人教版高中物理选择性必修第一册期末复习全册知识点考点提纲

-1-第一章动量守恒定律1.1\o"1.动量"动量一、寻求碰撞中的不变量探究1：用两根长度相同的线绳，分别悬挂两个完全相同的钢球A、B，且两球并排放置。拉起A球，然后放开，该球与静止的B球发生碰撞。实验现象：可以看到，碰撞后A球停止运动而静止，B球开始运动，最终摆到和A拉起时同样的高度。1、质量大的C球与静止的B球碰撞，B球获得的速度大于碰前C球的速度，两球碰撞前后的速度之和不相等。2、由教材小车碰撞实验中记录的数据知：两小车碰撞前后，动能之和不相等，质量与速度的乘积之和基本不变。二、\o"物体做曲线运动的条件"动量1、动量定义：运动物体的质量和速度的乘积叫动量；公式p＝mv；单位：千克·米/秒，符号：kg·m/s。（1）矢量性：方向与速度的方向相同，运算遵循平行四边形定则。（2）瞬时性:是状态量，与某一时刻相对应。（3）相对性:物体的动量与参考系的选择有关，中学阶段常以地球为参考系。2、动量的变化量（1）定义：物体在某段时间内末动量与初动量的矢量差(也是矢量)，Δp＝p′－p(矢量式)。（2）动量始终保持在一条直线上时的运算：选定一个正方向，动量、动量的变化量用带有正、负号的数值表示，从而将矢量运算简化为代数运算(此时的正、负号仅代表方向，不代表大小)。（3）动量发生变化的三种情况：速度大小改变方向不变、速度大小不变方向改变、速度大小和方向都改变。1.2\o"2.动量定理"动量定理一、冲量1、冲量的概念（1）定义：力与力的作用时间的乘积。（2）定义式：I＝FΔt。（3）物理意义：冲量是反映力的作用对时间的累积效应的物理量，力越大，作用时间越长，冲量就越大。（4）单位：在国际单位制中，冲量的单位是牛秒，符号为N·s。（5）矢量性：如果力的方向恒定，则冲量的方向与力的方向相同；如果力的方向是变化的，则冲量的方向与相应时间内物体动量变化量的方向相同。2、冲量的计算(1)求某个恒力的冲量：用该力和力的作用时间的乘积。(2)求合冲量的两种方法：可分别求每一个力的冲量，再求各冲量的矢量和；另外，如果各个力的作用时间相同，也可以先求合力，再用公式I合＝F合Δt求解。(3)求变力的冲量：①若力与时间成线性关系变化，则可用平均力求变力的冲量。②若给出了力随时间变化的图象如图所示，可用面积法求变力的冲量。③利用动量定理求解。二、\o"物体做曲线运动的条件"动量定理1、动量定理(1)内容：物体在一个运动过程中始末的动量变化量等于它在这个过程中所受力的冲量。(2)公式：mv′－mv＝F(t′－t)或p′－p＝I。2、动量定理的应用(1)定性分析有关现象①物体的动量变化量一定时，力的作用时间越短，力就越大；力的作用时间越长，力就越小。②作用力一定时，力的作用时间越长，动量变化量越大；力的作用时间越短，动量变化量越小。(2)应用动量定理定量计算的一般步骤①选定研究对象，明确运动过程。②进行受力分析和运动的初、末状态分析。③选定正方向，根据动量定理列方程求解。1.3动量守恒定律一、动量守恒定律1、动量守恒定律的内容：如果一个系统不受外力，或者所受外力的矢量和为0，这系统的总动量保持不变。2、动量守恒定律成立的条件：（1）系统不受外力或者所受外力的合力为零。（2）系统外力远小于内力时，外力的作用可以忽略，系统的动量守恒。（3）系统在某个方向上的合外力为零时，系统在该方向上动量守恒。3、动量守恒定律的表达式：（1）m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′(作用前后动量相等)。（2）Δp＝0(系统动量的增量为零)。（3）Δp1＝－Δp2(相互作用的两个物体组成的系统，两物体动量的增量大小相等、方向相反)。二、\o"物体做曲线运动的条件"动量守恒定律的理解和应用1、动量守恒定律的“五性”（1）系统性：注意判断是哪几个物体构成的系统的动量守恒。（2）系矢量性：是矢量式，解题时要规定正方向。（3）系相对性：系统中各物体在相互作用前后的速度必须相对于同一惯性系，通常为相对于地面的速度。（4）系同时性：初动量必须是各物体在作用前同一时刻的动量；末动量必须是各物体在作用后同一时刻的动量。（5）系普适性：不仅适用两个物体或多个物体组成的系统，也适用于宏观低速物体以及微观高速粒子组成系统。2、应用动量守恒定律解题的基本思路（1）系明确研究对象合理选择系统。（2）系判断系统动量是否守恒。（3）系规定正方向及初、末状态。（4）系运用动量守恒定律列方程求解。1.4实验：验证动量守恒定律1、实验原理：在一维碰撞的情况下，设两个物体的质量分别为m1、m2，碰撞前的速度分别为v1、v2，碰撞后的速度分别为v1′、v2′，若系统所受合外力为零，则系统的动量守恒，则m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′.2、实验方案设计方案1：研究气垫导轨上滑块碰撞时的动量守恒（1）质量的测量：用天平测量。（2）速度的测量：v＝eq\f(Δx,Δt)，式中的Δx为滑块上挡光板的宽度，Δt为数字计时显示器显示的滑块上的挡光板经过光电门的时间。（3）碰撞情景的实现：如下图所示，利用弹簧片、细绳、弹性碰撞架、胶布、撞针、橡皮泥设计各种类型的碰撞，利用在滑块上加重物的方法改变碰撞物体的质量。（4）器材：气垫导轨、数字计时器、滑块(带挡光板)两个、弹簧片、细绳、弹性碰撞架、胶布、撞针、橡皮泥、天平。（5）实验注意事项①本实验碰撞前、后速度大小的测量采用极限法，v＝eq\f(Δx,Δt)＝eq\f(d,Δt)，其中d为挡光板的宽度。②注意速度的矢量性：规定一个正方向，碰撞前后滑块速度的方向跟正方向相同即为正值，跟正方向相反即为负值，比较m1v1＋m2v2与m1v1′＋m2v2′是否相等，应该把速度的正负号代入计算。③造成实验误差的主要原因是存在摩擦力．利用气垫导轨进行实验，调节时确保导轨水平。方案2：研究斜槽末端小球碰撞时的动量守恒如下图甲所示，让一个质量较大的小球从斜槽上滚下来，与放在斜槽水平末端的另一质量较小的同样大小的小球发生碰撞，之后两小球都做平抛运动。（1）质量的测量：用天平测量。（2）速度的测量：由于两小球下落的高度相同，所以它们的飞行时间相等；如果以小球的飞行时间为单位时间，那么小球飞出的水平距离在数值上就等于它的水平速度；只要测出不放被碰小球时入射小球在空中飞出的水平距离s1，以及碰撞后入射小球与被碰小球在空中飞出的水平距离s1′和s2′，就可以表示出碰撞前后小球的速度。（3）碰撞情景的实现：①不放被碰小球，让入射小球m1从斜槽上某一位置由静止滚下，记录平抛的水平位移s1。②在斜槽水平末端放上被碰小球m2，让m1从斜槽同一位置由静止滚下，记下两小球离开斜槽做平抛运动的水平位移s1′、s2′。③验证m1s1与m1s1′＋m2s2′在误差允许范围内是否相等。（4）器材：斜槽、两个大小相等而质量不等的小球、重垂线、白纸、复写纸、刻度尺、天平、圆规。（5）实验注意事项①入射小球的质量m1大于被碰小球的质量m2(m1>m2)。②入射小球半径等于被碰小球半径。③入射小球每次必须从斜槽上同一高度处由静止滚下。④斜槽末端的切线方向水平，碰撞的两物体应保证“水平”和“正碰”。⑤为了减小误差，需要找到不放被碰小球及放被碰小球时小球落点的平均位置，为此，需要让入射小球从同一高度多次滚下，进行多次实验。方案3：利用等长摆球完成撞时的动量守恒（1）实验器材：带细线的摆球(两套，等大不等重)、铁架台、天平、量角器、刻度尺、游标卡尺、胶布等。（2）实验步骤①测质量和直径：用天平测出小球的质量m1、m2，用游标卡尺测出小球的直径d。②安装：把小球用等长悬线悬挂起来，并用刻度尺测量悬线长度l。③实验：一个小球静止，拉起另一个小球，放下时它们相碰。④测角度：用量角器测量小球被拉起的角度和碰撞后两小球摆起的角度。⑤改变条件重复实验：①改变小球被拉起的角度；②改变摆长。（3）摆球速度的测量：v＝eq\r(2gh)，式中h为小球释放时(或碰撞后摆起)的高度，h可由摆角和摆长计算出。3、实验步骤（1）用天平测出相关质量。（2）安装实验装置。（3）使物体发生一维碰撞，测量或读出相关物理量，计算相关速度，填入预先设计好的表格。（4）改变碰撞条件，重复实验。（5）通过对数据的分析处理，验证碰撞过程动量是否守恒。（6）整理器材，结束实验。1.5弹性碰撞和非弹性碰撞一、弹性碰撞和非弹性碰撞1、弹性碰撞：碰撞过程中机械能守恒的碰撞叫弹性碰撞。规律：(1)动量守恒：(2)机械能守恒：2、非弹性碰撞：碰撞过程中机械能不守恒的碰撞叫非弹性碰撞。规律：(1)动量守恒：(2)机械能不守恒：或3、完全非弹性碰撞：系统动量守恒，碰撞后合为一体或具有相同的速度，机械能损失最大。规律：(1)动量守恒：(2)机械能不守恒：4、碰撞的原则(1)动量守恒：即p1＋p2＝p1′＋p2′。(2)动能不增加：即Ek1＋Ek2≥Ek1′＋Ek2′或eq\f(p\o\al(2,1),2m1)＋eq\f(p\o\al(2,2),2m2)≥eq\f(p1′2,2m1)＋eq\f(p2′2,2m2)。(3)速度要合理①若碰前两物体同向运动，则应有v后>v前，碰后原来在前的物体速度一定增大，若碰后两物体同向运动，则应有v前′≥v后′。②碰前两物体相向运动，碰后两物体的运动方向不可能都不改变。二、\o"物体做曲线运动的条件"弹性碰撞的实例分析1、在光滑水平面上质量为m1的小球以速度v1与质量为m2的静止小球发生弹性正碰。根据动量守恒和能量守恒：m1v1＝m1v1′＋m2v2′；eq\f(1,2)m1v12＝eq\f(1,2)m1v1′2＋eq\f(1,2)m2v2′2碰后两个物体的速度分别为v1′＝eq\f(m1－m2,m1＋m2)v1，v′2＝eq\f(2m1,m1＋m2)v1。(1)若m1>m2，v1′和v2′都是正值，表示v1′和v2′都与v1方向同向。(若m1≫m2，v1′＝v1，v2′＝2v1，表示m1的速度不变，m2以2v1的速度被撞出去)(2)若m1<m2，v1′为负值，表示v1′与v1方向相反，m1被弹回。(若m1≪m2，v1′＝－v1，v2′＝0，表示m1被反向以原速率弹回，而m2仍静止)(3)若m1＝m2，则有v1′＝0，v2′＝v1，即碰撞后两球速度互换。1.6反冲现象火箭一、反冲现象1、定义：反冲是静止或运动的物体通过分离排除部分物质，而使自身在反方向获得加速的现象。开始\t"/item/%E5%8F%8D%E5%86%B2/_blank"静止的\t"/item/%E5%8F%8D%E5%86%B2/_blank"系统分为两部分，分别朝相反方向\t"/item/%E5%8F%8D%E5%86%B2/_blank"运动，这种\t"/item/%E5%8F%8D%E5%86%B2/_blank"现象叫反冲。2、规律：反冲运动中，相互作用力一般较大，满足动量守恒定律。3、反冲现象的应用及防止(1)应用：农田、园林的喷灌装置利用反冲使水从喷口喷出时，一边喷水一边旋转。(2)防止：用枪射击时，由于枪身的反冲会影响射击的准确性，所以用枪射击时要把枪身抵在肩部，以减少反冲的影响。二、\o"物体做曲线运动的条件"火箭1、工作原理：喷气式飞机和火箭的飞行应用了反冲的原理，它们靠喷出气流的反冲作用而获得巨大的速度。2、决定火箭增加的速度Δv的因素(1)火箭喷出的燃气相对喷气前火箭的速度。(2)火箭喷出燃气的质量与火箭本身质量之比。三、\o"物体做曲线运动的条件"反冲运动的应用1、“人船模型”问题两个原来静止的物体发生相互作用时，若所受外力的矢量和为零，则动量守恒。2、人船模型的特点（1）两物体满足动量守恒定律：m1eq\x\to(v)1－m2eq\x\to(v)2＝0。（2）运动特点：人动船动，人停船停，人快船快，人慢船慢，人左船右，人、船位移比等于它们质量的反比，即eq\f(x1,x2)＝eq\f(m2,m1)。3、类人船模型3、反冲运动的三个特点（1）物体的不同部分在内力作用下向相反方向运动。（2）反冲运动中，相互作用的内力一般情况下远大于外力或在某一方向上内力远大于外力，所以两部分组成的系统动量守恒或在某一方向动量守恒。（3）反冲运动中，由于有其他形式的能转化为机械能，所以系统的机械能增加。4、讨论反冲运动应注意的两个问题（1）速度的方向性：对于原来静止的整体，可任意规定某一部分的运动方向为正方向，则反方向的另一部分的速度就要取负值。（2）速度的相对性：反冲问题中，若已知相互作用的两物体的相对速度，应先将相对速度转换成相对地面的速度，再列动量守恒方程。第二章机械振动2.1\o"1.简谐运动"简谐运动一、弹簧振子1、机械振动：我们把物体或物体的一部分在一个位置附近的往复运动称为机械振动，简称振动。(1)有一个“中心位置”，也是振动物体静止时的位置。(2)运动具有往复性。2、弹簧振子：我们把小球和弹簧组成的系统称为弹簧振子，有时也简称为振子。（1）小球看成质点。（2）不计阻力。（3）忽略弹簧的质量。（4）弹簧始终在弹性限度内。3、平衡位置：振子原来静止时的位置。（1）位于平衡位置时，小球所受合力为0。（2）经过平衡位置时，小球速度最快。二、\o"物体做曲线运动的条件"弹簧振子的位移—时间图像1、用横坐标表示振子运动的时间(t)，纵坐标表示振子离开平衡位置的位移(x)，描绘出的图像就是位移随时间变化的图像，即x－t图像，如图所示。2、振子的位移：振子相对平衡位置的位移。3、图像的物理意义：反映了振子位置随时间变化的规律，它不是振子的运动轨迹。三、简谐运动1、定义：如果物体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，这样的振动是一种简谐运动。2、特点：简谐运动是最简单、最基本的振动，弹簧振子的运动就是简谐运动。3、简谐运动的图像：表示一个振子不同时刻所在的位置或者一个振子位移随时间的变化规律。（1）描述振动物体的位移随时间的变化规律。（2）简谐运动的图像是正弦曲线，从图像上可直接看出不同时刻振动质点的位移大小和方向、速度方向以及速度大小的变化趋势。2.2\o"1.简谐运动"简谐运动\o"2.简谐运动的描述"的描述一、振幅1、定义：振动物体离开平衡位置的最大距离，叫做振动的振幅。（1）国际单位——米。（2）振幅是描述振动强弱的物理量，常用字母A表示。（3）振子振动范围的大小是振幅的两倍——2A。（4）振幅的大小直接反映了振子振动能量(E=EK+EP)的高低。2、振幅和位移的区别（1）振子的位移大小等于其偏离平衡位置的距离，时刻在变化；但振幅是不变的。（2）位移是矢量，振幅是标量，它等于最大位移的数值。二、周期和频率1、全振动：一个完整的振动过程称为一次全振动，弹簧振子完成一次全振动的时间总是相同的。2、周期：做简谐运动的物体完成一次全振动所需要的时间，叫作振动的周期，用T表示．在国际单位制中，周期的单位是秒(s)。3、频率：周期的倒数叫作振动的频率，数值等于单位时间内完成全振动的次数，用f表示．在国际单位制中，频率的单位是赫兹，简称赫，符号是Hz。4、周期和频率的关系：f＝eq\f(1,T)。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，表示振动越快。5、圆频率ω：表示简谐运动的快慢，其与周期T、频率f的关系式为ω＝eq\f(2π,T)，ω＝2πf.三、相位1、简谐运动的表达式：x＝Asin(ωt＋φ0)＝Asin(eq\f(2π,T)t＋φ0)，其中：A为振幅，ω为圆频率，T为简谐运动的周期，φ0叫初相位。2、相位概念：描述周期性运动在一个运动周期中的状态。3、相位表示：相位的大小为ωt＋φ，其中φ是t＝0时的相位，叫初相位，或初相。4、相位差：两个相同频率的简谐运动的相位的差值，Δφ＝φ1－φ2。2.3\o"1.简谐运动"简谐运动\o"3.简谐运动的回复力和能量"的回复力和能量一、简谐运动的回复力1、回复力定义：使振子回到平衡位置的力。回复力是根据力的效果命名的，可能由合力、某个力或某个力的分力提供．它一定等于振动物体在振动方向上所受的合力。回复力方向总是指向平衡位置。2、回复力公式：F＝－kx。（1）k是比例系数，不一定是弹簧的劲度系数．其值由振动系统决定，与振幅无关。（2）“－”号表示回复力的方向与偏离平衡位置的位移的方向相反。3、简谐运动的加速度：a＝－eq\f(k,m)x，加速度a与位移x的大小成正比，方向与位移方向相反。4、物体做简谐运动的判断方法（1）简谐运动的回复力满足F＝－kx。（2）简谐运动的振动图像是正弦曲线。二、简谐运动的能量1、简谐运动的能量由振动系统和振幅决定，对同一个振动系统，振幅越大，能量越大。2、在简谐运动中，振动的能量保持不变，所以振幅保持不变，只要没有能量损耗，它将永不停息地振动下去。3、在振动的一个周期内，动能和势能完成两次周期性变化．物体的位移减小，势能转化为动能，位移增大，动能转化为势能。4、能量特点在简谐运动中，振动系统的机械能守恒，而在实际运动中都有一定的能量损耗，因此简谐运动是一种理想化的模型。三、简谐运动中各个物理量的变化规律1、如图所示为水平的弹簧振子示意图，振子运动过程中各物理量的变化情况如下表。振子的运动A→OO→A′A′→OO→A位移方向向右向左向左向右大小减小增大减小增大回复力方向向左向右向右向左大小减小增大减小增大加速度方向向左向右向右向左大小减小增大减小增大速度方向向左向左向右向右大小增大减小增大减小振子的动能增大减小增大减小弹簧的势能减小增大减小增大系统总能量不变不变不变不变2、规律（1）每次经过同一位置处，x、F、a、势能、动能均相同，v大小相等，方向不一定。若连续两次经过同一点，v反向。（2）简谐运动的加速度大小和方向都随时间做周期性的变化，所以简谐运动是变加速运动。（3）当物体从最大位移处向平衡位置运动时，由于v与a的方向一致，物体做加速度越来越小的加速运动。（4）当物体从平衡位置向最大位移处运动时，由于v与a的方向相反，物体做加速度越来越大的减速运动。2.4\o"4.单摆"单摆一、单摆1、定义：细线一端固定在悬点，另一端系一个小球，如果细线的质量与小球相比可以忽略；球的直径与线的长度相比也可以忽略，这样的装置就叫做单摆。特点(1)悬点：固定。(2)摆球：体积小、质量大。(3)摆线：细而长、不可伸长。2、理想化模型：单摆是实际摆的理想化模型。(1)摆线质量m远小于摆球质量M，即m<<M。(2)摆球的直径d远小于单摆的摆长Ｌ，即d<<Ｌ。(3)摆球所受空气阻力远小于摆球重力及绳的拉力，可忽略。(4)摆线的伸长量很小，可以忽略。二、单摆的回复力1、回复力的来源：摆球的重力沿圆弧切线方向的分力。2、回复力的特点：在摆角很小时（θ＜50），摆球所受的回复力与它偏离平衡位置的位移成正比，方向总指向平衡位置，即F＝－eq\f(mg,l)x。从回复力特点可以判断单摆做简谐运动。推导：F回=mgsinθ，θ角很小时，用弧度制表示的θ与它的正弦值近似相等即sinθ≈θ≈。则：F=mgsinθ≈mgθ≈。位移方向与回复力方向相反F=−。可以写成：F=−kx摆角θ正弦值弧度值

1°0.017540.01745

2°0.034900.03491

3°0.052340.05236

4°0.069760.06981

5°0.087160.08727

6°0.104530.10472

7°0.121870.12217

8°0.139170.13963三、单摆的周期1、单摆振动的周期与摆球质量无关，在振幅较小时与振幅无关，但与摆长有关，摆长越长，周期越大。2、周期公式（1）提出：周期公式是荷兰物理学家惠更斯首先提出的。（2）公式：T＝2πeq\r(\f(l,g))，即周期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、摆球质量无关。2.5\o"5.实验：用单摆测量重力加速度"实验：用单摆测量重力加速度一、用单摆测重力加速度的实验目的、原理、器材1、实验目的：利用单摆测定当地的重力加速度。2、实验原理：当单摆摆角很小(小于5°)时，可看做简谐运动，其固有周期为T＝2πeq\r(\f(l,g))，得g＝eq\f(4π2l,T2)，则测出单摆的摆长l和周期T，即可求出当地的重力加速度。3、实验器材：铁架台及铁夹，金属小球(有孔)、秒表、细线(1m左右)、刻度尺、游标卡尺。二、用单摆测重力加速度的实验步骤和数据处理1、实验步骤（1）让细线穿过小球上的小孔，在细线的穿出端打一个稍大一些的线结，制成一个单摆。（2）将铁夹固定在铁架台上端，铁架台放在实验桌边，把单摆上端固定在铁夹上，使摆线自由下垂．在单摆平衡位置处做上标记。（3）用刻度尺量出悬线长l′(准确到mm)，用游标卡尺测出摆球的直径d，则摆长为l＝l′＋eq\f(d,2)。（4）把单摆拉开一个角度，角度不大于5°，释放摆球．摆球经过最低位置时，用秒表开始计时，测出单摆完成30次(或50次)全振动的时间，求出一次全振动的时间，即为单摆的振动周期。（5）改变摆长，反复测量几次，将数据填入表格。2、数据处理（1）公式法：每改变一次摆长，将相应的l和T代入公式g＝eq\f(4π2l,T2)中求出g值，最后求出g的平均值．设计如下所示实验表格实验次数摆长l/m周期T/s重力加速度g/(m·s－2)重力加速度g的平均值/(m·s－2)1g＝eq\f(g1＋g2＋g3,3)23（2）图像法：由T＝2πeq\r(\f(l,g))得T2＝eq\f(4π2,g)l，以T2为纵坐标，以l为横坐标作出T2－l图像(如图所示)．其斜率k＝eq\f(4π2,g)，由图像的斜率即可求出重力加速度g.三、用单摆测重力加速度的注意事项和误差分析1、注意事项（1）选择细而不易伸长的线，长度一般不应短于1m；摆球应选用密度较大、直径较小的金属球。（2）摆动时摆线偏离竖直方向的角度应很小。（3）摆球摆动时，要使之保持在同一竖直平面内，不要形成圆锥摆。（4）计算单摆的全振动次数时，应从摆球通过最低位置时开始计时，要测n次全振动的时间。2、误差分析（1）系统误差：主要来自于单摆模型本身是否符合要求，即悬点是否固定，摆球和摆长是否符合要求，最大摆角是否不超过5°，是否在同一竖直平面内摆动等。（2）偶然误差①主要来自于时间测量，测量时间时要求从摆球通过平衡位置开始计时，在记次数时不能漏记或多记。同时应多次测量，再对多次测量结果求平均值。②测长度和摆球直径时，读数也容易产生误差。秒表读数读到秒的十分位即可。2.6\o"6.受迫振动共振"受迫振动共振一、振动中的能量损失1、固有振动和固有频率（1）固有振动：振动系统在不受外力作用下的振动。（2）固有频率：固有振动的频率。2、阻尼振动（1）阻尼：当振动系统受到阻力的作用时，振动受到了阻尼。（2）阻尼振动：振幅逐渐减小的振动，如图所示。（3）振动系统能量衰减的两种方式①振动系统受到摩擦阻力作用，机械能逐渐转化为内能。②振动系统引起邻近介质中各质点的振动，能量向外辐射出去。二、受迫振动1、驱动力：周期性作用于振动系统的外力叫做驱动力。2、受迫振动：系统在驱动力作用下的振动，叫做受迫振动。3、受迫振动的特点：受迫振动的频率总等于驱动力的频率，与系统的固有频率无关。4、三种振动的比较振动类型比较项目简谐运动阻尼振动受迫振动产生条件不受阻力作用受阻力作用受阻力和驱动力作用频率有固有频率频率不变由驱动力的频率决定振动图像形状不确定常见例子弹簧振子或单摆敲锣打鼓时发出的声音越来越弱机器运转时底座发生的振动三、共振现象及其应用1、共振定义：驱动力的频率f等于物体的固有频率f0时，受迫振动的振幅最大，这种现象叫做共振。2、共振曲线：横轴：表示驱动力的频率。纵轴：表示受迫振动的振幅。3、受迫振动的规律f驱=f固时，振幅有最大值。f驱与f固差别越大时，振幅越小。第三章机械波3.1波的形成一、波的形成1、波和波源（1）波：振动的传播称为波动，简称波。（2）波源：引起波动的振动物体为波源。2、波的产生原因（1）波的形成条件：有持续振动的振源和传播的介质。（2）离波源近的质点带动离波源远的质点。（3）离波源远的质点重复离波源近的质点的质点形式，步调不一致。（4）各质点的起振方式均与波源的起振方式相同。3、波的传播特点（1）波传播的只是振动的形式和能量，参与简谐波的质点只在各自的平衡位置附近做简谐运动，并不随波迁移。（2）波传到任意一点，该点的起振方向都和波源的起振方向相同。二、横波和纵波1、横波和纵波定义标志性物理量实物波形横波质点的振动方向与波的传播方向相互垂直的波(1)波峰：凸起的最高处(2)波谷：凹下的最低处纵波质点的振动方向与波的传播方向在同一直线上的波(1)密部：质点分布最密的位置(2)疏部：质点分布最疏的位置2、横波与纵波的比较（1）质点的振动方向与波的传播方向的关系不同。（2）传播介质不同：横波只能在固体介质中传播；纵波在固体、液体和气体中均能传播。（3）特征不同：横波中交替、间隔出现波峰和波谷；纵波中交替、间隔出现密部和疏部。3、常见的横、纵波（1）声波：声波有横有纵，但大部分是纵波，要看传播的介质。声音在空气传播是纵波，因为声音在传播过程中是空气（介质）发生膨胀和收缩是沿着声波传播方向的。声波在固体中传播可能是横波也可能是纵波。（2）地震波:既有横波又有纵波。（3）水波:既不是横波也不是纵波，叫做水纹波。三、机械波1、定义：机械振动在介质中由近及远的传播就形成了机械波。2、产生条件：①有振源。②有可传播波的介质。3、机械波的特点(1)沿波传播的方向由近及远的传播。(2)机械波传播的是振动的形式、能量和信息。(3)各质点都以自己的平衡位置为中心振动，质点并不随波迁移。(4)介质中各质点都在做受迫振动，其振动频率都等于波源的振动频率。(5)各质点的起振方向都与波源的起振方向相同。4、传播规律：波在同一种均匀介质中匀速传播。5、波动与振动的区别和联系（1）区别：振动是一个质点的往复运动;波动是介质中许多质点的集体运动。（2）联系：a.都是周期性的运动：波动周期等于质点的振动周期。

b.从构成介质的某一质点来看，所呈现的现象是振动，从构成介质的整体来看，所呈现的现象是波动。

c.振动是形成波动的必要条件，但有振动不一定存在波动。

d.波动是振动形式的传播过程。3.2波的描述一、波的图像1、波的图像的画法（1）建立坐标系：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。（2）描点：把平衡位置位于x1，x2，x3，…的质点的位移y1，y2，y3，…画在xOy坐标平面内，得到一系列坐标为(x1，y1)，(x2，y2)，(x3，y3)，…的点。（3）连线：用一条平滑的线把各点连接起来就是这一时刻波的图像，有时也称波形图。2、图像的物理意义（1）波的图像表示某一时刻各个质点相对平衡位置的位移。（2）波的图像是在波的传播方向上介质中各振动质点的连线在某一时刻的波形。3、正弦波(简谐波)（1）如果波的图像是正弦曲线，这样的波叫作正弦波，也叫简谐波。（2）简谐波中各质点的振动是简谐运动。4、波形图与振动图像（1）波形图表示介质中的“各个质点”在某一时刻的位移。（2）振动图像表示介质中“某一质点”在各个时刻的位移。二、波长、频率和波速1、波长（1）定义：在波的传播方向上，振动相位总是相同的两个相邻质点间的距离，叫作波长，用λ表示。（2）特征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T、频率f（1）周期(频率)：在波动中，各个质点的振动周期(或频率)叫波的周期(或频率)。（2）周期T和频率f的关系：互为倒数，即f＝eq\f(1,T)。（3）波长与周期的关系：经过一个周期T，振动在介质中传播的距离等于一个波长。3、波速（1）定义：机械波在介质中的传播速度。（2）决定因素：由介质本身的性质决定，在不同的介质中，波速是不同（3）波长、周期、频率和波速的关系：v＝eq\f(λ,T)＝λf。3.3波的反射、折射和衍射一、波的反射1、定义：当波传播到两种介质的分界面时，一部分返回来继续传播的现象。2、反射定律：入射线、法线、反射线在同一平面内，入射线与反射线分居法线两侧，反射角等于入射角。（1）反射波的波长、频率、波速都跟入射波相同。（2）波遇到两种介质界面时，总存在反射。二、波的折射1、定义：波从一种介质进入另一种介质时，波的传播方向发生了改变的现象叫做波的折射。（同初中光的折射）。2、折射定律：入射线、法线、折射线在同一平面内，入射线与折射线分居法线两侧。入射角的正弦跟折射角的正弦之比等于波在介质I中的波速与波在介质Ⅱ中的波速之比，即。（1）当时，，折射波线偏向法线。（2）当时，，折射波线偏离法线。（3）当垂直界面入射（i=0）时，γ=0，波的传播方向不改变，是波的折射中的特殊情况。三、波的衍射1、定义：波绕过障碍物继续传播的现象叫做波的衍射。2、发生明显衍射的条件：只有缝、孔的宽度或障碍物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。（1）衍射是波特有的现象，一切波都会产生衍射现象。（2）衍射现象总是存在的，只有明显与不明显的差异。（3）障碍物或孔的尺寸大小，并不是决定衍射能否发生的条件，仅是发生明显衍射的条件。（4）一般情况下，波长较大的波容易产生明显的衍射现象。3.4波的干涉一、波的叠加1、波传播的独立性：几列波相遇后，彼此穿过，继续传播，波的形状和传播的情形都跟相遇前一样，也就是说，相遇后，它们都保持各自的运动状态，彼此都没有受到影响。2、波的叠加原理：在它们重叠的区域里，介质的质点同时参与这几列波所产生的振动，质点振动的位移等于这几列波单独传播时引起的位移的矢量和。注意：每一质点仍然是在各自的平衡位置附近做振动。二、波的干涉1、定义：频率相同,振动方向相同,相位差恒定的两列波叠加，使某些区域的振动始终加强，某些区域的振动始终减弱，并且振动加强和振动减弱的区域互相间隔这种现象叫做波的干涉，形成的图样叫做干涉图样。2、形成稳定干涉图样的条件（1）两波源的频率相同。（2）振动方向相同。（3）相位差恒定。注意：波的干涉是波的叠加的特殊情形，一切波都能发生干涉，干涉和衍射都是波的特有现象。3、干涉图样的特点（1）振动加强点始终加强，振动减弱点始终减弱。（2）振动加强点和振动减弱点是间隔出现。（3）振动加强点是指振幅较大的点，不是位移始终最大。（4）干涉图样中，不只有振动加强的质点和振动减弱的质点。（5）把振动最强的质点连起来，为振动加强区。（6）振动最弱的质点连起来，为振动减弱区。（7）强区和弱区是相互隔开，强弱相间的。3.5多普勒效应一、多普勒效应1、多普勒效应：波源与观察者相互靠近或者相互远离时，接收到的波的频率都会发生变化的现象。2、多普勒效应的成因分析（1）接收频率：观察者接收到的频率等于观察者在单位时间内接收到的完全波的个数。（2）当波源与观察者相互靠近时，观察者接收到的频率大于波源发出的频率，当波源与观察者相互远离时，观察者接收到的频率小于波源发出的频率。二、多普勒效应的应用1、利用多普勒测速仪测速：交通警察向行进中的车辆发射频率已知的超声波，测量反射波的频率，根据反射波频率变化的多少，就能知道车辆的速度。2、利用超声波测血流速度：医生向人体发射频率已知的超声波，测出被血流反射后的波的频率变化，就可知道血流的速度。3、利用光波的频率变化，计算星球靠近或远离我们的速度。4、军事应用脉冲多普勒雷达，多谱勒导航仪等。第四章光4.1光的折射一、光的折射1、光的反射（1）反射现象：光从第1种介质射到该介质与第2种介质的分界面时，一部分光会返回到第1种介质的现象。（2）反射定律：反射光线与入射光线、法线处在同一平面内，反射光线与入射光线分别位于法线的两侧；反射角等于入射角。（3）在光的反射现象中，光路是可逆的。2．光的折射（1）折射现象：光从第1种介质射到该介质与第2种介质的分界面时，一部分光会进入第2种介质的现象。（2）折射定律折射光线与入射光线、法线处在同一平面内，折射光线与入射光线分别位于法线的两侧；入射角的正弦与折射角的正弦成正比，即eq\f(sinθ1,sinθ2)＝n12(式中n12是比例常数)。（3）在光的折射现象中，光路是可逆的。二、折射率1、定义：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，叫作这种介质的绝对折射率，简称折射率，即n＝eq\f(sinθ1,sinθ2)。2、折射率与光速的关系：某种介质的折射率，等于光在真空中的传播速度c与光在这种介质中的传播速度v之比，即n＝eq\f(c,v)。（1）n的大小与θ1和θ2无关，与介质和入射光的频率有关，对于确定的介质，n是定值，不能说n∝sinθ1或n∝1/sinθ2。（2）折射率无单位，由于c＞v，故任何介质的折射率n都大于1。（3）折射率反映介质对光的偏折作用，n越大光线偏折越厉害。（4）光从一种介质进入另一种介质时,折射角与入射角的大小关系不要一概而论,要视两种介质的折射率大小而定。（5）当光从折射率小的介质斜射入折射率大的介质时,入射角大于折射角,当光从折射率大的介质斜射入折射率小的介质时,入射角小于折射角。4.2全反射一、全反射1、光疏介质和光密介质（1）光疏介质：折射率较小的介质。（2）光密介质：折射率较大的介质。（3）光疏介质与光密介质是相对的。特别提醒：光疏和光密是从介质的光学特性来说的,并不是它的密度大小。如,酒精的密度比水小,但酒精和水相比,酒精是光密介质。2、全反射现象（1）全反射：光从光密介质射入光疏介质时，同时发生折射和反射．若入射角增大到某一角度，折射光线完全消失，只剩下反射光线的现象。（2）临界角：刚好发生全反射，即折射角等于90°时的入射角．用字母C表示，光从介质射入空气(真空)时，发生全反射的临界角C与介质的折射率n的关系是sinC＝eq\f(1,n)。（3）全反射发生的条件①光从光密介质射入光疏介质。②入射角等于或大于临界角。二、全反射棱镜1、全反射棱镜：玻璃棱镜的截面为等腰直角三角形，当光从图中所示的方向射入玻璃时，由于光的方向与玻璃面垂直，光线不发生偏折。但在玻璃内部，光射向玻璃与空气的界面时，入射角大于临界角，发生全反射。与平面镜相比，它的反射率高，几乎可达100%。这种棱镜在光学仪器中可用来改变光的方向。（1）构造：横截面为等腰直角三角形，玻璃制成，置于空气中。（2）用法：光垂直于界面射入，垂直于界面射出，中途全反射。（3）用途：改变光的传播方向，或者使光侧移。三、光导纤维1、原理：利用了光的全反射。2、构造：由内芯和外套两层组成．内芯的折射率比外套的大，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射。3、光导纤维除应用于光纤通信外，还可应用于医学上的内窥镜等。4、光纤通信的优点是传输容量大、衰减小、抗干扰性及保密性强等。5、光导纤维的折射率：设光导纤维的折射率为n，当入射角为θ1时，进入光导纤维的光线传到侧面恰好发生全反射，则有：sinC＝eq\f(1,n)，n＝eq\f(sinθ1,sinθ2)，C＋θ2＝90°，由以上各式可得：sinθ1＝eq\r(n2－1)。由下图可知：当θ1增大时，θ2增大，由光导纤维射向空气的光线的入射角θ减小，当θ1＝90°时，若θ＝C，则所有进入光导纤维中的光线都能发生全反射，即解得n＝eq\r(2)。以上是光从光导纤维射向真空时得到的折射率，由于光导纤维包有外套，外套的折射率比真空的折射率大，因此折射率要比eq\r(2)大些．4.3光的干涉一、光的双缝干涉1、光的干涉实验最早是英国物理学家托马斯·杨在1801年成功完成的，杨氏实验有力地证明了光是一种波。2、双缝干涉实验：让一束单色光投射到一个有两条狭缝S1和S2的挡板上，两狭缝相距很近，两狭缝就成了两个波源，它们的频率、相位和振动方向总是相同的，两个波源发出的光在挡板后面的空间互相叠加发生干涉现象。（2）实验现象：在屏上得到明暗相间的条纹。3、出现明暗条纹的判断(1)亮条纹：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，出现亮条纹。(2)暗条纹：当两个光源与屏上某点的距离之差等于半波长的奇数倍时，出现暗条纹。二、干涉条纹和光的波长之间的关系1、若设双缝间距为d，双缝到屏的距离为l，光的波长为λ，则双缝干涉中相邻两个亮条纹或暗条纹的中心间距为Δx＝eq\f(l,d)λ。2、用不同颜色的光进行干涉实验，条纹间距不同，红光条纹间距最大、黄光条纹间距比红光小，用蓝光时更小。三、薄膜干涉1、薄膜干涉现象：如图所示，竖直的肥皂薄膜，由于重力的作用，形成上薄下厚的楔形。2、薄膜干涉原理分析（1）相干光：光照射到透明薄膜上，从薄膜的两个表面反射的两列光波。（2）图样特点：同双缝干涉，同一条亮(或暗)条纹对应的薄膜的厚度相等，单色光照射薄膜时形成明暗相间的条纹，白光照射薄膜时形成彩色条纹。3、薄膜干涉的应用：干涉法检查平面的平整程度如图4所示，两板之间形成一楔形空气膜，用单色光从上向下照射，如果被检查平面是平整光滑的，我们会观察到平行且等间距的明暗相间的条纹；若被检查平面不平整，则干涉条纹发生弯曲。4.4实验：用双缝干涉测量光的波长1、实验目的（1）了解光波产生稳定的干涉现象的条件。（2）观察白光及单色光的双缝干涉图样。（3）测定单色光的波长。2、实验原理：如图所示，两缝之间的距离为d，每个狭缝都很窄，宽度可以忽略。两缝S1、S2的连线的中垂线与屏的交点为P0，双缝到屏的距离OP0＝l.则相邻两个亮条纹或暗条纹的中心间距：Δx＝eq