质元振动能量 比较： 谐振动质点 孤立系统，机械能守恒 波动介质元能量 非孤立系统，dE不守恒 介质中所有参与波动的质点都在不断地接受来自波源的能量，又不断把能量释放出去。 波动动能与势能数值相同，位相相同。同时变大，同时变小。 随 、 变，不守恒 ！ 能量传输！ 最大位移 平衡位置:能量增大，从前面输入； 平衡位置 最大位移 : 能量减小，向后面输出。 介质元振动能量 2. 能量密度 由介质元振动能量 得能量密度： 介质中单位体积的波动能量 平均能量密度: 波的能量密度在一个周期内的平均值 3. 能流密度： 单位时间内通过垂直于波线的单位面积的平均能量 能量传播方向与 方向相同 能流密度 —— 波的强度 例： P.448 14.14 已知： 柱面波、均匀介质、不计吸收 求： A 与 r 、 I 与 r关系 ，柱面波波函数 解： 取半径分别为 高 h 的柱面 单位时间内通过S1和S2能量相等 柱面波波函数 教材P.424[例5] 球面波波函数 频率高于20 000 Hz的波叫做超声波。 20到20 000 Hz之间能引起听 觉的称为可闻声波，简称声波。 频率低于20 Hz的叫做次声波； 声波 一、声 波(sound wave) 1. 声波在空气中的传播 固体中传播的声波既可以是纵波，也可以是横波，而在流体中传播的声波却只能是纵波。 §14.3 声波、超声、次声 20 000 Hz 20Hz 2.声强(intensity of sound)和声强级(sound level) 声强就是声波的能流密度，即单位时间内通过垂直于波线的单位面积的声波平均能流。 声强表达式 由此知声波声强与振幅的平方、频率的平方成正比。 人的听觉存在一定的声强范围，下限称为听觉阈，上限称为痛觉阈。听觉阈和痛觉阈都与声波的频率有关。