2013年高三物理二轮复习精品教学案 （专题九）选修3-4

2013年高三物理二轮复习精品教学案 （专题九）选修3-4内容摘要：

1、【专题九】选修 3情分析】大纲对选修 34 中的所列的内容，除简谐运动的公式和图象，横波的图象，波速、波长和频率（周期）的关系，光的折射定律为类要求外，其余所有内容均为类要求。 振动和波的知识虽然不是很多，其中命题频率较高的知识点是简谐运动的公式和图象，横波的图象，波速、波长和频率（周期）的关系。 试题信息容量大，综合性强，一道题往往考查多个概念和规律，特别是通过波的图象综合考查对波的理解能力、推理能力和空间想象能力! 复习时重点仍为波的图象，同时也应对振动的规律及图象加以重视。 【知识归纳】1简谐运动的动力学特征：回复力及加速度与位移大小成正比，方向总是与位移的方向相反，始终指向平衡位置，其表达式 2、为：F物体做简谐运动的运动学特征是周期性运动、位移、回复力、加速度、速度都随时间按“正弦”或“余弦”的规律变化，它们的周期均相同，其位移。 谐运动的两种模型是弹簧振子和单摆，当单摆摆角 时，可以看成简谐运10动，其周期公式为 T。 4机械波（1）机械波的产生条件：波源；介质。 （2）机械波的特点机械波传播的是振动的形式和振动的能量，质点在各自的平衡位置附近振动，并不随波迁移。 实质：通过传播振动的形式而将振源的能量传播出去。 介质中各质点的振动周期和波的传播周期都与波源相同。 机械波的传播速度只由介质决定。 （3）波速、波长、周期、频率的关系 动图象和波动图象的物理意义不同，振动图象反映的是质点的位移随 3、时间的变化关系，而波动图象是介质中各个质点在某时刻的位移。 6理解麦克斯韦的电磁场理论：恒定的电（磁）场不能产生磁（电）场，均匀变化的电（磁）场产生恒定的磁（电）场，周期性变化的电（磁）场产生周期性变化的磁（电）场。 7电磁波是横波，在真空中也能传播，在真空中的波速为 c=08 m/射率与全反射（1）折射率：光从真空射入某种介质，入射角的正弦与折射角的正弦之比叫做介质的，公式为 n。 折射率与光速的关系 .（2）临界角：折射角等于 90o 时入射角，称为临界角，当光从折射率为 n 的某种介质射向真空（空气）时发生全反射的临界角 （3）全反射的条件：光从光密介质射向光疏介质； 入射角大于或等1于临界 4、角。 5光的干涉和衍射光的干涉现象和衍射现象证明了光的波动性，光的偏振现象说明光波为横波。 相邻两明条纹（或暗纹）间的距离与波长成正比，即 ，利用双缝干涉实验可测量光的x点例析】一、简谐运动的公式及图象比较描述简谐运动的物理量有位移、振幅、周期、频率、相位等。 这些物理量间的关系可以用运动学方程来描述，也可用振动图象来描述。 【例 1】劲度系数为 20N弹簧振子，它的振动图象如图所示，在图中 A 点对应的时刻A 振子所受的弹力大小为 向指向 x 轴的负方向B振子的速度方向指向 x 轴的正方向C在 04s 内振子作了 全振动D在 04s 内振子通过的路程为 移为 0解析：由图可知 A 在 t 轴上方，位 5、移 x以弹力F5N，即弹力大小为 5N，方向指向 x 轴负方向，选项A 不正确；随着时间的延续，正向位移正在增大，即振子的速度方向指向 x 轴的正方向，选项 B 正确t0、t4s 时刻振子的位移都是最大，且都在 t 轴的上方，在 04s 内完成两次全振动，选项 C 错误振幅为 04s 内振子通过的路程为 24A=4项 D 错误答案 B规律总结简谐运动的图象和公式是描述简谐运动的两种数学方法，学习过程中要注意数形结合。 由于图象具有形象直观的特点，因此图象是考查更多的一个考点。 二、波的产生和传播【例 2】一列简谐横波沿 x 轴正向传播，O 、 A、 B、 C、 D 为传播方向上的五个质点，相邻质点 6、之间相隔 图所示。 t=0 时刻波源 O 点开始向 y 轴正方向运动经过 此时刻 B 质点开始从平衡位置开始向 y 轴正方向运动由此可以确定 （ ）A这列波的波长为 期为 列波的波速为 20m/s，频率是 在 D 质点刚开始振动D在 D 质点第一次达到正向最大位移解析：由题意可知，t=T/4= T=f= 1/T =相邻两点之间的距离为 d，则 2d=/4，=8 d=v=/T=20m/s，于是，A 错， B 正确；点相距半个波长，则振动由波源传到 D 点需时间 ，再经过 10s，D 质点将第一次达到正向最大位移，故 C 错，D 正确答案：题指导波是振动沿介质的传播过程。 介质中各个质点的起振方向和 7、波源的起振方向相同，抓住这一点，再根据波的传播方向就能画出波的图形。 有时题目给出的波形图可能是一部分波形，不能认为波形画到哪里就是波刚好传到哪里。 三、波的图象【例 3】如图所示为一简谐波在 t=0 时的波形图，介质中的质点 P 做简谐运动的表达式为 y=t，求该波的速度，并画出 t=的波形图（至少画出一个波长）。 解析：由简谐运动的表达式可知 s，t=0 时刻质点 P 向上运5动（因为从 t=0 时刻开始，质点 P 的位移 y 随时间 t 正向增大，可知该时刻质点 P 向上运动） ，故波沿 x 轴正方向传播。 由波形图读出波长 4m，2T，由波速公式 联立以上两式代入数据可得 1/vs。 t=的波 8、形图如图所示。 答案：波速 v=10m/s，波形图如图所示。 四、折射定律和折射率的应用【例 4】一条光线从空气射入某介质中，已知入射角为 45，折射角为 30，求光在此介质中的传播速度。 解析：n= 230r又 n= ，所以 v = = m/答案： m/五、全反射【例 5】在一个圆形轻木塞的中心插上一根大头针，然后把它倒放在水面上，调节针插入的深度，使观察者不论在什么位置都不能看到水下的大头针，如图所示，量出针露出的长度为 d，木塞的半径为 r，求水的折射率。 解析：当调节针插入的深度后，使观察者不论在什么位置都不能看到水下的大头针时，表明此时 A 点发出的光线发生了全反射。 如图所示，画出从大头针顶 9、端 A 点射出的临界光线在木塞边缘区域刚好发生全发射的。 从 A 点发出的光到达 B 点恰好以临界角 C 入射，因此 1解得：n= 案：2六、双缝干涉中明暗条纹的判断【例 6】如图所示是双缝干涉实验装置，屏上 O 点到双缝 2 的距离相等。 当用波长为 单色光照射时， P 是位于 O 上方的第二条亮纹位置，单色光做实验，P 处是亮纹还是暗纹。 在 间共有几条暗纹。 解析：当用波长为 1=色光时 P 为 O 上方第二条亮纹，所以 P 到双缝 2 的距离差r=2 1=2用 2=程差r= 2，所以 P 为暗纹，从 O 到 P 路程差由零逐渐增大，必有路程差为 和 2 的两点，5 23即 间还有两条暗纹。 答案 10、： P 为暗纹，间还有两条暗纹【方法技巧】1判断波的传播方向和质点振点方向的方法：特殊点法。 _法（波形移动法）。 2利用波传播的周期性，双向性解题（1）波的图象的周期性：相隔时间为周期整数倍的两个时刻的波形相同，从而使题目的解答出现多解的可能。 （2）波传播方向的双向性：在题目未给出传播方向时，要考虑到波可沿 轴_或光线通过平板玻璃砖后，不改变光线 及光束性质，但会使光线发生侧移，侧移量的大小跟人射角、折射率和玻璃砖的厚度有关2对几何光学方面的问题，应用光路图或有关几何图形进行分析与公式配合，将一个物理问题转化为一个几何问题，能够做到直观、形象、易于发现隐含条件【专题训练】1如图所示，一弹簧振子 11、在 B、C 间做简谐运动，O 为平衡位置，距离为10从 B 到 C 运动一次的时间为 1s，则 （ ），振幅为 子通过的路程是 点开始，经 3s 位移是 列简谐横波沿 x 轴传播，某时刻 的图象如图所示，经0时间，这列波恰好第三次重复出现图示的波形上信息，可以确定 （ ）A该列波的传播速度B 时间内质元 P 时刻质元 P 的速度方向 60D 图所示是一列简谐横波在某时刻的波形图，已知图中质点 b 的起振时刻比质点 b 和 c 之间的距离是 5m，以下说法正确的是 （ ）A此列波的波长为 5列波的频率为 2此列波的波速为 列波的传播方向为沿 x 轴正方向传播4一兴趣小组的同学们观察到湖面上一点 12、O 上下振动，振幅为0.2 m，以 O 点为圆心形成圆形水波，如图所示，A、B、 O 三点在一条直线上，距离为 4.0 m，距离为 2.4 m。 某时刻 O 点处在波峰位置，观察发现2s 后此波峰传到 A 点，此时 O 点正通过平衡位置向下运动，还有一个波峰。 将水波近似为简谐波。 则以下说法正确的是 （ ）A此水波的传播速度是 2 m/水波的周期是 2 水波的波长是 4 m D当 O 点处在波峰位置时，B 点正通过平衡位置向下运动5光在某种玻璃中的速度是 108m/s，要使光由空气射入这种玻璃，且使折射光3线与反射光线之间的夹角为 90，则入射角应是（）A30 B60 C45 D906、某同学做测定玻璃折射率实验时，用他测得的多组入射角 与折射角 作i出 图象，如图所示，下列判断正确的是（ ）做实验时，光线是由空气射入玻璃的B玻璃的折射率为 璃折射率为 璃临界角的正弦值为 右图所示，空气中有一块截面为扇形的玻璃砖，折射率为 ，现有2一细光束，垂直射到 上，经玻璃砖反射、折射后，经 平行于入射光束返回， 135，圆半径为 r，则入射点 P 距圆心 O 的距离为（ ）Ar 5 Br D图所示，一束光线以 60的入射角射到一水平放置的平面镜上，反射后在正上方与平面镜平行的光屏上留下一光点。