人教版-高中物理选修3-4知识点解析

简谐振动一、学习目标1.了解什么是机械振动、简谐运动2.正确理解简谐运动图象的物理含义，知道简谐运动的图象是一条正弦或余弦曲线。二、知识点说明1.弹簧振子(简谐振子)：(1)平衡位置：小球偏离原来静止的位置；(2)弹簧振子：小球在平衡位置附近的往复运动，是一种机械运动，这样的系统叫做弹簧振子。(3)特点：一个不考虑摩擦阻力，不考虑弹簧的质量，不考虑振子的大小和形状的理想化的物理模型。2.弹簧振子的位移时间图像弹簧振子的st图像是一条正弦曲线，如图所示。3.简谐运动及其图像。(1)简谐运动：如果质点的位移与时间的关系遵从正弦函数的规律，即它的振动图像(x-t图像)是一条正弦曲线，这样的振动叫做简谐运动。(2)应用：心电图仪、地震仪中绘制地震曲线装置等。三、典型例题例1：简谐运动属于下列哪种运动()A匀速运动 B匀变速运动C非匀变速运动 D机械振动解析：以弹簧振子为例，振子是在平衡位置附近做往复运动，并且平衡位置处合力为零，加速度为零，速度最大从平衡位置向最大位移处运动的过程中，由Fkx可知，振子的受力是变化的，因此加速度也是变化的。故A、B错，C正确。简谐运动是最简单的、最基本的机械振动，D正确。答案：CD 简谐运动的描述一、学习目标1知道简谐运动的振幅、周期和频率的含义。2知道振动物体的固有周期和固有频率，并正确理解与振幅无关。二、知识点说明1.描述简谐振动的物理量，如图所示：(1)振幅：振动物体离开平衡位置的最大距离，OA=OA。(2)全振动：振子向右通过O点时开始计时，运动到A，然后向左回到O，又继续向左达到A，之后又回到O，这样一个完整的振动过程称为一次全振动。(3)周期：做简谐运动的物体完成一次全振动所需要的时间，符号T表示，单位是秒(s)。(4)频率：单位时间内完成全振动的次数，符号用f表示，且有f=1T，单位是赫兹(Hz)，1Hz=1s-1。(5)周期和频率都是表示物体振动快慢的物理量，周期越小，频率越大，振动越快。(6)相位：用来描述周期性运动在各个时刻所处的不同状态。2.简谐运动的表达式：x=Asin(t+)。(1)理解：A代表简谐运动的振幅；叫做简谐运动的圆频率，表示简谐运动的快慢，且=2T=2f；(t+)代表简谐运动的相位，是t=0时的相位，称作初相位或初相；两个具有相同频率的简谐运动存在相位差=2-1，我们说2的相位比1超前。(2)变形：x=Asin(2Tt+0)。三、典型例题例1：某振子做简谐运动的表达式为x2sin(2t6)cm则该振子振动的振幅和周期为() A2cm1sB2cm2s C1cm6sD以上全错解析：由xAsin(t)与x2sin(2t6)对照可得：A2cm，22T，T1s，A选项正确。答案：A 例2：周期为2s的简谐运动，在半分钟内通过的路程是60cm，则在此时间内振子经过平衡位置的次数和振子的振幅分别为() A15次，2cmB30次，1cmC15次，1cmD60次，2cm解析：振子完成一次全振动经过轨迹上每点的位置两次(除最大位移处)，而每次全振动振子通过的路程为4个振幅。答案：B例3：一简谐振子沿x轴振动，平衡位置在坐标原点。t=0时刻振子的位移x=-0.1m；t=43s时刻x=0.1m；t=4s时刻x=0.1m。该振子的振幅和周期可能为( )A0. 1 m，83s B0.1 m， 8s C0.2 m，83s D0.2 m，8st1t2解析：t=43s和t=4s两时刻振子的位移相同，第一种情况是此时间差是周期的整数倍4-43=nT，当n=1时T=83s。在43s的半个周期内振子的位移由负的最大变为正的最大，所以振幅是0.1m。A正确。第二种情况是此时间差不是周期的整数倍，则43-0+4-43=nT+T2，当n=0时T=8s，且由于t2是t1的二倍说明振幅是该位移的二倍为0.2m。如图答案D。答案：AD 简谐运动的回复力和能量一、学习目标1.掌握简谐运动的定义。2.了解简谐运动的运动特征。3.掌握简谐运动的动力学公式。4.了解简谐运动的能量变化规律。二、知识点说明1.简谐运动的回复力：(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，力的方向总是指向平衡位置，所以称这个力为回复力。(2)大小：F=-kx，k是弹簧的劲度系数，x是小球的位移大小。2.简谐运动的能量：(1)振子速度在变，因而动能在变；弹簧的伸长量在变，弹性势能在变。(2)变化规律：位置AAOOOBB位移的大小最大减小0增大最大速度的大小0增大最大减小0动能0增大最大减小0势能最大减小0增大最大总能(理想化)不变不变不变不变不变总结：A总机械能=任意位置的动能+势能=平衡位置的动能=振幅位置的势能；B弹簧振子在平衡位置的动能越大，振动的能量就越大；振幅越大，振幅位置的势能就越大，振动的能量就越大。三、典型例题例1：关于回复力，下列说法正确的是()A回复力是指物体离开平衡位置时受到的指向平衡位置的力B回复力是按力的作用效果命名的，它可能由弹力提供，也可能由摩擦力提供C回复力可能是某几个力的合力，也可能是某一个力的分力D振动物体在平衡位置时，其所受合力为零解析：选ABC.由回复力定义可知选项A正确；回复力是物体在振动方向上受到的合力，并不一定是物体所受合力，所以平衡位置是回复力为零的位置，并不一定是合力为零的位置，D选项错误；回复力是效果力，它可以由一个力来提供，也可以由几个力的合力来提供，B、C选项正确例2：弹簧振子做简谐运动时，下列说法中正确的是()A加速度最大时，速度也最大B位移相同时速度一定相同C加速度减小时，速度一定增大D速度相同时位移也一定相同解析：选C.加速度最大时，速度为零，A错误位移相同时，速度方向可能不同，B错误，加速度减小时，振子向平衡位置运动，速度增大，C正确速度相同时，振子的位移也可能方向相反，D错误。例3：一简谐横波以4m/s的波速沿x轴正方向传播。已知t=0时的波形如图所示，则A波的周期为1sBx=0处的质点在t=0时向y轴负向运动Cx=0处的质点在t=14s时速度为0 Dx=0处的质点在t=14s时速度值最大解析：由波的图像可知，半个波长是2m，波长是4m，周期是T=v=44=1s，A正确。波在沿x轴正方向传播，则x=0的支点在沿y轴的负方向运动，B正确。x=0的质点的位移是振幅的一半，则要运动到平衡位置的时间是13T4=112s，则t=14s时刻x=0的质点越过了平衡位置速度不是最大，CD错误。答案：AB 单摆一、学习目标1.知道什么是单摆；2.理解单摆振动的回复力来源及做简谐运动的条件；3.知道单摆的周期和什么有关，掌握单摆振动的周期公式，并能用公式解题。二、知识点说明1.定义：用一根绝对挠性且长度不变、质量可忽略不计的线悬挂一个质点，在重力作用下在铅垂平面内作周期运动，就成为单摆。2.回复力：F=-kx，其中x为摆球偏离平衡位置的位移。3.周期：简谐运动的周期T与摆长l的二次方根成正比，与重力加速度g的二次方根成反比，而与振幅、摆球的质量无关，表达式T=2lg。4.应用：利用单摆测量重力加速度。由单摆的周期公式T=2lg得到g=42lT2，测出单摆的摆长l、周期T，就可以求出当地的重力加速度。5.实验探求单摆周期与摆长的关系注意事项：(1)摆的振幅不要太大，即偏角较小，不超过5(现在一般认为是小于10)，这时才能看做是简谐振动。(2)摆线要尽量选择细的、伸缩性小的，并且尽可能长点；(3)摆球要尽量选择质量大的、体积小的；(4)悬挂时尽量使悬挂点和小球都在竖直方向；(5)细线的长度和小球的半径作为摆长的测量值；(6)小球在平衡位置时作为计时的开始与终止更好一些。三、典型例题例1：如图所示的单摆，摆球a向右摆动到最低点时，恰好与一沿水平方向向左运动的粘性小球b发生碰撞，并粘接在一起，且摆动平面不变.已知碰撞前a球摆动的最高点与最低点的高度差为h，摆动的周期为T，a球质量是b球质量的5倍，碰撞前a球在最低点的速度是b球速度的一半.则碰撞后( )A.摆动的周期为TB.摆动的周期为TC.摆球的最高点与最低点的高度差为0.3hD.摆球的最高点与最低点的高度差为0.25h解析：碰撞前后摆长不变，由T=2知，摆动的周期不变.若a球质量为M，速度为v，则B球质量为Mb=，vb=2v，由碰撞过程动量守恒得：Mv-Mbvb=(M+Mb)v代入数值解得：v=v因为h=所以h=h.答案：D例2：一单摆做小角度摆动，其振动图象如图所示，以下说法正确的是 ( )A.t1时刻摆球速度最大，悬线对它的拉力最小B.t2时刻摆球速度为零，悬线对它的拉力最小C.t3时刻摆球速度为零，悬线对它的拉力最大D.t4时刻摆球速度最大，悬线对它的拉力最大解析：由振动图线可看出，t1时刻和t0时刻，小球偏离平衡位置的位移最大，此时其速度为零，悬线对它的拉力最小，故A、C错；t2和t4时刻，小球位于平衡位置，其速度最大，悬线的拉力最大，故B错，D对。答案：D例3：如图所示， A、B分别为单摆做简谐振动时摆球的不同位置，其中，位置A为摆球摆动的最高位置，虚线为过悬点的竖直线.以摆球最低位置为重力势能零点，则摆球在摆动过程中 ( )A.位于B处时动能最大B.位于A处时势能最大C.在位置A的势能大于在位置B的动能D.在位置B的机械能大于在位置A的机械能解析：小球在摆动过程中，只有重力做功，机械能守恒，即A点的重力势能等于B点动能和势能的和。答案：BC外力作用下的振动一、 学习目标1.知道阻尼振动和无阻尼振动，并能从能量的观点给予说明。2.知道受迫振动的概念。知道受迫振动的频率等于驱动力的频率，而跟振动物体的固有频率无关。二、知识点说明1.固有频率：如果振动系统不受外力的作用，此时的振动叫做固有振动，其振动频率称为固有频率。2.阻尼振动：(1)定义：振幅逐渐减小的振动；(2)原因：系统克服阻尼的作用要做功，消耗机械能，因而振幅减小，最后停下来。(3)特点：阻尼越大，振幅减小得越快，阻尼越小，振幅减小得越慢。3.受迫振动：(1)自由振动：物体在系统内部回复力作用下产生的振动；(2)驱动力：系统受到的周期性的外力；(3)受迫振动：系统在驱动力作用下的振动叫做受迫振动。(4)不管系统的固有频率如何，它做受迫振动的频率总等于周期性驱动力的频率，与系统的固有频率无关。4.共振：驱动力频率f等于系统的固有频率f0时，受迫振动的振幅最大，这种现象叫做共振。三、典型例题例1：在接近收费口的道路上安装了若干条突起于路面且与行驶方向垂直的减速带，减速带间距为10m，当车辆经过减速带时会产生振动。若某汽车的固有频率为1.25Hz，则当该车以_m/s的速度行驶在此减速区时颠簸得最厉害，我们把这种现象称为_。解析：汽车每经过一个减速带时，减速带都给汽车一个向上的力，这个力使汽车上下颠簸，当这个力的频率等于汽车的固有频率时，汽车发生共振，振动最厉害。答案：12.5，共振例2：下列说法正确的是() A实际的自由振动必然是阻尼振动B在外力作用下的振动是受迫振动C阻尼振动的振幅越来越小D受迫振动稳定后频率与自身物理条件无关解析：实际的自由振动，必须不断克服外界阻力做功而消耗能量，振幅会逐渐减小，必然是阻尼振动，故A、C正确；只有在周期性外力(驱动力)的作用下物体所做的振动才是受迫振动，B错；受迫振动稳定后的频率由驱动力的频率决定，与自身物理条件无关，D对。答案：ACD 例3：A、B两个单摆，A摆的固有频率为f，B摆的固有频率为4f，若让它们在频率为5f的驱动力作用下做受迫振动，那么A、B两个单摆比较() AA摆的振幅较大，振动频率为f BA摆的振幅较大，振动频率为5f CB摆的振幅较大，振动频率为5f DB摆的振幅较大，振动频率为4f 解析：A、B两单摆都做受迫振动，振动的频率等于驱动力的频率5f。B摆的固有频率更接近5f，故B摆振幅较大，C正确，A、B、D错误。答案：C 波的形成与传播一、学习目标1.知道直线上机械波的形成过程。2.知道什么是横波，波峰和波谷。3.知道什么是纵波，密部和疏部。二、知识点说明1.波的形成：振动的传播称为波动，简称波。2.横波和纵波：(1)横波：质点的振动方向与波的传播方向相互垂直的波；凸起的最高处叫波峰，凹下的最低处叫波谷。(2)纵波：质点的振动方向与波的传播方向在同一直线上的波；质点分布最密的位置叫密部，质点分布最疏的位置叫疏部。3.机械波：(1)介质：波借以传播的物质，如绳、弹簧、水、空气等，介质本身不随波一起传播。(2)机械波：机械振动在介质中传播形成了机械波。4.应用：波既能传播能量，又能传播信息。三、典型例题例1：关于横波和纵波，下列说法正确的是()A质点的振动方向和波的传播方向垂直的波叫横波B质点的振动方向跟波的传播方向在同一直线上的波叫纵波C横波有波峰和波谷，纵波有密部和疏部D地震波是横波，声波是纵波答案：ABC解析：根据横波和纵波的定义知A、B、C正确；声波是一种纵波，但地震波中既有横波又有纵波，D选项错误，故选A、B、C。例2：一个小石子投向平静的湖面中心，会激起一圈圈波纹向外传播，如果此时水面上有一片树叶，下列对树叶运动情况的叙述正确的是()A树叶慢慢向湖心运动B树叶慢慢向湖岸漂去C在原处上下振动D沿着波纹做圆周运动解析：由于波在传播过程中，只传递振动能量和波源所发出的信息，而各质点不随波迁移，只在各自的位置附近做振动，故选C。答案：C例3：在敲响古刹里的大钟时，有的同学发现，停止对大钟的撞击后，大钟仍“余音未绝”，分析其原因是()A大钟的回声B大钟在继续振动，空气中继续形成声波C人的听觉发生“暂留”的缘故D大钟虽停止振动，但空气仍在振动解析：停止对大钟的撞击后，大钟做阻尼振动，仍在空气中形成声波；另一个方面即使大钟停止振动，空气中已形成的机械波也仍在传播随着能量的减弱，钟声逐渐消失。答案：B例4：下图是某绳上波形成过程的示意图。质点1在外力作用下沿竖直方向做简谐振动，带动2、3、4各个质点依次上下振动，把振动由绳的左端传到右端已知t0时，质点1开始向上运动，t时，质点1到达最上方，质点5开始向上运动。问：(1)t时，质点8、12、16的运动状态(是否运动，运动方向)如何？(2)tT时，质点8、12、16的运动状态如何？(3)tT时，质点8、12、16的运动状态如何？解析：由于质点间的相互作用，前面的质点总是带动后面的质点振动，所以后面的质点总是滞后于前面的质点。(1)t时，质点8未达到最高点，正在向上振动，质点12、16未动。(2)tT时，质点8正在向下振，质点12向上振动，质点16未振动。(3)tT时，质点8、12正在向下振动，质点16向上振动。波的图像一、学习目标1.知道波的图象，知道横、纵坐标各表示什么物理量，知道什么是简谐波。2.知道什么是波的图象，能在简谐波的图象中读出质点振动的振幅。二、知识点说明1.形状：波的图象的形状是正（余）弦曲线。2.意义：波的图象反映的是波的传播过程中某一时刻各个质点相对于各自的平衡位置的位移情况：3.作用：利用波的图象通常可以解决如下问题：(1)从图象中可以看出波长；(2)从图象中可以看出各质点振动的振幅A；(3)从图象中可以看出该时刻各质点偏离平衡位置的位移情况；(4)从图象中可以间接地比较各质点在该时刻的振动速度、动能、势能、回复力、加速度等量的大小；(5)如波的传播方向已知，则还可以由图象判断各质点该时刻的振动方向以及下一时刻的波形；(6)如波的传播速度大小书籍，更可利用图象所得的相关信息进一步求得各质点振动的周期和频率； 4.振动图像与波的图像之间的区别与联系1.相同点：两者都是按正弦或余弦规律变化的曲线，振动图像和波的图像中的纵坐标均表示质点离开平衡位置的位移，纵坐标的最大值均表示质点的振幅。2.不同点：(1)横轴坐标的意义不同：波的图像中横轴表示各个质点的平衡位置到原点的距离；振动图像中横轴表示该质点振动的时间。(2)物理意义不同：波动图像表示某一时刻各个质点离开平衡位置的距离；振动图像描述的是某一质点在不同时刻离开平衡位置的位移。(3)最大值间距的含义不同：波的图像中相邻的最大值之间的间隔等于波长；振动图像中相邻的最大值之间的间隔等于周期。三、典型例题例1：如图所示，（1）为某一波在t0时刻的波形图，（2）为参与该波动的P点的振动图象，则下列判断正确的是该列波的波速度为4ms ；B若P点的坐标为xp2m，则该列波沿x轴正方向传播C该列波的频率可能为 2 Hz；D若P点的坐标为xp4 m，则该列波沿x轴负方向传播；解析：当一列波某一时刻的波动图象已知时，它的波长和振幅就被唯一地确定，当其媒质中某质点的振动图象已知时，这列波的周期也就被唯一地确定，所以本题中的波长、周期T、波速v均是唯一的由于质点P的坐标位置没有唯一地确定，所以由其振动图象可知P点在t0后的运动方向，再由波动图象确定波的传播方向由波动图象和振动图象可知该列波的波长=4m，周期T10s，所以波速vT4ms。由P质点的振动图象说明在t=0后，P点是沿y轴的负方向运动：若P点的坐标为xp2m，则说明波是沿x轴负方向传播的；若P点的坐标为xp4 m，则说明波是沿x轴的正方向传播的该列波周期由质点的振动图象被唯一地确定，频率也就唯一地被确定为f lt0Hz综上所述，只有A选项正确。答案：A例2：如图所示，甲为某一波动在t=10s时的图象，乙为参与该波动的P质点的振动图象（1）说出两图中AA/的意义？（2）说出甲图中OA/B图线的意义？（3）求该波速v=？（4）在甲图中画出再经35s时的波形图（5）求再经过35s时p质点的路程S和位移解析：甲图中AA/表示A质点的振幅或10s时A质点的位移大小为02m，方向为负乙图中AA/表示P质点的振幅，也是 P质点在 025s的位移大小为02m，方向为负。（2）甲图中OA/B段图线表示O 到B之间所有质点在10s时的位移、方向均为负由乙图看出P质点在10s时向一y方向振动，由带动法可知甲图中波向左传播，则OA/间各质点正向远离平衡位置方向振动，A/B间各质点正向靠近平衡位置方向振动（3）甲图得波长4 m，乙图得周期 T1s 所以波速v=/T=4m/s（4）用平移法：xvt14 m（3十）所以只需将波形向x轴负向平移=2m即可，如图所示：（5）求路程：因为n=7，所以路程S=2An=2027=2。8m求位移：由于波动的重复性，经历时间为周期的整数倍时位移不变，所以只需考查从图示时刻，p质点经T/2时的位移即可，所以经35s质点P的位移仍为零。波长、频率和波速一、学习目标1.什么是波的波长，能在波的图象中求出波长。2.什么是波传播的周期（频率），理解周期与质点振动周期的关系。3.决定波的周期的因素，并知道其在波的传播过程中的特点。二、知识点说明1.波长：在波动中，振动相位总是相同的两个相邻质点间的距离，用表示。(1)在横波中，两个相邻波峰或两个相邻波谷之间的距离等于波长；(2)在纵波中，两个相邻密部或两个相邻疏部之间的距离等于波长。2.周期或频率：(1)定义：在波动中，各个质点的振动周期或频率是相同的，它们都等于波源的振动周期或频率，也叫做波的周期或频率。(2)公式：v=f=T；f表示频率，v表示波速，表示波长，T表示周期。3.波速：(1)机械波在介质中的传播速度由介质本身的性质决定，在不同的介质中，波速是不同的；(2)公式v=f适用于机械波，也适用于电磁波。(3)机械波从一种介质进入另一种介质，频率并不改变，但波速变了，所以波长会改变。三、典型例题例1：关于机械波的概念，下列说法中正确的是（）A质点振动的方向总是垂直于波传播的方向B简谐波沿长绳传播，绳内相距半个波长的两质点振动位移的大小相等C任一振动质点每经过一个周期，沿波的传播方向移动一个波长D相隔一个周期的两个时刻，简谐波的图象相同解析：波有纵波和横波两种，横波的质点振动方向总与波传播方向垂直，而纵波的质点振动方向则与波传播方向一致，所以选项A是错误的。相距半波长的两个质点振动的位移大小相等，方向相反，所以选项B是正确的。振动在传播过程中，各质点均在自己的平衡位置附近振动，并不沿传播方向移动，所以选项C是错误的。相隔一个周期的两个时刻，各质点的振动状态是相同的，则这两个时刻简谐波的波形图象是相同的，故选项D正确。答案：BD例2：一列简谐波，在时刻的波形如图所示，自右向左传播，已知在s时，P点出现第二次波峰，Q点坐标是（7，0），则以下判断中正确的是( )A质点A和质点B，在时刻的位移是相等的B在时刻，质点C向上运动C在 s末，Q点第一次出现波峰D在 s末，Q点第一次出现波峰解析：由图像知，时刻，质点AB位移大小相等，但方向相反；用“特殊点法”易判断出C点在时刻向上运动，故B正确。由s时，P点出现第二次波峰且时刻P点向下运动，可判定，。时刻A的振动状态（波峰）第一次传播到Q点时，需要的时间是，C项正确。答案：BC例3：如图所示的实线是某时刻的波形图象，虚线是经过0.2s时的波形图象。（1）假设波向左传播，求它传播的可能距离。（2）若这列波向右传播，求它的最大周期。（3）假定波速是35m/s，求波的传播方向。解析：波从实线传到虚线可能向左传播，也可能向右传播，可能在一个周期内，也可能在几个周期内。（1） 向左传播时传播的距离为：s=（n+）=（n+）4m （n=0、1、2）可能值有3m、7m、11m（2）根据t=（n+）T得：T=，在所有可能的周期中，当n=0时最大，故Tm=0.8s。（3）播在0.2s传播的距离s=vt=7m，等于s/=7/4=个波长，故可知波向左。波的衍射和干涉一、学习目标1.知道什么是波的衍射现象，知道波发生明显衍射现象的条件。2.知道波的叠加原理。3.知道什么是波的干涉现象和干涉图样。4.知道衍射和干涉现象也是波所特有的现象。二、知识点说明1.波的衍射：(1)概念：波可以绕过障碍物继续传播，这种现象叫做波的衍射。(2)条件：只有缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长差不多，或者比波长更小时才能观察到明显的衍射现象。(3)一切波都能发生颜色，衍射是波特有的现象。2.波的叠加：几列波相遇时能够保持各自的运动特征，继续传播，在它们重叠的区域里，介质的支点同时参与这几列波引起的振动，支点的位移等于这几列波单独传播时引起的位移的矢量和。3.波的干涉：(1)概念：频率相同的两列波叠加时，某些区域的振幅加大、某些区域的振幅减小，这种现象叫做波的干涉。(2)条件：两列波的频率必须相同；两个波源的相位差必须保持不变。(3)特点：A振动的相位相同的点，两列波在这点的相位差保持不变，因此两列波引起的振动总是相互加强的，质点振动的振幅最大；x=x1-x2=n，n=0，1，2B振动的相位相反的点，两列波在这点的相位差保持不变，所以它们在这点引起的振动总是相互削弱的，振幅最小，振幅之和等于0；x=x1-x2=(2n+1)，n=0，1，24.干涉和衍射是波水波、声波、电磁波等一切波所特有的现象。三、典型例题例1：下列说法中正确的是()A孔的尺寸比波长大得多时不会发生衍射现象B孔的尺寸比波长小才发生衍射现象C只有孔的尺寸跟波长相差不多或者比波长更小时，才能观察到明显的衍射现象D只有波才有衍射现象解析：波绕过障碍物的现象称为波的衍射现象，发生明显衍射的条件是孔或障碍物尺寸跟波长差不多或者比波长更小。孔径大并不是不发生衍射，只是更突出原波的传播，波面只有边缘有变化。换句话说，波的衍射现象不明显，所以A、B项错，C项正确。衍射现象是波的特有的现象，所以D项正确。答案：选CD例2：两列波相叠加发生了稳定的干涉现象，那么()A两列波的频率不一定相同B振动加强区域的各质点都在波峰上C振动加强的区域始终加强，振动减弱的区域始终减弱D振动加强的区域和振动减弱的区域不断地周期性地交换位置解析：两列波发生稳定的干涉的条件是两列波的频率相同且相位差恒定，故A错；且振动加强区始终加强，振动减弱区始终减弱，形成稳定的干涉图样，C对D错；振动加强区域的各质点只是振幅最大，它们也在自己的平衡位置附近振动，并不是只在波峰上，B错。答案：C例3：当两列波产生干涉时，如果两列波的波峰在P点相遇，下列说法正确的是()A质点P的振动始终是加强的B质点P的振幅最大C质点P的位移始终最大D质点P的位移有时为零解析：依题意两列波满足干涉条件，其波峰相遇点P一定是加强点，且振动是始终加强的，合振幅最大。但需要注意的是，加强点不能理解为位移始终是最大的，而是指两列波在振动过程中始终是加强的，这个加强点的位移有时可能为零，有时可能最大。故选项A、B、D正确。答案：ABD例4：如图所示，在同一均匀介质中有S1和S2两个波源，这两个波源的频率、振动方向均相同，且振动的步调完全一致，S1与S2之间相距为4 m，若S1、S2振动频率均为5 Hz，两列波的波速均为10 m/s，B点为S1和S2连线的中点，今以B点为圆心，以RBS1为半径画圆。(1)该波的波长为多少？(2)在S1、S2连线之间振动加强的点有几个？(3)在该圆周上(S1和S2两波源除外)共有几个振动加强的点？解析：(1)由公式，得 m2 m。(2)在S1、S2连线上任选一点A，则：|S1AS2A|42即2x2由加强的条件：xn得：2n2，故B错误；C正确，D错误。答案：C例3：如图所示，S为点光源，MN为平面镜。(1)用作图法画出通过P点的反射光线所对应的入射光线；(2)确定其成像的观察范围。解析：这是一道关于平面镜成像问题的题目，主要考查对平面镜成像规律的认识，平面镜成像的特点是：等大正立的虚像。方法是先确定像点的位置，然后再画符合要求的光线以及与之对应的入射光线。(1)先确定S对应的像S，连接PS与MN交于Q点，Q点即是过P点的反射点。连接SQ即得对应的入射光线，如图甲所示。(2)由对称性确定S后，过S连接MN两端点的边界光线SM和SN，此区域即为像点S的观察范围，如图乙所示。例4：为从军事工事内部观察到外面的目标，在工事壁上开一长方形孔。设工事壁厚d34.64cm，孔的宽度L20cm，孔内嵌入折射率n的玻璃砖如图所示，试问：(1)嵌入玻璃砖后，工事内部人员观察到外界的视野的最大张角为多少？(2)要想使外界180范围内景物全被观察到，应嵌入多大折射率的玻璃砖？解析：当人眼处于底端呈对角线向外看时，视野最大，光路如图所示，又d34.64cm，L20cm，则tan，所以30(1)折射定律，所以60，所以视野最大张角为120(2)要使视野的张角为180，即90，由折射定律得n，所以n2。答案：(1)120(2)2全反射一、学习目标1知道什么是光疏介质，什么是光密介质。2理解光的全反射现象。3理解临界角的概念，能判断是否发生全反射，并能解决相关的问题。4知道光导纤维原理及其作用。二、知识点说明1.光密介质和光疏介质：折射率较小的介质称为光疏介质，折射率较大的介质称为光密介质，光疏介质和光密介质是相对的；光在光密介质中的传播速度比在光疏介质中的传播速度小。2.全反射：(1)概念：当入射角增大到某一角度，使折射角达到90时，折射光完全消失，只剩下反射光，这种现象叫做全发射，这时的入射角叫做临界角。(2)条件：光从光密介质射入光疏介质；入射角等于或大于临界角。(3)临界角：sinC=1n=n2n1。3.光导纤维：(1)主要成分：二氧化硅。(2)特点：频带宽、损耗低、重量轻、抗干扰能力强、保真度高、工作性能可靠等。4.全反射棱镜：横截面是等腰直角三角形的棱镜叫全反射棱镜。常用的棱镜有单棱镜、3棱镜、9棱镜、简易棱镜、标杆单棱镜等。三、典型例题例1：一束单色光由空气射入玻璃，这束光的( )A速度变慢，波长变短 B速度不变，波长变短C频率增高，波长变长 D频率不变，波长变长解析单色光由空气射入玻璃时，根据v知，光的速度v变慢，光从一种介质进入另一种介质时，光的频率不变，根据v知光从空气射入玻璃时，波长变短，故选项A正确，选项B、C、D错误。答案 A例2：如图所示，空气中有一横截面为半圆环的均匀透明柱体，其内圆半径为r，外圆半径为R，Rr。现有一束单色光垂直于水平端面A射入透明柱体，只经过两次全反射就垂直于水平端面B射出。设透明柱体的折射率为n，光在透明柱体内传播的时间为t，若真空中的光速为c，则( )A.n可能为 B.n可能为2 C.t可能为D.t可能为解析：只经过两次全反射可知第一次入射角为45，反射光路图如右图所示。根据全反射可知临界角C45，再根据n可知n；光在透明柱体中运动路程为L4r，运动时间为tL/V4nr/c，则t4r/c，CD均错。答案：AB例3：一玻璃砖横截面如图所示，其中ABC为直角三角形（AC边末画出），AB为直角边ABC=45；ADC为一圆弧，其圆心在BC边的中点。此玻璃的折射率为1.5。P为一贴近玻璃砖放置的、与AB垂直的光屏。若一束宽度与AB边长度相等的平行光从AB边垂直射入玻璃砖，则( )A. 从BC边折射出束宽度与BC边长度相等的平行光B. 屏上有一亮区，其宽度小于AB边的长度C. 屏上有一亮区，其宽度等于AC边的长度D. 当屏向远离玻璃砖的方向平行移动时，屏上亮区先逐渐变小然后逐渐变大解析：本题考查光的折射和全反射.宽为AB的平行光进入到玻璃中直接射到BC面，入射角为45o临界角，所以在BC面上发生全反射仍然以宽度大小为AB长度的竖直向下的平行光射到AC圆弧面上.根据几何关系可得到在屏上的亮区宽度小于AB的长度，BD正确。答案：BD光的干涉一、学习目标1.认识光的干涉现象及产生光干涉的条件。2.理解光的干涉条纹形成原理，认识干涉条纹的特征。、二、知识点说明1.光的干涉：来自两个光源的光在一些位置相互加强，在另一些位置相互削弱，得到明暗相间的条纹，也证明光是一种波。2.光的干涉产生条件：只有两列光波的频率相同，相位差恒定，振动方向一致的相干光源，才能产生光的干涉。3.决定条纹间距的条件：(1)当两个光源与屏上某点的距离之差等于半波长的偶数倍时，两列光在这点相互加强，这里出现亮条纹；(2)当两个光源在屏上某点的距离之差等于半波长的奇数倍时，两列光在这点相互削弱，这里出现暗条纹。三、典型例题例1：如图为双缝干涉的实验示意图，若要使干涉条纹的间距变大可改用长更_（填长、短）的单色光，或是使双缝与光屏间的距离_（填增大、减小）。解析：依据双缝干涉条纹间距规律，可知要使干涉条纹的间距变大，需要改用波长更长的单色光，应将增大双缝与屏之间的距离L。答案：长，增大。例2：已知某玻璃对蓝光的折射率比对红光的折射率大，则两种光（ ） A.在该玻璃中传播时，蓝光的速度较大 B.以相同的入射角从空气斜射入该玻璃中，蓝光折射角较大 C.从该玻璃中射入空气发生反射时，红光临界角较大 D.用同一装置进行双缝干涉实验，蓝光的相邻条纹间距较大解析：由可知，蓝光在玻璃中的折射率大，蓝光的速度较小，A错；以相同的入射角从空气中斜射入玻璃中，蓝光的折射率大，向法线靠拢偏折得多，折射角应较小，B错。从玻璃射入空气发生全反射时的临界角由公式可知，红光的折射率小，临界角大，C正确；用同一装置进行双缝干涉实验，由公式可知蓝光的波长短，相邻条纹间距小，D错。答案：C例3：在杨氏双缝干涉实验中，如果( )（A）用白光作为光源，屏上将呈现黑白相间的条纹（B）用红光作为光源，屏上将呈现红黑相间的条纹（C）用红光照射一条狭缝，用紫光照射另一条狭缝，屏上将呈现彩色条纹（D）用紫光作为光源，遮住其中一条狭缝，屏上将呈现间距不等的条纹解析：白光作杨氏双缝干涉实验，屏上将呈现彩色条纹，A错；用红光作光源，屏上将呈现红色两条纹与暗条纹（即黑条纹）相间，B对；红光和紫光频率不同，不能产生干涉条纹，C错；紫光作光源，遮住一条狭缝，屏上出现单缝衍射条纹，即间距不等的条纹，D对。答案：BD 光的偏振一、学习目标1通过实验，认识振动中的偏振现象，知道只有横波有偏振现象。 2了解偏振光和自然光的区别，从光的偏振现象知道光是横波。 3了解日常见到的光多数是偏振光，了解偏振光在生产生活中的一些应用。二、知识点说明1.偏振现象：(1)内容：振动方向对于传播方向的不对称性叫做偏振。(2)偏振光：在垂直于传播方向的平面上，沿着某个特定的方向振动，这种光叫做偏振光，只有横波才有偏振现象。(3)自然光在不同的表面反射时，反射光和折射光都是偏振光，入射角变化时，偏振的程度也有变化。2.偏振现象的应用：(1)在摄影镜头前加上偏振镜消除反光；(2)摄影时控制天空亮度，使蓝天变暗；(3)试用偏振镜看立体电影；(4)生物的生理机能和偏振光密切相关；(5)汽车使用偏振片防止夜晚对面车灯晃眼。三、典型例题例1：光在科学技术、生产和生活中有着广泛的应用，下列说法正确的是（ ）A. 用透明的标准平面样板检查光学平面的平整程度是利用光的偏振现象B. 用三棱镜观察白光看到的彩色图样是利用光的衍射现象C. 在光导纤维束内传送图像是利用光的色散现象D. 光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象解析：用透明的标准平面样板检查光学平面的平整程度是利用光的薄膜干涉现象，A错；用三棱镜观察白光看到的彩色图样是利用光的折射形成的色散现象，B错；在光导纤维束内传送图像是利用光的全反射现象，C错；光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象，D对。答案：D例2：下列有关光现象的说法正确的是（ ）A.