初相
在三角函数y=Asin(ωx+φ) (A>0,ω>0 )中ωx+φ称为相位,当x=0时函数y的相位φ就称为函数y的初相。
基本信息
- 中文名
初相
- 外文名
initial phase
- 领域
数学1
- 运算
代入运算法
基础定义
在三角函数模型中我们会遇到三角函数图像y=Asin(ωx+φ)。物理中,描述简谐运动的物理量,如振幅、周期、和频率等都是与这个解析式中的常数有关。
A就是这个简谐运动的振幅(amplitude of vibration),它是做简谐运动的物体离开平衡位置的最大距离;
这个简谐运动的周期(period)是T=2π/ω,这是做间歇运动的物体往复运动一次所需要的时间;
这个简谐运动的频率(frequency)由公式f=1/T=|ω|/2π(这里的频率不是指角速率)它是做简谐运动的物体在单位时间内往复运动的次数;
ωx+φ称为相位
x=0时的相位(ωx+φ=φ)称为初相
运算
初相的运算
(1)三角函数图像向左或向右移动的距离=φ/|ω|(注意移动距离向左符号为正,向右符号为负。谨记左加右减原则)不过这个应用并不广泛。
(2)带入运算法:取函数图像上的某点代入函数表达式即可算出初相φ。
振动方程
振动与波动是医用物理学的重要内容之一 ,也是其中光学的基础 .振动方程与波动方程都可用两种表达式表示:正弦表达式和余弦表达式。同一状态,用两种不同表达式表示 ,其初相值 等均不同。统编教材中振动方程用余弦表达式而波动方程用正弦表达式 ,但对两者的区别 与联系避而不谈 ,极易造成对概念的混乱,同时受课时和专业的限制 ,对两种形式表示的振动 与波动中的初相也不容易彻底讲授清楚 ,针对医药院校医用物理学教学中长期存在的这一问 题可用下述方法解决。
振动方程的初相
由谐振动微分方程 d²s /dt²+ k²s= 0,得出谐振动的振动方程
S=Acos(kt+ H) (1)S=Asin(kt+ H') (2)
(1)、(2)式都是微分方程的解。根据0时刻的相位为初相,所以H与H'均可为初相。初相的意义是决定质点初始位置与状态的。H与H'间的关系可由下式导出:
S=Asin(kt+ H' ) =Acos(- kt- H' + c/2)
=Acos(kt+ H' - c/2) =Acos(kt+ H)