简谐波传播时介质质点的运动性质解析

在机械波的教学中,学生往往会提出疑问:简谐波在介质中传播时,介质的质点究竟做什么运动?学生之所以会提出这个问题,是因为在文献[1]第25页,对机械波是这样阐述的:组成介质的质点之间有相互作用,一个质点的振动会引起相邻质点的振动.机械振动在介质中传播,形成了机械波.     

用旋转三角形法判定横波的有关问题

横波在介质中传播时，判定波的传播方向或质点的振动方向，是机械波教学中的一个难点．在教学中如引导学生使用旋转三角形法，能直观、准确、迅速地得到判定，较好地解决了这个教学难点．１旋转三角形判定方法机械波是机械振动在介质中的传播过程．根据振动在介质中的传播...     

关于简谐波定义的商榷

目前有不少现行的《物理学》教材是这样描述简谐波的 :如果波源作简谐振动 ,介质中各质点也随着作简谐振动 ,这时形成的波动叫简谐波 .如此定义简谐波是否妥切 ,值得商榷 .对于平面简谐波 ,如果以直角坐标 ｙ的正方向表示波的传播方向 ,以ｘ表示弹性介质中各质点的位置 ,其数学     

如何分析与解答机械波问题

机械波是一种运动传播的过程，既非是波源，也不是传播介质，只是振动状态的传播，沿着波的传播方向，质点在各自的平衡位置附近。依次重复波源的振动，质点并没有随着波一起迁移．由于振动具有周期性，所以，某质点与它的振动在一个周期T(或几个T)所传到的质点运动状态完全相同，它们之间的距离即为一个波长λ(或几个λ)．     

机械波在界面的反射、透射和半波损失

本文推导出了平面简谐波垂直入射时在界面上产生的反射波和透射波的表达式,并讨论波从波疏介质传播到波密介质产生的半波损失现象.有助于理工科学生理解机械波界面行为等相关物理概念和物理规律.     

参考圆、参考螺旋线在"简谐运动和平面简谐波"教学中的应用

"简谐运动"和"平面简谐波"是普通物理力学中的两个基本和重要内容,借助于参考圆、参考螺旋线,对学生理解简谐运动、平面简谐波的有关概念及规律有很大帮助.     

追波

1追平面简谐机械波介质中的平面简谐机械波为ξ=Acosωt-xv(1)式中v为介质中的波速,波沿x轴正向传播.现沿x轴的正向以恒速u追波,因ξ是介质中的质点相对于其平衡位置的位移,故ξ不因参考系的不同而异.将伽利略变换x=x′+ut代入式(1),便得追波者所观测到的波ξ=Acosωt-x′+utv=Acosω1-vut-xv′(2)当u=v时,式(2)就变成了ξ=Acosωx′v(3)显然,追波者一旦追上了波,则他观测到的便是“只随空间振荡,不随时间振荡”的静止波了,且其波长与介质参考系中的波长相同.2追介质中的平面简谐电磁波由麦克斯韦方程组可以证明,电磁波中的E、B与传播速…     

一种非简谐的微振动模型

研究了一类特殊的非简谐运动———对称双弹性振子的横振动,得到了在微振动条件下的严格解,发现其运动周期与振幅的大小成反比,其波形对于简谐波的形变系数较小,且与振幅的大小无关.     

简谐波势能的一种简明推导

在大学普通物理的教学中,对波动能量的理解是一个重点和难点.对简谐波势能的完整讨论需要涉及材料力学方面的背景知识,少学时的普通物理课程中一般未涵盖这些内容;因此很多教材只是用示意图来定性说明简谐波的势能和动能密度相等,或者不加证明直接给出结论,这在一定程度上影响了教学效果.本文基于细绳中传播的简谐波给出了简谐波弹性势能的一种简明推导,只需使用受力分析等学生较熟悉的力学知识,且在介质的弹性限度内对于大幅振动也适用,便于学生理解和掌握.     

浅论多层介质中地震波的传播特性

本文通过选取不同地质分布典型参数,研究了地震波作为简谐波在多层介质中的传播特性,计算了其在各层介质中的幅值以及相应的三维传播位移图,从而分析了不同地质分布对地震波传播特性的影响.     

英国研制微型振动发电机

在"机械波的形成和传播"的教学中,笔者让学生观察波动演示器演示的横波波动情景,说出由介质点组成的凸凹相间的波形怎样运动时,出乎意料的是:学生异口同声的说蛇行.     

用DIS验证简谐运动中的机械能守恒定律

利用DIS验证了竖直方向做简谐运动的弹簧振子的运动规律,并探究重力势能、动能、弹性势能3种能量随时间的变化关系,进而得出机械能守恒定律.     

微改波动演示器,消除学生错误认知

在"机械波的形成和传播"的教学中,笔者让学生观察波动演示器演示的横波波动情景,说出由介质点组成的凸凹相间的波形怎样运动时,出乎意料的是:学生异口同声的说蛇行.     

驻波中的能量传输

我们知道,驻波没有波形的传播.实际上,驻波区域内各质点是按一定的规律以不同的振幅做谐振动,是一种多模式的振动,所有节点处的质点的振幅为零.那么,各质点振动时的能量是否像单质点的谐振动那样,机械能守恒呢?驻波区域内各部分之间是否有能量传输呢?各种教材及参考书上几乎都没有加以讨论.本文用一般波动能量的讨论方法探讨一下驻波中的能量问题,通过讨论进一步明确形变势能的概念.     

三维亚音速运动介质中的高斯波束追踪

为了充分考虑介质运动对声传播的影响,建立了一种利用高斯波束法求解亚音速运动介质中的声传播问题的模型.该模型基于高频近似任意马赫数的速度势函数亥姆霍兹方程,采用波束追踪方法,推导了运动介质中的动态射线方程组,进而将偏微分方程转换成常微分方程组的形式.理论表明运动介质中波束的扩展更为复杂,并且声线管束内的能量不一定守恒.将该模型应用于标准问题、水平分层大气次声三维远距离传播问题和墨西哥湾流流域的声传播问题,仿真结果表明,相比于常用的N×2D近似计算方法,运动介质中的高斯波束追踪法充分考虑了介质运动的影响,特别是横风的作用,可以更加精确地计算运动介质中的三维声场;尽管海流的马赫数很小,但是同样会定量地改变声传播,影响会聚区位置,在一些区域考虑海流和不考虑海流的计算结果相差5 d B以上.     

探究弦上横波的速度决定于介质的机械性质

1 提出问题。在中学物理教学中，机械波的速度决定于介质的性质．人民教育出版社物理室编著《物理》教材，是这样论述的：“机械波在介质中传播的速率是由介质本身的性质决定的，在不同介质中传播的速率并不相同．”对这个问题没有展开讨论，教师对这个问题也是一句带过，学生不易理解．究竟决定于介质的什么性质?或者说，机械波的速度跟哪些因素有关呢?在这个问题上我们以绳子为例进行了较为成功的探索，提高了学生的探索科学知识的兴趣和能力．     

基于群论及谐振子模型的声传播方法的研究

本文基于谐振子及群论方法,对声在空气中传播建立了一个新的哈密顿数学模型。研究将分子链作为一系列谐振子组合,声传播以能量的形式传播,对于介质里的每个振动的质点而言,它总是在不断地吸收和放出能量。从能量的概念出发,将声传播问题转换成求解谐振子的波函数以及能量本征值的问题。本文将谐振子模型引入到气体声波传播的问题中,在确定气体声波传播过程中的分子振动模式、能级简并时,引入群论,以探索气动声学研究的新方法。     

广义相对论浅释(3)(连载)

３质点在史瓦西场中的自由运动──广义相对论动力学经典理论认为,质点在外力场中自由运动时,其角动量与能量是守恒的,广义相对论也同样承认这两个结论,但要对角动量与能量的形式进行修正．质点在史瓦西场中自由运动时,它始终在过史瓦西场中心的某一平面上,我们取球极坐标的极轴ｚ垂直于质点的运动平面,这样就有θ≡π／２,ｄθ≡０,这就使涉及到θ的关系式简化了．在经典理论中,质点角动量的形式为ｍｒ２。狭义相对论指出,静止质量为ｍ０的质点以速度ｖ运动时,其质量为ｍ０×,广义相对论将质点的角动量的形式修正为ｍ０．质点…     

运动波源的波动表达式

讲到机械波的多普勒效应,在各种大学物理教材中,都仅给出直观形象的解释.这种方法虽然简便,却常使学生感到难以理解.特别是对波源运动时,运动前方媒质中的波长变短,后方波长变长,但波传播的速度并不改变,最好能把直观解释与数学推导结合起来     

广义相对论简介之四——史瓦西场中自由粒子的运动

介绍史瓦西场中能量和角动量。由能量和角动量守恒讨论自由质点的运动和光线传播以及广义相对论的四项经典检验。