高考物理三轮复习简易通 三级排查大提分 专题十三 振动和波 光学课件.ppt

专题十三振动和波光学 说明 以下物理概念 规律的叙述中 在后面的 内正确的打 错误的打 振动和波1 简谐运动 物体在跟偏离平衡位置的位移大小成正比 并且总指向平衡位置的回复力作用下的振动 动力学特征 f kx 图象 正弦 或余弦 曲线 5 描述机械波的物理量及其相互关系 1 周期和频率 波的周期和频率始终等于波源的振动周期和频率 2 波速 机械波的传播速度只与介质有关 与波的频率 振幅无关 3 波长 波在一个周期里传播的距离等于波长 波长 由波速v和周期t决定 6 波可以绕过障碍物继续传播 这种现象叫波的干涉 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 这种现象叫波的衍射 7 波源与观察者相互靠近或者相互远离时 观察者接收到的波的频率都会发生变化 这种现象叫做多普勒效应 8 机械波的传播规律 1 每一质点都以它的平衡位置为中心做简谐运动 后一质点的振动总是落后于带动它的前一质点的振动 2 波传播的只是运动 振动 形式和振动能量 介质中的质点并不随波迁移 3 简谐波的图象为 正余弦函数曲线 9 波的叠加原理 几列波相遇时 每列波都能保持各自的状态继续传播而互不干扰 只是在重叠的区域里 任一质点的总位移等于各列波分别引起位移的矢量和 12 两列光波在空间相遇时发生叠加 在某些区域总加强 在另外一些区域总减弱 从而出现亮暗相间的条纹的现象叫光的干涉现象 13 光在遇到障碍物时 偏离直线传播方向而照射到阴影区域的现象叫做光的衍射 14 光的偏振 沿着各个方向振动的光波强度都相同的光叫自然光 自然光通过偏振片后只剩下沿某一方向振动的光叫偏振光 15 光的反射定律反射光线 入射光线和法线在同一平面内 反射光线和入射光线分居于法线两侧 反射角等于入射角 在反射现象中光路是可逆的 1 简谐运动有什么特点 提示 1 回复力与位移满足关系式f kx k是比例常数 2 简谐运动是一种周期性的往复运动 3 简谐运动具有对称性 关于平衡位置对称的两点 位移加速度 回复力等大反向 动能大小相等 在平衡位置左右两侧相等的距离上的运动时间相同 4 简谐运动的表达式x asin t 误区 振子在平衡位置时所受的合外力一定为零 易错 忽略对称性在问题分析中的作用 2 利用振动图象可获取哪些信息 如何应用图象分析解决问题 提示 1 可直观地读取振幅a 周期t及各时刻的位移x及各时刻振动速度方向 2 判定回复力 加速度方向 3 判定某段时间内位移 回复力 加速度 速度 动能 势能的变化情况 4 计算某段时间内振子的路程 易混 混淆振动图象与振子的运动轨迹 提示 1 公式成立的条件是摆角很小 不超过10 2 单摆的振动周期在振幅较小的条件下 与单摆的振幅无关 与摆球的质量也无关 3 周期公式中l为摆长 摆长l是指摆动圆弧的圆心到摆球重心的距离 而不等于摆线的长 4 如何理解机械波 怎样描述简谐波的规律 根据波动图象能获得波的哪些信息 提示 1 对机械波的理解有以下几点 介质依存性 机械波的传播离不开介质 能量信息性 机械波传播的是振动的形式 能量和信息 传播不移性 在传播方向上 各质点只在各自平衡位置附近振动 并不随波迁移 时空重复性 机械波传播时 介质中的质点不断地重复着振源的振动形式 周期 频率同源性 介质中各质点的振动周期均等于振源的振动周期且在传播中保持不变 起振同向性 各质点开始振动的方向与振源开始振动方向相同 波长 波速和频率的关系 v f f由波源决定 v由介质决定 2 在中学阶段用波的图象描述波动规律 简谐波的图象为正余弦函数曲线 根据波动图象可获得波的下列信息 波长 振幅 任意质点在此时刻的位移 任意质点在此时刻的加速度方向 传播方向 振动方向的互判 易错 误认为介质中的大量质点沿波的传播方向平移 易失分 波速v 波长 频率f三者的决定因素 5 波的传播方向和质点振动方向的互判方法有哪些 提示 1 上下坡法沿波的传播速度的正方向看 上坡 的点向下振动 下坡 的点向上振动 简称 上坡下 下坡上 如图1a所示 2 同侧法在波的图象上的某一点 沿纵轴方向画出一个箭头表示质点振动方向 并设想在同一点沿x轴方向画个箭头表示波的传播方向 那么这两个箭头总是在曲线的同侧 见图1b所示 图1 3 带动法 特殊点法 如图2c所示为一沿x轴正方向传播的横波 根据波的形成 靠近波源的点能带动它邻近的离波源稍远的点 可判断质点的振动方向 在质点p附近靠近波源一方的图线上另找一点p 若p 在p上方 p 带动p向上运动 则p向上运动 若p 在下方 p 带动p向下运动 则p向下运动 图2 6 导致 波动问题多解性 的原因有哪些 提示 波的传播过程中时间上的周期性 空间上的周期性以及传播方向上的双向性是导致 波动问题多解性 的主要原因 若题目加上一定的条件 可使无限系列解转化为有限解或唯一解 具体表现有 1 波的传播方向不确定有两种可能解 2 波形移动的距离x与波长 的关系不确定 有系列解 若x与 有一定的约束关系 可使系列解转化为有限解或唯一解 3 波形变化的时间 t与周期t的关系不确定 有系列解 若 t与t有一定的约束关系 可使系列解转化为有限解或唯一解 4 两质点间波形不确定形成多解 易失分 不能掌握波在传播时空间和时间的周期性及传播的双向性 7 波能发生哪些现象 波叠加原理的内容是什么 发生波的干涉和明显衍射现象的条件是什么 提示 1 波可以发生反射 折射 衍射 干涉 多普勒效应等 2 波的叠加原理 独立传播原理 几列波相遇时能够保持各自的状态而不互相干扰 在几列波重叠的区域里 任何一个质点的总位移 都等于这几列波分别引起的位移的矢量和 3 波的衍射与干涉易混 混淆波的几个特有现象 易错 对波叠加出现振动加强和振动减弱的条件理解不深刻 8 如何理解介质的折射率 它的表达式有几种 9 求解几何光学问题的一般思路是什么 提示 1 画出规范的光路图 一般情况下 光射到介质的分界面上 要发生反射和折射 当光从光密介质射向光疏介质时 要考虑是否发生全反射 根据光的反射定律 折射定律画出规范的光路图 应体现在 法线位置正确 应垂直于界面 若界面是圆形的 法线应沿半径所在的直线 入射角和反射角相等 入射角大于 或小于 折射角 实际光线用实线表示 光学的反向延长线 法线 作图的辅助线用虚线 2 根据物理公式和数学关系列方程 可由反射定律 折射定律 折射率的公式 全反射的条件等列方程 根据几何关系列出相关的辅助方程 联立求解 易失分 画不出光路图或光路图不规范 找不出几何关系 10 光导纤维的结构如何 它在传递光信号时应用了什么原理 提示 1 光导纤维的结构 光导纤维 简称光纤 是一种透明的玻璃纤维丝 由内芯和外套两层组成 内芯的折射率大于外套的折射率 即内芯是光密介质 外套是光疏介质 2 原理 它应用了光的全反射的规律 即光从光密介质射向光疏介质时 随着入射角的增大 折射角随之增大 且折射光线越来越弱 当入射角等于或大于临界角时折射光线消失 光线全部被反射回原介质传播 易错 不能正确应用全反射的条件对实际问题进行分析 11 如何理解光的色散现象 提示 光的颜色由光的频率决定 组成白光的各种单色光中 红光频率最小 紫光频率最大 在不同介质中 光的频率不变 不同频率的色光在真空中传播速度相同 为c 3 108m s 但在其他介质中速度各不相同 同一种介质中 紫光速度最小 红光速度最大 同一种介质对不同色光的折射率不同 色光频率越高 在介质中的折射率也越大 因此白光进入某种介质发生折射时 紫光偏折角最大 红光偏折角最小 由于色光在介质中传播时光速发生变化 则波长也发生变化 同一色光在不同介质中 折射率大的光速小 波长短 折射率小的光速大 波长长 不同色光在同一种介质中 频率高的折射率大 光速小 波长短 频率小的折射率小 光速大 波长长 易错 不能把色光在介质中的速度 波长 折射率联系起来分析 12 我们在用光的干涉现象测定光的波长的实验中 是采用什么方法得到相干光源的 产生明 暗 条纹的条件 写出条纹间距的公式 并简要说明此公式的用途 提示 1 相干光源的获取办法 一分为二 法即使两个完全相同的白炽灯或日光灯发光 它们也不是相干光源 这是因为它们发光是由于大量原子同时跃迁发出的 是含有多种频率的光 所以可以采取先用单缝取同一光源的一束光再用双缝一分为二 这样才能获取相干光源 13 测定玻璃砖的折射率的实验原理和注意事项是什么 入射角 应适当大一些 以减小角度测量误差 但入射角也不宜太大 在操作时 手不要触摸玻璃砖的光洁面 更不能将玻璃砖界面当做直尺画分界线 在实验过程中 玻璃砖与白纸的相对位置不能改变 玻璃砖应选用宽度较大的 宜在5cm以上 若宽度太小 则测量误差较大 易错 入射角太大 接近90 或太小 接近0 测量误差大 14 偏振光的产生方式有哪几种 提示 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为偏振光 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 其实 偏振片并非刻有狭缝 而是具有一种特性 即存在一个偏振方向 只让平行于该方向振动的光通过 其他振动方向的光被吸收了 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 猜想一对机械振动和机械波的考查命题依据 机械振动与机械波命题几率较高的知识点主要有 波的图象 波长 频率 波速及其相互关系 特别是波的图象与振动图象的关系 主要以选择题的形式出现 试题信息量大 综合性强 一道题往往考查多个概念和规律 尤其是波的图象 可以综合考查考生的理解能力 推理能力和空间想象能力 另外 在新课标高考卷中 涉及对机械振动和机械波的考查也经常以小型计算题或填空题出现 主要考查机械波的传播规律 预计2014年高考命题的重点以简谐横波和横波的图象 结合简谐运动为主要内容 难度与题型与往年保持一致 如下面设计的试题是以波动图象与振动图象相结合为背景 综合考查机械振动和机械波的有关知识 是高考考查的重点题型 试题设计1 图3甲为某一列简谐波t t0时刻的图象 图乙是这列波上p点从这一时刻起的振动图象 1 确定波的传播方向 并求其波速 2 画出经过2 3s后波的图象 并求0 2 3s内p质点的位移和路程 答案见解析 猜想二对光的折射定律和光的全反射的考查命题依据 分析近三年的高考试题可知 该考点内容是高考的高频考点 往往与其他知识如光的反射 色散结合起来考查 单独命题考查时