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物理选修3-4知识点总结第11章 机械振动第一节简谐运动知识点：简谐运动的概念1）如果质点所受的力与它偏离平衡位置位移的大小成正比，并且总是指向平衡位置，质点的运动就是简谐运动。简谐运动的回复力：即F = kx注意：其中x都是相对平衡位置的位移。区分：某一位置的位移（相对平衡位置）和某一过程的位移（相对起点）回复力始终指向平衡位置，始终与位移方向相反“k”对一般的简谐运动，k只是一个比例系数，而不能理解为劲度系数F回kx是证明物体是否做简谐运动的依据2）判断物体是否作简谐运动的一般步骤：确定研究对象(整个物体或某一部分)分析受力情况找出回复力表示成F=-kx的形式(可以先确定F的大小与x的关系，再定性判断方向)例题：如图1所示，轻弹簧下端挂一个有一定质量的小球P，若将弹簧上端O点固定，用力向下拉P球，使其离开平衡位置少许，撤去外力后小球在竖直方向振动，试证明；若不考虑空气阻力，小球做简谐运动。证明：设小球P的质量为m，弹簧的劲度系数k.小球P在平衡位置的受力如图2所示，取竖直向下的方向为正方向，有：F回=G-F1=0(1),由胡克定律F1=kx0(2),当小球竖直向下的位移为x时，小球受力如图3所示，由图可知:F回=G-F2(3),由胡克定律F2=k (x0+x)(4)联立(1) (2) (3) (4)得F回=-kx,小球P作简谐振动练习：1、简谐运动是 ( )A 匀速直线运动 B匀加速运动 C匀变速运动 D变加速运动2、 证明单摆是简谐运动？证明：设水平方向位移为x，绳长L重力和绳张力的合力在水平方向的分量为F=ma=-mgsincos，sin=x/L由于xL，为小角，cos1得a+(g/L)x=0单摆是简谐运动3、弹簧振子为什么会振动？物体做机械振动时，一定受到指向中心位置的力，这个力的作用总能使物体回到中心位置，这个力叫回复力，回复力是根据力的效果命名的，对于弹簧振子，它是弹力。回复力可以是弹力，或其它的力，或几个力的合力，或某个力的分力。在O点，回复力是零，叫振动的平衡位置。第二节简谐运动的描述知识点1、描述简谐运动的物理量1.振幅和位移（1）振动物体离开平衡位置的最大距离，用A表示。在国际单位制中，振幅的单位是米（m）。振幅的大小表示振动强弱的物理量，对同一振动系统，振幅越大，表示振动系统的能量越大。（2）振幅和位移的区别：振幅是指振动物体离开平衡位置的最大距离；而位移是振动物体所在位置与平衡位置之间的距离；对于一个给定的振动，振子的位移是时刻变化的，但振幅是不变的；位移是矢量，振幅是标量；振幅在数值上等于最大位移的数值。2.全振动、周期和频率（1）全振动：振动物体往返一次（以后完全重复原来的运动）的运动叫做一次全振动，例如水平方向运动的弹簧振子的运动： 或为一次全振动。（如图所示，其中为平衡位置，、 为最大位移处）（2）周期：做简谐运动的物体完成一次全振动所需的时间，叫做振动的周期，用T表示。在国际单位制中，周期的单位是秒（s）。（3）频率：单位时间内完成的全振动的次数，叫做振动的频率，用f表示。在国际单位制中，频率的单位是赫兹（Hz）。(4)周期和频率之间的关系：规律总结：当振动物体以相同的速度相继通过同一位置所经历的过程就是一次全振动，一次全振动是简谐运动的最小运动单元，振子的运动过程就是这一单元运动的不断重复。振幅是描述振动强弱的物理量；周期和频率都是用来表示振动快慢的物理量，周期和频率都是描述振动快慢的物理量，周期越大，振动越慢，频率越大，振动越快。例题：如图所示，弹簧振子以O为平衡位置在B、C间做简谐运动，则 ( )CDOBA从B O C为一次全振动B从O B O C为一次全振动C从C O B O C为一次全振动D从D C D O B为一次全振动练习1、一弹簧振子的振动周期为0. 20 s，当振子从平衡位置开始向右运动，经过1.78 s时，振子的运动情况是 ( )A正在向右做减速运动 B正在向右做加速运动C正在向左做减速运动 D正在向左做加速运动2、质点沿直线以O为平衡位置做简谐运动，A、B两点分别为正最大位移处与负最大位移处的点，A、B相距10 cm，质点从A到B的时间为0.1 s，从质点到O点开始计时，经0.5 s，则下述说法中正确的是 ( )A振幅为10 cm B振幅为20 cmC通过路程50 cm D质点位移为50 cm3、弹簧振子在振动过程中，振子经a、b两点的速度相等，且从a点运动到b点最短历时为0.2 s，从b点再到a点最短历时0.2 s，则这个弹簧振子的振动周期和频率分别为 ( )A0.4s，2.5Hz B0.8s，2.5Hz C0.4s，1.25Hz D0.8s，1.25Hz知识点2、简谐运动的表达式： “x = A sin (t)”1、简谐运动的图象：描述振子离开平衡位置的位移随时间遵从正弦（余弦）函数的规律变化的，要求能将图象与恰当的模型对应分析。可根据简谐运动的图象的斜率判别速度的方向，注意在振幅处速度无方向。1.相位是表示振动步调的物理量，用来描述在一个周期内振动物体所处的不同运动状态。2、用三角函数式来表示简谐运动，其表达式为：x=Asin（t+），其中x代表质点对于平衡位置的位移，t代表时间，叫做圆频率，t+表示简谐运动的相位。两个具有相同圆频率的简谐运动，它们的相位差是：（t+2）（t+）=21例题：两个简谐振动分别为x1=4asin（4bt+）和x2=2asin（4bt+），求它们的振幅之比、各自的频率，以及它们的相位差。解析：据x=Asin（t+）得到：A1=4a，A2=2a，故振幅之比为；又=4b及=2f得：二者的频率均为f=2b；它们的相位差是：，两振动为反相。答案：A1A221 频率都为2b 相位差为 练习：1、一个弹簧振子的振幅是A，若在t的时间内物体运动的路程是s，则下列关系中一定正确的是()At2T，s8A BtT/2，s2ACtT/4，sA DtT/4，sA2、一物体沿x轴做简谐运动，振幅为12cm，周期为2s.当t0时，位移为6cm，且向x轴正方向运动，求：(1)初相位；(2)t0.5s时物体的位置解析：(1)设简谐振动的表达式为xAsin(t)，A12cm，T2s，t0时，x6cm.，代入上式得：612sin(0) ，解得：sin，或，因这时物体向x轴正方向运动，故应取，即其初相为。(2)由上述结果可得：xAsin(t)12sintcm，x12sin()12sin6cm答案：(1)(2)6cm3、有一弹簧振子，振幅为0.8 cm，周期为0.5 s，初始时具有正方向的最大位移，则它的振动方程是()Ax8103sin(4t) m Bx8103sin(4t) mCx8101sin(t) m Dx8101sin(t) m知识点：3、简谐运动的特点 B点 BOO点OCC点COO点OB位移大小A 零A零方向回复力大小kA零kA零方向加速度大小零零方向速度大小零最大零最大方向A、简谐运动（关于平衡位置）对称、相等同一位置：速度大小相等、方向可同可不同，位移、回复力、加速度大小相等、方向相同.对称点：速度大小相等、方向可同可不同，位移、回复力、加速度大小相等、方向相反.对称段：经历时间相同一个周期内，振子的路程一定为4A（A为振幅）；半个周期内，振子的路程一定为2A；四分之一周期内，振子的路程不一定为A每经一个周期，振子一定回到原出发点；每经半个周期一定到达另一侧的关于平衡位置的对称点，且速度方向一定相反B、振幅与位移的区别：位移是矢量，振幅是标量，等于最大位移的数值对于一个给定的简谐运动，振子的位移始终变化，而振幅不变例题：如图所示，弹簧振子在由A点运动到O点（平衡位置）的过程中， ( )ABOA做加速度不断减小的加速运动B做加速度不断增大的加速运动 C做加速度不断减小的减速运动D做加速度不断增大的减速运动练习：1、水平弹簧振子在光滑水平面上做简谐运动，当振子运动到平衡位置右侧最大位移的B点，刚好有一块质量为m的橡皮泥沿竖直方向落在振子M上，并粘在一起。试讨论它的振幅，最大速度，周期，最大加速度有无变化？解：振子运动到B点时速度为零，橡皮泥落上前水平速度为零，粘在振子上可以认为此时振子的质量突然由M增大到（M+m），此时弹簧弹性势能不变，故以后振动的振幅不变。但最大加速度的值 ，由于m增大，所以am减小。从周期公式 可知周期T增大。从能量的转化可知，弹性势能不变，最大动能就不变，但 ，因m增大，Vm减小。2、弹簧振子作等幅振动，当振子每次经过同一位置时，不一定相等的物理量是（ ）A 速度 B 加速度 C 动能 D 弹性势能3、 如图所示，弹簧振子，在振动过程中，振子经 、 两点的速度相同，若它从 到 历时 ，从 再回到 的最短时间为 ，则该振子的振动频率为（ ）A B C D 第三节简谐运动的回复力和能量知识点1、简谐运动的回复力1. 回复力： 弹簧振子： 负号表示受力方向与位移方向相反。 质点受力与它偏离平衡位置的位移大小成正比简谐运动。2. ，得 说明加速度与位移方向相反，大小与位移大小成正比3. 对回复力的理解：（1）回复力是效果命名的力，可以是物体所受合外力，也可以是一个力或一个方向的分力。（2）回复力总是指向平衡位置，在平衡位置，回复力为0.（3），弹簧振子的k指弹簧的劲度系数；其它简谐运动系统的k由振动系统本身决定。常用或证明一个运动是简谐运动。例题：在水平方向上振动的弹簧振子的受力情况是 ( )A.重力、支持力和弹簧的弹力； B.重力、支持力、弹簧弹力和回复力；C.重力、支持力和回复力； D.重力、支持力、摩擦力和回复力。 练习1、如图所示，质量为m的物体A放在质量为M的物体B上，B与弹簧相连，它们一起在光滑水平面上做简谐运动，振动过程中A、B之间无相对运动。设弹黄的劲度系数为k，当物体离开平衡位置的位移为x时，A、B间摩擦力的大小等于 ( )A. ； B. ； C. D. 02、一平台沿竖直方向作简谐运动，一物体置于振动平台上随台一起运动要使物体对台面的正压力最大，则一定是 A当振动平台运动到最高点时 B当振动平台向下运动过振动中心点时C当振动平台运动到最低点时 D当振动平台向上运动过振动中心点时3、两块质量分别为m1、m2的木板，被一根劲度系数为k的轻弹簧连在一起，并在m1板上加压力F(图7-5)为了使得撤去F后，m1跳起时恰好能带起m2板，则所加压力F的最小值为 Am1gB2m1gC(m1+m2)gD2(m1+m2) g知识点2、简谐运动的能量机械能守恒简谐运动中，通过回复力做功，动能和势能相互转化，总机械能保持不变。平衡位置，动能最大，势能为0； 最大位移处，动能为0，势能最大；质点从平衡位置向最大位移处运动的过程中，动能减小，势能增大。反之可同样分析。提示：振动势能可以是弹性势能（如弹簧振子），也可以是重力势能（如单摆）。例题：如图为一水平弹簧振子的振动图象，由此可知（ ）A. 在时刻，振子的动能最大，所受的弹力最大；B. 在时刻，振子的动能最大，所受的弹力最小；C. 在时刻，振子的动能最大，所受的弹力最小；D. 在时刻，振子的动能最大，所受的弹力最大。练习：1、自由摆动的秋千，振动的振幅越来越小，下列说法中正确的是 （ ）A机械能守恒 B能量正在消失C总能量守恒，机械能减少 D只有动能和势能的相互转化2、关于弹簧振子做简谐运动时的能量，下列说法正确的有 ( )A等于在平衡位置时振子的动能 B等于在最大位移时弹簧的弹性势能C等于任意时刻振子动能与弹簧弹性势能之和 D位移越大振动能量也越大3、如果存在摩擦和空气阻力，那么任何物体的机械振动严格地讲都不是简谐运动，在振动过程中振幅、周期和机械能将 ( )A振幅减小，周期减小，机械能减小 B振幅减小，周期不变，机械能减小C振幅不变，周期减小，机械能减小 D振幅不变，周期不变，机械能减小第四节单摆知识点：单摆的周期与摆长的关系1）单摆的等时性（伽利略）；即周期与摆球质量无关，在振幅较小时与振幅无关2）单摆的周期公式（惠更斯）（l为摆线长度与摆球半径之和；周期测量：测N次全振动所用时间t，则T=t/N）3）数据处理：（1）平均值法；（2）图象法：以l和T2为纵横坐标，作出的图象（变非线性关系为线性关系）；4）振动周期是2秒的单摆叫秒摆摆钟原理：钟面显示时间与钟摆摆动次数成正比12x/cmt/s330.5例题：如图所示为一单摆及其振动图象，由图回答：（1）单摆的振幅为_3 cm_，频率为_0.5 Hz_，摆长为_1m_。（g=10m/s2）（2）振动图象中，第一个周期内加速度为正，并与速度同方向的时间范围是_1.5-2s_练习：1、下列有关单摆运动过程中受力的说法中，正确的是 ( )A回复力是重力和摆线拉力的合力 B回复力是重力沿圆弧方向的一个分力C单摆过平衡位置时合力为零 D回复力是摆线拉力的一个分力2、一个单摆从甲地移至乙地，其振动变慢了，其原因和调整的方法应为 ( )Ag甲g乙，将摆长缩短 Bg甲g乙，将摆长加长Cg甲g乙，将摆长加长 Dg甲g乙，将摆长缩短3、摆长为L的单摆，周期为T，若将它的摆长增加2 m，周期变为2T，则L等于 ( )A、m B、m C、m D、2m第五节外力作用下的振动知识点：受迫振动和共振 受迫振动：在周期性外力作用下、使振幅保持不变的振动，又叫无阻尼振动或等幅振动。f迫 = f策，与f固无关。A迫 与f策f固有关，f策f固越大，A迫越小，f策f固越小，A迫越大。当驱动力频率等于固有频率时，受迫振动的振幅最大（共振）例题：如图所示，弹簧上端有一个小环，套在曲轴上。转动摇把，曲轴可以带动弹簧振子上下振动，测得振动频率为2Hz。然后匀速转动摇把，每分转240转。当振子振动稳定后，它的振动周期为 （ ）A0.5 s B0.25 s C2 s D4 s练习：1、两个弹簧振子，甲的固有频率为f，乙的固有频率为4f，当它们均在频率为3f的驱动力作用下做受迫振动时 （ ）A甲的振幅大，振动频率为f B乙的振幅大，振动频率为3fC甲的振幅大，振动频率为3f D乙的振幅大，振动频率为4fmM2、如图所示，两个质量分别为M和m（Mm）的小球，悬挂在同一根细线上，当先让M摆动，过一段时间系统稳定后，下面不正确的结论是 （ ）Am和M的周期不相等B当两个摆的摆长相等时，m摆动的振幅最大C悬挂M的细绳长度变化时，m摆动的振幅也会发生变化D当两个摆长相等时，m摆动振幅可以超过M3、如图所示，三个单摆的摆长为L1=1.5m，L2=1m，L3=0.5m，现用一周期等于2s的驱动力，使它们做受迫振动，那么当它们的振动稳定时，下列判断中正确的 （ ）L3L2L1123A三个摆的周期和振幅相等 B三个摆的周期不等，振幅相等C三个摆的周期相等，但振幅不等 D三个摆的周期和振幅都不相等第十二章 机械波第一节波的形成和传播知识点1、机械波1）机械波产生机械波的条件：振源，介质有机械振动不一定形成机械波 有机械波一定有机械振动机械波的波速由介质决定，同一类的不同机械波在同一介质中波速相等。与振源振动的快慢无关机械波传递的是振动形式（由振源决定）、能量（由振幅体现）、信息 2）机械波可分为横波与纵波横波：质点的振动方向与波的传播方向垂直。特点：有波峰、波谷. 只能在固体中传播（条件：剪切形变），为方便将水波认为是横波纵波：质点的振动方向与波的传播方向在同一直线上.特点：有疏部、密部. 气体、液体只能传递纵波例题：下列关于机械振动和机械波的说法正确的是 ( )A有机械振动就一定有机械波B各质点都只在各自的平衡位置附近振动 C各质点也随波的传播而迁移D前一质点的振动带动相邻的后一质点的振动，后一质点的振动必落后于前一质点练习：1、机械波在介质中传播过程，下列说法正确的是 ( )A介质中各质点随波迁移 B波源的振动能量随波迁移C介质中各质点的振幅一定相同 D波的传播速度与质点的振动速度相同2、区分横波和纵波是根据 ( )A沿水平方向传播的叫横波 B质点振动的方向和波传播的远近C质点振动方向和波传播方向的关系 D质点振动的快慢3、沿绳传播的一列机械波，当波源突然停止振动时 ( ) A绳上各质点同时停止振动，横波立即消失B绳上各质点同时停止振动，纵波立即消失C离波源较近的各质点先停止振动，较远的各质点稍后停止振动D离波源较远的各质点先停止振动，较近的各质点稍后停止振动第2节 波的图像 知识点：振动图像与波动图像的相同点与不同点关于振动与波质点的振动方向判断：振动图象（横轴为时间轴）：顺时间轴“上，下坡”波动图象（横轴为位移轴）：逆着波的传播方向“上，下坡” 共同规律：同一坡面（或平行坡面）上振动方向相同，否则相反一段时间后的图象a、振动图象：直接向后延伸b、波动图象：不能向后延伸，而应该将波形向后平移几个物理量的意义：周期（频率）：决定振动的快慢，进入不同介质中，T（f）不变振幅：决定振动的强弱波速：决定振动能量在介质中传播的快慢几个对应关系一物动（或响）引起另一物动（或响）受迫振动共振（共鸣）不同位置，强弱相间干涉（要求：两波源频率相同）干涉：a、振动加强区、减弱区相互间隔； b、加强点始终加强（注意：加强的含义是振幅大，千万不能误认为这些点始终位于波峰或波谷处）、减弱点始终减弱. c、判断：若两振源同相振动，则有加强点到两振源的路程差为波长的整数倍，减弱点到两振源的路程差为半波长的奇数倍.绕过障碍物衍射（要求：缝、孔或障碍物的尺寸与波长差不多或小于波长） 缝后的衍射波的振幅小于原波例题：右图所示，S点为振动源，其频率为100 Hz，所产生的横波向右传播，波速为80 m/s，P、Q是波传播途径中的两点，已知SP=4.2 m，SQ=5.4 m，当S通过平衡位置向上运动时，则（ ）AP在波谷，Q在波峰 BP在波峰，Q在波谷CP、Q都在波峰 DP通过平衡位置向上运动，Q通过平衡位置向下运动练习：1、一列简谐横波沿绳子传播，振幅为0.2 m，传播速度为1 m/s，频率为0.5 Hz，在t0时刻，质点a正好经过平衡位置，沿着波的传播方向（ ）A在t0时刻，距a点2 m处的质点离开其平衡位置的距离为0.2 mB在（t0+1 s)时刻，距a点1.5 m处的质点离开其平衡位置的距离为0.2 mC在（t0+2 s）时刻，距a点1 m处的质点离开其平衡位置的距离为0.2 mD在（t0+3 s)时刻，距a点0.5 m处的质点离开其平衡位置的距离为0.2 m2、在坐标原点的波源S产生一列沿x轴正方向传播的简谐波，波速v=400 m/s，已知t=0时，波刚好传播到x=30 m处，右图所示，在x=400 m处有一接收器（图中未画出），则下列说法正确的是（ ）A波源S开始振动的方向沿y轴正方向Bx=30 m处的质点在t=0.5 s时位移最大Cx=20 m处的质点的振动频率是40 HzD接收器在t=1 s时才能接收到此波3、一列沿x轴正方向传播的横波在t=0时刻的波形如右图所示，在t=0.25 s时刻，x=2 m的质点P第一次到达波谷，则下列说法正确的是（ ）A该横波的振幅是5 cm B周期为2 sC波速是4 m/s Dt=0.2 s时刻，P点振动方向向上知识点：2、波动问题的多解性： 波在传播过程中由于时间上的周期性、空间上的周期性、及传播方向的双向性是导致波动问题的多解性的原因，若加限定条件，可使无限解转化为有限解或唯一解，具体表现在：1、波的传播方向不确定必有两种可能解。2、波形变化时间与周期关系不确定必有系列解。3、波形移动距离与波长关系不确定必有系列解。例题：1、一根张紧的水平弹性长绳上的a、b两点相距4.2 m，b点在a点的右方，一列简谐波沿水平绳向右传播，波速为20 m/s，波长大于2 m。某时刻，b点达到波峰位置，而a点正处于平衡位置且向上运动。则这列波的周期可能是（ ）t/sy/cmPQOA0.12 s B0.28 s C0.168 s D0.84 s2、在介质中波的传播方向上有两个质点P和Q，它们的平衡位置相距1.4 m，且大于一个波长，波速为0.2 m/s，P和Q的振动图象如右图所示。则各质点的振动周期可能为（ ）A0.07 s B5.6 s C4.0 s D0.60 s练习：1、一列简谐横波沿水平直线方向向右传播，M、N为介质中相距为s的两质点，M在左，N在右，t时刻，M、N两质点正好振动经过平衡位置，而且M、N之间只有一个波峰，经过t时间N质点恰处在波峰位置，求这列波的波速。 2、一列简谐横波沿直线传播，在波的传播方向上有P、Q两个质点，它们相距0.8 m。当t=0时，P、Q两点的位移恰好都是正的最大值，且P、Q间只有一个波谷。当t=0.6 s时，P、Q两点正好都处于平衡位置，且P、Q两点间只有一个波峰和一个波谷，且波峰距Q点的距离第一次为0.2 m，试求：（1）若波由P传至Q，波的周期；（T=0.8 s）（2）若波由Q传至P，波的速度；（1/3 m/s）（3）若波由Q传至P，从t=0时开始观察，哪些时刻P、Q间（P、Q除外）只有一个质点的位移等于振动幅。t=1.2n （n=0，1，2，）x/cmy/cm0122436482133、如图中的实线是一列简谐波在某一时刻的波形曲线，经0.5s后，其波形如图中虚线所示，设该波的周期T大于0.5s。（1）如果波是向左传播的，波速是多大?波的周期是多大? （0.12m/s，2.00s）（2）如果波是向右传播的，波速是多大?波的周期是多大?（0.36m/s，0.67s）第三节波长、频率和波速知识点：波长、频率（周期）和波速的关系 （由介质决定，f由波源决定）波形向前匀速平移，质点本身不迁移，x可视为波峰（波谷）移动的距离在波的图象中，无论时间多长，质点的横坐标一定不变介质中所有质点的起振位置一定在平衡位置，且起振方向一定与振源的起振方向相同注意双向性、周期性注意坐标轴的单位（是m，还是cm；有无10-n等等）注意同时涉及振动和波时，要将两者对应起来例题：一列波的频率是8Hz，传播速度是2.4ms，则在这列波的传播方向上相距75cm的A、B两个质点间有多少个波长？解： 波长为所以相距s=0.75m两点间的波长数为即这两个质点相距2.5个波长说明 根据波传播有周期性的特点，相距2.5的两质点的振动状态与相距0.5的两质点的振动状态相同由波形图(图5-49)可知，相距0.5的两点的振动步调恰好始终相反(称反相质点)练习：1、a、b是一条水平线上相距l的两点，一列简谐横波沿绳传播，A经过平衡位置向上运动B处于平衡位置上方位移最大处C经过平衡位置向下运动D处于平衡位置下方位移最大处2、如图5-51，一列横波沿直线传播，从波形图(a)经t=0.1s后变成波形图(b)，已知波的传播方向向右，求这列波的波长、传播速度、频率解：由图可知，这列波的波长是12m因为在t=0.1s内，波的传播距离x=3m，所以波速为波的频率为3、如图所示，实线为一列沿x轴正方向传播的简谐波在t=0时的波形，而虚线是该波在t=0.5s时的波形，此列波的周期大于0.3s而小于0.5s，该波的波速为 ( )A2m/s B6m/s C10m/s D18m/s第4节 波的衍射和干涉知识点：1、波的衍射波传到小孔时，小孔仿佛一个新的波源，由它发出与原来同频率的波(称为子波)在孔后传播，于是，就出现了偏离直线传播方向的衍射现象例题：在水波槽的衍射实验中，若打击水面的振子振动频率是5Hz，水波在水槽中的传播速度为0.05ms，为观察到显著的衍射现象，小孔直径d应为 A10cm B5cmCd1cm Dd1cm练习：1、下列现象或事实属于波的衍射现象的是 ( )A风从窗户吹进来 B雪堆积在背风的屋后C水波前进方向上遇到凸出的小石块，能继续向前传播 D晚上看到水中月亮的倒影2、OCABD如图是观察水面波衍射的实验装置，AC和BD是两块挡板，AB是一个孔，O是波源，图中已画出波源所在区域波的传播情况，每两条相邻波纹（图中曲线）之间距离表示一个波长，则波经过孔之后的传播情况，下列描述中正确的是 ( ) A此时能明显观察到波的衍射现象 B挡板前后波纹间距离相等 C如果将孔AB扩大，有可能观察不到明显的衍射 D如果孔的大小不变，使波源频率增大，能更明显观察到衍射现象3、在水波槽的衍射实验中，若打击水面的振子振动的频率为5Hz，水波在水波槽中的传播速度为0.05m/s，为观察到显著的衍射现象，小孔直径应为 ( )A10cm B5m C大于1cm D小于1cm知识点：2、波的干涉两相干波的叠加区域，凡波峰与波峰相遇的点或波谷与波谷相遇的点，都是振动加强的点；凡峰、谷相遇的点，都是振动减弱的点1 干涉条件的严格说法是：同一种类的两列波，频率(或波长)相同、相差恒定，在同一平面内振动由于书中不讲相和相差，且限于讨论一维振动的情况，所以只强调“频率相同”这一条件显然，若两波的频率(或波长)不同，在某一时刻峰、峰(或谷、谷)相遇振动加强的点，在另一时刻，不会始终加强，也就不会出现稳定的干涉图样，只是一般的波的叠加现象所以，对干涉的产生必须注意其条件2 在两相干波的重叠区域，振动加强或振动减弱的点的位置决定于到两波源的路程差.（1） 半波长的奇数倍减弱（2）半波长的偶数倍加强例题：图5-60中S1、S2是两个相干波源，由它们发出的波相互叠加，实线表示波峰，虚线表示波谷则对a、b、c三点振动情况的下列判断中，正确的是 Ab处振动永远互相减弱Ba处永远是波峰与波峰相遇Cb处在这时刻是波谷与波谷相遇Dc处的振动永远互相减弱练习：1、两列波相遇，发生了稳定的干涉现象，下列说法中正确的是 ( ) A加强区和减弱区互相间隔，减弱区的振幅一定为零B加强区的振幅是两列波分别引起的振动的振幅之和C加强区和减弱区的质点的位移都随时间而变化D加强区和减弱区互相交替变化2、两个相干波源，在振动过程中的运动方向始终相反，由这两个波源激起的两列波在同一介质中传到某一固定点P时，发现P的位移始终为零，则P点到这两个波源的距离差 ( )A可能等于一个波长 B可能等于半个波长C可能等于两个波长 D等于半波长的偶数倍3、如图所示，在x轴上，A、B为振动情况完全相同的波源，相距3m，振幅均为0.05m，波长均为2m，求：（1）图中a、b、c、d、e四点处的质点的振幅；（2）若波速为5m/s，则质点e在0.8s内通过的路程为多少？第五节多普勒效应知识点：多普勒效应的理解 1由于_波源_和_观察者_之间有相对运动，使得发生变化的现象叫多普勒效应。若二者相互靠近，则观察者接收到的频率_变高_，若二者相互远离，则观察者接收到的频率_变低_。2波源的频率等于单位时间内波源_发出的完全波的个数_，观察者接收到的频率等于在单位时间内_观察者接收到的完全波的个数_。例题：关于多普勒效应，下列说法中正确的是 ( )A当波源与观察者相对运动时，才会发生多普勒效应B当波源与观察者相对静止时，才会发生多普勒效应C只有机械波能发生多普勒效应D不仅机械波，电磁波和光波也会发生多普勒效应练习：1、下列关于声波的多普勒效应的说法正确的是 ( )A只要声源在振动，就一定能观察到多普勒效应B若声源停止振动，就不能观察到多普勒效应C只要声源在运动，观察者就一定能感觉到频率变高D当声源相对观察者运动时，观察者听到的声音单调可能变高，也可能变低2、如图表示产生机械波的波源O做匀速运动的情况,图中的圆表示波峰，波源正在移向 ( )AA点 BB点 CC点 DD点3、有一测速雷达，发射电磁波频率为f1，想用它来测量一迎面开来的汽车的车速，设该雷达接收到的从汽车反射回来的反射波频率为f2，则 ( )Af1f2 Bf1f2 Cf1f2 D无法确定第六节惠更斯原理知识点：惠更斯原理以及理解 1任何振动状态相同的点组成的圆叫_波面_，与之垂直的线叫_波线_，表示了波的_传播方向_。2惠更斯原理是指介质中任一波面上的点都可以看作发射_子波_的波源，其后任意时刻，这些_子波 _在波的前进方向上形成新的波面。3波遇到障碍物会返回并继传播方向续传播的现象叫波的_反射_。波从一种介质射入到另一种介质时，_光线_发生变化的现象叫波的折射，这是由于波在两种介质中_传播速度_不同引起的。例题：已知水波在浅水处传播速度比深水处小，则当一列水波由浅水处传向深水处时 ( ) A频率变小，波长变大 B波长变小，频率变大 C频率不变，波长变大 D频率不变，波长变小 练习：1、下列关于波的反射和折射，说法正确的是 ( )A入射角与反射角的波速一定相等B入射波的波长一定等于反射波的波长C入射角一定大于折射角D入射波的波长一定小于折射波的波长2、一平面波以30的入射角投射到两种介质的交界面，发生折射的折射角为45，则当入射波的波长为10cm时，折射波的波长为 ( ) A15cm BcmC10cm D5cm3、 一列波以60的入射角入射到两种介质的交界面，反射波刚好与折射波垂直，若入射波的波长为0.6m，求反射波和折射波的波长。答案：0.6m，0.35m第十三章 光第一节光的反射和折射知识点1光的折射定律 折射率 1）光的折射定律入射角、反射角、折射角都是各自光线与法线的夹角！ 表达式：在光的折射现象中，光路也是可逆的2）折射率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之比，叫做这种介质的绝对折射率，用符号n表示n是反映介质光学性质的一个物理量，n越大，表明光线偏折越厉害。发生折射的原因是光在不同介质中，速度不同例题：光在某介质中的传播速度是2.122108m/s，当光线以30入射角，由该介质射入空气时，折射角为多少？解：由介质的折射率与光速的关系得又根据介质折射率的定义式得r为在空气中光线、法线间的夹角即为所求i为在介质中光线与法线间的夹角30由(1)、(2)两式解得：所以r=45白光通过三棱镜时，会分解出各种色光，在屏上形成红紫的彩色光带（注意：不同介质中，光的频率不变。）练习：1、如图所示，平面镜AB水平放置，入射光线PO与AB夹角为30，当AB转过20角至AB位置时，下列说法正确的是 ( )A入射角等于50B入射光线与反射光线的夹角为80 C反射光线与平面镜的夹角为40D反射光线与AB的夹角为602、一束光从空气射入某种透明液体，入射角40，在界面上光的一部分被反射，另一部分被折射，则反射光线与折射光线的夹角是 ( )A小于40 B在40与50之间 C大于140 D在100与140与间3、太阳光沿与水平面成30角的方向射到平面镜上，为了使反射光线沿水平方向射出，则平面镜跟水平面所成的夹角可以是 ( ) A15 B30 C60 D105知识点：2、测定玻璃的折射率（实验、探究） 1实验的改进：找到入射光线和折射光线以后，可以入射点O为圆心，以任意长为半径画圆，分别与AO、OO（或OO的延长线）交于C点和D点，过C、D两点分别向NN做垂线，交NN于C、D点， 则易得：n = CC/DD2实验方法：插针法例题：光线从空气射向玻璃砖，当入射光线与玻璃砖表面成30角时，折射光线与反射光线恰好垂直，则此玻璃砖的折射率为 ( )A B C D练习：1、光线从空气射向折射率n的玻璃表面，入射角为1，求：当145时，折射角多大？2、光线从空气射向折射率n的玻璃表面，入射角为1，求：当1多大时，反射光线和折射光线刚好垂直？（1）300（2）arctan3、为了测定水的折射率，某同学将一个高32cm，底面直径24cm的圆筒内注满水，如图所示，这时从P点恰能看到筒底的A点把水倒掉后仍放在原处，这时再从P点观察只能看到B点，B点和C点的距离为18cm由以上数据计算得水的折射率为多少? 4/3第2节 全反射 知识点：光的全反射 i越大，越大，折射光线越来越弱，反射光越来越强。1）全反射：光疏介质和光密介质：折射率小的介质叫光疏介质，折射率大的介质叫光密介质。注意：光疏和光密介质是相对的。全反射是光从光密介质射向光疏介质时，折射光线消失（=900），只剩下反射光线的现象。2）发生全反射的条件：光必须从光密介质射向光疏介质入射角必须大于（或等于）临界角3）临界角4）应用全反射棱镜形状：等腰直角三角形原理：如图条件：玻璃折射率大于1.4优点：比平面镜反射时失真小光导纤维：折射率大的内芯、折射率小的外套 P71光导纤维P72做一做时间计算中注意光的路程不是两地距离及光在介质中的速度不是光速海市蜃楼：沙漠：倒立虚像；海洋：正立虚像例题：如图，长方体ABCD是折射率为1.5的玻璃砖，将其放在空气中，一束光以入射角射到AB面的P点上，AD=2AP，求：（1）要使此光束进入长方体后能直接折射到AD面上，的最小值是多少；（2）要使此光束直接折射到AD面上的光能在AD面上发生全反射，的取值范围是多少。（1）arcsin （2）arcsin arcsin 练习：1、光导纤维的内部结构由内芯和外套组成，它们的材料不同，光在内芯中传播，则 ( )A内芯的折射率比外套大，光在内芯与外套的界面上发生全反射B内芯的折射率比外套小，光在内芯与外套的界面上发生全反射C内芯的折射率比外套小，光在内芯与外套的界面上发生折射D内芯和外套的折射率相同，外套的材料韧性较强，起保护作用2、自行车的尾灯采用了全反射棱镜的原理，在夜间骑车时，从后面开来的汽车发出的强光照到尾灯时，会有较强的光被反射回去，从而引起汽车司机的注意，若尾灯的纵截面图如图所示，则汽车灯光应从 （ ） A左侧射入在尾灯右侧发生全反射 B左侧射入在尾灯左侧发生全反射C右侧射入在尾灯右侧发生全反射 D右侧射入在尾灯左侧发生全反射3、一潜水员在水深为h的地方向水面观察时，发现整个天空及远处地面的景物均呈现在水面处的一圆形区域内。已知水的折射率为n，则圆形区域的半径为 ( )Anh B Ch D第三节光的干涉知识点：光的干涉 1）光的干涉现象：是波动特有的现象，由托马斯杨首次观察到。（1）在双缝干涉实验中，条纹宽度或条纹间距：L：屏到挡板间的距离，d：双缝的间距，：光的波长，x：相邻亮纹（暗纹）间的距离