选修3-4复习课件

选修3-4复习课件机械振动、机械波光和电磁波机械振动、机械波光和电磁波高考目标简谐运动Ⅰ简谐运动的公式和图象

Ⅱ单摆、单摆的周期公式

Ⅰ受迫振动和共振

Ⅰ机械波

Ⅰ横波和纵波

Ⅰ横波的图象

Ⅱ波速、波长和频率(周期)的关系

Ⅱ波的干涉和衍射现象

Ⅰ多普勒效应

Ⅰ实验：研究单摆的运动、用单摆测重力加速度光的折射定律

Ⅱ高考目标简谐运动Ⅰ高考目标折射率

Ⅰ全反射、光导纤维

Ⅰ光的干涉、衍射和偏振

Ⅰ变化的电场产生磁场，变化的磁场产生电场，电磁波及其传播

Ⅰ电磁波的产生发射及接收

Ⅰ电磁波谱

Ⅰ狭义相对论的基本假设

Ⅰ质速关系质能关系

Ⅰ相对论，质能关系式

Ⅰ实验一：测定玻璃的折射率实验二：用双缝干涉测光的波长高考目标折射率Ⅰ复习指导1.机械振动、机械波：考查的知识点不会面面俱到，以中等难度的题目为主．对“简谐运动”的考查相对较少，主要考查振动图象和波动图象以及波的传播规律等.2.预计在2013年的高考中将以中等或中等偏下难度题目的考查为主，考查学生对基本概念规律如波长、波速、频率及三者的关系，振动图象、波动图象等知识.复习指导1.机械振动、机械波：考查的知识点不会面面俱到，以中复习指导3.光学：从近三年的高考考点分布统计来看，折射定律和不同色光的折射率问题常成为考点，考查的题型有选择题、计算题，也有光路作图题．对光的折射和全反射等几何光学的考查.4.预计2013年的高考中对光学的考查仍集中在上述知识点上．折射定律和不同色光的折射率及全反射问题仍是出题热点.5.题型：有选择题也有填空题和计算题.复习指导3.光学：从近三年的高考考点分布统计来看，折射定律和第一讲机械振动第一讲机械振动一、简谐运动的规律1．简谐运动的两个模型模型弹簧振子单摆示意图一、简谐运动的规律模型弹簧振子单摆示意图简谐运动条件(1)弹簧质量可忽略(2)无摩擦等阻力(3)在弹簧弹性限度内(1)摆线为不可伸缩的轻细线(2)无空气等阻力(3)最大摆角小于5°回复力弹簧的弹力F回＝F弹＝__________摆球重力沿切线方向的分力平衡位置F回＝0位置，弹簧处于原长F回＝0位置，小球摆动的最低点(此时F向心≠0)－kx简谐运动条件(1)弹簧质量可忽略(2)无摩擦等阻力(3)在弹能量转化关系动能与弹性势能的相互转化，机械能守恒重力势能与动能的相互转化，机械能守恒能量转动能与弹性势能的相互转化，机械能守恒重力势能与动能的相固有周期与振幅_______与振子质量有关与振幅、摆球质量______无关无关固有与振幅_______与振幅、摆球质量______无关无关2.简谐运动的表达式(1)动力学表达式：F＝－kx，其中“－”表示回复力与位移的方向相反．(2)运动学表达式：x＝Asin(ωt＋φ)，其中A代表振幅，ω＝2πf表示简谐运动的快慢，(ωt＋φ)代表简谐运动的相位，φ叫做初相．2.简谐运动的表达式3．简谐运动的图象(1)从平衡位置开始计时，函数表达式为x＝Asinωt，图象如图甲所示．(2)从最大位移处开始计时，函数表达式为x＝Acosωt，图象如图乙所示．3．简谐运动的图象(2)从最大位移处开始计时，函数表达式为x4．简谐运动的对称性特征(1)如图所示，振子经过关于平衡位置O对称的两点P、P′(OP＝OP′)时，速度的大小、动能、势能相等，相对于平衡位置的位移大小相等．(2)振子由P到O所用时间等于由O到P′所用时间，即tPO＝tOP′.(3)振子往复过程中通过同一段路程(如OP段)所用时间相等，即tOP＝tPO.4．简谐运动的对称性特征(1)如图所示，振子经过关于平衡位置二、受迫振动和共振1．受迫振动：物体在____________________作用下

的振动．做受迫振动的物体，它的周期(或频率)等

于__________的周期(或频率)，而与物体的固有周

期(或频率)______关．无周期性驱动力驱动力二、受迫振动和共振______关．无周期性驱动力驱动力2．共振：做受迫振动的物体，它的固有频率与驱动力的频率越接近，其振幅就越大，当二者________时(即f驱＝f固)，振幅达到最大，这就是共振现象．共振曲线如图．相等2．共振：做受迫振动的物体，它的固有频率与驱动力的频率越接近三、实验：用单摆测定重力加速度1．实验目的(1)学会用单摆测定当地的重力加速度．(2)加深对单摆振动周期公式的理解．(3)学会使用秒表．三、实验：用单摆测定重力加速度选修3-4复习课件3．实验器材长约1m的细丝线一根，通过球心开有小孔的金属球一个，带有铁夹的铁架台，毫米刻度尺、秒表、游标卡尺．3．实验器材4．实验步骤(1)仪器安装①让线的一端穿过小球的小孔，然后打一个结，做成单摆．如图所示．②把线的上端用铁夹固定在铁架台上，把铁架台放在实验桌边，使铁夹伸到桌面以外，让摆球自由下垂，在单摆平衡位置处做上标记，如图所示．4．实验步骤(1)仪器安装选修3-4复习课件选修3-4复习课件方法二：图象法方法二：图象法⑥分析与比较：将测得的重力加速度的值与当地的重力加速度比较，分析误差产生的原因．⑥分析与比较：将测得的重力加速度的值与当地的重力加速度比较，第二讲机械波第二讲机械波一、机械波的形成和传播1．机械波的概念一、机械波的形成和传播选修3-4复习课件选修3-4复习课件2.描述波的物理量(1)波长：在波动中，振动_______总是相同的两个相

邻质点间的距离．①对于简谐横波，相邻的两个波峰或相邻的两个波谷

之间的距离等于一个波长．对于纵波，相邻的两个密

部中央或相邻的两个疏部中央之间的距离等于一个波

长．情况2.描述波的物理量情况②振动在一个周期里传播的距离等于一个________

③在简谐横波的波形图线中，一个完整的正(余)弦曲

线在横轴上所截取的距离等于一个波长．(2)波速：波的传播速度．机械波的传播速度只与

_________有关，在同一种均匀介质中，波速是一个

定值，与波源无关．(3)频率：波的频率始终等于波源的振动频率．

波长．介质②振动在一个周期里传播的距离等于一个________

波长．选修3-4复习课件二、振动图象与波的图象的对比和应用两种图象比较内容振动图象波的图象

图象意义一质点位移随时间变化的规律某时刻所有质点相对平衡位置的位移图象特点二、振动图象与波的图象的对比和应用两种图象振动图象波的图象图象信息(1)振动周期、振幅(2)各时刻质点的位移、速度、加速度(包括大小、方向)(1)波长、振幅(2)任意一质点此刻的位移和加速度方向图象变化随时间推移图象延续，但原有形状不变随时间推移，图象沿传播方向平移一完整曲线对应横坐标一个周期一个波长图象信息(1)振动周期、振幅(2)各时刻质点的位移、速度、加(1)波的图象表示波中各质点在某时刻的位移，振动图象表示某质点位移随时间的变化规律．(2)区分波的图象和振动图象关键是看横轴表示位移x还是时间t，如果是位移x则为波的图象，如果是时间t则为振动图象．

三、波的干涉、衍射和多普勒效应1．波的干涉与波的衍射的比较内容衍射和干涉定义现象可观察到现象的条件波的衍射波可以绕过障碍物继续传播的现象波能偏离直线而传到直线传播以外的空间缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长相差不多或者小于波长波的干涉频率相同的两列波叠加，使某些区域的振动加强、某些区域的振动减弱振动强弱相间的区域．某些区域总是加强，某些区域总是减弱两列波的频率相同、相差恒定三、波的干涉、衍射和多普勒效应内容定义现象可观察到现象的2.多普勒效应(1)现象：由于波源和观察者之间有相对运动，使观察者感到频率发生变化的现象．(2)实质：波源的频率没有变化，观察者接收到的频率发生了变化．(3)相对运动与频率的关系：①观察者与波源相对静止，观察者接收到的频率等于波源频率．②观察者与波源相互靠近，观察者接收到的频率大于波源频率．③观察者与波源相互远离，观察者接收到的频率小于波源频率．2.多普勒效应第三讲光的折射全反射实验：测定玻璃的折射率第三讲光的折射全反射实验：测定一、光的折射1．光的折射光从一种介质进入另一种介质时，传播方向发生改变的现象称为光的折射现象．一、光的折射2．光的折射定律(1)内容：折射光线与入射光线、法线处在

______________，折射光线与入射光线分别位于

__________的两侧，入射角的正弦与折射角的正弦

成___________同一平面内法线正比．2．光的折射定律同一平面内法线正比．3．折射率(1)定义：光从真空射入某种介质发生折射时，入射

角的正弦与折射角的正弦________，叫做这种介质

的折射率．之比3．折射率之比式中c＝______________m/s，n为介质的折射率，

总大于1，故光在介质中的传播速度必________真空

中的光速．4．在光的折射现象中，光路是可逆的．

3.0×108小于式中c＝______________m/s，n为介质的折射二、全反射1．条件：(1)光从光密介质射入光疏介质．(2)入射角等于或大于______________

2．现象：__________完全消失，只剩下反射光．

临界角．折射光二、全反射临界角．折射光4．应用：(1)全反射棱镜．(2)光导纤维，如图所示．4．应用：(1)全反射棱镜．(2)光导纤维，如图所示．三、光的色散1．定义：含有多种颜色的光被分解为单色光的现象叫做光的色散，如图所示，光谱中红光在最上端，紫光在最下端，中间是橙、黄、绿、蓝、靛等色光．2．白光的组成：光的色散现象说明白光是复色光，是由红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫7种单色光组成的．三、光的色散1．定义：含有多种颜色的光被分解2．白光的组成：颜色红

橙

黄

绿

蓝

靛

紫频率ν低→高同一介质折射率小→大同一介质中速度大→小波长大→小临界角大→小3．各种色光的比较颜色红橙黄绿蓝靛紫频率ν低→高同一介质折射率小→选修3-4复习课件2．实验器材白纸，图钉(四枚)，大头针(四枚)，直尺(或三角板)，铅笔，量角器，平木板，长方形玻璃砖．2．实验器材3．实验步骤(1)如图所示，用4个图钉将白纸钉在绘图板上．(2)在白纸上画一条直线aa′作为界面．过aa′上的一点O画出界面的法线NN′，过O点画一条射线AO作入射光线．(3)把长方形玻璃砖放在白纸上，使它的一条长边跟aa′对齐，画出玻璃砖的另一边bb′.3．实验步骤(1)如图所示，用4个图钉将白纸钉在绘图板上．(4)在射线AO上插上两枚大头针P1、P2，透过玻璃砖观察大头针P1、P2的像调整视线方向，直到P2挡住P1的像．再在观察的这一侧即光线的出射面bb′一侧插两枚大头针P3、P4，使P3挡住P1、P2的像，P4挡住P3及P1、P2的像，记下P3、P4的位置．(5)移去玻璃砖和大头针，连接P3、P4并延长交bb′于O′，射线O′B就代表了沿AO方向入射的光线通过玻璃砖后的传播方向．(4)在射线AO上插上两枚大头针P1、P2，透过玻璃砖观察大(6)连接OO′，线段OO′就代表了沿AO方向入射的光线在玻璃砖中的传播方向，入射角θ1＝∠AON，折射角θ2＝∠O′ON′.用量角器量出入射角和折射角，从三角函数表中查出它们的正弦值．(7)用上述方法分别测出入射角为30°、45°、60°时的折射角，查出正弦值．(6)连接OO′，线段OO′就代表了沿AO方向入射的光线在玻选修3-4复习课件2．电磁波谱的分析应用2．电磁波谱的分析应用三、相对论1．狭义相对论的基本假设(1)狭义相对性原理：在不同的惯性参考系中，一切

物理规律都是_________的．(2)光速不变原理：真空中的光速在不同的惯性参考

系中都是________的．相同相同三、相对论相同相同(3)爱因斯坦质能方程：E＝___________mc2.(3)爱因斯坦质能方程：E＝___________mc2.四、光的干涉与衍射1．光的干涉(1)干涉是_______特有的一种现象，光具有波的特性，也是一种________(2)干涉条件：频率相同，相位差恒定．(3)双缝干涉

①双缝作用：将一束光分为两束，获得相干光源．②现象：单色光干涉时观察到________相间的条纹，白光双缝干涉的现象为中央为白色条纹，两边是彩色

的条纹．波波．明暗四、光的干涉与衍射波波．明暗选修3-4复习课件(4)薄膜干涉①现象：当光线照射到薄膜上时，可以看到薄膜上出现明暗相间的水平条纹，当入射光是白光时，得到______色条纹；当入射光为单色光时，得到单色条纹．②成因：如图所示，竖直的肥皂薄膜，由于重力的作用，形成上薄下厚的楔形，光照射到薄膜上时，在膜的前表面和后表面分别反射出来，形成两列频率相同的光波，并且叠加．彩(4)薄膜干涉①现象：当光线照射到薄膜上时，彩③应用：检查工件表面是否平整、透镜表面上的增透膜．2．光的衍射(1)发生明显衍射的条件：障碍物或孔的尺寸比波长小或跟波长相差___________不多．③应用：检查工件表面是否平整、透镜表面上的增透膜．不多．(2)衍射与干涉的比较(2)衍射与干涉的比较五、光的偏振1．自然光与偏振光的区别(1)自然光：在垂直于传播方向上沿一切方向振动的光，而且沿着各个方向振动的光波的强度都相同．(2)偏振光：在垂直于光波传播方向的平面上，只沿某个特定方向振动的光．五、光的偏振2．偏振光的产生方式(1)通过两个共轴的偏振片观察自然光，第一个偏振

片的作用是把自然光变成___________，叫起偏器；

第二个偏振片的作用是检验光是否为偏振光，叫检

偏器．偏振光2．偏振光的产生方式偏振光(2)自然光射到两种介质的交界面上，如果光入射的方向合适，使反射光和折射光之间的夹角恰好是90°时，反射光和折射光都是偏振光，且偏振方向相互垂直．(2)自然光射到两种介质的交界面上，如果光入射的方向合适，使3．偏振光的理论意义及应用(1)理论意义：光的干涉和衍射现象充分说明了光是一种波，但不能确定光波是横波还是纵波．光的偏振现象说明光波是___________横波．(2)应用：立体电影、消除车灯眩光等．3．偏振光的理论意义及应用横波．(2)应用：立体电影、消除车选修3-4复习课件2．实验器材：双缝干涉仪(包括光具座、光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃屏、测量头)，刻度尺．3．实验步骤(1)安装双缝干涉仪①先将光源(线状光源)、遮光筒依次放于光具座上，如图甲所示，调整光源的高度，使它发出的一束光沿着遮光筒的轴线把屏照亮．2．实验器材：双缝干涉仪(包括光具座、光源、滤光片、单缝、双②将单缝和双缝安装在光具座上，在遮光筒有光屏一端安装测量头，如图乙所示．a．光源、单缝、双缝三者的中心位于遮光筒的轴线上．b．双缝与单缝平行．c．调整分划板位置使分划板中心刻线位于光屏中央．②将单缝和双缝安装在光具座上，在遮光筒有光屏一端安装测量头，(2)观察双缝干涉图样①调节单缝的位置，使单缝和双缝间距离保持在5cm～10cm，使缝相互平行，中心大致位于遮光筒的轴线上，这时通过测量头上的目镜观察干涉条纹，若干涉条纹不清晰，可通过遮光筒上的调节长杆轻轻拨动双缝，即可使干涉条纹清晰明亮．在屏上就会看到白光的双缝干涉图样．②将红色(或绿色)滤光片放在单缝前面，通过目镜可看到单色光的双缝干涉条纹．③改变滤光片和双缝，观察干涉图样的变化．(2)观察双缝干涉图样②将红色(或绿色)滤光片放在单缝前面，选修3-4复习课件选修3-4复习课件1．对于做简谐运动的质点，下面说法中正确的是(

)A．速度大小在改变，动能也在改变B．速度大小改变，动能不变C．速度大小不变，动能改变D．动能、速度大小都不变1．对于做简谐运动的质点，下面说法中正确的解析：

做简谐运动的质点，从平衡位置向最大位移运动的过程中，速度大小逐渐减小，动能减小；从最大位移向平衡位置运动的过程中，速度大小逐渐增大，动能增大，B、C、D错误，A正确．答案：

A解析：做简谐运动的质点，从平衡位置向最大位移运动的过程中，2．某振动系统的固有频率为f0，在周期性驱动力的作用下做受迫振动，驱动力的频率为f.若驱动力的振幅保持不变，下列说法正确的是(

)A．当f<f0时，该振动系统的振幅随f增大而减小B．当f>f0时，该振动系统的振幅随f减小而增大C．该振动系统的振动稳定后，振动的频率等于f0D．该振动系统的振动稳定后，振动的频率等于f2．某振动系统的固有频率为f0，在周期性驱动力的作用下做受迫解析：

由共振条件及共振曲线可知：驱动力频率f驱越接近振动系统的固有频率f0，则振幅越大，故知：当f<f0时，振幅随f的↑而↑，A错；当f>f0时，振幅随f的↑而↓，随f的↓而↑，B正确；系统振动稳定时，振动频率等于驱动力频率f，与固有频率f0无关，D对，C错．故选B、D.答案：

BD解析：由共振条件及共振曲线可知：驱动力频率f驱越接近振动系3．一个质点经过平衡位置O，在A、B间做简谐运动，如图(a)所示，它的振动图象如图(b)所示，设向右为正方向，则3．一个质点经过平衡位置O，在A、B间做简谐运动，如图(a)(1)OB＝______cm.(2)第0.2s末质点的速度方向是______，加速度大小为________________________________________________________________________．(3)第0.4s末质点的加速度方向是______；(4)第0.7s时，质点位置在____点与____点之间．(5)质点从O运动到B再运动到A所需时间t＝____s.(6)在4s内完成______次全振动．答案：

(1)5

(2)O→A

0

(3)A→O(4)O

B

(5)0.6

(6)5(1)OB＝______cm.答案：(1)5(2)O→4．弹簧振子以O点为平衡位置在B、C两点之间做简谐运动，B、C相距20cm.某时刻振子处于B点，经过0.5s，振子首次到达C点，则该振动的周期和频率分别为________、________；振子在5s内通过的路程及5s末的位移大小分别为________、________.4．弹簧振子以O点为平衡位置在B、C两点之间做简谐运动，B、选修3-4复习课件答案：

1.0s

1.0Hz

200cm

10cm答案：1.0s1.0Hz200cm10cm5．(2012·浙江宁波八校联考)用沙摆可以粗略地描绘简谐运动图象．如图所示，木板在水平面内以速度v做匀速直线运动，同时沙摆在竖直平面内做简谐运动，则沙摆中漏下的细沙在木板上形成振动图线．现只给一把刻度尺，要求测出木板的速度(漏斗大小忽略不计)，则：(1)需要直接测量的物理量有________和________(用文字和相应字母表示)．(2)已知当地重力加速度为g，用测出的量表示木板速度的表达式为v＝________.5．(2012·浙江宁波八校联选修3-4复习课件简谐运动的基本特征及规律简谐运动的基本特征及规律(1)求振子的振幅和周期；(2)在图中作出该振子的位移—时间图象；(3)写出振子的振动方程．(1)求振子的振幅和周期；解析：

(1)振幅A＝10cm，T＝s＝0.2s.(2)四分之一周期时具有正的最大加速度，故有负向最大位移．如图所示．(3)设振动方程为x＝Asin(ωt＋φ)当t＝0时，x＝0，则sinφ＝0得φ＝0，或φ＝π，当再过较短时间，x为负值，所以φ＝π所以振动方程为x＝10sin(10πt＋π)cm.解析：(1)振幅A＝10cm，答案：

(1)10cm

0.2s

(2)如解析图(3)x＝10sin(10πt＋π)cm答案：(1)10cm0.2s(2)如解析图1－1：(2012·安徽合肥一模)如图所示，弹簧振子在振动过程中，振子从a到b历时0.2s，振子经a、b两点时速度相同，若它从b再回到a的最短时间为0.4s，则该振子的振动频率为(

)A．1Hz

B．1.25HzC．2Hz D．2.5Hz1－1：(2012·安徽合肥一模)如图所示，弹簧振子在振动过答案：

B答案：B对简谐运动图象的理解及应用

一弹簧振子做简谐运动，它所受的回复力F随时间t变化的图象为正弦曲线，如图所示，下列说法错误的是(

)对简谐运动图象的理解及应用一弹A．在t从0到2s时间内，弹簧振子做加速运动B．在t1＝3s和t2＝5s时，弹簧振子的速度大小相等，方向相反C．在t2＝5s和t3＝7s时，弹簧振子的位移大小相等，方向相同D．在t从0到4s时间内，t＝2s时刻弹簧振子所受回复力做功的功率最大A．在t从0到2s时间内，弹簧振子做加速运动解析：

在t从0到2s时间内，弹簧振子所受的回复力增大，说明位移在增大，振子做减速运动，A说法错误；从图中可以看出，在t1＝3s和t2＝5s时，振子所受的回复力大小相等，可知振子的速度大小相等，速度方向相同，B说法错误；从图中可以看出，在t2＝5s和t3＝7s时，回复力大小相等，方向相同，则有弹簧振子的位移大小相等，方向相同，C说法正确；从图中可以看出，t＝2s时刻弹簧振子所受的回复力最大，振子的速度为零，则回复力做功的功率为零；D说法错误．答案：

ABD解析：在t从0到2s时间内，弹簧振子所受的回复力增大，说对简谐运动的x－t图象的理解(1)简谐运动的x－t图象是一正(余)弦曲线，从图象可直接读取振幅A、周期T及各时刻对应的位移x.(2)简谐运动的x－t图象不是质点的运动轨迹，但可确定任意时刻质点的振动方向、比较各时刻质点速度、加速度的大小和方向．(3)在简谐运动的x－t图象中，抓住时间t轴即为平衡位置轴及位移永远由平衡位置指向质点这两特点，能很快求解位移、速度、加速度等变化情况．对简谐运动的x－t图象的理解2－1：

根据右图所示的振动图象：(1)算出下列时刻振子对平衡位置的位移．①t1＝0.5s

②t2＝1.5s(2)将位移随时间的变化规律写成x＝Asin(ωt＋φ)的形式并指出振动的初相位是多少？2－1：根据右图所示的振动图象：选修3-4复习课件选修3-4复习课件选修3-4复习课件

在“用单摆测定重力加速度”的实验中，测得单摆摆角小于5°，完成n次全振动的时间为t，用毫米刻度尺测得摆线长为L，用螺旋测微器测得摆球直径为d.用单摆测定重力加速度在“用单摆测定重力加速度”的实验(1)用上述物理量的符号写出重力加速度的一般表达式g＝________.(2)从图示可知，摆球直径d的读数为________mm.(3)实验中有个同学发现他测得重力加速度的值偏大，其原因可能是(

)A．悬点未固定紧，振动中出现松动，使摆线增长了B．单摆所用摆球质量太大C．把n次全振动时间误当成(n＋1)次全振动时间D．以摆线长作为摆长来计算(1)用上述物理量的符号写出重力加速度的一般表达式g＝___选修3-4复习课件选修3-4复习课件3－1：某同学在探究影响单摆周期的因素时有如下操作，请判断是否恰当(填“是”或“否”)．(1)把单摆从平衡位置拉开约5°释放；________(2)在摆球经过最低点时启动秒表计时；________3－1：某同学在探究影响单摆周期的因素时有如下操作，请判断是(3)用秒表记录摆球一次全振动的时间作为周期．________该同学改进测量方法后，得到的部分测量数据见表．用螺旋测微器测量其中一个摆球直径的示数见图，该球的直径为______mm.根据下表中数据可以初步判断单摆周期随______的增大而增大.(3)用秒表记录摆球一次全振动的时间作为周期．数据组编号摆长/mm摆球质量/g周期/s1999.332.22.02999.316.52.03799.232.21.84799.216.51.855