高二物理競賽簡諧運動的動力學方程課件

大學物理學第四篇波動與光學§1.3簡諧運動的動力學方程一.簡諧運動的動力學方程1.已知物體作簡諧運動結論：一個作簡諧運動的質點所受的沿位移方向的合外力與它對平衡位置的位移成正比而反向?！謴土η把怨鈱W

——與力學一樣是物理學中發(fā)展最早的一部分。光的物理本性

——微粒說（牛頓）

波動說（惠更斯）牛頓提出光線是“發(fā)光的物質上散發(fā)出的極其微小的微?！薄肮饩€有時候不是像鰻魚一樣運動嗎？”牛頓環(huán)1801年（19世紀），托馬斯?楊的著名的雙孔干涉試驗菲涅耳等人的實驗和理論工作圓滿的解釋了光的干涉、衍射及偏振現(xiàn)象傳播光的介質是什么？19世紀中葉，光的電磁理論建立19世紀末，邁克耳孫－莫雷的零結果實驗1905年，愛因斯坦的狹義相對論的建立本篇主要內容第1、2章：機械振動和機械波（以牛頓力學為基礎）第3～5章：波動光學的基本規(guī)律——干涉、衍射和偏振光是電磁波

——可以獨立存在的物質，傳播無需介質。光既具有波動性，又具有粒子性。光的物理本性第一章振動

(Vibration)前言廣義振動：任一物理量(如位移、電流等)在某一數(shù)值附近隨時間作周期性變化。物體在一定位置附近所作的來回往復的運動

——機械振動例如：電路中的電流、電壓或電場中的電場強度和磁場中的磁感應強度隨時間作周期性變化——電磁振動或電磁振蕩等。例如：一切發(fā)聲體、心臟、海浪起伏、地震以及晶體中原子的振動。

簡諧運動最簡單、最基本的振動簡諧運動復雜振動合成分解簡諧運動是研究所有復雜振動的基礎?；疽螅?.掌握簡諧運動的特點和振動函數(shù)中各物理量(特別是相位

)的意義；本章主要內容：介紹簡諧運動和無阻尼情況下的動力學方程；然后介紹阻尼振動和受迫振動；最后說明振動合成的規(guī)律。2.掌握用相量圖法來分析、解決有關問題；3.掌握簡諧運動過程中的能量變化；4.理解同方向、同頻率振動合成的規(guī)律;5.了解同方向、不同頻率振動合成的規(guī)律。重點：簡諧運動以及相應的模型——彈簧振子難點：振動相位的理解和計算重點與難點xO1.若物體處于正的極大位移處，則在相量圖中，振幅矢量與x軸的夾角為零，即與x軸正向重合。2.若物體處于負的極大位移處，則在相量圖中，振幅矢量與x軸的夾角為，即與x軸負向重合。3.若物體處于平衡位置，則在相量圖中，振幅矢量與x軸垂直。振幅矢量位于x軸上方；振幅矢量位于x軸下方。小結x4.一般情況下，物體處于任一位置處，在相量圖中，振幅矢量均對應兩個位置。振幅矢量位于x軸上方；振幅矢量位于x軸下方。如何根據(jù)振動曲線判斷振動的初相？oA-AtxT-AxToAt-AxToAtA/2難點(1)對同一簡諧運動，相差(不同時刻)可以給出兩運動狀態(tài)間變化所需的時間。

相差同頻率的簡諧振動與時間

t

無關(2)對于兩個同頻率的簡諧運動，相差表示它們間步調上的差異。（解決振動合成問題）同時到達各自的同方向的極端位置，并且同時越過原點而且向同方向運動。分析：步調相同——同相(1)若，即OA1ωxA2txoA1-A1A2-A2x1x2T同相OA1ωxA2(2)若，同時到達各自的相反方向的極端位置，并且同時越過原點但向相反方向運動。x2TxoA1-A1A2-A2x1t反相步調相反——反相x2TxoA1-A1A2-A2x1t超前和落后(3)當為其他值時，二者不同相。若,則

x2

比

x1

較早達到同方向的極大值，稱

x