高三物理專題復習攻略 第一部分專題五 機械振動 機械波 光課件 新人教版（安徽專用）

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1、專題五專題五 機械振動機械振動 機械波機械波 光光第一部分第一部分專題突破方略專題突破方略專題五專題五 機械振動機械振動 機械波機械波 光光專題五專題五 機械振動機械振動 機械波機械波 光光重點知識歸納重點知識歸納一、簡諧運動的重要特征一、簡諧運動的重要特征1簡諧運動的對稱性簡諧運動的對稱性振動質點在關于平衡位置對稱的兩點，振動質點在關于平衡位置對稱的兩點，x、F、a、v、Ek、Ep的大小均相等，其中回復力的大小均相等，其中回復力F、加、加速度速度a與位移與位移x的方向相反，而的方向相反，而v與位移與位移x的方向的方向可能相同，也可能相反可能相同，也可能相反振動質點來回通過相同的兩點間的時間相

2、等，振動質點來回通過相同的兩點間的時間相等，即即tBCtCB，質點經過關于平衡位置對稱的等，質點經過關于平衡位置對稱的等長的兩線段時間相等，即長的兩線段時間相等，即tBCtBC，如圖，如圖51所示所示圖圖512簡諧運動的周期性簡諧運動的周期性(1)做簡諧運動的物體，描述它的物理量做簡諧運動的物體，描述它的物理量x、F、a、v、Ek、Ep等都隨時間做周期性變化等都隨時間做周期性變化x、F、a、v的變化周期為的變化周期為T，由于能量是標量，動能，由于能量是標量，動能Ek、勢能勢能Ep的變化周期為的變化周期為 .(2)振動物體在一周期內通過的路程為振動物體在一周期內通過的路程為4A(A為為振幅振幅)

3、，半周期內通過的路程為，半周期內通過的路程為2A，但，但 內通過內通過的路程可能大于的路程可能大于A，也可能等于，也可能等于A，還可能小于，還可能小于A，這與計時起點位置有關，這與計時起點位置有關3簡諧運動的兩種模型簡諧運動的兩種模型模型比較模型比較項目項目彈簧振子彈簧振子單擺單擺模型示意模型示意圖圖特點特點(1)忽略摩擦力，忽略摩擦力，彈簧對小球彈簧對小球 的彈力提供回復的彈力提供回復力力(2)彈簧的質量彈簧的質量可忽略可忽略(1)細線的質量，球的細線的質量，球的直徑均可忽略直徑均可忽略(2)擺角擺角很小很小(5)公式公式回復力回復力Fkx(1)回復力回復力F(2)x(2)周期周期T2二、振

4、動與波動的聯(lián)系與區(qū)別二、振動與波動的聯(lián)系與區(qū)別1振動圖象與波動圖象的比較振動圖象與波動圖象的比較 0振動圖象振動圖象波動圖象波動圖象研究對象研究對象某振動質點某振動質點所有質點所有質點研究內容研究內容某質點位移隨時某質點位移隨時間的變化規(guī)律間的變化規(guī)律某時刻所有質點的空某時刻所有質點的空間分布規(guī)律間分布規(guī)律圖象圖象物理意義物理意義某質點在各時刻某質點在各時刻的位移的位移某時刻各質點的位移某時刻各質點的位移一完整曲一完整曲線線表示一個周期表示一個周期表示一個波長表示一個波長圖象信息圖象信息(1)振動周期振動周期(1)波長、振幅波長、振幅(2)振幅振幅(2)任意質點在此任意質點在此時刻的位移時刻的

5、位移(3)各時刻質點位移各時刻質點位移(3)任意質點在此任意質點在此時刻加速度方向時刻加速度方向(4)各時刻質點速度各時刻質點速度及加速度的方向及加速度的方向(4)傳播方向、振傳播方向、振動方向的互判動方向的互判2.橫波的傳播方向與質點振動方向常用的判斷方法橫波的傳播方向與質點振動方向常用的判斷方法內容內容圖象圖象上下上下坡法坡法沿波的傳播方向，上坡時質點沿波的傳播方向，上坡時質點向下振動，下坡時質點向上振向下振動，下坡時質點向上振動動同側同側法法波形上某點表示傳播方向和振波形上某點表示傳播方向和振動方向的箭頭在同線同側動方向的箭頭在同線同側微平微平移法移法將波形圖沿傳播方向進行微小將波形圖沿

6、傳播方向進行微小平移，再由平移，再由x軸上某一位置的兩軸上某一位置的兩波形曲線上的點來判定波形曲線上的點來判定說明：說明：(1)區(qū)分振動、波動圖象最簡單的方法區(qū)分振動、波動圖象最簡單的方法是看坐標軸，若橫軸為時間軸，則為振動圖象；是看坐標軸，若橫軸為時間軸，則為振動圖象；若橫軸為若橫軸為x軸，則為波動圖象軸，則為波動圖象 (2)振動圖象和波動圖象都具有周期性振動圖象和波動圖象都具有周期性三、光及光的本性三、光及光的本性1幾何光學的規(guī)律及常見現象幾何光學的規(guī)律及常見現象項目項目內容內容折射定律折射定律(1)三線共面三線共面(2)分居兩側分居兩側(3)入射角正弦與折射角正弦之比為常數入射角正弦與折

7、射角正弦之比為常數 n折射率折射率定義式：光從真空進入介質時定義式：光從真空進入介質時n決定式：決定式：n物理意義：描述透明介質對光線的偏折作用，物理意義：描述透明介質對光線的偏折作用，n越大，折射光線偏離入射方向的夾角越大越大，折射光線偏離入射方向的夾角越大全反全反射射發(fā)生條件：發(fā)生條件：(1)從光密介質進入光疏介質從光密介質進入光疏介質(2)入射角大于或等于臨界角，即入射角大于或等于臨界角，即1C臨界角：臨界角：sin C光的光的色散色散產生原因：產生原因：(1)太陽光是復色光；太陽光是復色光；(2)不同的色不同的色光折射率不同光折射率不同規(guī)律：光的頻率越大，折射率越大紅光規(guī)律：光的頻率越

8、大，折射率越大紅光紫紫光：折射率逐漸增大，在介質中的速度逐漸光：折射率逐漸增大，在介質中的速度逐漸減??；臨界角逐漸減?。徊ㄩL逐漸減小減?。慌R界角逐漸減?。徊ㄩL逐漸減小常見光學常見光學元件的特元件的特點點平行玻璃板：平行玻璃板：(1)出射光線與入射光出射光線與入射光線平行；線平行；(2)出射光線發(fā)生側移出射光線發(fā)生側移棱鏡：棱鏡：(1)光線向底邊偏折；光線向底邊偏折；(2)能發(fā)能發(fā)生色散生色散全反射棱鏡：全反射棱鏡：(1)垂直于直角邊射入，垂直于直角邊射入，出射光線方向改變出射光線方向改變90；(2)垂直于垂直于斜邊射入，出射光線方向改變斜邊射入，出射光線方向改變1802.光的干涉、衍射和偏振現

9、象光的干涉、衍射和偏振現象項目項目內容內容光光的的干干涉涉雙雙縫縫干干涉涉產生條件：兩光源頻率相等，相位差恒產生條件：兩光源頻率相等，相位差恒定定出現明暗條紋的條件：路程差出現明暗條紋的條件：路程差rk，明條紋；明條紋；r(k )，暗條紋，暗條紋相鄰條紋間距：相鄰條紋間距：x 項目項目內容內容光的光的干涉干涉薄膜薄膜干涉干涉產生原因：同一束光分別經薄膜的前產生原因：同一束光分別經薄膜的前后表面反射的光疊加而成后表面反射的光疊加而成規(guī)律：經薄膜上厚度相等的位置反射規(guī)律：經薄膜上厚度相等的位置反射的光疊加后在同一干涉條紋上，相鄰的光疊加后在同一干涉條紋上，相鄰條紋間距與波長成正比，與斜面傾角條紋間

10、距與波長成正比，與斜面傾角成反比成反比應用：應用：(1)光干涉法檢查平面的平整度光干涉法檢查平面的平整度(2)在光學鏡頭上涂增透膜在光學鏡頭上涂增透膜d項目項目內容內容光的光的衍射衍射明顯衍明顯衍射條件射條件障礙物或孔的尺寸跟光的波長差不多障礙物或孔的尺寸跟光的波長差不多或者比光的波長小或者比光的波長小衍射現衍射現象象單縫衍射：中間條紋亮、寬；兩側條單縫衍射：中間條紋亮、寬；兩側條紋暗、窄；波長越長，條紋越寬，間紋暗、窄；波長越長，條紋越寬，間距越大距越大圓孔衍射：明暗相間的圓形條紋圓孔衍射：明暗相間的圓形條紋圓板衍射：圓形陰影的外側是明暗相圓板衍射：圓形陰影的外側是明暗相間的圓形條紋，中間是

11、亮斑間的圓形條紋，中間是亮斑(泊松亮泊松亮)光的偏振光的偏振偏振片有特定的透振方向，自然光通偏振片有特定的透振方向，自然光通過后成為偏振光，兩偏振光片平行時過后成為偏振光，兩偏振光片平行時透過的光最強，垂直時最弱透過的光最強，垂直時最弱熱點題型示例熱點題型示例波動圖象和振動圖象的應用波動圖象和振動圖象的應用求解波動圖象與波動圖象綜合類問題可采用求解波動圖象與波動圖象綜合類問題可采用“一分、一分、一看、二找一看、二找”的方法的方法1分清振動圖象與波動圖象此問題最簡單，只分清振動圖象與波動圖象此問題最簡單，只要看清橫坐標即可，橫坐標為要看清橫坐標即可，橫坐標為x則為波動圖象，橫坐則為波動圖象，橫坐

12、標為標為t則為振動圖象則為振動圖象2看清橫、縱坐標的單位尤其要注意單位前的看清橫、縱坐標的單位尤其要注意單位前的數量級數量級3找準波動圖象對應的時刻找準波動圖象對應的時刻4找準振動圖象對應的質點找準振動圖象對應的質點 (2011年高考重慶理綜卷年高考重慶理綜卷)介質中坐標原介質中坐標原點點O處的波源在處的波源在t0時刻開始振動，產生的簡諧時刻開始振動，產生的簡諧波沿波沿x軸正向傳播，軸正向傳播，t0時刻傳到時刻傳到L處，波形如圖處，波形如圖52所示下列能描述所示下列能描述x0處質點振動的圖象是處質點振動的圖象是()圖圖52【自主解答】【自主解答】由波動圖象可知由波動圖象可知t0時時x0處質點處

13、質點正向下振動，下一時刻質點縱坐標將減小，排正向下振動，下一時刻質點縱坐標將減小，排除除B、D選項選項x0處質點開始振動時的振動方向處質點開始振動時的振動方向向下，故選項向下，故選項A錯誤，選項錯誤，選項C正確正確【答案】【答案】C強化訓練強化訓練1(2011年海南聯(lián)考年海南聯(lián)考)一列橫波沿一列橫波沿x軸軸正方向傳播，正方向傳播，a、b、c、d為介質中沿波的傳播方為介質中沿波的傳播方向上四個質點的平衡位置某時刻的波形圖如圖向上四個質點的平衡位置某時刻的波形圖如圖54甲所示此后，若經過甲所示此后，若經過 個周期開始計時，則個周期開始計時，則圖乙所示圖象描述的是哪個質點的振動圖圖乙所示圖象描述的是

14、哪個質點的振動圖()圖圖54Aa處質點處質點Bb處質點處質點Cc處質點處質點 Dd處質點處質點解析：選解析：選B.由圖乙可知，經過由圖乙可知，經過 個周期后，該質個周期后，該質點處于平衡位置且向下運動，由波形圖甲可知，經點處于平衡位置且向下運動，由波形圖甲可知，經過過 個周期，個周期，a處質點處在波谷，處質點處在波谷，b處質點處于平衡位處質點處于平衡位置且向下運動，置且向下運動，c處質點處于波峰，處質點處于波峰，d處質點處于平處質點處于平衡位置且向上運動衡位置且向上運動光的折射和反射光的折射和反射1確定研究的光線確定研究的光線(1)該光線往往已知是入射光線，還有可能是反該光線往往已知是入射光線

15、，還有可能是反射光線或折射光線射光線或折射光線(2)有時不明確，需據題意分析、尋找如：臨有時不明確，需據題意分析、尋找如：臨界光線、邊界光線等界光線、邊界光線等(2)有時不明確，需據題意分析、尋找如：有時不明確，需據題意分析、尋找如：臨界光線、邊界光線等臨界光線、邊界光線等2找入射點，確認界面，并畫出法線找入射點，確認界面，并畫出法線3明確兩介質折射率的大小關系明確兩介質折射率的大小關系(1)若光疏若光疏光密：定有反射、折射光線光密：定有反射、折射光線(2)若光密若光密光疏：如果入射角大于或等于臨光疏：如果入射角大于或等于臨界角，一定發(fā)生全反射界角，一定發(fā)生全反射4根據反射定律、折射定律作出光

16、路圖，結根據反射定律、折射定律作出光路圖，結合幾何關系，具體求解合幾何關系，具體求解 (2011年高考海南卷年高考海南卷)一賽艇停在平靜的水面上，一賽艇停在平靜的水面上，賽艇前端有一標記賽艇前端有一標記P離水面的高度為離水面的高度為h10.6 m，尾，尾部下端部下端Q略高于水面；賽艇正前方離賽艇前端略高于水面；賽艇正前方離賽艇前端s10.8 m處有一浮標，示意如圖處有一浮標，示意如圖55所示一潛水員在所示一潛水員在浮標前方浮標前方s23.0 m處下潛到深度為處下潛到深度為h2 4.0 m時，看時，看到標記剛好被浮標擋住，此處看不到船尾端到標記剛好被浮標擋住，此處看不到船尾端Q；繼；繼續(xù)下潛續(xù)下

17、潛h4.0 m，恰好能看見，恰好能看見Q.求：求：(1)水的折射率水的折射率n；(2)賽艇的長度賽艇的長度l.(可用根式表示可用根式表示)圖圖55【自主解答自主解答】根據題意畫出如圖所示的示意根據題意畫出如圖所示的示意圖圖【答案答案】(1) (2) m強化訓練強化訓練2(2011年高考浙江理綜卷年高考浙江理綜卷)圖圖56“B超超”可用于控測人體內臟的病變狀況圖可用于控測人體內臟的病變狀況圖56是超聲波從肝臟表面入射，經折射與反射，最后是超聲波從肝臟表面入射，經折射與反射，最后從肝臟表面射出的示意圖超聲波在進入肝臟發(fā)生從肝臟表面射出的示意圖超聲波在進入肝臟發(fā)生折射時遵循的規(guī)律與光的折射規(guī)律類似，

18、可表述為折射時遵循的規(guī)律與光的折射規(guī)律類似，可表述為 (式中式中1是入射角，是入射角，2是折射角，是折射角，v1、v2分別是超聲波在肝外和肝內的傳播速度分別是超聲波在肝外和肝內的傳播速度)，超聲，超聲波在腫瘤表面發(fā)生反射時遵循的規(guī)律與光的反射規(guī)波在腫瘤表面發(fā)生反射時遵循的規(guī)律與光的反射規(guī)律相同已知律相同已知v20.9v1，入射點與出射點之間的，入射點與出射點之間的距離是距離是d，入射角是，入射角是i，腫瘤的反射面恰好與肝臟表，腫瘤的反射面恰好與肝臟表面平行，則腫瘤離肝臟表面的深度面平行，則腫瘤離肝臟表面的深度h為為()A. B.C. D.解析：選解析：選D.如圖所示，根據光的折射定律有如圖所示

19、，根據光的折射定律有由幾何關系知由幾何關系知sin以上兩式聯(lián)立可解得以上兩式聯(lián)立可解得h ，故選項故選項D正確正確光的干涉現象分析光的干涉現象分析1光的干涉要分析的幾個問題光的干涉要分析的幾個問題(1)干涉條件：頻率相同、相差恒定、振動方向干涉條件：頻率相同、相差恒定、振動方向在同一直線上在同一直線上(2)明暗條紋形成條件：明暗條紋形成條件：rk，k1,2，亮條紋；亮條紋；r(2k1)/2，k1,2，暗條紋；暗條紋；(3)條紋間距條紋間距xl/d，用雙縫干涉測光的波長，用雙縫干涉測光的波長的原理：的原理：dx/l.2關于薄膜干涉要弄清的幾個問題關于薄膜干涉要弄清的幾個問題(1)哪兩列光波發(fā)生干

20、涉；哪兩列光波發(fā)生干涉；(2)應該從哪個方向去觀察干涉圖樣；應該從哪個方向去觀察干涉圖樣；(3)條紋會向哪個方向側移；條紋會向哪個方向側移；(4)同一亮紋光程差相同同一亮紋光程差相同(為什么劈尖干涉的條為什么劈尖干涉的條紋是直線，而牛頓環(huán)是圓形紋是直線，而牛頓環(huán)是圓形) (2010年高考江蘇卷年高考江蘇卷)如圖如圖57所示，在楊氏所示，在楊氏雙縫干涉實驗中，激光的波長為雙縫干涉實驗中，激光的波長為 5.30107 m，屏上屏上P點距雙縫點距雙縫S1和和S2的路程差為的路程差為7.95107 m，則在這里出現的應是則在這里出現的應是_(選填選填“明條紋明條紋”或或“暗條紋暗條紋”)現改用波長為現

21、改用波長為 6.30107 m的激光的激光進行上述實驗，保持其他條件不變，則屏上的條紋進行上述實驗，保持其他條件不變，則屏上的條紋間距將間距將_(選填選填“變寬變寬”、“變窄變窄”或或“不不變變”)圖圖57【自主解答自主解答】由波程差和波長的關系知由波程差和波長的關系知7.95107m m即：波程差即：波程差 故為減弱點故為減弱點由由x 知間距變寬知間距變寬【答案】暗條紋變寬【答案】暗條紋變寬強化訓練強化訓練3(2011年浙江溫州聯(lián)考年浙江溫州聯(lián)考)用如圖用如圖58所示的實驗裝置所示的實驗裝置觀察光的薄膜干涉現象圖甲是點燃的酒精燈觀察光的薄膜干涉現象圖甲是點燃的酒精燈(在燈在燈芯上灑些鹽芯上灑

22、些鹽)，圖乙是豎立的附著一層肥皂液薄膜的，圖乙是豎立的附著一層肥皂液薄膜的金屬絲圈將金屬絲圈在其所在的豎直平面內緩慢旋金屬絲圈將金屬絲圈在其所在的豎直平面內緩慢旋轉，觀察到的現象是轉，觀察到的現象是()A當金屬絲圈旋轉當金屬絲圈旋轉30時干涉條紋同方向旋轉時干涉條紋同方向旋轉30B當金屬絲圈旋轉當金屬絲圈旋轉45時干涉條紋同方向旋轉時干涉條紋同方向旋轉90C當金屬絲圈旋轉當金屬絲圈旋轉60時干涉條紋同方向旋轉時干涉條紋同方向旋轉30D干涉條紋保持原來狀態(tài)不變干涉條紋保持原來狀態(tài)不變解析：選解析：選D.金屬絲圈的轉動，改變不了肥皂液金屬絲圈的轉動，改變不了肥皂液膜的上薄下厚的形狀，由干涉原理可知干涉條膜的上薄下厚的形狀，由干涉原理可知干涉條紋與金屬絲圈在該豎直平面內的轉動無關，仍紋與金屬絲圈在該豎直平面內的轉動無關，仍然是水平的干涉條紋然是水平的干涉條紋