物理选修模块3—4考纲与教材导读

1、2015届高考物理备考三轮资料 谷城一中高三物理物理选修模块34知识梳理及考纲、教材导读主题一：机械振动与机械波【课标与考纲比照】教材目录高考大纲1、简谐运动2、简谐运动的描述3、简谐运动的回复力和能量4、单摆5、外力作用下的振动6、波的形成和传播7、波的图像8、波长、频率和波速9、波的衍射和干涉10、多普勒效应11、惠更斯原理1、简谐运动（）2、简谐运动的公式和图像（）3、单摆、周期公式（）4、受迫振动和共振（）5、机械波（）6、横波和纵波（）7、波的图像（）8、波速、波长和频率（周期）的关系（）9、波的干涉和衍射现象（）10、多普勒效应（）11、实验一：探究单摆的运动、用单摆测定重力加速度

2、建议：从考纲看，本主题的重点应在简谐运动的公式和图像、波的图像运用上，建议做适量典型题强化。其他知识属于识记，也要记牢。实验也不可忽视。【知识梳理与教材导读】第十一章§1-§3简谐运动的描述、回复力和能量（与考纲知识点1、2相对应）1、机械振动：物体（或物体的一部分）在某一中心位置两侧来回做往复运动，叫做机械振动。机械振动产生的条件是：回复力不为零；阻力很小。使振动物体回到平衡位置的力叫做回复力，回复力属于效果力，在具体问题中要注意分析什么力提供了回复力。2、简谐振动：在机械振动中最简单的一种理想化的振动。对简谐振动可以从两个方面进行定义或理解：物体在跟位移大小成正比，并且

3、总是指向平衡位置的回复力作用下的振动，叫做简谐振动；物体的振动参量（位移、速度、加速度等），随时间按正弦或余弦规律变化的振动，叫做简谐振动。3、描述振动的物理量：研究振动除了要用到位移、速度、加速度、动能、势能等物理量以外，为适应振动特点还要引入一些新的物理量。位移x：由平衡位置指向振动质点所在位置的有向线段叫做位移。位移是矢量，其最大值等于振幅。振幅A：做机械振动的物体离开平衡位置的最大距离叫做振幅，振幅是标量，表示振动的强弱。振幅越大表示振动的机械能越大，做简揩振动物体的振幅大小不影响简揩振动的周期和频率。周期T：振动物体完成一次余振动所经历的时间叫做周期。频率f：振动物体单位时间内完成全

4、振动的次数。角频率：角频率也叫角速度，即圆周运动物体单位时间转过的弧度数。周期、频率、角频率的关系是：，.相位：表示振动步调的物理量。4、简谐运动的表达式： 【振幅A，周期T，相位，初相】5、简谐运动图象描述振动的物理量（1）直接描述量：振幅A；周期T；任意时刻的位移t.（2）间接描述量：频率f：;角速度：.x-t图线上一点的切线的斜率等于（3）从振动图象中的x分析有关物理量(、a、F的大小变化和方向， EK EP及E的变化情况)6、问题与练习：P5T3、P10T3和T4、P12T4第十一章§4-§5单摆、受迫振动和共振（与考纲知识点3、4和11相对应）1、单摆的回复力：单

5、摆在偏角很小时，可看做简谐运动，重力沿切线方向的分力提供回复力。（分析见教材P13-14）2、单摆周期公式：（周期T与质量m和振幅A无关）3、实验：探究单摆的运动、用单摆测定重力加速度（为摆长悬点到球心的距离或摆线长加上小球半径，t为n次全振动所用时间）。实验原理、器材及选择、步骤及注意事项、数据处理及误差分析详见教材P15-16。4、受迫振动和共振：物体在周期性外力作用下的振动叫受迫振动。受迫振动的规律是：物体做受迫振动的频率等于策动力的频率，而跟物体固有频率无关。当策动力的频率跟物体固有频率相等时，受迫振动的振幅最大，这种现象叫共振。共振是受迫振动的一种特殊情况。（详见教材P18-19）

6、5、实验与练习：P19演示实验、P17T1T2T3T4、P21T1T2T3T4第十二章§1-§3波的形成和传播、波的图像,波长、频率和波速（与考纲知识点5、6、7、8相对应）1、机械波：机械振动在介质中的传播过程叫机械波，机械波产生的条件有两个：一是要有做机械振动的物体作为波源，二是要有能够传播机械振动的介质。2、机械波的特点：每一质点都以它的平衡位置为中心做简振振动；后一质点的振动总是落后于带动它的前一质点的振动。波只是传播运动形式（振动）和振动能量，介质并不随波迁移。3、横波和纵波：质点的振动方向与波的传播方向垂直的叫横波。质点的振动方向与波的传播方向在同一直线上的叫纵

7、波。气体、液体、固体都能传播纵波，但气体和液体不能传播横波，声波在空气中是纵波，声波的频率从20到2万赫兹。电磁波是横波。4、横波的图象：用横坐标x表示在波的传播方向上各质点的平衡位置，纵坐标y表示某一时刻各质点偏离平衡位置的位移。简谐波的图象是正弦曲线，也叫正弦波。简谐波的波形曲线与质点的振动图象都是正弦曲线，但他们的意义是不同的。波形曲线表示介质中的“各个质点”在“某一时刻”的位移，振动图象则表示介质中“某个质点”在“各个时刻”的位移。 5、描述机械波的物理量：波长：两个相邻的、在振动过程中对平衡位置的位移总是相等的质点间的距离叫波长。振动在一个周期内在介质中传播的距离等于波长。频率f：波

8、的频率由波源决定，在任何介质中频率保持不变。波速v：单位时间内振动向外传播的距离。波速的大小由介质决定。6、波的传播规律波速与波长和频率的关系： 7、问题与练习：P26T3、P28T1T2T3T4、P30例题2、P31T4第十二章§4-§6波的衍射、干涉、多普勒效应、惠更斯原理（与考纲知识点9、10相对应）衍射、干涉及多普勒效应是一切（包括电磁波）波特有的现象。1、衍射：波绕过障碍物或小孔继续传播的现象。产生显著衍射的条件是障碍物或孔的尺寸比波长小或与波长相差不多。“闻其声不见其人”是声波的衍射现象。2、干涉：频率相同的两列波叠加，使某些区域的振动加强，使某些区域振动减弱，

9、并且振动加强和振动减弱区域相互间隔的现象。产生稳定干涉现象的条件是：两列波的频率相同，相差恒定。稳定的干涉现象中，振动加强区和减弱区的空间位置是不变的，加强区的振幅等于两列波振幅之和，减弱区振幅等于两列波振幅之差。判断加强与减弱区域的方法一般有两种：一是画峰谷波形图，峰峰或谷谷相遇增强，峰谷相遇减弱。二是相干波源振动相同时，某点到二波源程波差是波长整数倍时振动增强，是半波长奇数倍时振动减弱。3、多普勒效应（1）多普勒效应：由于波源和观察者之间有相对运动，使观察者感到频率变化的现象叫做多普勒效应。（2）多普勒效应的成因：声源完成一次全振动，向外发出一个波长的波，频率表示单位时间内完成的全振动的次

10、数，因此波源的频率等于单位时间内波源发出的完全波的个数，而观察者听到的声音的音调，是由观察者接受到的频率，即单位时间接收到的完全波的个数决定的。（3）多普勒效应的应用: 现代医学上使用的胎心检测器、血流测定仪等有许多都是根据这种原理制成。根据汽笛声判断火车的运动方向和快慢，以炮弹飞行的尖叫声判断炮弹的飞行方向等。红移现象：在20世纪初，科学家们发现许多星系的谱线有“红移现象”，所谓“红移现象”，就是整个光谱结构向光谱红色的一端偏移，这种现象可以用多普勒效应加以解释：由于星系远离我们运动，接收到的星光的频率变小，谱线就向频率变小（即波长变大）的红端移动。科学家从红移的大小还可以算出这种远离运动的

11、速度。这种现象，是证明宇宙在膨胀的一个有力证据。4、惠更斯原理：（略）5、实验与练习：P32-34演示实验、P36T3T4T5主题二：电磁振荡与电磁波【课标与考纲比照】教材目录高考大纲1、电磁波的发现2、电磁振荡3、电磁波的发射和接收4、电磁波与信息化社会5、电磁波谱1、变化的磁场产生电场、变化的电场产生磁场、电磁波及其传播（I）2、电磁波的产生、发射和接收（I）3、电磁波谱（I）建议：本主题可按照考纲要求对教材进行梳理，增强知识记忆。教材“电磁振荡”一节虽考纲没有提，个人认为有必要做适当了解，但不要钻得太深。【知识梳理与教材导读】§1电磁波的发现（与考纲知识点1相对应）麦克斯韦预言

12、了电磁波的存在，赫兹通过实验发现了电磁波。一、麦克斯韦电磁场理论1、内容：变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场。2、理解：均匀变化的磁场（电场）产生稳定电场（磁场）；非均匀变化的磁场（电场）产生变化电场（磁场）。二、电磁波1、电磁场：如果在空间某区域中有周期性变化的电场,那么这个变化的电场就在它周围空间产生周期性变化的磁场;这个变化的磁场又在它周围空间产生新的周期性变化的电场,变化的电场和变化的磁场是相互联系着的,形成不可分割的统一体,这就是电磁场。2、电磁波：电磁场由发生区域向远处的传播就是电磁波。3、电磁波的特点：(1) 电磁波是横波,电场强度E 和磁感应强度B按正弦规律变化,二者相互垂

13、直,均与波的传播方向垂。(2)电磁波可以在真空中传播,速度和光速相同。(3) 电磁波具有波的特性。4、传播规律：（由波源决定，由介质决定）三、赫兹的电火花实验赫兹观察到了电磁波的反射、折射、干涉、偏振和衍射等现象，他还测量出电磁波和光有相同的速度。这样赫兹证实了麦克斯韦关于光的电磁理论，赫兹在人类历史上首先捕捉到了电磁波。§2-§4电磁振荡、电磁波的发射和接收（与考纲知识点2相对应）一、电磁振荡（一）电磁振荡的产生LC振荡回路 LC振荡回路在一个周期内充放电各两次，电流的方向改变两次。（二）电磁振荡的周期和频率： 二、电磁波的发射和接收1、无线电波的发射：（1）要有效地发射

14、电磁波，振荡电路必须具有如下特点：要有足够高的振荡频率；振荡电路的电场和磁场必须分散到尽可能大的空间（开放电路）。（2）调制：在电磁波的发射中，使电磁波随各种信号而改变的技术叫调制。调制分为两种：调幅（AM）和调频（FM）。2、无线电波的接收：（1）调谐（选台）：在无线电波的接收中，使接收电路产生电谐振（电共振）的过程叫做调谐。（2）解调（检波）：从调谐电路接收到感应电流中还原声音和图像信号过程叫解调，解调是调制的逆过程。调幅波的解调叫检波。§5电磁波谱（与考纲知识点3相对应）1、电磁波谱：按波长由长到短（或频率由小到大）的次序依次是无线电波、红外线、可见光、紫外线、x射线、射线。依

15、次是波动性越来越弱、粒子性越来越强。2、电磁波谱及其应用电磁波谱无线电波红外线可见光紫外线X射线射线产生机理在振荡电路中，自由电子作周期性运动产生原子的外层电子受到激发产生的原子的内层电子受到激发后产生的原子核受到激发后产生的主要性质热作用。一切物体都在向外辐射红外线，物体温度越高，辐射红外线越强，波长越长化学作用穿透能力较强穿透能力很强，能穿透几厘米的铅板(几十厘米厚混凝土)应用广播、电视、雷达、通信红外摄影、红外遥感、遥控、加热照明、取暖等荧光效应、杀菌消毒金属探伤、人体透视金属探伤3、电磁波与机械波的比较：共同点：都能产生干涉和衍射现象；它们波动的频率都取决于波源的频率；在不同介质中传播

16、，频率都不变 不同点：机械波的传播一定需要介质，其波速与介质的性质有关，与波的频率无关而电磁波本身就是一种物质，它可以在真空中传播，也可以在介质中传播电磁波在真空中传播的速度均为3.0×108，在介质中传播时，波速和波长不仅与介质性质有关，还与频率有关主题三：光【课标与考纲比照】教材目录高考大纲1、光的反射和折射2、全反射3、光的干涉4、实验：用双缝干涉测光的波长5、光的衍射6、光的偏振7、光的颜色、色散8、激光1、光的折射定律（）2、折射率（）3、全反射、光导纤维（）4、光的干涉、衍射和偏振现象（）5、实验二：测定玻璃的折射率（）6、实验三：用双缝干涉测光的波长（）建议：本主题虽然

17、考纲与教材相比少了“光的反射”和“激光”，但“光的反射（在初中已学）”和“激光”个人认为仍然要掌握和了解。本主题在三轮复习中应侧重知识的梳理记忆和实验内容。【知识梳理与教材导读】本章前言关于“光的本性”的认识牛顿的微粒说，惠更斯的波动说麦克斯韦光的电磁说，爱因斯坦光子说。光既具有波动性，又具有粒子性。§1§2光的反射和折射、全反射（与考纲知识点1、2、3和5相对应）1、光的反射定律内容及表达式：（见教材P44-45）2、光的折射定律内容及表达式：（见教材P44-45）3、光路可逆原理：一切几何光路都是可逆的。4、介质的折射率：光从真空射入某种介质发生折射时，入射角的正弦与折

18、射角的正弦之比，叫做这种介质的绝对折射率，简称折射率。定义式（光从真空射入介质）。5、光速与折射率的关系式：6、全反射：定义当光从光密介质进入光疏介质时,同时发生折射和反射。当入射角增大到某一角度,使折射角等于90°时，折射光完全消失，只剩下反射光，这种现象叫做全反射，这时的入射角叫做临界角（用C表示）。产生全反射的条件一是光从光密介质射入光疏介质，二是入射角等于或大于临界角。临界角公式.7、全反射棱镜、光导纤维及其应用（见教材P50-52）8、实验与练习：测定玻璃的折射率看教材“P46实验”和 “P48练习T6”；观察全反射现象看教材“P49演示实验”和“P53练习T4、T5和T6

19、”§3§8光的干涉、衍射和偏振现象,光的色散，激光（与考纲知识点4、6对应）光的干涉和衍射现象证明光是一种波，光的偏振现象证明光是横波。物理量红橙黄绿蓝靛紫频率小 大真空中波长长 短同一介质的折射率小 大同一介质中的速度小 大同一介质的临界角大 小同一双缝干涉实验装置条纹间距大 小一、光的干涉（阅读教材P54-58和P68-69）1、产生稳定干涉的条件：只有两列光波的频率相同，位相差恒定，振动方向一致的相干光源，才能产生光的干涉。由两个普通独立光源发出的光，不能产生干涉现象。2、双缝干涉图样特点：用单色光做实验，图样为明暗相间的等间距条纹；用白光做实验，图样为彩色条纹，中央

20、为白色。3、图样形成原因分析：两列频率、位相和振动方向均相同的相干光源，当光屏上某点到两光源的路程差满足时，屏上出现亮条纹；当光屏上某点到两光源的路程差满足时，屏上出现暗条纹。【P56练习T2、T3】4、实验：用双缝干涉测量光的波长。相邻两条亮（暗）条纹的间距x为： 【P59练习T3】5、薄膜干涉及其应用原理：薄膜前后两个面的反射光（相干光）叠加形成的干涉。应用：干涉法检查精密部件的表面；增透膜是在透镜、棱镜等光学元件表面涂的一层氟化镁薄膜。当薄膜的两个表面上反射光的路程差等于半个波长时，反射回来的光抵消。从而增强了透射光的强度。显然增透膜的厚度应该等于光在该介质中波长的1/4。二、光的衍射（

21、阅读教材P59-62）1、光发生明显衍射的条件:障碍物或孔的尺寸与光波波长相差不多，甚至比光波波长还小时，出现明显的衍射现象2、现象：单缝衍射：单色光入射单缝时，出现明暗相间不等距条纹，中间亮条纹较宽、较亮，两边亮条纹较窄、较暗；白光入射单缝时，出现彩色条纹。圆孔衍射：光入射微小的圆孔时，出现明暗相间不等距的圆形条纹。泊松亮斑：光入射圆屏时，在园屏后的影区内有一亮斑。【P62练习T3】三、光的偏振（阅读教材P63-66）自然光：从普通光源（太阳、电灯等）直接发生的光，沿着各个方向振动的光波的强度都相同的，这种光都是自然光偏振光：自然光通过第一个偏振片P1（叫起偏器）后，只有振动方向跟“狭缝”方

22、向平行的光波才能通过，自然光通过偏振片Pl后变成了偏振光。但由于自然光中沿各个方向振动的光波强度都相同，所以不论晶片转到什么方向，都会有相同强度的光透射过来再通过第二个偏振片P2（叫检偏器）去观察就不同了；不论旋转哪个偏振片，两偏振片透振方向平行时，透射光最强，两偏振片的透振方向垂直时，透射光最弱光的偏振现象在技术中有很多应用例如在照相机镜头上加一个偏振片，使偏振片的透振方向与反射光的偏振方向垂直，就可以把反射光滤掉，而摄得清晰的照片；此外，还有电子表的液晶显示、立体电影、消除车灯眩光等等四、激光（阅读教材P71-73）（1）激光的特性：平行度非常好；高度的相干性；亮度高。（2）激光的应用：利

23、用激光的平行度非常高激光光纤通信、激光测距雷达、激光读取光盘信息；利用激光的高亮度激光打孔、切割、焊接及激光手术等；利用激光的相干性双缝干涉、全息照相。主题四：相对论【课标与考纲比照】教材目录高考大纲1、相对论的诞生2、时间和空间的相对性3、狭义相对论的其他结论4、广义相对论简介1、狭义相对论的基本假设（）2、质速关系、质能关系（）3、相对论质能关系式（）建议：本主题在通读教材基础上按考纲要求落实，其中质能关系式要求能正确理解其含义，并能进行简单计算，不拓展。广义相对论不作要求。【知识梳理与教材导读】本章知识在通读教材基础上落实考纲要求爱因斯坦狭义相对论的基本假设、质速关系、质能关系和相对论质

24、能关系式。一、爱因斯坦狭义相对论的基本假设：狭义相对性原理：在不同的惯性参考系中，一切物理定律都是相同的。光速不变原理：在不同的惯性参考系中，真空中的光速都是相同的。即光速与光源、观测者间的相对运动没有关系。二、狭义相对论时空观与经典时空观的区别：经典物理学的时空观（牛顿物理学的绝对时空观）时间和空间是脱离物质而存在的，是绝对的，空间与时间之间没有任何联系。相对论的时空观（爱因斯坦相对论的相对时空观）空间和时间都与物质的运动状态有关。三、相对论的时空观(时长尺短)1同时的相对性：指两个事件，在一个惯性系中观察是同时的，但在另外一个惯性系中观察却不再是同时的。2长度的相对性：指相对于观察者运动的

25、物体，在其运动方向的长度，总是小于物体静止时的长度。而在垂直于运动方向上，其长度保持不变。长度收缩公式： 3时间间隔的相对性：指某两个事件在不同的惯性系中观察，它们发生的时间间隔是不同的。公式表示：.【式中：表示与物体相对静止的观察者测得的时间间隔，表示与物体相对运动的观察者测得的时间间隔，v表示观察者与物体之间的相对速度。意义：时钟变慢（或称时间膨胀）。】4、相对论质量质速关系：【式中：表示物体静止时的质量，表示物体以速度运动时的质量。】5、质能方程公式：（或）【式中：m是物体的质量、E是物体具有的能量。其意义：质量为m的物体，对应（不能说“具有”）的能量为mc2。当质量减少（增加）m时，就

26、要释放出（吸收）的能量。】爱因斯坦质能方程从理论上预言了核能释放及原子能利用和原子弹研制的可能性。【习题精选】1如图，沿波的传播方向上有间距均为1米的六个质点a、b、c、d、e、f，均静止在各自的平衡位置，一列简谐横波以1米/秒的速度水平向右传播，t=0时到达质点a，a开始由平衡位置向上运动，t=1秒时，质点第一次到达最高点，则在4秒5秒这段时间内：【答案】BCEA质点a的速度逐渐增大 B质点c的回复力逐渐增大 C质点d向下运动 D质点e的机械能增加 E质点f保持静止2两列简谐横波的振幅都是20cm，传播速度大小相同。实线波的频率为2Hz，沿轴正方向传播；虚线波沿轴负方向传播。某时刻两列波在如

27、图所示区域相遇，则以下正确说法是：【答案】BDEA在相遇区域会发生干涉现象 B实线波和虚线波的频率之比为3:2C平衡位置为m处的质点此刻速度为零D平衡位置为m处的质点此刻位移20cmE从图示时刻起再经过0.25s，平衡位置为m处的质点的位移图（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的振动图像，下列说法正确的是：【答案】BCEA.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.

28、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（国际单位）4（9分）一列简谐横波，在t=0时刻的波形如图所示，质点振动的振幅为10cm。P、Q两点的坐标分别为-1m和-9m，波传播方向由右向左，已知t=0.7s时, P点第二次出现波峰。试计算：这列波的传传播速度多大？从t=0时刻起，经多长时间Q点第一次出现波峰？当Q点第一次出现波峰时，P点通过的路程为多少？【解答】由图示：这列波的波长 （1分） 又： 得 （1分）由波速公式： （2分）第一个波峰到Q点的距离为x=11m 由公式或：振动传到Q点需2.5个周期，因质点起振方向向上，第一次到达波峰再需1/4

29、周期，故 （2分） 振动传到P点需1/2个周期，所以当Q点第一次出现波峰时，P点已振动了 则P点通过的路程为 （3分）5下列说法正确的是：【答案】BDEA麦克斯韦预言并用实验验证了电磁波的存在B绿光比红光更容易发生全反射C光的双缝干涉实验中，在光屏上的某一位置会时而出现明条纹时而出现暗条纹D光的偏振现象说明光是横波E相对论认为空间和时间与物质的运动状态有关6以下物理学知识的相关叙述，其中正确的是：【答案】BDEA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偏振B变化的电场周围不一定产生变化的磁场C交警通过发射超声波测量车速是利用了波的干涉原理D狭义相对论认为，在惯性参照系中，光速与光源、观察者间的相对运动无关E在“用单摆测重力加速度”的实验中，测量n次全振动的总