（三维设计）2016年高考物理一轮复习四川专版 第十二章 波与相对论[选修3－4]

（三维设计）2016年高考物理一轮复习四川专版 第十二章 波与相对论[选修3－4]内容摘要：

1、高中物理资源下载平台世昌的博客 ! 波与相对论 选修 34备考指南考 点 内 容 要求 考 点 内 容 要求简谐运动 光的干涉、衍射和偏振现象 简谐运动的公式和图像 单摆、单摆的周期公式 变化的磁场产生电场、变化的电场产生磁场、电磁波及其传播一、机械振动受迫振动和共振 电磁波的产生、发射和接收 机械波 电磁波谱 横波和纵波 狭义相对论的基本假设 横波的图像 四、光的波动性电磁波相对论质速关系、质能关系 波速、波长和频率(周期) 的关系 相对论质能关系式 波的干涉和衍射现象 二、机械波多普勒效应 实验十四探究单摆的运动、用单摆测定重力加速度光的折射定律 实验十五 测定玻璃的折射率折射率 三、光的 2、折射全反射全反射、光导纤维 实验十六 用双缝干涉测光的波长找规律：从近几年的高考试题来看，对本章内容主要考查简谐运动的图像、波动图像以及波的传播规律等；另外对光学知识的考查主要以折射定律、全反射等知识为主。 把握考情明热点：预计在 2016 年高考中，对本部分内容的考查仍将以图像为主，考查振动和波动问题；并以光的折射和全反射为重点考查光学知识。 第 1 节 机械振动高中物理资源下载平台世昌的博客 (1)简谐运动是匀变速运动。 ( )(2)周期、频率是表征物体做简谐运动快慢程度的物理量。 ( )(3)振幅等于振子运动轨迹的长度。 ( )(4)简谐运动的回复力可以是恒力。 ( )(5)弹簧振子每次经过平衡位置 3、时，位移为零、动能最大。 ( )(6)单摆在任何情况下的运动都是简谐运动。 ( )(7)物体做受迫振动时，其振动频率与固有频率无关。 ( )(8)简谐运动的图像描述的是振动质点的轨迹。 ( ) 要点一简谐运动1动力学特征F“”表示回复力的方向与位移方向相反，k 是比例系数，不一定是弹簧的劲度系数。 2运动学特征简谐运动的加速度与物体偏离平衡位置的位移成正比而方向相反，为变加速运动，远离平衡位置时，x 、F 、a、E p 均增大，v、E k 均减小，靠近平衡位置时则相反。 3运动的周期性特征相隔 T 或 两个时刻振子处于同一位置且振动状态相同。 4对称性特征(1)相隔 或 (n 为正整数) 的两个时刻，振子位 4、置关于平衡位置对称，位移、速2n 1世昌的博客 、加速度大小相等，方向相反。 (2)如图 1211 所示，振子经过关于平衡位置 O 对称的两点 P、P(时，速度的大小、动能、势能相等，相对于平衡位置的位移大小相等。 图 1211(3)振子由 P 到 O 所用时间等于由 O 到 P所用时间，即 t 4)振子往复过程中通过同一段路程( 如 )所用时间相等，即 t 能量特征振动的能量包括动能 势能 谐运动过程中，系统动能与势能相互转化，系统的机械能守恒。 典例 1(2014浙江高考)一位游客在千岛湖边欲乘坐游船，当日风浪较大，游船上下浮动。 可把游船浮动简化成竖直方向的简谐运动，振幅为 20 期为 3.0 5、s。 当船上升到最高点时，甲板刚好与码头地面平齐。 地面与甲板的高度差不超过 10 ，游客能舒服地登船。 在一个周期内，游客能舒服登船的时间是( )A0.5 s B.0 s D1.5 s解析由于振幅 A 为 20 动方程为 yA t(从游船位于平衡位置时开始计时， )，由于高度差不超过 10 ，游客能舒服登船，代入数据可知，在一个振动2界时刻为 ， ，所以在一个周期内能舒服登船的时间为 1.0 s，选项 C 正确。 案C典例 2(多选)一简谐振子沿 x 轴振动，平衡位置在坐标原点。 t0 时刻振子的位移x0.1 m；t s 时刻 xm；t4 s 时刻 x0.1 m。 该振子的振幅和周期可能为()43A0. 6、1 m， s B0.1 m,8 .2 m， s D0.2 m,8 路点拨(1)题目中所对应的情况有几种可能。 提示：由题目所给条件可知有两种可能。 高中物理资源下载平台世昌的博客 开始速度指向平衡位置。 开始速度背离平衡位置。 (2)请作出示意图，并在图中找出对应几个时刻的振子位置。 提示：解析若振子的振幅为 0.1 m， (s)( n )T，则周期最大值为 s，A 项正确，B 项43 12 83错；若振子的振幅为 0.2 m，由简谐运动的对称性可知，当振子由 x0.1 m 处运动到负向最大位移处再反向运动到 x0.1 m 处，再经 n 个周期时所用时间为 s，则( n)T (s)，43 12 43所以 7、周期的最大值为 s，且 t4 s 时刻 x0.1 m，故 C 项正确；当振子由 x0.1 m 经83平衡位置运动到 x0.1 m 处，再经 n 个周期时所用时间为 s，则( n)T (s)，所以此时43 16 43周期的最大值为 8 s，且 t4 s 时，x 0.1 m ，故 D 项正确。 答案规律总结分析简谐运动的技巧(1)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。 (2)分析过程中要特别注意简谐运动的周期性和对称性。 针对训练1(多选) 某质点做简谐运动， 8、其位移随时间变化的关系式为 xt，则质点()4A第 1 s 末与第 3 s 末的位移相同B第 1 s 末与第 3 s 末的速度相同C第 3 s 末至第 5 s 末的位移方向都相同D第 3 s 末至第 5 s 末的速度方向都相同高中物理资源下载平台世昌的博客 ：选 由关系式可知 s，T 8 s，将 t1 和 t3 s 代入关系式中求得两时刻位移相同， A 对；作出质点的振动图像，由图像可以看出，第 1 s 末和第 3 s 末的速度方向不同，B 错；由图像可知，第 3 s 末至第 4 s 末质点的位移方向与第 4 s 末至第 5 s 末质点的位移方向相反，而速度的方向相同，故 C 错、D 对。 2( 9、2014重庆高考)一竖直悬挂的弹簧振子，下端装有一记录笔，在竖直面内放置有一记录纸。 当振子上下振动时，以速率 v 水平向左匀速拉动记录纸，记录笔在纸上留下如图1212 所示的图像。 y 1、y 2、x 0、2x 0 为纸上印迹的位置坐标。 由此图求振动的周期和振幅。 图 1212解析：由图像可知，振子在一个周期内沿 x 方向的位移为 2平速度为 v，故周期T ；又由图像知 2Ay 1 振幅 A。 2期为2谐运动的图像1对简谐运动图像的认识(1)简谐运动的图像是一条正弦或余弦曲线，如图 1213 所示。 图 1213(2)图像反映的是位移随时间的变化规律，随时间的增加而延伸，图像不代表质点运动的轨迹。 2 10、图像信息(1)由图像可以得出质点做简谐运动的振幅、周期和频率。 高中物理资源下载平台世昌的博客 (2)可以确定某时刻质点离开平衡位置的位移。 (3)可以确定某时刻质点回复力、加速度的方向：因回复力总是指向平衡位置，故回复力和加速度在图像上总是指向 t 轴。 (4)确定某时刻质点速度的方向：速度的方向可以通过下一时刻位移的变化来判定，下一时刻位移如增加，振动质点的速度方向就是远离 t 轴，下一时刻位移如减小，振动质点的速度方向就是指向 t 轴。 (5)比较不同时刻回复力、加速度的大小。 (6)比较不同时刻质点的动能、势能的大小。 典例(2012北京高考)一个弹簧振子沿 x 轴做简谐运动，取平衡位置 O 为 11、x 轴坐标原点。 从某时刻开始计时，经过四分之一周期，振子具有沿 x 轴正方向的最大加速度。 能正确反映振子位移 x 与时间 t 关系的图像是( )图 1214思路点拨(1)具有沿 x 轴正方向最大加速度的位置。 提示：振子在负的最大位移处。 (2)具有沿 x 轴负方向的最大加速度的位置。 提示：振子在正的最大位移处。 (3)从平衡位置到最大位移处所用时间最少为多少。 提示： 周期。 14解析弹簧振子做简谐运动，由回复力公式 F合牛顿第二定律 F知，经四分之一的周期有沿 x 轴正方向的最大加速度，则其位移为负的最大值。 t0 时刻振子应该自平衡位置向 x 轴负向运动，故选项 A 正确。 答案A针对训练1一质点做简 12、谐运动的图像如图 1215 所示，下列说法正确的是 ()图 1215A质点振动频率是 4 世昌的博客 在 10 s 内质点经过的路程是 20 4 s 末质点的速度为零D在 t1 s 和 t3 s 两时刻，质点位移大小相等，方向相同解析：选 B由振动图像可知，质点振动的周期是 4 s，频率为 z，故 A 错误；振幅为 2 个周期质点经过的路程为 4A,10 s 为 周期，A10A 20 正确；4 s 末质点在平衡位置，速度最大，故 C 错误；在 t1 s和 t3 s 两时刻，质点分别在正最大位移和负最大位移，大小相等、方向相反，故 D 错误。 2一质点做简谐运动，其位移和时间的关系如图 1216 13、所示。 图 1216(1)求 t0 2 s 时的位移；(2)在 t0 2 s 到 t210 2 s 的振动过程中，质点的位移、回复力、速度、动能、势能如何变化。 (3)在 t0 到 t 02 s 时间内，质点的路程、位移各多大。 解析：(1)由题图可知 A2 210 2 s，振动方程为 xt 2)t 2t 2100t 0 2当 t0 2 s 时，x 2 4 2(2)由题图可知在 02 s210 2 s 的振动过程中，质点的位移变大，回复力变大，速度变小，动能变小，势能变大。 (3)从 t0 至 t 02 s 时间内经历 个周期，质点的路程为 s17A 34 174移为 2 案：(1) 2)变大变大变小变小变大2(3)34 迫振动和共振高中物理资源下载平台世昌的博客 自由振动。