高考物理二轮复习 专题九 选修34精品教学案.doc

【专题九】选修3-4【考情分析】大纲对选修34中的所列的内容，除简谐运动的公式和图象，横波的图象，波速、波长和频率（周期）的关系，光的折射定律为类要求外，其余所有内容均为类要求。振动和波的知识虽然不是很多，其中命题频率较高的知识点是简谐运动的公式和图象，横波的图象，波速、波长和频率（周期）的关系。试题信息容量大，综合性强，一道题往往考查多个概念和规律，特别是通过波的图象综合考查对波的理解能力、推理能力和空间想象能力! 复习时重点仍为波的图象，同时也应对振动的规律及图象加以重视。【知识归纳】1简谐运动的动力学特征：回复力及加速度与位移大小成正比，方向总是与位移的方向相反，始终指向平衡位置，其表达式为：f-kx。2物体做简谐运动的运动学特征是周期性运动、位移、回复力、加速度、速度都随时间按“正弦”或“余弦”的规律变化，它们的周期均相同，其位移。3简谐运动的两种模型是弹簧振子和单摆，当单摆摆角时，可以看成简谐运动，其周期公式为t。4机械波（1）机械波的产生条件：波源；介质。（2）机械波的特点机械波传播的是振动的形式和振动的能量，质点在各自的平衡位置附近振动，并不随波迁移。实质：通过传播振动的形式而将振源的能量传播出去。介质中各质点的振动周期和波的传播周期都与波源相同。机械波的传播速度只由介质决定。（3）波速、波长、周期、频率的关系5振动图象和波动图象的物理意义不同，振动图象反映的是质点的位移随时间的变化关系，而波动图象是介质中各个质点在某时刻的位移。6理解麦克斯韦的电磁场理论：恒定的电（磁）场不能产生磁（电）场，均匀变化的电（磁）场产生恒定的磁（电）场，周期性变化的电（磁）场产生周期性变化的磁（电）场。7电磁波是横波，在真空中也能传播，在真空中的波速为c=3.0108 m/s.8折射率与全反射（1）折射率：光从真空射入某种介质，入射角的正弦与折射角的正弦之比叫做介质的折射率，公式为n。折射率与光速的关系.（2）临界角：折射角等于90o时的入射角，称为临界角，当光从折射率为n的某种介质射向真空（空气）时发生全反射的临界角sinc（3）全反射的条件：光从光密介质射向光疏介质；入射角大于或等于临界角。5光的干涉和衍射光的干涉现象和衍射现象证明了光的波动性，光的偏振现象说明光波为横波。相邻两明条纹（或暗纹）间的距离与波长成正比，即，利用双缝干涉实验可测量光的波长【考点例析】一、简谐运动的公式及图象比较描述简谐运动的物理量有位移、振幅、周期、频率、相位等。这些物理量间的关系可以用运动学方程来描述，也可用振动图象来描述。【例1】劲度系数为20ncm的弹簧振子，它的振动图象如图所示，在图中a点对应的时刻a 振子所受的弹力大小为0.5n，方向指向x轴的负方向b振子的速度方向指向x轴的正方向c在04s内振子作了1.75次全振动d在04s内振子通过的路程为0.35cm，位移为0解析：由图可知a在t轴上方，位移x0.25cm，所以弹力fkx5n，即弹力大小为5n，方向指向x轴负方向，选项a不正确；随着时间的延续，正向位移正在增大，即振子的速度方向指向x轴的正方向，选项b正确t0、t4s时刻振子的位移都是最大，且都在t轴的上方，在04s内完成两次全振动，选项c错误振幅为0.5cm，在04s内振子通过的路程为24a=4cm，选项d错误答案b 规律总结简谐运动的图象和公式是描述简谐运动的两种数学方法，学习过程中要注意数形结合。由于图象具有形象直观的特点，因此图象是考查更多的一个考点。二、波的产生和传播【例2】一列简谐横波沿x轴正向传播，o、a、b、c、d为传播方向上的五个质点，相邻质点之间相隔1.0m，如图所示。t=0时刻波源o点开始向y轴正方向运动经过0.10s它第一次达到正向最大位移，而此时刻b质点开始从平衡位置开始向y轴正方向运动由此可以确定 （ ）a这列波的波长为8.0m，周期为2.0sb这列波的波速为20m/s，频率是2.5hzc在0.30s末d质点刚开始振动d在0.30s末d质点第一次达到正向最大位移解析：由题意可知，t=t/4=0.10s，则t=0.40s，f=1/t =2.5hz，设相邻两点之间的距离为d，则2d=/4，=8d=8.0m，v=/t=20m/s，于是，a错，b正确；od两点相距半个波长，则振动由波源传到d点需时间t1=t/2=0.2s，再经过t2=t/4=010s，d质点将第一次达到正向最大位移，故c错，d正确答案：bd审题指导波是振动沿介质的传播过程。介质中各个质点的起振方向和波源的起振方向相同，抓住这一点，再根据波的传播方向就能画出波的图形。有时题目给出的波形图可能是一部分波形，不能认为波形画到哪里就是波刚好传到哪里。三、波的图象【例3】如图所示为一简谐波在t=0时的波形图，介质中的质点p做简谐运动的表达式为y=asin5t，求该波的速度，并画出t=0.3s时的波形图（至少画出一个波长）。解析：由简谐运动的表达式可知rad/s，t=0时刻质点p向上运动（因为从t=0时刻开始，质点p的位移y随时间t正向增大，可知该时刻质点p向上运动），故波沿x轴正方向传播。由波形图读出波长，由波速公式，联立以上两式代入数据可得。t=0.3s时的波形图如图所示。答案：波速v=10m/s，波形图如图所示。四、折射定律和折射率的应用【例4】一条光线从空气射入某介质中，已知入射角为45，折射角为30，求光在此介质中的传播速度。解析：n=又n=，所以v =m/s答案：m/s五、全反射【例5】在一个圆形轻木塞的中心插上一根大头针，然后把它倒放在水面上，调节针插入的深度，使观察者不论在什么位置都不能看到水下的大头针，如图所示，量出针露出的长度为d，木塞的半径为r，求水的折射率。解析：当调节针插入的深度后，使观察者不论在什么位置都不能看到水下的大头针时，表明此时a点发出的光线发生了全反射。o如图所示，画出从大头针顶端a点射出的临界光线在木塞边缘区域刚好发生全发射的光路图。从a 点发出的光到达b点恰好以临界角c入射，因此sinc= 在aob中tanc= 而 解得：n=答案：六、双缝干涉中明暗条纹的判断【例6】如图所示是双缝干涉实验装置，屏上o点到双缝s1、s2的距离相等。当用波长为0.75m的单色光照射时，p是位于o上方的第二条亮纹位置，若换用波长为0.6m的单色光做实验，p处是亮纹还是暗纹？在op之间共有几条暗纹？解析：当用波长为1=0.75m单色光时p为o上方第二条亮纹，所以p到双缝s1、s2的距离差r=21=20.75m=1.5m，改用2=0.6m.的单色光时，路程差r=2，所以p为暗纹，从o到p路程差由零逐渐增大，必有路程差为和2的两点，即op之间还有两条暗纹。答案： p为暗纹，op之间还有两条暗纹【方法技巧】1判断波的传播方向和质点振点方向的方法：特殊点法。_法（波形移动法）。2利用波传播的周期性，双向性解题（1）波的图象的周期性：相隔时间为周期整数倍的两个时刻的波形相同，从而使题目的解答出现多解的可能。（2）波传播方向的双向性：在题目未给出传播方向时，要考虑到波可沿轴_或_传播的两种可能性。1光线通过平板玻璃砖后，不改变光线 及光束性质，但会使光线发生侧移，侧移量的大小跟人射角、折射率和玻璃砖的厚度有关2对几何光学方面的问题，应用光路图或有关几何图形进行分析与公式配合，将一个物理问题转化为一个几何问题，能够做到直观、形象、易于发现隐含条件【专题训练】1如图所示，一弹簧振子在b、c间做简谐运动，o为平衡位置，bc间距离为10cm， 从b到c运动一次的时间为1s，则 （ ）bcoa.从b到c振子作了一次全振动b.振动周期为2s，振幅为5cmc.经过两次全振动，振子通过的路程是20cmd.振子从b点开始，经3s位移是30cm.2一列简谐横波沿x轴传播，某时刻的图象如图所示，经过的时间，这列波恰好第三次重复出现图示的波形根据以上信息，可以确定 （ ）a该列波的传播速度b时间内质元p经过的路程c时刻质元p的速度方向 d时刻的波形3如图所示是一列简谐横波在某时刻的波形图，已知图中质点b的起振时刻比质点a延迟了0.5s，b和c之间的距离是5m，以下说法正确的是 （ ）a此列波的波长为5mb此列波的频率为2hz c此列波的波速为2.5m/sd此列波的传播方向为沿x轴正方向传播a ob4一兴趣小组的同学们观察到湖面上一点o上下振动，振幅为0.2 m，以o点为圆心形成圆形水波，如图所示，a、b、o三点在一条直线上，oa间距离为4.0 m，ob间距离为2.4 m。某时刻o点处在波峰位置，观察发现2s后此波峰传到a点，此时o点正通过平衡位置向下运动，oa间还有一个波峰。将水波近似为简谐波。则以下说法正确的是 （ ）a此水波的传播速度是2 m/sb此水波的周期是2 sc此水波的波长是4 m d当o点处在波峰位置时，b点正通过平衡位置向下运动5光在某种玻璃中的速度是108m/s，要使光由空气射入这种玻璃，且使折射光线与反射光线之间的夹角为90，则入射角应是（）a30 b60 c45 d906、某同学做测定玻璃折射率实验时，用他测得的多组入射角与折射角作出图象，如图所示，下列判断正确的是（ ）a他做实验时，光线是由空气射入玻璃的b玻璃的折射率为0.67c玻璃折射率为1.5d玻璃临界角的正弦值为0.677如右图所示，空气中有一块截面为扇形的玻璃砖，折射率为，现有一细光束，垂直射到ao面上，经玻璃砖反射、折射后，经ob面平行于入射光束返回，aob为135，圆半径为r，则入射点p距圆心o的距离为（ ）ar sin 15br sin 7.5cdp8如图所示，一束光线以60的入射角射到一水平放置的平面镜上，反射后在正上方与平面镜平行的光屏上留下一光点p 。现将一块上下两面平行的透明体平放在平面镜上，如图中虚线所示，则进入透明体的光线经平面境反射后再从透明体的上表面射出，打在光屏上的光点p与原来相比向左平移了3.46cm ，已知透明体对光的折射率为。（1）作出后来的光路示意图，标出p 位置；（2）透明体的厚度为多大？（3）光在透明体里运动的时间多长？【参考答案】1b 振子从b到c是半个全振动，其周期为t=2s，振幅为a=5cm，故a错b对；两个周期内，振子路程为s=8a=40cm，故c错；t=3s=1.5t，振子的路程为s=6a=30cm，其位移为x=5cm，故d错。2abd 从图象可知波长，经过时间，恰好第三次重复出现图示的波形，可知周期，从而确定波速v=20m/s，时间内质元p经过的路程，由于不知道波的传播方向，时，质元p的振动方向不确定，但由于=1.5t，可以确定该时刻的波形图故abd正确3ad解析：因为质点b的起振时刻比质点a晚，所以波沿x轴的正方向传播，而a、b相差t/2，所以t是1秒，波的频率为1hz ；b、c是两相邻的波谷，所以相差一个波长，波长为5m；波速 m/s。4ad 波速，a项正确； 2 s后波峰传到a点，此时o点正通过平衡位置向下运动，oa间还有一个波峰，则，解得s，b项错误；波长=vt=3.2 m，c项错误；ob间距离为2.4m=，b点正通过平衡位置向下运动，d项正确。5b设入射角为i，折射角为r，则有i+r = 90，折射率n =，又n =，由此可解得i = 60。6acd解析：玻璃的折射率应大于1；由入射角大于折射角知光线是由空气射入玻璃的，时的点，对应入射角为90，根据光路可逆，此时的折射角等于光线从玻璃射向空气恰好发生全反射时的临界角，所以，玻璃临界角的正弦值为0.67，玻璃折射率为1.5。7b 在出射点d处，令出射