高二物理競(jìng)賽簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)方程課件

大學(xué)物理學(xué)第四篇波動(dòng)與光學(xué)§1.3簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)方程一.簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)方程1.已知物體作簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)結(jié)論：一個(gè)作簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)所受的沿位移方向的合外力與它對(duì)平衡位置的位移成正比而反向?！謴?fù)力前言光學(xué)

——與力學(xué)一樣是物理學(xué)中發(fā)展最早的一部分。光的物理本性

——微粒說（牛頓）

波動(dòng)說（惠更斯）牛頓提出光線是“發(fā)光的物質(zhì)上散發(fā)出的極其微小的微?！薄肮饩€有時(shí)候不是像鰻魚一樣運(yùn)動(dòng)嗎？”牛頓環(huán)1801年（19世紀(jì)），托馬斯?楊的著名的雙孔干涉試驗(yàn)菲涅耳等人的實(shí)驗(yàn)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(zhì)是什么？19世紀(jì)中葉，光的電磁理論建立19世紀(jì)末，邁克耳孫－莫雷的零結(jié)果實(shí)驗(yàn)1905年，愛因斯坦的狹義相對(duì)論的建立本篇主要內(nèi)容第1、2章：機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械波（以牛頓力學(xué)為基礎(chǔ)）第3～5章：波動(dòng)光學(xué)的基本規(guī)律——干涉、衍射和偏振光是電磁波

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

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

——機(jī)械振動(dòng)例如：電路中的電流、電壓或電場(chǎng)中的電場(chǎng)強(qiáng)度和磁場(chǎng)中的磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時(shí)間作周期性變化——電磁振動(dòng)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(dòng)。

簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)最簡(jiǎn)單、最基本的振動(dòng)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)復(fù)雜振動(dòng)合成分解簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)是研究所有復(fù)雜振動(dòng)的基礎(chǔ)?；疽螅?.掌握簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)和振動(dòng)函數(shù)中各物理量(特別是相位

)的意義；本章主要內(nèi)容：介紹簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)和無阻尼情況下的動(dòng)力學(xué)方程；然后介紹阻尼振動(dòng)和受迫振動(dòng)；最后說明振動(dòng)合成的規(guī)律。2.掌握用相量圖法來分析、解決有關(guān)問題；3.掌握簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)過程中的能量變化；4.理解同方向、同頻率振動(dòng)合成的規(guī)律;5.了解同方向、不同頻率振動(dòng)合成的規(guī)律。重點(diǎn)：簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)以及相應(yīng)的模型——彈簧振子難點(diǎn)：振動(dòng)相位的理解和計(jì)算重點(diǎn)與難點(diǎn)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(fù)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(fù)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(jié)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(duì)應(yīng)兩個(gè)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(dòng)曲線判斷振動(dòng)的初相？oA-AtxT-AxToAt-AxToAtA/2難點(diǎn)(1)對(duì)同一簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，相差(不同時(shí)刻)可以給出兩運(yùn)動(dòng)狀態(tài)間變化所需的時(shí)間。

相差同頻率的簡(jiǎn)諧振動(dòng)與時(shí)間

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無關(guān)(2)對(duì)于兩個(gè)同頻率的簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，相差表示它們間步調(diào)上的差異。（解決振動(dòng)合成問題）同時(shí)到達(dá)各自的同方向的極端位置，并且同時(shí)越過原點(diǎn)而且向同方向運(yùn)動(dòng)。分析：步調(diào)相同——同相(1)若，即OA1ωxA2txoA1-A1A2-A2x1x2T同相OA1ωxA2(2)若，同時(shí)到達(dá)各自的相反方向的極端位置，并且同時(shí)越過原點(diǎn)但向相反方向運(yùn)動(dòng)。x2TxoA1-A1A2-A2x1t反相步調(diào)相反——反相x2TxoA1-A1A2-A2x1t超前和落后(3)當(dāng)為其他值時(shí)，二者不同相。若,則

x2

比

x1

較早達(dá)到同方向的極大值，稱

x