高中物理选修3-4复习(顾)

1、2016备考 物理3-4 主题主题 内内 容容要求要求说明说明 机机 械械 振振 动动 与与 机机 械械 波波 简谐运动简谐运动 1、简谐 运动只限 于单摆和 弹簧振子 2、简谐 运动的公 式只限于 回复力公 式；图像 只限于位 移时间 图像 简谐运动的公式和图像简谐运动的公式和图像 单摆、单摆的周期公式单摆、单摆的周期公式 受迫振动和共振受迫振动和共振 机械波机械波 横波和纵波横波和纵波 横波的图像横波的图像 波速波速、波长和频率波长和频率（周期周期）的关系的关系 波的干涉和衍射现象波的干涉和衍射现象 多普勒效应多普勒效应 2016年考年考点说明之点说明之“振动与波振动与波” 主题主题 内内

2、 容容要求要求说明说明 电电 磁磁 振振 荡荡 与与 电电 磁磁 波波 变化的磁场产生电场变化的磁场产生电场 变化的电场产生磁场变化的电场产生磁场 电磁波及其传播。电磁波及其传播。 电磁波的产生、发射和接收电磁波的产生、发射和接收 电磁波谱电磁波谱 2016考考点说明之点说明之“电磁振荡与电磁波电磁振荡与电磁波” 2016考考点说明之点说明之“光学光学” 主题主题 内内 容容要求要求说明说明 光光 学学 光的折射定律光的折射定律 光的干涉 限于双缝 干涉、薄 膜干涉 折射率折射率 全反射全反射、光导纤维、光导纤维 光的干涉、衍射和偏振现象光的干涉、衍射和偏振现象 主题主题 内内 容容要求要求说

3、明说明 相相 对对 论论 狭义相对论的基本假设狭义相对论的基本假设 质速关系、质能关系质速关系、质能关系 相对论质能关系式相对论质能关系式 2016考考点说明之点说明之“相对论相对论” 主题主题 内内 容容要求要求说明说明 实验实验 实验一：探究单摆的运动、用单摆测定实验一：探究单摆的运动、用单摆测定 重力加速度重力加速度 实验二：测定玻璃的折射率实验二：测定玻璃的折射率 实验三：用双缝干涉测光的波长实验三：用双缝干涉测光的波长 2016考考点说明之点说明之“3-4实验实验” 高考题型1机械振动 高考题型2机械波 高考题型3光的折射和全反射 高考题型4光的几种特有现象 栏目索引 8 机械振动机

4、械振动 对于振动，你可以想到什么？对于振动，你可以想到什么？ 振 动 弹簧振子 单摆 回复力 受迫振动 周期 振幅 平衡位置 振动图象 共振 频率 9 1、弹簧振子：弹簧振子： Fkxk 回 是 弹 簧 的 劲 度 10 sin m g Fm gm gx l 回 ( () )、周期公式：、周期公式： 式式中为小球摆动的圆孤半径即摆长，量取时应从悬点量到球心。中为小球摆动的圆孤半径即摆长，量取时应从悬点量到球心。g g为当为当 地重力加速度地重力加速度( (受力复杂时有受力复杂时有“等效重力加速度等效重力加速度”之说之说).). ( () )、单摆的等时性：在小振幅摆动时，单摆的振动周期跟振幅和

5、振子、单摆的等时性：在小振幅摆动时，单摆的振动周期跟振幅和振子 的质量都无关。的质量都无关。 （1 1）、摆球做简谐运动的回复力是重力在）、摆球做简谐运动的回复力是重力在 切线方向的分力：切线方向的分力： 2 l T g 单摆 简谐运动的特点， 温馨提示：位移、回复力、加速度在B处只有一个值，但速度有两个值 （方向） 图1 1简谐运动的对称性：振动质点在关于平衡位置对称的两点， x、F、a、v、Ek、Ep、 tBCtBC. 12 4. 一弹簧振子做简谐运动一弹簧振子做简谐运动, 周期为周期为T( ) A. 若若t时刻和（时刻和（t+ t ）时刻振子运动位移的大小相等、）时刻振子运动位移的大小相

6、等、 方向相反，则方向相反，则t 一定等于一定等于T/2的整数倍的整数倍 B. 在在t时刻和（时刻和（t+ t ）时刻振子运动位移的大小相等、）时刻振子运动位移的大小相等、 方向相同，则方向相同，则t 一定等于一定等于T的整数倍的整数倍 C. 若若t = T/2，则在则在t时刻和（时刻和（t+ t ）时刻弹簧的长度）时刻弹簧的长度 一定相等一定相等 D. 若若t = T， 则在则在t时刻和（时刻和（t+ t ）时刻振子运动的加）时刻振子运动的加 速度一定相同速度一定相同 D 简谐运动的周期性：做简谐运动的物体，其位移、回复力、 加速度、速度都随时间按“正弦”或“余弦”规律变化，它们的 周期均相

7、同 其位移随时间变化的表达式为：xAsin (t)或xAcos (t ) 求导变成 速度 在求导变成加速度 x o t O B C 简谐运动的简谐运动的图图象象 (1)(1)物理意义：表示振动物体的位移随时间变化的规律物理意义：表示振动物体的位移随时间变化的规律. . 注意振动图像不是质点的运动轨迹注意振动图像不是质点的运动轨迹. . (2)(2)简谐振动的图象是一条余弦（或正弦）曲线。简谐振动的图象是一条余弦（或正弦）曲线。 (3)(3)作图：作图： 以横轴表示时以横轴表示时 间，纵轴表示间，纵轴表示 位移。位移。 x o t T T A -A .振动图象反映的物理量振动图象反映的物理量 (

8、1)可以表示出任意时刻振动质点的位置；可以表示出任意时刻振动质点的位置； (2)可以表示出振幅可以表示出振幅A和周期和周期T； (3)可以判断出某时刻回复力和加速度的方向；可以判断出某时刻回复力和加速度的方向； (4)可以判断出某时刻质点的振动（运动）方向。可以判断出某时刻质点的振动（运动）方向。 插动画：机械振动 例1如图2所示为同一地点的两单摆甲、乙的振动图象，下列 说法中正确的是( ) A甲、乙两单摆的摆长相等 B甲摆的振幅比乙摆大 C甲摆的机械能比乙摆大 D在t0.5 s时有正向最大加速度的是乙摆 E由图象可以求出当地的重力加速度 图2 ABD 甲摆的振幅为10 cm，乙摆的振幅为7

9、cm，则甲摆的振幅比乙摆大，故B正确； 尽管甲摆的振幅比乙摆大，两摆的摆长相等，但由于两摆的质量未知，无法比较机械 能的大小，故C错误； 在t0.5 s时，甲摆经过平衡位置，振动的加速度为零，而乙摆的位移为负的最大，则 乙摆具有正向最大加速度，故D正确； 答案ABD 预测2如图4甲所示是用沙摆演示振动图象 的实验装置，沙摆可视为摆长L1.0 m的单 摆，沙摆的运动可看做简谐运动实验中， 细沙从摆动着的漏斗底部均匀漏出，用手沿与摆动方向垂直的方向 匀速拉动纸板，漏在纸板上的细沙形成了图乙所示的粗细变化的一 条曲线曲线之所以粗细不均匀，主要是因为沙摆摆动过程中 _(选填“位移”、“速度”或“加速度

10、”)大小在变 化若图乙中AB间距离x4.0 m，当地重力加速度g10 m/s2，则 纸板匀速运动的速度大小为_ m/s(结果保留2位有效数字) 图4 答案速度1.0 20 受受迫振动和共振：迫振动和共振： 1、受迫振动：、受迫振动：f振 振=f策策 2、共振现象：共振时，受迫振动的振幅达到最大值。条件：、共振现象：共振时，受迫振动的振幅达到最大值。条件：f策 策=f固固 例例: :如图所示，当如图所示，当A A振动起来后，通过振动起来后，通过 绷紧水平绳迫使绷紧水平绳迫使B B、C C振动起来，下列说法振动起来，下列说法 正确的是：（正确的是：（ ） A.AA.A、B B、C C三个单摆的周期

11、均相同三个单摆的周期均相同 B.B.只有只有A A、C C两个单摆周期相同两个单摆周期相同 C.AC.A、B B、C C三个单摆的振幅相同三个单摆的振幅相同 D.BD.B的振幅比的振幅比C C的振幅小的振幅小 C B A AD 一、机械波的形成和传播一、机械波的形成和传播 1. 1. 机械波的形成：机械波的形成： 机机械振动在弹性介质中的传播过程叫机械波械振动在弹性介质中的传播过程叫机械波 2. 2. 机械波的特点：机械波的特点： a.a.受迫振动（受迫振动（f=ff=f源 源），前一质点带动后一质点，时间延时， ），前一质点带动后一质点，时间延时， b b. .振动形式的传播，能量的传播，信

12、息的传播，波形的平移，介质没有定振动形式的传播，能量的传播，信息的传播，波形的平移，介质没有定 向迁移。向迁移。 3.3.机械波形成条件：机械波形成条件：1 1、振源、振源 2.2.弹性介质。弹性介质。 有有机械波必有机械振动机械波必有机械振动，有，有机械振动不一定有机械波机械振动不一定有机械波 4.4.机械波的种类：机械波的种类： 区别：振动方向与传播方向的不同：区别：振动方向与传播方向的不同： 横波：质点振动方向与传播方向垂直。横波：质点振动方向与传播方向垂直。 形成波峰、波谷；形成波峰、波谷； 如：绳波如：绳波 纵波：质点振动方向与传播方向相同纵波：质点振动方向与传播方向相同 形成密部、

13、疏部。形成密部、疏部。 如：声波如：声波 水波即不是横波也不是纵波水波即不是横波也不是纵波。 1.1.横波、横波、2.2.纵波纵波 1 1、频率（、频率（f f）：）：波的频率就是质点的振动频率波的频率就是质点的振动频率 波在介质中传播时，所有的质点都是在做受迫振动，质波在介质中传播时，所有的质点都是在做受迫振动，质 点的振动频率都等于振源的振动频率，也就是说波的频点的振动频率都等于振源的振动频率，也就是说波的频 率是由波源来决定的，与传播介质无关率是由波源来决定的，与传播介质无关. . 二、波的描述二、波的描述 2 2、波长（、波长（）：）：波长是两个相邻的、在振动过程中对波长是两个相邻的、

14、在振动过程中对 平衡位置的位移总是相同的质点间的距离平衡位置的位移总是相同的质点间的距离. .对于横波对于横波 来说波长是两个相邻波峰（波谷）之间的距离。来说波长是两个相邻波峰（波谷）之间的距离。 波长由介质和波源共同决定。波长由介质和波源共同决定。 3 3、波速（、波速（v v）：）：波速描述的是波的传播的快波速描述的是波的传播的快 慢即质点振动状态传播的速度慢即质点振动状态传播的速度 波速的数学表达式为波速的数学表达式为v=x/tv=x/t，其中的，其中的xx为介质中质为介质中质 点点振动状态在振动状态在tt时间内传播的距离，可以简单的理解时间内传播的距离，可以简单的理解 xx为为tt内波

15、峰前进的距离内波峰前进的距离. . 当当t=Tt=T时，时，x=x=，则有，则有v=/T=fv=/T=f。 注意：注意： (1)(1)波的传播速度与质点振动的速度是两个不同的概念波的传播速度与质点振动的速度是两个不同的概念, , 不能混为一谈不能混为一谈. . ( (2)2)波速是由介质的性质决定的波速是由介质的性质决定的, ,与波的频率、质点的振与波的频率、质点的振 幅无关，同类波在同一种均匀介质中，波速是一个定值幅无关，同类波在同一种均匀介质中，波速是一个定值. . 我们通常认为波在传播方向上是一个匀速直线运动我们通常认为波在传播方向上是一个匀速直线运动. . (3)当波从一种介质中进入另

16、一种介质中时，波的频率不当波从一种介质中进入另一种介质中时，波的频率不 变，但是波的传播速度发生改变，波长发生改变变，但是波的传播速度发生改变，波长发生改变. 三、波的图象三、波的图象 1.1.波的图象及其物理意义波的图象及其物理意义. . 物理意义：某时刻各个质点离开平衡位置的位移物理意义：某时刻各个质点离开平衡位置的位移。 横坐标：横坐标：各个振动质点在平衡位置时的距离各个振动质点在平衡位置时的距离 纵坐标：纵坐标：某一时刻各个质点偏离平衡位置的位移某一时刻各个质点偏离平衡位置的位移 注意：注意：双向性和重复性。波形图的重复性是指相隔时间为双向性和重复性。波形图的重复性是指相隔时间为 整数

17、倍周期的两个时刻的波形图是相同的整数倍周期的两个时刻的波形图是相同的. . 2.2.图象特征：正弦或余弦曲线。图象特征：正弦或余弦曲线。 3.3.由图象获取的信息：由图象获取的信息： 质点的振位移、质点振动方向、振幅；质点的振位移、质点振动方向、振幅； 波长、波速方向波长、波速方向 横波：振动方向与传播方向横波：振动方向与传播方向“卡卡” 动画动画 研究：研究： 波形在波形在 传，波传，波 中指点中指点 在振在振 化动为静化动为静 为瞬时图象，时刻选择不同，图为瞬时图象，时刻选择不同，图 象会变化，但变化中有规律象会变化，但变化中有规律 研究质点振动的时间起点（零时研究质点振动的时间起点（零时

18、 刻）不同，图线的起始点不同刻）不同，图线的起始点不同 描述的是描述的是某一时刻某一时刻各个质点偏离各个质点偏离 平衡位置的位移平衡位置的位移 描述的是某一质点在各个时刻偏描述的是某一质点在各个时刻偏 离平衡位置的位移离平衡位置的位移 ( (x x、y y) )表示表示x x处质点某时刻的处质点某时刻的 偏离平衡位置的位移为偏离平衡位置的位移为y y （t t、x x）表示）表示t t时刻的位移是时刻的位移是x x 某一时刻某一时刻连续介质中各质点相连续介质中各质点相 对于平衡位置的位移规律对于平衡位置的位移规律 质点在振动过程中，位移随时间而变质点在振动过程中，位移随时间而变 化的规律化的规

19、律 波的传播方向上所有的振动质点波的传播方向上所有的振动质点一个振动质点 图线的图线的 变变 化化 物理意义物理意义 坐标含义坐标含义 图图 象象 研究内容研究内容 研究对象研究对象 波的图象波的图象振动的图像振动的图像 4.4.波波与振动图象的区别与振动图象的区别 预测1一列简谐横波在x轴上传播，波源处于x0处，在x3 m 处的质点P和x6 m处的质点Q的振动图线分别如图3甲、乙所 示下列说法正确的是() 图3 A波长可能是4 m B波的周期一定是12 s C波的振幅一定是8 cm D波的传播速度一定是1 m/s E波由P传播到Q历时可能是9 s 先绕后定点先绕后定点 ABE 答案ABE “

20、一分、一看、二找”巧解波动图象与振动图象的综合问题 (1)分清振动图象与波动图象只要看清横坐标即可，横坐标为x 则为波动图象，横坐标为t则为振动图象 (2)看清横、纵坐标的单位，尤其要注意单位前的数量级 (3)找准波动图象对应的时刻 (4)找准振动图象对应的质点 波动图象与振动图象波动图象与振动图象 例2(2015新课标全国34)甲、乙两列简谐横波在同一介质中 分别沿x轴正向和负向传播，波速均为v25 cm/s.两列波在t0 时的波形曲线如图5所示求： 图5 (1)t0时，介质中偏离平衡位置位移为16 cm的所有质点的x坐标； 解析两列波的振幅均为8 cm，故偏离平衡位置位移为16 cm的质点

21、应为两列波的波 峰相遇处的质点 根据波形图可知，甲、乙的波长分别为 乙60 cm，甲50 cm 则甲、乙两列波的波峰坐标分别为 x甲(50k150 cm)(k10，1，2，3，) x乙(50k260 cm)(k20，1，2，3，) 综上分析，所有波峰和波峰相遇的质点x坐标应为 x(50300n) cm(n0，1，2，3，) 答案x(50300n) cm(n0，1，2，3，) (2)从t0开始，介质中最早出现偏离平衡位置位移为16 cm的 质点的时间 解析偏离平衡位置位移为16 cm对应为两列波的波谷相遇t0时，波谷之差 整理可得x10(6n15n2)5 波谷之间最小的距离为x5 cm x甲谷坐

22、标(50*50 cm)(k10，1，) x乙谷坐标(50*60 cm)(k20，1，) 两列波相向传播，相对速度为2v50 cm/s 所以出现偏离平衡位置位移为16 cm的最短时间 预测3一列简谐横波在t0时刻的波形如图6所示，质点P此时刻 沿y轴方向运动，经过0.1 s第一次到达平衡位置，波速为5 m/s， 则下列说法正确的是() A该波沿x轴负方向传播 BQ点的振幅比P点的振幅大 CP点的横坐标为x2.5 m DQ点(横坐标为x7.5 m的点)的振动方程为y5cos t(cm) Ex3.5 m处的质点与P点振动的位移始终相反 图6 答案ACD 利用：波形在平移利用：波形在平移 预测4如图7

23、甲所示为一列沿水平方向传播的简谐横波在时刻t的波形图，如图乙所 示为质点b从时刻t开始计时的vt图象若设振动正方向为沿y轴方向，则下列说法中 正确的是() 图7 A该简谐横波沿该简谐横波沿x轴正方向传播轴正方向传播 B该简谐横波波速为该简谐横波波速为0.4 m/s C若该波发生明显的衍射现象，则该波所遇到的障碍物或孔的尺寸一定比若该波发生明显的衍射现象，则该波所遇到的障碍物或孔的尺寸一定比4 m大得多大得多 D在时刻在时刻t，质点，质点a的加速度比质点的加速度比质点b的大的大 E再经过再经过2 s，质点，质点a随波迁移随波迁移0.8 m 解析t时刻，从图乙可知质点b速度为y方向，甲图中采用波形

24、平移的方法可知波形 沿x轴正方向传播，故A正确； 答案ABD 光的反射 光的折射 全反射 光的波动性 第十三章 光 1. 折射定律(如图211) (1)内容：折射光线与入射光线、法线处在同一平面内，折射光线与入射光线分 别位于法线的两侧；入射角的正弦与折射角的正弦成正比 (2)表达式： n，式中n是比例常数 (3)光的折射现象中，光路是可逆的 光的折射：光的折射： 2、折射率 （1）物理意义：折射率仅反映介质的光学特性，折射率大，说明光从 真空射入到该介质时，偏折大，反之偏折小 （2）定义式：n 不能说n与sin 1成正比、与sin 2成反比折 射率由介质本身的光学性质和光的频率决定 （3）计

25、算公式：n ，因vc，任何介质的折射率总大于1. 1一个圆柱形筒，直径12 cm，高16 cm.人眼在筒侧上方某处观察，所 见筒侧的深度为9 cm，当筒中装满液体时，则恰能看到筒侧的最低 点求：(1)此液体的折射率；(2)光在此液体中的传播速度 解析：根据题中的条件作出光路图如图所示 答案：(1) (2)2.25108 m/s 1条件：(1)光从光密介质射入光疏介质 (2)入射角大于等于临界角 2现象：折射光完全消失，只剩下反射光 3临界角：sin C ，C为折射角等于90时的入射角 4应用：(1)全反射棱镜 全反射 例.如图215，一透明半圆柱体折射率为n2，底面半 径为R、长为L.一平行光

26、束从半圆柱体的矩形表面垂直射入， 从部分柱面有光线射出求该部分柱面的面积S. 解析：半圆柱体的横截面如右下图所示，OO为半 圆的半径设从A点入射的光线在B点处恰好满足全反射条 件，由折射定律有 nsin 1 式中，为全反射临界角 由几何关系得 OOB S2RLOOB 代入题给条件得 S RL. 答案： RL 光的几何计算题往往是光路现象与光的反射、折射、全反射(临界 点)及几何图形关系的综合问题解决此类问题应注意以下四个方面： (1)依据题目条件，正确分析可能的全反射及临界角 (2)通过分析、计算确定光传播过程中可能的折射、反射，把握光的 “多过程”现象 (3)准确作出光路图 (4)充分考虑三

27、角形、圆的特点，运用几何图形中的角关系、三角函 数、相似形、全等形等，仔细分析光传播过程中产生的几何关系 二、光的色散 1色散现象： 白光通过三棱镜会形成由红到紫各色光 组成的彩色光谱 2规律： 由于n红n紫，所以以相同的入射角 射到棱镜界面时，红光和紫光的折射角 不同，就是说紫光偏折的更明显些，当它们射到另一个界面时，紫光的 偏向角最大，红光偏向角最小 光的几种特有现象 1机械波和光波都能发生干涉、衍射、多普勒效应等现象，是波特有的现象偏振现象是横波 的特有现象要观察到稳定的干涉现象和明显的衍射现象需要一定的条件 2机械波的干涉图样中，实线和实线的交点、虚线和虚线的交点及其连线为振动加强处；实线 和虚线的交点及其连线处为振动减弱处振动加强点有时位移也为零，只是振幅为两列波的振幅 之和，显得振动剧烈 (1)l、d相同时，x，可见光中的红光条纹间距最大，紫光最小；