高考物理 专题十一选修3-4课件 新人教版

1、专题十一选修34,模块定位：选修34模块涉及的知识主要有：(1)在简谐运动的过程中，振幅、周期、频率、位移时间图象；(2)振动图象和波动图象；(3)机械振动和机械波的周期性；(4)波速、波长和频率(周期)的关系；(5)光的折射定律及全反射；(6)相对论的基本结论近几年的高考对本专题的考查主要集中在波动图象和振动图象的理解和应用上，关于波的干涉、衍射等几乎没考，在后期复习时除了要重视振动图象和波动图象的复习，还要重视波的干涉、衍射、多普勒效应及单摆实验和测定折射率实验的复习,题型以选择题、填空题为主试题大多是以考查级知识点为主，兼顾其他知识点，通常是经典题及其变形题，与实际联系的问题成为热点试题

2、难度中等或容易，尽管如此，有些题还是容易失分的，应引起注意,知识网络：,重点知识归纳,一、波动图象和振动图象的比较,特别提醒 由t时刻的振动图象画出tt时刻的振动图象时，只需将图象向下延续t一段时间但若由t时刻波形图画出tt时刻的波形图时，一般有两种方法： 1平移法：先算出经t时间波传播的距离xvt，再把波形沿波的传播方向平移x.当x，即xnx时，可采取去整(n)留零(x)的方法，只需平移x即可 2特殊点法：在波形上找特殊点，如过平衡位置的点或与它相邻的波峰和波谷等，判断出这些点经过t后的位置，画出相应的正弦曲线或余弦曲线即可,二、质点的振动方向和波的传播方向的互判方法,特别提醒 1.研究波动

3、和振动方向的关系，首先要区分波动图象和振动图象，横坐标的物理意义是两种图象最明显的区别，具体研究时要分清两坐标轴的单位和标度 2两种方向的互判方法较多，应用时只需根据实际情况灵活应用一种方法即可,三、几何光学的常见现象,特别提醒,特别提醒 1.光的干涉和衍射现象说明光具有波动性，光的偏振现象说明光是横波 2光的干涉条纹和光的衍射条纹的最大区别是研究条纹间距是否均匀，中央条纹和两侧条纹的亮度是否相同,高考热点示例,两种图象的综合判断是高考考查的热点，处理此类问题一般要注意两点 (1)首先要区分两种图象，质点的振动图象和波的图象振动图象是介质中某质点振动的位移随时间变化的图象，波的图象是介质中大量

4、质点在某时刻的“位置排列”图象介质中每一个质点都对应各自的振动图象，只有平衡位置相距xn(n1、2、3、)的质点，振动,(2009年高考福建理综卷)图111甲为一列简谐横波在t0.10 s时刻的波形图，P是平衡位置为x1 m处的质点，Q是平衡位置为x4 m处的质点，图乙为质点Q的振动图象，则(),图111,At0.15 s时，质点Q的加速度达到正向最大 Bt0.15 s时，质点P的运动方向沿y轴负方向 C从t0.10 s到t0.25 s，该波沿x轴正方向传播了6 m D从t0.10 s到t0.25 s，质点P通过的路程为30 cm,【答案】AB,图112,Aa处质点的振动图象 Bb处质点的振动

5、图象 Cc处质点的振动图象 Dd处质点的振动图象,1波的多解问题原因分析 波动问题的一个显著特点是多解性，即题目有多个答案或一系列解，出现多解的原因主要有以下几点： (1)波的空间周期性 在波的传播方向上，相距为波长整数倍的多个质点的振动情况是完全相同的，与平衡位置的横坐标为x0的质点振动情况相同的质点有无数个，即xnx0(n0,1,2，)的质点振动情况相同,(2)波的时间周期性 在波的传播过程中，经过周期的整数倍时，其波形图线是相同的，即tkTt0(k0,1,2，)时的波的图象与t0时刻波的图象相同 (3)波传播的双向性 在一维的条件下，机械波既可以向x轴正方向传播，也可以向x轴负方向传播，

6、这就是波传播的双向性如图113所示,图113,实线为t时刻的波形，虚线为(tt)时刻的波形，则波沿正、负两个方向由实线波形到虚线波形的传播最短时间之和为一个周期，最短传播距离之和为一个波长即t左t右T，x左x右. (4)介质中两质点间的距离与波长关系的不确定性 已知两质点平衡位置间的距离及某一时刻它们所在的位置，由于波的空间周期性，则两质点间存在多种可能波形做这类题时，可据题意，在两质点间先画出最简波形，然后再做一般分析，从而写出两质点间的距离与波长关系的通式,(2010年镇江模拟)如图114实线是某时刻的波形图象，虚线是经过0.2 s时的波形图象求：,图114,(1)波传播的可能距离； (2

7、)可能的周期(频率)； (3)可能的波速； (4)若波速是35 m/s，求波的传播方向； (5)若0.2 s小于一个周期时，传播的距离、周期(频率)、波速,【自主解答】(1)波的传播方向有两种可能：向左传播或向右传播向左传播时，传播的距离为 xn3/4(4n3)m(n0、1、2) 向右传播时，传播的距离为 xn/4(4n1)m(n0、1、2) (2)向左传播时，传播的时间为tnT3T/4 得：T4t/(4n3)0.8/(4n3)(n0、1、2) 向右传播时，传播的时间为tnTT/4,(5)若0.2 s小于一个周期，说明波在0.2 s内传播的距离小于一个波长则：向左传播时，传播的距离x3/43

8、m；传播的时间t3T/4得：周期T0.267 s；波速v15 m/s. 向右传播时，传播的距离为/41 m；传播的时间tT/4得：周期T0.8 s；波速v5 m/s. 【答案】见解析,2(2010年高考福建卷)一列简谐横波在t0时刻的波形如图中的实线所示，t0.02 s时刻的波形如图115中虚线所示若该波的周期T大于0.02 s，则该波的传播速度可能是(),图115,A2 m/sB3 m/s C4 m/s D5 m/s,1确定研究的光线 (1)该光线往往已知是入射光线，还有可能是反射光线或折射光线 (2)有时不明确，需据题意分析、寻找如：有的临界光线、边界光线等 2找入射点，确认界面，并画出法

9、线 3明确两介质折射率的大小关系 (1)若光疏光密：定有反射、折射光线 (2)若光密光疏：如果入射角大于或等于临界角，一定发生全反射 4根据反射定律、折射定律作出光路图，结合几何关系，具体求解,图116,(2010年高考重庆卷)如图116所示，空气中有一折射率为 的玻璃柱体，其横截面是圆心角为90、半径为R的扇形OAB.一束平行光平行于横截面，以45入射角照射到OA上，OB不透光若只考虑首次入射到圆弧上 的光，则 上有光透出部分的弧长为(),图117,【答案】B,图118,3(2009年高考全国卷)一玻璃砖横截面如图118所示，其中ABC为直角三角形(AC边未画出)，AB为直角边，ABC45，

10、ADC为一圆弧，其圆心为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边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边折射出一束宽度与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,1光的干涉要分析的几个问题 (1)干涉条件：频率相同、相差恒定、振动方向在同一直线上 (2)明暗条纹形成条件： k，k1,2，亮条纹； (2k1)/2，k1,2，暗条纹； (3)条纹间距xl/d，用双缝干涉测光的波长的原理：dx/l.,

11、2关于薄膜干涉要弄清的几个问题 (1)哪两列光波发生干涉； (2)应该从哪个方向去观察干涉图样； (3)条纹会向哪个方向侧移； (4)同一亮纹光程差相同(为什么劈尖干涉的条纹是直线，而牛顿环是圆形),1801年，托马斯杨用双缝干涉实验研究了光波的性质.1834年，洛埃利用平面镜同样得到了杨氏干涉的结果(称洛埃镜实验),图119,(1)洛埃镜实验的基本装置如图119所示，S为单色光源，M为一平面镜试用平面镜成像作图法画出S经平面镜反射后的光与直接发出的光在光屏上相交的区域 (2)设光源S到平面镜的垂直距离和到光屏的垂直距离分别为a和L，光的波长为，在光屏上形成干涉条纹写出相邻两条亮纹(或暗纹)间

12、距离x的表达式,图1110,4(2010年浙江模拟)登山运动员在登雪山时要注意防止紫外线的过度照射，尤其是眼睛更不能长时间被紫外线照射，否则将会严重地损伤视力有人想利用薄膜干涉的原理设计一种能大大减小紫外线对眼睛伤害的眼镜他选用的薄膜材料的折射率为n1.5，所要消除的紫外线的频率为8.11014 Hz， (1)他设计的这种“增反膜”所依据的原理是_ (2)这种“增反膜”的厚度是多少？,(3)请判断以下有关薄膜干涉的说法正确的是() A薄膜干涉说明光具有波动性 B如果薄膜的厚度不同，产生的干涉条纹一定不平行 C干涉条纹一定是彩色的 D利用薄膜干涉也可以“增透” 解析：(1)为了减少进入眼睛的紫外

13、线，应使入射光分别从该膜的前后两个表面反射出来形成的光叠加后加强,在膜中的波长是/n2.47107 m，故膜的厚度至少是1.23107 m. (3)干涉和衍射都证明光具有波动性，如果薄膜厚度均匀变化，则干涉条纹一定平行，白光的干涉条纹为彩色条纹，单色光的干涉条纹则为该色光颜色，当膜的厚度为四分之一波长时，两反射光叠加后减弱则会“增透” 答案：(1)两反射光叠加后加强 (2)1.23107 m(3)AD,2注意事项 (1)选择材料时摆线应选择细而不易伸长的线，比如用单根尼龙线、胡琴丝弦或蜡线等，长度一般不应短于1 m小球应选用密度较大的金属球，直径应较小，最好不超过2 cm. (2)单摆悬线的上

14、端不可随意卷在铁夹的杆上，应夹紧在铁夹中，以免摆动时发生摆线下滑、摆长改变的现象 (3)摆动时控制摆线偏离竖直方向不超过10.,(4)摆动时，要使之保持在同个运动平面内，不要形成圆锥摆 (5)计算单摆的振动次数时，应在摆球通过最低位置时开始计时，以后摆球从同一方向通过最低位置时进行读数，且在数“零”的同时按下秒表，开始计时计数,(9分)(2009年高考浙江理综卷)(1)在“探究单摆周期与摆长的关系”实验中，两位同学用游标卡尺测量小球的直径如图1111甲、乙所示测量方法正确的是_(选填“甲”或“乙”),图1111,(2)实验时，若摆球在垂直纸面的平面内摆动，为了将人工记录振动次数改为自动记录振动

15、次数，在摆球运动最低点的左、右两侧分别放置一激光光源与光敏电阻，如图1112甲所示光敏电阻与某一自动记录仪相连，该仪器显示的光敏电阻阻值R随时间t变化图线如图乙所示，则该单摆的振动周期为_,若保持悬点到小球顶点的绳长不变，改用直径是原小球直径2倍的另一小球进行实验，则该单摆的周期将_(填“变大”、“不变”或“变小”)，图乙中的t将_(填“变大”、“不变”或“变小”),图1112,【规范解答】(1)用游标卡尺测量时，被测物体应卡物体在两平行的外侧量间，故乙图正确(2分) (2)小球摆动到最低点时，挡光使得光敏电阻阻值增大，从t1时刻开始，再经两次挡光完成一个周期，故T2t0；(4分),【答案】(

16、1)乙(2)2t0变大变大,2注意事项 (1)玻璃砖要厚，用手拿玻璃砖时，只能接触玻璃毛面或棱，严禁用玻璃砖当尺子画界面；,(2)入射角应在30到60之间； (3)大头针要竖直插在白纸上，且玻璃砖每一侧两枚大头针P1与P2间、P3与P4间的距离应尽量大一些，以减小确定光路方向时造成的误差； (4)玻璃砖的折射面要画准； (5)由于要多次改变入射角重复实验，所以入射光线与出射光线要一一对应编号以免混乱,(2010年高考福建理综卷)某同学利用“插针法”测定玻璃的折射率，所用的玻璃砖两面平行正确操作后，作出的光路图及测出的相关角度如图1113所示(1)此玻璃的折射率计算式为n_(用图中的1、2表示)；(2)如果有几块宽度大小不同的平行玻璃砖可供选择，为了减小误差，应选用宽度_(填“大”或“小”)的玻璃砖来测量,图1113,(2009年高考北京理综卷)在“用双缝干涉测光的波长”实验中，将双缝干涉实验仪按要求安装在光具座上(如图1114甲)，并选用缝间距d0.20 mm的双缝屏从仪器注明的规格可知，像屏与双缝屏间的距离l700 mm.然后，接通电源使光源