高考物理二轮专题突破 专题十 选考部分（2）机械振动与机械波 光课件.ppt

2017届高考二轮 专题十选考部分第2讲 机械振动与机械波光 学习目标 1 掌握简谐运动的规律及振动图象2 掌握机械波波长 波速和频率及其相互关系3 掌握光的折射和全反射4 学会解决电磁波和光的几种特有现象 难点突破 高考题型1机械振动 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的大小均相等 其中回复力f 加速度a与位移x的方向相反 而v与x的方向可能相同 也可能相反 振动质点来回通过相同的两点间的时间相等 即tbc tcb 振动质点通过关于平衡位置对称的等长的两线段的时间相等 即tbc tb c 如图所示 2 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 它们的周期均相同 其位移随时间变化的表达式为 x asin t 或x acos t 难点突破 例1 2015 山东理综 38 1 如图所示 轻弹簧上端固定 下端连接一小物块 物块沿竖直方向做简谐运动 以竖直向上为正方向 物块简谐运动的表达式为y 0 1sin 2 5 t m t 0时刻 一小球从距物块h高处自由落下 t 0 6s时 小球恰好与物块处于同一高度 取重力加速度的大小g 10m s2 以下判断正确的是 双选 填正确答案标号 a h 1 7mb 简谐运动的周期是0 8sc 0 6s内物块运动的路程是0 2md t 0 4s时 物块与小球运动方向相反 典例精析 难点突破 0 6s内物块运动的路程是3a 0 3m 选项c错误 答案 ab 难点突破 高考预测 1 简谐运动的振动图线可用下述方法画出 如图甲所示 在弹簧振子的小球上安装一支绘图笔p 让一条纸带在与小球振动方向垂直的方向上匀速运动 笔p在纸带上画出的就是小球的振动图象 取振子水平向右的方向为振子离开平衡位置的位移正方向 纸带运动的距离代表时间 得到的振动图线如图乙所示 则下列说法中正确的是 a 弹簧振子的周期为4sb 弹簧振子的振幅为10cmc t 17s时振子相对平衡位置的位移是10cmd 若纸带运动的速度为2cm s 振动图线上1 3两点间的距离是4cme 2 5s时振子正在向x轴正方向运动 难点突破 解析 周期是振子完成一次全振动的时间 由图知 弹簧振子的周期为t 4s 故a正确 振幅是振子离开平衡位置的最大距离 由图知 弹簧振子的振幅为10cm 故b正确 振子的周期为4s 由周期性知 t 17s时振子相对平衡位置的位移与t 1s时振子相对平衡位置的位移相同 为0 故c错误 若纸带运动的速度为2cm s 振动图线上1 3两点间的距离是s vt 2cm s 2s 4cm 故d正确 由图乙可知2 5s时振子正在向x轴负方向运动 故e错误 答案 abd 难点突破 高考题型2机械波 1 波动图象描述的是在同一时刻 沿波的传播方向上的各个质点偏离平衡位置的位移 在时间上具有周期性 空间上具有重复性和双向性的特点 2 深刻理解波动中的质点振动 质点振动的周期 频率 波源的周期 频率 波的传播周期 频率 3 要画好 用好振动图象 并正确地与实际情景相对应 要正确画出波形图 准确写出波形平移距离 质点振动时间与波长 周期的单一解或多解表达式 难点突破 4 分析简谐运动中各物理量的变化情况时 一定要以位移为桥梁 位移增大时 振动质点的回复力 加速度 势能均增大 速度 动能均减小 反之 则产生相反的变化 另外 各矢量均在其值为零时改变方向 5 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 难点突破 例2 2016全国丙卷34 1 由波源s形成的简谐横波在均匀介质中向左 右传播 波源振动的频率为20hz 波速为16m s 已知介质中p q两质点位于波源s的两侧 且p q和s的平衡位置在一条直线上 p q的平衡位置到s的平衡位置之间的距离分别为15 8m 14 6m p q开始振动后 下列判断正确的是 a p q两质点运动的方向始终相同b p q两质点运动的方向始终相反c 当s恰好通过平衡位置时 p q两点也正好通过平衡位置d 当s恰好通过平衡位置向上运动时 p在波峰e 当s恰好通过平衡位置向下运动时 q在波峰 典例精析 难点突破 答案 bde 难点突破 2 如图所示为一列简谐横波某时刻的波形图 介质中有p q m三个质点 此时的纵坐标分别为yp 2cm yq 2cm 下列说法正确的是 a p q两质点的速度方向总是相同b q m两质点的加速度总是相同c p m两质点的速度总是大小相等 方向相反d 在任何相等时间内 p m两质点通过的路程总相等e p m两质点对平衡位置的位移总是大小相等 方向相反 高考预测 难点突破 解析 p m两点相差半个周期 所以p m两点的速度和距平衡位置的位移的大小总是相等 方向相反 c d e正确 答案 cde 难点突破 高考题型3光的折射和全反射 难点突破 3 全反射的条件 1 光从光密介质射向光疏介质 2 入射角大于或等于临界角 4 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 难点突破 典例精析 难点突破 解析 设图中n点为光线在球冠内底面上的反射点 光线的光路图如图所示 设光线在m点的入射角为i 折射角为r 在n点的入射角为i 反射角为i 玻璃折射率为n 由于 oam为等边三角形 i 60 由折射定律有sini nsinr 代入题给条件n 得r 30 作底面在n点的法线ne 由于ne am 有i 30 难点突破 根据反射定律 有i 30 连接on 由几何关系知 man mon 故有 mno 60 由 式得 eno 30 于是 eno为反射角 on为反射光线 这一反射光线经球面再次折射后不改变方向 所以 经一次反射后射出玻璃球冠的光线相对于入射光线的偏角 为 180 eno 150 答案 150 难点突破 高考预测 3 如图所示 有一束平行于等边三棱镜截面abc的单色光从空气射向e点 并偏折到f点 已知入射方向与边ab的夹角为 30 e f分别为边ab bc的中点 则下列说法正确的是 a 该棱镜的折射率为b 光在f点发生全反射c 光从空气进入棱镜 波长变短d 光从空气进入棱镜 波速变小e 从f点出射的光束与入射到e点的光束平行 难点突破 由光路的可逆性可知 在bc边上的入射角小于临界角 不会发生全反射 b错 三棱镜两次折射使得光线都向底边偏折 不会与入射到e点的光束平行 故e错误 答案 acd 难点突破 高考题型4电磁波和光的几种特有现象 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 难点突破 3 光的双缝干涉条纹间距 x 1 l d相同时 x 可见光中的红光条纹间距最大 紫光最小 2 间隔均匀 亮度均匀 中央为亮条纹 3 如用白光做实验 中间为白色 两边为由紫到红的彩色 4 光的干涉现象 薄膜干涉 油膜 空气膜 增透膜 牛顿环 光的衍射现象 圆孔衍射 泊松亮斑 难点突破 例4 下列说法中正确的是 a 不管光源与观察者是否存在相对运动 观察者观察到的光速是不变的b 水面上的油膜呈现彩色是光的衍射现象c 双缝干涉实验中 若只减小屏到挡板间距离l 两相邻亮条纹间距离 x将减小d 声源向静止的观察者运动 观察者接收到的频率小于声源的频率e 液晶显示器应用了光的偏振原理 典例精析 难点突破 解析 根据相对论原理可知 不管光源与观察者是否存在相对运动 观察者观察到的光速是不变的 故a正确 水面上的油膜呈现彩色是光的薄膜干涉现象 故b错误 双缝干涉实验中 若只减小屏到挡板间距离l 根据公式 x 可知 两相邻亮条纹间距离 x将减小 故c正确 声源向静止的观察者运动时 产生多普勒效应 则观察者接收到的频率大于声源的频率 故d错误 液晶本身是不发光的 发光体是在液晶本身的后面 只有改变发光体的角度和方向 才能改变液晶光的偏振方向 故e正确 答案 ace 难点突破 高考预测 4 下列说法正确的是 a 赫兹预言了电磁波的存在并用实验加以证实b 在高速运动的火箭上的人认为火箭的长度并没有改变c 与平面镜相比 全反射棱镜的反射率高 几乎可达100 d 单摆在驱动力作用下做受迫振动 其振动周期与单摆的摆长无关e 在磨制各种镜面或其他精密的光学平面时 可以用衍射法检查平面的平整程度 难点突破 解析 麦克斯韦预言了电磁波的存在 而赫兹用实验加以证实 故a错误 根据相对论原理 沿着高速运动方向的长度缩短 因此在高速运动的火箭上的人认为其他物体长度缩短 而自身的长度并没有改变 故b正确 根据全反射原理 没有折射光线 因此全反射棱镜的反射率极高 故c正确 在驱动力作用下做受迫振动 其振动周期与驱动力的周期有关 与单摆的摆长无关 故d正确 磨制各种镜面或其他精密的光学平面时 可以用光的干涉 依据光程差是半个波长的奇数倍时 处于振动减弱 而光程差是半个波长的偶数倍时 处于振动加强 从而检查平面的平整程度 故e错误 答案 bcd 拓展练习 1 下列说法中正确的是 a 做简谐运动的质点 其振动能量与振幅无关b 泊松亮斑是光的衍射现象 玻璃中的气泡看起来特别明亮是光的全反射现象c 真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的 与光源和观察者的运动无关d 在 用单摆测定重力加速度 的实验中 为使实验结果较为准确 应选用10cm长的细线和小铁球e 当频率一定的声源向着静止的接收器加速运动时 接收器收到的声波频率增大 拓展练习 解析 做简谐运动的质点 其振动能量与振幅有关