高考物理大二轮复习与增分策略 专题十 选考部分 第2讲 机械振动与机械波 光课件

1、第2讲机械振动与机械波 光,专题十选考部分(3-3、3-4),高考题型1机械振动,高考题型3光的折射和全反射,高考题型4电磁波和光的几种特有现象,高考题型2机械波,内容索引,高考题型1机械振动,解题方略,1.简谐运动的对称性：振动质点在关于平衡位置对称的两点，x、f、a、v、ek、ep的大小均相等，其中回复力f、加速度a与位移x的方向相反，而v与x的方向可能相同，也可能相反.振动质点来回通过相同的两点间的时间相等，即tbctcb.振动质点通过关于平衡位置对称的等长的两线段的时间相等，即tbctbc.如图1所示.,图1,2.简谐运动的周期性：做简谐运动的物体，其位移、回复力、加速度、速度都随时间

2、按“正弦”或“余弦”规律变化，它们的周期均相同.其位移随时间变化的表达式为：xasin (t)或xacos (t).,解析,例1简谐运动的振动图线可用下述方法画出：如图2甲所示，在弹簧振子的小球上安装一支绘图笔p，让一条纸带在与小球振动方向垂直的方向上匀速运动，笔p在纸带上画出的就是小球的振动图象.取振子水平向右的方向为振子离开平衡位置的位移正方向，纸带运动的距离代表时间，得到的振动图线如图乙所示.则下列说法中正确的是() a.弹簧振子的周期为4 s b.弹簧振子的振幅为10 cm c.t17 s时振子相对平衡位置的位移是10 cm d.若纸带运动的速度为2 cm/s，振动图线上1、3 两点间

3、的距离是4 cm e.2.5 s时振子正在向x轴正方向运动,图2,解析周期是振子完成一次全振动的时间，由图知，弹簧振子的周期为t4 s，故a正确； 振幅是振子离开平衡位置的最大距离，由图知，弹簧振子的振幅为10 cm，故b正确； 振子的周期为4 s，由周期性知，t17 s时振子相对平衡位置的位移与t1 s时振子相对平衡位置的位移相同，为0，故c错误； 若纸带运动的速度为2 cm/s，振动图线上1、3两点间的距离是 svt2 cm/s2 s4 cm.故d正确； 由图乙可知2.5 s时振子正在向x轴负方向运动，故e错误.,解析,预测1(2015山东理综38(1)如图3所示，轻弹簧上端固定，下端连接

4、一小物块，物块沿竖直方向做简谐运动.以竖直向上为正方向，物块简谐运动的表达式为y0.1sin (2.5t) m.t0时刻，一小球从距物块h高处自由落下；t0.6 s时，小球恰好与物块处于同一高度.取重力加速度的大小g10 m/s2.以下判断正确的是_.(双选，填正确答案标号) a.h1.7 m b.简谐运动的周期是0.8 s c.0.6 s内物块运动的路程是0.2 m d.t0.4 s时，物块与小球运动方向相反,图2,0.6 s内物块运动的路程是3a0.3 m，选项c错误；,预测2某同学用单摆测当地的重力加速度.他测出了摆线长度l和摆动周期t，如图4(a)所示.通过改变摆线长度l，测出对应的摆

5、动周期t，获得多组t与l，再以t2为纵轴、l为横轴画出函数关系图象如图(b)所示.由图象可知，摆球的半径r_ m，当地重力加速度g_ m/s2；由此种方法得到的重力加速度值与实际的重力加速度值相比会_(选填“偏大”“偏小”或“一样”).,图4,解析,1.0102,2,一样,答案,返回,根据以上推导，斜率不变，重力加速度不变，故对g没有影响，一样.,返回,高考题型2机械波,解题方略,1.波动图象描述的是在同一时刻，沿波的传播方向上的各个质点偏离平衡位置的位移.在时间上具有周期性、空间上具有重复性和双向性的特点. 2.深刻理解波动中的质点振动.质点振动的周期(频率)波源的周期(频率)波的传播周期(

6、频率). 3.要画好、用好振动图象，并正确地与实际情景相对应.要正确画出波形图，准确写出波形平移距离、质点振动时间与波长、周期的单一解或多解表达式.,4.分析简谐运动中各物理量的变化情况时，一定要以位移为桥梁，位移增大时，振动质点的回复力、加速度、势能均增大，速度、动能均减小；反之，则产生相反的变化.另外，各矢量均在其值为零时改变方向. 5.“一分、一看、二找”巧解波动图象与振动图象的综合问题 (1)分清振动图象与波动图象.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

7、图象对应的质点.,解析答案,由vt得，简谐波的波长 30 cm ,答案4 s7.5 cm/s30 cm,(2)质点o的位移随时间变化的关系式.,解析设质点o的位移随时间变化的关系为,质点o的位移随时间变化的关系式为,解析答案,解析,预测3(2016全国丙卷34(1)由波源s形成的简谐横波在均匀介质中向左、右传播.波源振动的频率为20 hz，波速为16 m/s.已知介质中p、q两质点位于波源s的两侧，且p、q和s的平衡位置在一条直线上，p、q的平衡位置到s的平衡位置之间的距离分别为15.8 m、14.6 m.p、q开始振动后，下列判断正确的是_. a.p、q两质点运动的方向始终相同 b.p、q两

8、质点运动的方向始终相反 c.当s恰好通过平衡位置时，p、q两点也正好通过平衡位置 d.当s恰好通过平衡位置向上运动时，p在波峰 e.当s恰好通过平衡位置向下运动时，q在波峰,预测4如图5所示为一列简谐横波某时刻的波形图，介质中有p、q、m三个质点，此时的纵坐标分别为yp2 cm，yq2 cm，下列说法正确的是_. a.p、q两质点的速度方向总是相同 b.q、m两质点的加速度总是相同 c.p、m两质点的速度总是大小相等、 方向相反 d.在任何相等时间内，p、m两质点通过的路程总相等 e.p、m两质点对平衡位置的位移总是大小相等、方向相反,图5,解析,解析p、m两点相差半个周期，所以p、m两点的速

9、度和距平衡位置的位移的大小总是相等、方向相反，c、d、e正确.,预测5图6(a)为一列简谐横波在t0.1 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(b)为质点q的振动图象，则下列说法正确的是() a.该波的周期是0.1 s b.该波的传播速度为40 m/s c.该波沿x轴的负方向传播 d.t0.1 s时，质点q的速度方向向下 e.从t0.1 s到 t0.25 s，质点p通过的路程为30 cm,图6,解析,返回,返回,由振动图线可知，t0.1 s时刻，质点q的振动方向向下，可知该波沿x轴的负方向传播，选项c、d正确； 从t0.1 s到 t0.25 s，经

10、历的时间为0.15 s0.75t，质点p不是从平衡位置(或者波峰、波谷)开始振动，故通过的路程小于3a30 cm，选项e错误； 故选b、c、d.,解析由振动图象可知，该波的周期是0.2 s，选项a错误；,高考题型3光的折射和全反射,解题方略,3.全反射的条件： (1)光从光密介质射向光疏介质. (2)入射角大于或等于临界角. 4.光的几何计算题往往是光路现象与光的反射、折射、全反射(临界点)及几何图形关系的综合问题.解决此类问题应注意以下四个方面： (1)依据题目条件，正确分析可能的全反射及临界角. (2)通过分析、计算确定光传播过程中可能的折射、反射，把握光的“多过程”现象. (3)准确作出

11、光路图. (4)充分考虑三角形、圆的特点，运用几何图形中的角关系、三角函数、相似形、全等形等，仔细分析光传播过程中产生的几何关系.,图7,解析答案,解析答案,根据反射定律，有 i30 连接on，由几何关系知manmon，故有 mno60 由式得eno30 于是eno为反射角，on为反射光线.这一反射光线经球面再次折射后不改变方向.所以，经一次反射后射出玻璃球冠的光线相对于入射光线的偏角为 180eno150,图8,解析,由光路的可逆性可知，在bc边上的入射角小于临界角，不会发生全反射，b错；,三棱镜两次折射使得光线都向底边偏折，不会与入射到e点的光束平行，故e错误.,解析答案,图9,解析设入射

12、角、折射角分别为i、r， 设鱼饵灯离水面的深度为h2,联立解得：h22.4 m 答案2.4 m,解析答案,返回,(2)若鱼饵灯缓慢竖直上浮，当它离水面多深时，鱼饵灯发出的光恰好无法从水面pq间射出.,解析当鱼饵灯离水面深度为h3时，水面pq间恰好无光射出，此时鱼饵灯与浮标的连线和竖直方向夹角恰好为临界角c，则：,答案1.59 m,高考题型4电磁波和光的几种特有现象,解题方略,1.机械波和光波都能发生干涉、衍射、多普勒效应等现象，是波特有的现象.偏振现象是横波的特有现象.要观察到稳定的干涉现象和明显的衍射现象需要一定的条件. 2.机械波的干涉图样中，实线和实线的交点、虚线和虚线的交点及其连线为振

13、动加强处；实线和虚线的交点及其连线处为振动减弱处.振动加强点有时位移也为零，只是振幅为两列波的振幅之和，显得振动剧烈.,解析,例4下列说法中正确的是_. a.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 b.水面上的油膜呈现彩色是光的衍射现象 c.双缝干涉实验中，若只减小屏到挡板间距离l，两相邻亮条纹间距离x 将减小 d.声源向静止的观察者运动，观察者接收到的频率小于声源的频率 e.液晶显示器应用了光的偏振原理,预测8下列说法正确的是_. a.赫兹预言了电磁波的存在并用实验加以证实 b.在高速运动的火箭上的人认为火箭的长度并没有改变 c.与平面镜相比，全反射棱镜的反射率高，几乎

14、可达100% d.单摆在驱动力作用下做受迫振动，其振动周期与单摆的摆长无关 e.在磨制各种镜面或其他精密的光学平面时，可以用衍射法检查平面的 平整程度,解析,解析麦克斯韦预言了电磁波的存在，而赫兹用实验加以证实，故a错误； 根据相对论原理：沿着高速运动方向的长度缩短，因此在高速运动的火箭上的人认为其他物体长度缩短，而自身的长度并没有改变，故b正确； 根据全反射原理，没有折射光线，因此全反射棱镜的反射率极高，故c正确； 在驱动力作用下做受迫振动，其振动周期与驱动力的周期有关，与单摆的摆长无关，故d正确； 磨制各种镜面或其他精密的光学平面时，可以用光的干涉，依据光程差是半个波长的奇数倍时，处于振动减弱，而光程差是半个波长的偶数倍时，处于振动加强，从而检查平面的平整程度，故e错误.,解析,预测9下列说法中正确的是_. a.做简谐运动的质点，其振动能量与振幅无关 b.泊松亮斑是光的衍射现象，玻璃中的气泡看起来特别明亮是光的全反 射现象 c.真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，与光源和观察者的 运动无关 d.在“用单摆测定重力加速度”的实验中，为使实验结果较为准确，应 选用10 cm长的细线