高考物理二輪復(fù)習(xí)簡(jiǎn)易通 專題十三 振動(dòng)和波 光學(xué)課件

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1、專題十三振動(dòng)和波光學(xué)命題地區(qū)年份考查內(nèi)容及題號(hào)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)、單擺機(jī)械波、波的圖象光的折射、全反射、色散光的干涉、衍射、偏振課標(biāo)全國(guó)2011T34(1)T34(2)2012T34(1)T34(2)2013T34(1)T34(2)山東2011T37(1)T37(2)2012T37(1)T37(2)2013T37(1)T37(2)命題地區(qū)年份考查內(nèi)容及題號(hào)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)、單擺機(jī)械波、波的圖象光的折射、全反射、色散光的干涉、衍射、偏振廣東201120122013江蘇2011T12B(3)T12B(2)2012T12B(1)2013T12B(1)T12B(3)安徽20112012T152013命題地區(qū)年份考查內(nèi)容

2、及題號(hào)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)、單擺機(jī)械波、波的圖象光的折射、全反射、色散光的干涉、衍射、偏振浙江2011T17T182012T162013T16福建2011T142012T13T142013T16T14海南2011T18(1)T18(2)2012T18(1)T18(2)2013T16(1)T16(2)說(shuō)明：以下物理概念、規(guī)律的敘述中，在后面的()內(nèi)正確的打“”，錯(cuò)誤的打“”振動(dòng)和波1簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)：物體在跟偏離平衡位置的位移大小成正比，并且總指向平衡位置的回復(fù)力作用下的振動(dòng)動(dòng)力學(xué)特征：Fkx.圖象：正弦(或余弦)曲線()5描述機(jī)械波的物理量及其相互關(guān)系(1)周期和頻率：波的周期和頻率始終等于波源的振動(dòng)周期和頻率(

3、)(2)波速：機(jī)械波的傳播速度只與介質(zhì)有關(guān)，與波的頻率、振幅無(wú)關(guān)()(3)波長(zhǎng)：波在一個(gè)周期里傳播的距離等于波長(zhǎng)波長(zhǎng)由波速v和周期T決定()6波可以繞過(guò)障礙物繼續(xù)傳播，這種現(xiàn)象叫波的干涉；頻率相同的兩列波疊加，使某些區(qū)域的振動(dòng)加強(qiáng)，某些區(qū)域的振動(dòng)減弱，這種現(xiàn)象叫波的衍射()7波源與觀察者相互靠近或者相互遠(yuǎn)離時(shí)，觀察者接收到的波的頻率都會(huì)發(fā)生變化，這種現(xiàn)象叫做多普勒效應(yīng)()8機(jī)械波的傳播規(guī)律(1)每一質(zhì)點(diǎn)都以它的平衡位置為中心做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)；后一質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)總是落后于帶動(dòng)它的前一質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)()(2)波傳播的只是運(yùn)動(dòng)(振動(dòng))形式和振動(dòng)能量，介質(zhì)中的質(zhì)點(diǎn)并不隨波遷移()(3)簡(jiǎn)諧波的圖象為正余弦函數(shù)曲線(

4、)9波的疊加原理：幾列波相遇時(shí)，每列波都能保持各自的狀態(tài)繼續(xù)傳播而互不干擾，只是在重疊的區(qū)域里，任一質(zhì)點(diǎn)的總位移等于各列波分別引起位移的矢量和()12兩列光波在空間相遇時(shí)發(fā)生疊加，在某些區(qū)域總加強(qiáng)，在另外一些區(qū)域總減弱，從而出現(xiàn)亮暗相間的條紋的現(xiàn)象叫光的干涉現(xiàn)象()13光在遇到障礙物時(shí)，偏離直線傳播方向而照射到陰影區(qū)域的現(xiàn)象叫做光的衍射()14光的偏振：沿著各個(gè)方向振動(dòng)的光波強(qiáng)度都相同的光叫自然光，自然光通過(guò)偏振片后只剩下沿某一方向振動(dòng)的光叫偏振光()15光的反射定律反射光線、入射光線和法線在同一平面內(nèi)，反射光線和入射光線分居于法線兩側(cè)反射角等于入射角在反射現(xiàn)象中光路是可逆的()1簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)有什

5、么特點(diǎn)？提示：(1)回復(fù)力與位移滿足關(guān)系式Fkx(k是比例常數(shù))(2)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)是一種周期性的往復(fù)運(yùn)動(dòng)(3)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)具有對(duì)稱性關(guān)于平衡位置對(duì)稱的兩點(diǎn)，位移加速度、回復(fù)力等大反向，動(dòng)能大小相等，在平衡位置左右兩側(cè)相等的距離上的運(yùn)動(dòng)時(shí)間相同(4)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的表達(dá)式xAsin(t)誤區(qū)：振子在平衡位置時(shí)所受的合外力一定為零易錯(cuò)：忽略對(duì)稱性在問(wèn)題分析中的作用2利用振動(dòng)圖象可獲取哪些信息？如何應(yīng)用圖象分析解決問(wèn)題？提示：(1)可直觀地讀取振幅A、周期T及各時(shí)刻的位移x及各時(shí)刻振動(dòng)速度方向(2)判定回復(fù)力、加速度方向(3)判定某段時(shí)間內(nèi)位移、回復(fù)力、加速度、速度、動(dòng)能、勢(shì)能的變化情況(4)計(jì)算某段時(shí)間內(nèi)振子的

6、路程易混：混淆振動(dòng)圖象與振子的運(yùn)動(dòng)軌跡提示：(1)公式成立的條件是擺角很小(不超過(guò)10)(2)單擺的振動(dòng)周期在振幅較小的條件下，與單擺的振幅無(wú)關(guān)，與擺球的質(zhì)量也無(wú)關(guān)(3)周期公式中L為擺長(zhǎng)：擺長(zhǎng)L是指擺動(dòng)圓弧的圓心到擺球重心的距離，而不等于擺線的長(zhǎng)4如何理解機(jī)械波？怎樣描述簡(jiǎn)諧波的規(guī)律？根據(jù)波動(dòng)圖象能獲得波的哪些信息？提示：(1)對(duì)機(jī)械波的理解有以下幾點(diǎn)：介質(zhì)依存性：機(jī)械波的傳播離不開介質(zhì)能量信息性：機(jī)械波傳播的是振動(dòng)的形式、能量和信息傳播不移性：在傳播方向上，各質(zhì)點(diǎn)只在各自平衡位置附近振動(dòng)，并不隨波遷移時(shí)空重復(fù)性：機(jī)械波傳播時(shí)，介質(zhì)中的質(zhì)點(diǎn)不斷地重復(fù)著振源的振動(dòng)形式周期、頻率同源性：介質(zhì)中各

7、質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)周期均等于振源的振動(dòng)周期且在傳播中保持不變起振同向性：各質(zhì)點(diǎn)開始振動(dòng)的方向與振源開始振動(dòng)方向相同波長(zhǎng)、波速和頻率的關(guān)系：vf，f由波源決定，v由介質(zhì)決定(2)在中學(xué)階段用波的圖象描述波動(dòng)規(guī)律，簡(jiǎn)諧波的圖象為正余弦函數(shù)曲線，根據(jù)波動(dòng)圖象可獲得波的下列信息：波長(zhǎng)、振幅任意質(zhì)點(diǎn)在此時(shí)刻的位移任意質(zhì)點(diǎn)在此時(shí)刻的加速度方向傳播方向，振動(dòng)方向的互判易錯(cuò)：誤認(rèn)為介質(zhì)中的大量質(zhì)點(diǎn)沿波的傳播方向平移易失分：波速v、波長(zhǎng)、頻率f三者的決定因素5波的傳播方向和質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向的互判方法有哪些？提示：(1)上下坡法沿波的傳播速度的正方向看，“上坡”的點(diǎn)向下振動(dòng)，“下坡”的點(diǎn)向上振動(dòng)，簡(jiǎn)稱“上坡下，下坡上”(如圖

8、1a所示)(2)同側(cè)法在波的圖象上的某一點(diǎn)，沿縱軸方向畫出一個(gè)箭頭表示質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向，并設(shè)想在同一點(diǎn)沿x軸方向畫個(gè)箭頭表示波的傳播方向，那么這兩個(gè)箭頭總是在曲線的同側(cè)(見(jiàn)圖1b所示)圖圖1 (3)帶動(dòng)法(特殊點(diǎn)法)如圖2c所示為一沿x軸正方向傳播的橫波，根據(jù)波的形成，靠近波源的點(diǎn)能帶動(dòng)它鄰近的離波源稍遠(yuǎn)的點(diǎn)，可判斷質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向在質(zhì)點(diǎn)P附近靠近波源一方的圖線上另找一點(diǎn)P，若P在P上方，P帶動(dòng)P向上運(yùn)動(dòng)，則P向上運(yùn)動(dòng)；若P在下方，P帶動(dòng)P向下運(yùn)動(dòng)，則P向下運(yùn)動(dòng)圖圖2 6導(dǎo)致“波動(dòng)問(wèn)題多解性”的原因有哪些？提示：波的傳播過(guò)程中時(shí)間上的周期性、空間上的周期性以及傳播方向上的雙向性是導(dǎo)致“波動(dòng)問(wèn)題多解性

9、”的主要原因若題目加上一定的條件，可使無(wú)限系列解轉(zhuǎn)化為有限解或唯一解具體表現(xiàn)有：(1)波的傳播方向不確定有兩種可能解；(2)波形移動(dòng)的距離x與波長(zhǎng)的關(guān)系不確定，有系列解，若x與有一定的約束關(guān)系，可使系列解轉(zhuǎn)化為有限解或唯一解；(3)波形變化的時(shí)間t與周期T的關(guān)系不確定，有系列解，若t與T有一定的約束關(guān)系，可使系列解轉(zhuǎn)化為有限解或唯一解；(4)兩質(zhì)點(diǎn)間波形不確定形成多解易失分：不能掌握波在傳播時(shí)空間和時(shí)間的周期性及傳播的雙向性7波能發(fā)生哪些現(xiàn)象？波疊加原理的內(nèi)容是什么？發(fā)生波的干涉和明顯衍射現(xiàn)象的條件是什么？提示：(1)波可以發(fā)生反射、折射、衍射、干涉、多普勒效應(yīng)等(2)波的疊加原理(獨(dú)立傳播原

10、理)幾列波相遇時(shí)能夠保持各自的狀態(tài)而不互相干擾在幾列波重疊的區(qū)域里，任何一個(gè)質(zhì)點(diǎn)的總位移，都等于這幾列波分別引起的位移的矢量和(3)波的衍射與干涉易混：混淆波的幾個(gè)特有現(xiàn)象易錯(cuò)：對(duì)波疊加出現(xiàn)振動(dòng)加強(qiáng)和振動(dòng)減弱的條件理解不深刻8如何理解介質(zhì)的折射率？它的表達(dá)式有幾種？9求解幾何光學(xué)問(wèn)題的一般思路是什么？提示：(1)畫出規(guī)范的光路圖：一般情況下，光射到介質(zhì)的分界面上，要發(fā)生反射和折射；當(dāng)光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)時(shí)，要考慮是否發(fā)生全反射根據(jù)光的反射定律、折射定律畫出規(guī)范的光路圖，應(yīng)體現(xiàn)在：法線位置正確，應(yīng)垂直于界面，若界面是圓形的，法線應(yīng)沿半徑所在的直線；入射角和反射角相等，入射角大于(或小于)折射

11、角；實(shí)際光線用實(shí)線表示，光學(xué)的反向延長(zhǎng)線、法線、作圖的輔助線用虛線(2)根據(jù)物理公式和數(shù)學(xué)關(guān)系列方程：可由反射定律、折射定律、折射率的公式、全反射的條件等列方程，根據(jù)幾何關(guān)系列出相關(guān)的輔助方程，聯(lián)立求解易失分：畫不出光路圖或光路圖不規(guī)范，找不出幾何關(guān)系 10光導(dǎo)纖維的結(jié)構(gòu)如何？它在傳遞光信號(hào)時(shí)應(yīng)用了什么原理？提示：(1)光導(dǎo)纖維的結(jié)構(gòu)：光導(dǎo)纖維(簡(jiǎn)稱光纖)，是一種透明的玻璃纖維絲，由內(nèi)芯和外套兩層組成，內(nèi)芯的折射率大于外套的折射率，即內(nèi)芯是光密介質(zhì)，外套是光疏介質(zhì)(2)原理：它應(yīng)用了光的全反射的規(guī)律，即光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)時(shí)，隨著入射角的增大，折射角隨之增大，且折射光線越來(lái)越弱，當(dāng)入射角等

12、于或大于臨界角時(shí)折射光線消失，光線全部被反射回原介質(zhì)傳播易錯(cuò)：不能正確應(yīng)用全反射的條件對(duì)實(shí)際問(wèn)題進(jìn)行分析11如何理解光的色散現(xiàn)象？提示：光的顏色由光的頻率決定組成白光的各種單色光中，紅光頻率最小，紫光頻率最大在不同介質(zhì)中，光的頻率不變不同頻率的色光在真空中傳播速度相同，為c3108 m/s.但在其他介質(zhì)中速度各不相同，同一種介質(zhì)中，紫光速度最小，紅光速度最大同一種介質(zhì)對(duì)不同色光的折射率不同，色光頻率越高，在介質(zhì)中的折射率也越大，因此白光進(jìn)入某種介質(zhì)發(fā)生折射時(shí)，紫光偏折角最大，紅光偏折角最小由于色光在介質(zhì)中傳播時(shí)光速發(fā)生變化，則波長(zhǎng)也發(fā)生變化同一色光在不同介質(zhì)中，折射率大的光速小，波長(zhǎng)短；折射率

13、小的光速大，波長(zhǎng)長(zhǎng)不同色光在同一種介質(zhì)中，頻率高的折射率大，光速小，波長(zhǎng)短；頻率小的折射率小，光速大，波長(zhǎng)長(zhǎng)易錯(cuò)：不能把色光在介質(zhì)中的速度、波長(zhǎng)、折射率聯(lián)系起來(lái)分析12我們?cè)谟霉獾母缮娆F(xiàn)象測(cè)定光的波長(zhǎng)的實(shí)驗(yàn)中，是采用什么方法得到相干光源的？產(chǎn)生明(暗)條紋的條件？寫出條紋間距的公式，并簡(jiǎn)要說(shuō)明此公式的用途提示：(1)相干光源的獲取辦法“一分為二”法即使兩個(gè)完全相同的白熾燈或日光燈發(fā)光，它們也不是相干光源，這是因?yàn)樗鼈儼l(fā)光是由于大量原子同時(shí)躍遷發(fā)出的，是含有多種頻率的光，所以可以采取先用單縫取同一光源的一束光再用雙縫一分為二，這樣才能獲取相干光源13測(cè)定玻璃磚的折射率的實(shí)驗(yàn)原理和注意事項(xiàng)是什么？

14、入射角應(yīng)適當(dāng)大一些，以減小角度測(cè)量誤差，但入射角也不宜太大；在操作時(shí)，手不要觸摸玻璃磚的光潔面，更不能將玻璃磚界面當(dāng)做直尺畫分界線；在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，玻璃磚與白紙的相對(duì)位置不能改變；玻璃磚應(yīng)選用寬度較大的，宜在5 cm以上若寬度太小，則測(cè)量誤差較大易錯(cuò)：入射角太大(接近90)或太小(接近0)，測(cè)量誤差大14偏振光的產(chǎn)生方式有哪幾種？提示(1)通過(guò)兩個(gè)共軸的偏振片觀察自然光，第一個(gè)偏振片的作用是把自然光變?yōu)槠窆?，叫起偏器，第二個(gè)偏振片的作用是檢驗(yàn)光是否為偏振光，叫檢偏器其實(shí)，偏振片并非刻有狹縫，而是具有一種特性，即存在一個(gè)偏振方向，只讓平行于該方向振動(dòng)的光通過(guò)，其他振動(dòng)方向的光被吸收了(2)自然光

15、射到兩種介質(zhì)的交界面上，如果光入射的方向合適，使反射光和折射光之間的夾角恰好是90時(shí)，反射光和折射光都是偏振光，且偏振方向相互垂直猜想一對(duì)機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械波的考查命題依據(jù)：機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波命題幾率較高的知識(shí)點(diǎn)主要有：波的圖象、波長(zhǎng)、頻率、波速及其相互關(guān)系，特別是波的圖象與振動(dòng)圖象的關(guān)系，主要以選擇題的形式出現(xiàn)，試題信息量大、綜合性強(qiáng)，一道題往往考查多個(gè)概念和規(guī)律尤其是波的圖象，可以綜合考查考生的理解能力、推理能力和空間想象能力另外，在新課標(biāo)高考卷中，涉及對(duì)機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械波的考查也經(jīng)常以小型計(jì)算題或填空題出現(xiàn)，主要考查機(jī)械波的傳播規(guī)律預(yù)計(jì)2014年高考命題的重點(diǎn)以簡(jiǎn)諧橫波和橫波的圖象，結(jié)合簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)

16、為主要內(nèi)容，難度與題型與往年保持一致，如下面設(shè)計(jì)的試題是以波動(dòng)圖象與振動(dòng)圖象相結(jié)合為背景，綜合考查機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械波的有關(guān)知識(shí)，是高考考查的重點(diǎn)題型試題設(shè)計(jì)1圖3甲為某一列簡(jiǎn)諧波tt0時(shí)刻的圖象，圖乙是這列波上P點(diǎn)從這一時(shí)刻起的振動(dòng)圖象(1)確定波的傳播方向；并求其波速(2)畫出經(jīng)過(guò)2.3 s后波的圖象，并求02.3 s內(nèi)P質(zhì)點(diǎn)的位移和路程答案見(jiàn)解析猜想二對(duì)光的折射定律和光的全反射的考查命題依據(jù)：分析近三年的高考試題可知，該考點(diǎn)內(nèi)容是高考的高頻考點(diǎn)，往往與其他知識(shí)如光的反射、色散結(jié)合起來(lái)考查單獨(dú)命題考查時(shí)，主要以選擇題、計(jì)算題的形式出現(xiàn)，以中等難度的試題為主作為歷年高考考查的重點(diǎn)，此部分內(nèi)容仍是2014年高考命題的重點(diǎn)試題難度和題型也會(huì)與往年基本保持一致，但在命題角度和命題背景上都會(huì)有創(chuàng)新下面設(shè)計(jì)的考題是以光線在特殊的玻璃磚中傳播為背景的一道試題，能有效考查學(xué)生的綜合分析能力和應(yīng)用數(shù)學(xué)知識(shí)處理幾何光學(xué)問(wèn)題的能力(1)玻璃的折射率；(2)光在玻璃中的傳播速度；(3)經(jīng)Q點(diǎn)的反射光線射到AD上時(shí)是否會(huì)發(fā)生全反射，為什么？答案(1) (2) 108 m/s(3)見(jiàn)解析