几个重要的物理概念

动量

如何理解动量

• 想象如下两个场景：
  • 一个铅球与一个乒乓球同时向你飞来，你有怎么样的感觉？对于铅球肯定是会躲开，而对于乒乓球，你可能任由它砸在你身上。有没有想过为什么会这样呢？
  • 一颗小钢球，直接扔向墙壁，另一个钢球通过枪射向墙壁，你会发现第一个钢球对墙壁没什么影响，但是第二个钢球可能会把墙壁打出一个洞，这是为什么呢？
• 对于铅球跟乒乓球，铅球的威力大是因为它具有很大的质量；对于同一个钢球，由枪射出的威力大是因为它具有很高的速度。这不就可以得出，威力与质量成正比，与速度成正比，即 p=mv。
• 这种威力到底用什么去描述呢？引入动量的概念：物体在它运动方向上保持运动的趋势。趋势越大，威力（要阻止它停下来）越大；趋势越小，威力越小。

动能

• 动能是物体由于作机械运动而具有的能量（物体因运动而具有的能量）。
• 表达式 $E=\frac{1}{2}m{v}^2$
• 比如，汽车运动时具有动能，篮球飞出时具有动能等等。判断物体是否具有动能，主要看他是否在运动动能的大小有质量和速度决定比如，子弹的质量很小，但其速度很快，所以飞行时动能很大；地球质量很大，所以即使他运动的速度很慢，但其动能也很大。

机械运动

• 物体在平衡位置附近往复性运动。

简谐运动

• 最基本也最简单的机械振动。
• 当某物体进行简谐运动时，物体所受的力跟位移成正比，并且总是指向平衡位置。它是一种由自身系统性质决定的周期性运动（如单摆运动和弹簧振子运动）。实际上简谐振动就是正弦振动。
• 简谐运动方程：$x=Acos(wt+\phi ）$
• 振幅：反应振动的强度，由初始条件决定，上述方程中的A。
• 周期/频率
  • 物体经过一次全振动所经历的时间叫做振动的周期，用T表示。
  • 关系：$w=2\pi f=\frac{2\pi }{T}$
• 相位与初相位
  • 把确定物体任意时刻运动状态的物理量称为相位，用φ表示。
  • 表达式：$wt+{\phi }_0$
  • ${\phi }_0$表示$t=0$时刻的相位，即初相位。

机械波

基础概念

• 绳波：是一种简单的横波，在日常生活中，我们拿起一根绳子的一端进行一次抖动，就可以看见一个波形在绳子上传播，如果连续不断地进行周期性上下抖动，就形成了绳波。
• 大型体育场所里面的“人浪”。
• 机械波：机械振动的传播。
• 产生条件
  • 振源（波源）：简谐振动产生简谐波（正弦波）；
  • 介质：传播是通过介质分子间的弹力；（如声波的闹钟实验：抽掉空气，无法听到铃声。）
• 传播的实质
  • 振动形式；
  • 能量；

分类

• 横波：传播方向与质点振动方向垂直；
• 纵波：传播方向与质点振动方向平行；（弹簧波，声波）
• 真实世界中，一般都是横波与纵波的叠加。
• 无论是哪种波，传播过程中，质点不会向前传播（在自己的平衡位置振动）。

传播的描述

• 波长（λ）：相邻同相位质点平衡位置的距离。如波峰与下一个波峰的距离。
• 周期（T）/频率（f）：波向前平移一个波长所需要的时间。
• 波速（v）
  • 定义： $v=\frac{\lambda }{T}=\lambda f$
  • 决定：决定波速的是介质。

波的叠加

• 两列波相遇时
  • 质点同时参与这几列波所产生的振动。
  • 振动的位移等于这几列波单独传播时引起位移矢量和。
    
• 相遇后
  • 保持各自的运动状态，彼此没有受到影响。（独立性）
    

波的干涉

• 波的干涉：频率相同的两列波叠加某些区域始终加强，某些区域始终减弱，且两个区域相互隔开。
• 干涉是波特有的性质。
  
  

波的衍射

• 现象：绕过障碍物继续传播
• 条件：要观察到明显的衍射，缝隙与孔尺寸约等于或小于波长。