高三物理二轮复习 专题8振动和波动光及光的本性课件.ppt

走向高考 物理 路漫漫其修远兮吾将上下而求索 新课标版 二轮专题复习 振动和波动光及光的本性 专题八 本专题主要包括振动和波动 光的折射及光的本性 在高考命题时往往一道题要考查多个概念或者多个规律 试题形式多以填空题和计算题形式 其知能信息主要体现在以下几点 1 简谐运动的特点及图象 2 单摆的振动规律及周期公式 3 波的传播规律及图象 4 波长 频率 波速间的关系 波的多解问题 5 波的干涉 衍射 多普勒效应 6 光的折射 折射定律 折射率与临界角的关系以及发生全反射的条件 7 棱镜的作用及光的色散的特点 8 发生光的干涉的条件及各种干涉 衍射现象的区别与联系 9 光的电磁波谱以及各种电磁波的特点及产生机理 2014 新课标 图 a 为一列简谐横波在t 0 10s时刻的波形图 p是平衡位置在x 1 0m处的质点 q是平衡位置在x 4 0m处的质点 图 b 为质点q的振动图象 下列说法正确的是 简谐运动图象与波的图象的应用 a 在t 0 10s时 质点q向y轴正方向运动b 在t 0 25s时 质点p的加速度方向与y轴正方向相同c 从t 0 10s到t 0 25s 该波沿x轴负方向传播了6md 从t 0 10s到t 0 25s 质点p通过的路程为30cme 质点q简谐运动的表达式为y 0 10sin10 t 国际单位制 p点在平衡位置下方 每个质点的加速度总是指向平衡位置 因此p质点加速度t 0 25s时刻与y轴正方向相同 选项b c正确 从t 0 01s到t 0 25s质点p的振动图象如图所示 由图可知 其运动路程x 3a 30cm d错误 答案 bce 拓展提升一 基础知识要记牢1 对波长 波速及频率的理解 1 波长 反映了波动在空间上的周期性 即沿波的传播方向相隔n n 1 2 3 的两质点的振动情况 位移 速度 加速度 完全相同 2 波速 在同一种均匀介质中同一类机械波波速是一恒量 它只与介质有关 与波的频率无关 但电磁波的波速既与介质有关 还与频率有关 3 频率 波的频率 即波源振动的频率 只与波源有关 与介质无关 4 波速与波长 频率的关系 v f 2 振动图象和波动图象对比 二 方法技巧要用好波的传播方向与质点振动方向的互判方法 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 如图甲所示 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 如图乙所示 2014 新课标 图 a 为一列简谐横波在t 2s时的波形图 图 b 为媒质中平衡位置在x 1 5m处的质点的振动图象 p是平衡位置为x 2m的质点 下列说法正确的是 a 波速为0 5m sb 波的传播方向向右c 0 2s时间内 p运动的路程为8cmd 0 2s时间内 p向y轴正方向运动e 当t 7s时 p恰好回到平衡位置 答案 acd 2014 信息卷 一列沿x轴正方向传播的简谐横波 t 0时的波形为图中的实线 经过t1 0 6s时波形如图中的虚线所示 已知该波的周期t 0 6s 则下列说法中正确的是 波的多解问题 a 这列波的周期一定为2 4sb t 0 9s时质点p沿y轴正方向运动c 质点p在0 6s的时间内通过的路程为0 2md 质点q在0 6s的时间内通过的路程为0 2me t 0 5s时质点q的加速度方向向下 答案 ace 拓展提升一 基础知识要记牢波动问题出现多解的原因主要是 1 波动的周期性 1 t时刻开始经过周期整数倍的时间 各质点的振动情况 位移 速度 加速度等 与它在t时刻的振动情况完全相同 2 在波的传播方向上相距波长整数倍的质点 振动情况也相同 因此波的传播距离 时间等物理量出现了周期性的变化 2 波传播的双向性当机械波沿x轴方向传播时 机械波既可以沿x轴正向传播 也可以沿x轴负方向传播 导致多解 二 方法技巧要用好求解波动图象与振动图象综合类问题可采用 一分 一看 二找 的方法 1 分清振动图象与波动图象 此问题最简单 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 2014 沈阳模拟 一列简谐横波 沿波的传播方向依次有p q两点 平衡位置相距5 5米 其振动图象如左下图所示 实线为p点的振动图象 虚线为q点的振动图象 1 右上图是t 0时刻波形的一部分 若波沿x轴正向传播 试在给出的波形上用黑点标明p q两点的位置 并写出p q两点的坐标 横坐标用 表示 2 求波的最大传播速度 答案 1 p 0 0 q 11 12 5cm 2 6m s 解析 1 正确标出p q两点的位置p 0 0 q 11 12 5cm 2 由图象可知 该波的周期t 1s当p q的振动图象可知 p q之间的距离是 n 11 12 5 5当n 0时 值最大此时对应波速最大 v t 6m s 2014 重庆 打磨某剖面如图所示的宝石时 必须将op oq边与轴线的夹角 切割在 1 2的范围内 才能使从mn边垂直入射的光线 在op边和oq边都发生全反射 仅考虑如图所示的光线第一次射到op边并反射到oq边后射向mn边的情况 则下列判断正确的是 光的折射和全反射 a 若 2 光线一定在op边发生全反射b 若 2 光线会从oq边射出c 若 2时 光线射到op面的夹角将变小 可能小于临界角而不发生全反射 此时射到oq的光线夹角将变大 不会从oq边射出 选项a b错误 1时 光线射到op面的夹角将变大 会在op面发生全反射 答案 d 3 光的色散白光通过三棱镜后发生色散现象 说明白光是复色光 是由七种单色光组成的 二 方法技巧要用好1 在解决光的折射问题时 应根据题意分析光路 即画出光路图 找出入射角和折射角 然后应用公式来求解 找出临界光线往往是解题的关键 2 分析全反射问题时 先确定光是否由光密介质进入光疏介质 入射角是否大于临界角 若不符合全反射的条件 则再由折射定律和反射定律确定光的传播情况 3 在处理光的折射和全反射类型的题目时 根据折射定律及全反射的条件准确作出几何光路图是基础 利用几何关系 折射定律是关键 2014 福建 如图 一束光由空气射向半圆柱体玻璃砖 o点为该玻璃砖截面的圆心 下图能正确描述其光路的是 答案 a 解析 本题考查了光线在玻璃和空气界面上的折射和反射 解答关键是明确光线从光密介质射向光疏介质还是从光疏介质射向光密介质 并由此判断折射角 入射角的大小及是否发生全反射 a图中从玻璃射向空气可能发生全反射 a正确 b图中从空气射向玻璃是从光疏介质射向光密介质 不会发生全反射 b错误 c图中光线在玻璃空气界面既有反射又有折射 因为是从光密介质进入光疏介质 折射角应大于入射角 c错误 d图中光线从空气射向玻璃 折射角应小于入射角 d错误 解答此类问题 从光密射向光疏介质 入射角小于折射角 反之 入射角大于折射角 从光密介质射向光疏介质才能发生全反射 2014 江西八校联考 以下说法中正确的是 a 对于同一障碍物 波长越大的光波越容易绕过去b 白光通过三棱镜在屏上出现彩色条纹是光的一种干涉现象c 红光由空气进入水中 波长变长 颜色不变d 用透明的标准样板和单色光检查平面的平整度是利用了光的干涉e 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 光的波动性问题 解析 对于同一障碍物 它的尺寸d不变 波长 越长的光越容易满足d 会产生明显的衍射现象 越容易绕过障碍物 所以a项正确 白光通过三棱镜出现彩色条纹是光的色散现象 b项错 波的频率由波源决定 波速由介质决定 所以红光从空气进入水中 频率f不变 波速v变小 由v f得 波长 变小 所以c项错 检查平面的平整度是利用了光的干涉 所以d项对 由光速不变原理知 e项正确 答案 ade 2 薄膜干涉 由薄膜的前后表面反射的光叠加 形成彼此平行的明暗相间条纹 若白光入射 得到平行的彩色条纹 应用 增透膜 增反膜 检查平面的平整程度等 2 光的衍射 1 各种不同形状的障碍物都能使光发生衍射 发生明显衍射的条件是 障碍物 或孔 的尺寸可以跟波长相比 甚至比波长还小 2 在发生明显衍射的条件下 当窄缝变窄时 亮斑的范围变大 条纹间距离变大 而亮度变暗 3 光的偏振在与光波传播方向垂直的平面内 光振动沿各个方向均匀分布的光称为自然光 光振动沿着特定方向的光即为偏振光 偏振现象是横波特有的现象 所以光的偏振现象表明光波为横波 二 方法技巧要用好1 白光发生光的干涉 衍射和光的色散时都可出现彩色条纹 但出现彩色条纹的本质不相同 干涉和衍射是光的波长不同引起的干涉条纹间距 衍射明显程度不同的缘故 而光的色散是在同一种介质中波速不同折射率不同造成的 2 区分干涉和衍射 关键是理解其本质 实际应用中可从条纹宽度