高三物理二輪復(fù)習(xí)精品教學(xué)案【專題九】

1、學(xué)習(xí)必備歡迎下載【專題九】選修3-4【考情分析】大綱 對選修 3 4 中的所列的內(nèi)容，除簡諧運(yùn)動的公式和圖象，橫波的圖象，波速、波長和頻率（周期）的關(guān)系，光的折射定律為類要求外，其余全部內(nèi)容均為類要求；振動和波的學(xué)問雖然不是許多，其中命題頻率較高的學(xué)問點(diǎn)是簡諧運(yùn)動的公式和圖象，橫波的圖象，波速、波長和頻率（周期）的關(guān)系；試題信息容量大，綜合性強(qiáng)，一道題往往考查多個概念和規(guī)律，特殊是通過波的圖象綜合考查對波的懂得才能、推理才能和空間想象才能.復(fù)習(xí)時重點(diǎn)仍為波的圖象，同時也應(yīng)對振動的規(guī)律及圖象加以重視；【學(xué)問歸納】1簡諧運(yùn)動的動力學(xué)特點(diǎn)：回復(fù)力及加速度與位移大小成正比，方向總是與位移的方向相反，始

2、終指向平穩(wěn)位置，其表達(dá)式為：f -kx；2物體做簡諧運(yùn)動的運(yùn)動學(xué)特點(diǎn)是周期性運(yùn)動、位移、回復(fù)力、加速度、速度都隨時間按“正弦”或“余弦”的規(guī)律變化，它們的周期均相同，其位移x asint ；3簡諧運(yùn)動的兩種模型是彈簧振子和單擺，當(dāng)單擺擺角10時，可以看成簡諧運(yùn)動，其周期公式為t 2l ；g4機(jī)械波（ 1）機(jī)械波的產(chǎn)生條件：波源；介質(zhì)；（ 2）機(jī)械波的特點(diǎn)機(jī)械波傳播的是振動的形式和振動的能量，質(zhì)點(diǎn)在各自的平穩(wěn)位置鄰近振動，并不隨波遷移；實(shí)質(zhì)：通過傳播振動的形式而將振源的能量傳播出去；介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)的振動周期和波的傳播周期都與波源相同；機(jī)械波的傳播速度只由介質(zhì)打算；（ 3）波速、波長、周期、頻率的關(guān)

3、系vft5振動圖象和波動圖象的物理意義不同，振動圖象反映的是質(zhì)點(diǎn)的位移隨時間的變化關(guān)系，而波動圖象是介質(zhì)中各個質(zhì)點(diǎn)在某時刻的位移；6懂得麥克斯韋的電磁場理論：恒定的電（磁）場不能產(chǎn)生磁（電）場，勻稱變化的 電（磁）場產(chǎn)生恒定的磁（電）場，周期性變化的電（磁）場產(chǎn)生周期性變化的磁（電）場；7電磁波是橫波，在真空中也能傳播，在真空中的波速為c=3.0 × 810m/s.學(xué)習(xí)必備歡迎下載8折射率與全反射（ 1）折射率：光從真空射入某種介質(zhì)，入射角的正弦與折射角的正弦之比叫做介質(zhì)的折射率，公式為nsini sin r；折射率與光速的關(guān)系nc .（ 2）臨界角：折射角等于90o 時的v入射角，

4、 稱為臨界角，當(dāng)光從折射率為n 的某種介質(zhì)射向真空（空氣） 時發(fā)生全反射的臨界角 sinc角；1 （ 3）全反射的條件：光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)；入射角大于或等于臨界n5光的干涉和衍射光的干涉現(xiàn)象和衍射現(xiàn)象證明白光的波動性，光的偏振現(xiàn)象說明光波為橫波；相鄰兩明條紋（或暗紋）間的距離與波長成正比，即x 【考點(diǎn)例析】l，利用雙縫干涉試驗(yàn)可測量光的波長d一、簡諧運(yùn)動的公式及圖象比較描述簡諧運(yùn)動的物理量有位移、振幅、周期、頻率、相位等；這些物理量間的關(guān)系可以用運(yùn)動學(xué)方程來描述，也可用振動圖象來描述；【例 1】勁度系數(shù)為20n cm 的彈簧振子，它的振動圖象如下列圖，在圖中a 點(diǎn)對應(yīng)的時刻a 振子所受的

5、彈力大小為0.5n，方向指向x 軸的負(fù)方向 b振子的速度方向指向x 軸的正方向c在 0 4s 內(nèi)振子作了1.75 次全振動d在 0 4s 內(nèi)振子通過的路程為0.35cm，位移為0解析： 由圖可知a 在 t 軸上方，位移x0.25cm，所以彈力f kx 5n，即彈力大小為5n，方向指向x 軸負(fù)方向，選項(xiàng)a不正確；隨著時間的連續(xù)，正向位移正在增大，即振子的速度方向指向x 軸的正方向，選項(xiàng)b 正確 t 0、t 4s 時刻振子的位移都是最大，且都在t 軸的上方，在0 4s 內(nèi)完成兩次全振動， 選項(xiàng) c 錯誤 振幅為 0.5cm，在 0 4s 內(nèi)振子通過的路程為2×4 a=4cm，選項(xiàng) d 錯

6、誤答案 b規(guī)律總結(jié)簡諧運(yùn)動的圖象和公式是描述簡諧運(yùn)動的兩種數(shù)學(xué)方法，學(xué)習(xí)過程中要留意數(shù)形結(jié)合；由于圖象具有形象直觀的特點(diǎn)，因此圖象是考查更多的一個考點(diǎn)；二、波的產(chǎn)生和傳播【例 2】一列簡諧橫波沿x 軸正向傳播， o、a、b、c、d 為傳播方向上的五個質(zhì)點(diǎn)，相 鄰質(zhì)點(diǎn)之間相隔1.0m，如下列圖； t=0 時刻波源 o 點(diǎn)開頭向 y 軸正方向運(yùn)動經(jīng)過0.10s 它第一次達(dá)到正向最大位移，而此時刻 b 質(zhì)點(diǎn)開頭從平穩(wěn)位置開頭向y 軸正方學(xué)習(xí)必備歡迎下載向運(yùn)動由此可以確定（） a這列波的波長為8.0m ，周期為2.0s b這列波的波速為20m/s ，頻率是 2.5hzc在 0.30s 末 d 質(zhì)點(diǎn)剛開

7、頭振動d在 0.30s 末 d 質(zhì)點(diǎn)第一次達(dá)到正向最大位移解析： 由題意可知， t=t/4=0.10s，就 t=0.40s，f=1/ t =2.5hz，設(shè)相鄰兩點(diǎn)之間的距離為d， 就 2d=/4，=8d=8.0m ，v=/ t=20m/s ，于是， a 錯， b 正確； od 兩點(diǎn)相距半個波長，就振動 由波源傳到d 點(diǎn)需時間t 1=t/2=0.2s，再經(jīng)過 t 2=t/4=010s，d 質(zhì)點(diǎn)將第一次達(dá)到正向最大位移，故 c 錯， d 正確答案： bd 審題指導(dǎo)波是振動沿介質(zhì)的傳播過程；介質(zhì)中各個質(zhì)點(diǎn)的起振方向和波源的起振方向相同，抓住這一點(diǎn)，再依據(jù)波的傳播方向就能畫出波的圖形；有時題目給出的波

8、形圖可能是一部分波形， 不能認(rèn)為波形畫到哪里就是波剛好傳到哪里；三、 波的圖象【例 3】如下列圖為一簡諧波在 t =0 時的波形圖，介質(zhì)中的質(zhì)點(diǎn) p 做簡諧運(yùn)動的表達(dá)式為 y=asin5 t，求該波的速度， 并畫出 t=0.3s 時的波形圖（至少畫出一個波長） ；解析：由簡諧運(yùn)動的表達(dá)式可知5rad/s ，t=0 時刻質(zhì)點(diǎn)p 向上運(yùn)動（由于從t=0 時刻開頭，質(zhì)點(diǎn)p 的位移 y 隨時間 t 正向增大，可知該時刻質(zhì)點(diǎn)p 向上運(yùn)動） ，故波沿x 軸正方向傳播；由波形圖讀出波長4m ，2t，由波速公式v時的波形圖如下列圖；，聯(lián)立以上兩式代入數(shù)據(jù)可得tv10m / s ；t=0.3s答案：波速v=10

9、m/s ，波形圖如下列圖；四、折射定律和折射率的應(yīng)用【例 4】一條光線從空氣射入某介質(zhì)中，已知入射角為45°，折射角為30°，求光在 此介質(zhì)中的傳播速度；解析： n=sin i sin rsin 452sin 30又 n=c ，所以 v = c = 3 vn10822.1210 8 m/s答案：2.1210 8 m/s五、全反射【例 5】在一個圓形輕木塞的中心插上一根大頭針，然后把它倒放在水面上，學(xué)習(xí)必備歡迎下載調(diào)劑針插入的深度，使觀看者不論在什么位置都不能看到水下的大頭針，如下列圖， 量出針露出的長度為d，木塞的半徑為r ，求水的折射率；解析： 當(dāng)調(diào)劑針插入的深度后，使觀

10、看者不論在什么位置都不能看到水下的大頭針時，說明此時 a 點(diǎn)發(fā)出的光線發(fā)生了全反射；如下列圖，畫出從大頭針頂端a 點(diǎn)射出的臨界光線在木塞邊緣區(qū)域剛好發(fā)生全發(fā)射的光路圖；從a 點(diǎn)發(fā)出的光到達(dá)b 點(diǎn)恰好以臨界角c 入射，因此sinc= 1n在aob 中 tanc= rod而 tan csin c1sin 2 c1n 21解得： n=d 2r 2r答案：d 2r 2r六、 雙縫干涉中明暗條紋的判定【例 6】如下列圖是雙縫干涉試驗(yàn)裝置，屏上o 點(diǎn)到雙縫s1、s2 的距離相等；當(dāng)用波長 為 0.75 m 的單色光照耀時，p 是位于 o 上方的其次條亮紋位置，如換用波長為0.6m 的單色光做試驗(yàn)，p 處是

11、亮紋仍是暗紋？在op 之間共有幾條暗紋？解析 ：當(dāng)用波長為 1=0.75 m 單色光時p 為 o 上方其次條亮紋，所以p 到雙縫 s1、s25的距離差 r=2 1=2× 0.75 m=1.5 m，改用 2=0.6 m.的單色光時，路程差r=2 2，所以 p 為暗紋，從o 到 p 路程差由零逐步增大，必有路程差為23和2 的兩點(diǎn)，即op22之間仍有兩條暗紋；答案：p 為暗紋， op 之間仍有兩條暗紋【方法技巧】1判定波的傳播方向和質(zhì)點(diǎn)振點(diǎn)方向的方法：特殊點(diǎn)法； 法（波形移動法） ；2利用波傳播的周期性，雙向性解題（ 1）波的圖象的周期性：相隔時間為周期整數(shù)倍的兩個時刻的波形相同，從而使

12、題目的解答顯現(xiàn)多解的可能；（ 2）波傳播方向的雙向性：在題目未給出傳播方向時，要考慮到波可沿x 軸 或?qū)W習(xí)必備歡迎下載 傳播的兩種可能性；1光線通過平板玻璃磚后，不轉(zhuǎn)變光線及光束性質(zhì)，但會使光線發(fā)生側(cè)移，側(cè)移量的大小跟人射角、折射率和玻璃磚的厚度有關(guān)2對幾何光學(xué)方面的問題，應(yīng)用光路圖或有關(guān)幾何圖形進(jìn)行分析與公式協(xié)作，將一個物理問題轉(zhuǎn)化為一個幾何問題，能夠做到直觀、形象、易于發(fā)覺隱含條件【專題訓(xùn)練】1如下列圖，一彈簧振子在b、c 間做簡諧運(yùn)動，o 為平穩(wěn)位置，bc間距離為10cm ，從 b 到 c 運(yùn)動一次的時間為1s，就（）a.從 b 到 c 振子作了一次全振動b.振動周期為2s，振幅為5cm

13、 c.經(jīng)過兩次全振動，振子通過的路程是20cmd.振子從 b 點(diǎn)開頭，經(jīng)3s 位移是 30cm. 2一列簡諧橫波沿x 軸傳播，某時刻t0 的圖象如下列圖，經(jīng)過boct1.2s的時間，這列波恰好第三次重復(fù)顯現(xiàn)圖示的波形依據(jù)以上信息，可以確定（）a該列波的傳播速度bt c t d t1.2s 時間內(nèi)質(zhì)元p 經(jīng)過的路程0.6s 時刻質(zhì)元p 的速度方向0.6s時刻的波形3如下列圖是一列簡諧橫波在某時刻的波形圖，已知圖中質(zhì)點(diǎn)b 的起振時刻比質(zhì)點(diǎn)a推遲了 0.5s， b 和 c 之間的距離是5m ，以下說法正確選項(xiàng)（）a此列波的波長為5m b此列波的頻率為2hz c此列波的波速為2.5m/s d此列波的傳

14、播方向?yàn)檠豿 軸正方向傳播4一愛好小組的同學(xué)們觀看到湖面上一點(diǎn)o 上下振動， 振幅為 0.2m，以 o 點(diǎn)為圓心形成圓形水波，如下列圖，a、b、o 三點(diǎn)在一條直線上，oa 間距離為 4.0 m ， ob 間距離為 2.4 m ；某時刻o 點(diǎn)處在波峰位置，觀看發(fā)覺2s 后此波峰傳到a 點(diǎn)，此時o 點(diǎn)正通過平穩(wěn)位置向下運(yùn)動，oa 間仍有一個波峰；將水波近似為簡諧波；就以下說法正確選項(xiàng)（）a此水波的傳播速度是2 m/sb此水波的周期是2 sc此水波的波長是4 md當(dāng) o 點(diǎn)處在波峰位置時，b 點(diǎn)正通過平穩(wěn)位置向下運(yùn)動aob5光在某種玻璃中的速度是3 × 108m/s ，要使光由空氣射入這種

15、玻璃，且使折射光學(xué)習(xí)必備歡迎下載線與反射光線之間的夾角為90°，就入射角應(yīng)是（）a 30°b60°c 45°d 90°6、某同學(xué)做測定玻璃折射率試驗(yàn)時，用他測得的多組入射角i 與折射角作出 sini sin r 圖象，如下列圖，以下判定正確選項(xiàng)（）a他做試驗(yàn)時，光線是由空氣射入玻璃的b玻璃的折射率為0.67c玻璃折射率為1.5d玻璃臨界角的正弦值為0.677如右圖所示，空氣中有一塊截面為扇形的玻璃磚，折射率為2 ，現(xiàn)有一細(xì)光束， 垂直射到ao 面上， 經(jīng)玻璃磚反射、 折射后， 經(jīng) ob 面平行于入射光束返回，aob 為 135°，圓半

16、徑為r ，就入射點(diǎn)p 距圓心 o 的距離為（）a r·sin 15°b r·sin 7.5°c 1 r2d 1 r48如下列圖，一束光線以60°的入射角射到一水平放置的平面鏡上，反射后在正上方與平面鏡平行的光屏上留下一光點(diǎn)p ；現(xiàn)將一塊上下兩面平行的透亮體平放在平面鏡上，如圖中虛線所示，就進(jìn)入透亮體的光線經(jīng)平面境反射后再從透亮體的上表面射出，打在光屏上的光點(diǎn)p與原先相比向左平移了3.46cm ，已知透亮體對光的折射率為3 ；（ 1）作出后來的光路示意圖，標(biāo)出p位 置；（ 2）透亮體的厚度為多大？（ 3）光在透亮體里運(yùn)動的時間多長？【參考答案】1

17、 b 振子從 b 到 c 是半個全振動，其周期為 t=2s，振幅為 a=5cm，故 a 錯 b 對；兩個周期內(nèi)，振子路程為 s=8a=40cm，故 c 錯； t =3s=1.5t，振子的路程為 s=6a=30cm，其位移為 x=5cm，故 d 錯；2 abd從圖象可知波長8m ，經(jīng)過t1.2s 時間，恰好第三次重復(fù)顯現(xiàn)圖示的波形，可知周期t0.4s，從而確定波速v=20m/s ，t1.2s時間內(nèi)質(zhì)元p 經(jīng)過的路程s 4 a3120cm ，由于不知道波的傳播方向，t 0.6s 時，質(zhì)元p 的振動方向不確定，但由于 t0.6s =1.5t，可以確定該時刻的波形圖故abd 正確3 ad 解析：由于質(zhì)

18、點(diǎn)b 的起振時刻比質(zhì)點(diǎn)a 晚，所以波沿x 軸的正方向傳播，而a、b 相差 t/2，所以 t 是 1 秒，波的頻率為1hz ；b、 c 是兩相鄰的波谷，所以相差一個波長，波長為 5m；波速 vt5m/s ；學(xué)習(xí)必備歡迎下載4 ad波速 vx12 m/s ， a 項(xiàng)正確；2 s 后波峰傳到a 點(diǎn)，此時o 點(diǎn)正通過平t衡位置向下運(yùn)動， oa 間仍有一個波峰， 就 2s5 t ，解得 t41.6 s，b 項(xiàng)錯誤； 波長 =vt=3.2m， c 項(xiàng)錯誤； ob 間距離為 2.4m=3， b 點(diǎn)正通過平穩(wěn)位置向下運(yùn)動，d 項(xiàng)正確；45b設(shè)入射角為i，折射角為r ，就有 i+r = 90c，°折射率 n =v3 ，又 n = sin i ，由sin r此可解得i = 60 ；°6acd解析：玻璃的折射率應(yīng)大于1；由入射角i 大于折射角r 知光線是由空氣射入玻璃的，sin i1 時的點(diǎn)，對應(yīng)入射角i 為 90°，依據(jù)光路可逆，此時的折射角等于光線從玻璃射向空氣恰好發(fā)生全反射時的臨界角，所以， 玻璃臨界角的正弦值為0.67，玻璃折射率為n1sin c10.671.5；7b 在出射點(diǎn)d 處，令出射時的折射角為r，入射角為i，在 c 點(diǎn)反射角和入射角相等，設(shè)為；由幾何關(guān)系知r = 45 °，就sin rsin i=2 ，有 i =30