江苏省高考物理选修3-43-5知识点

Ocean高中物理振兴计划CreatedbyOceanWang1高中物理选修3-4、3-5知识点（1-9页3-4部分,10-19页3-5部分）Ⅰ选修3-4部分一、简谐运动简谐运动的表达式和图象要求：I1）如果质点所受的力与它偏离平衡位置位移的大小成正比，并且总是指向平衡位置，质点的运动就是简谐运动。简谐运动的回复力：即F=–kx注意：其中x都是相对平衡位置的位移。区分：某一位置的位移（相对平衡位置）和某一过程的位移（相对起点）⑴回复力始终指向平衡位置，始终与位移方向相反⑵“k”对一般的简谐运动，k只是一个比例系数，而不能理解为劲度系数⑶F回＝－kx是证明物体是否做简谐运动的依据2）简谐运动的表达式：“x=Asin(ωt＋φ)”3）简谐运动的图象：描述振子离开平衡位置的位移随时间遵从正弦（余弦）函数的规律变化的，要求能将图象与恰当的模型对应分析。可根据简谐运动的图象的斜率判别速度的方向，注意在振幅处速度无方向。A、简谐运动（关于平衡位置）对称、相等①同一位置：速度大小相等、方向可同可不同，位移、回复力、加速度大小相等、方向相同.②对称点：速度大小相等、方向可同可不同，位移、回复力、加速度大小相等、方向相反.③对称段：经历时间相同④一个周期内，振子的路程一定为4A（A为振幅）；半个周期内，振子的路程一定为2A；四分之一周期内，振子的路程不一定为A每经一个周期，振子一定回到原出发点；每经半个周期一定到达另一侧的关于平衡位置的对称点，且速度方向一定相反B、振幅与位移的区别：⑴位移是矢量，振幅是标量，等于最大位移的数值⑵对于一个给定的简谐运动，振子的位移始终变化，而振幅不变思考：1、平衡位置的合力一定为0吗？（单摆）2、弹簧振子在对称位置弹性势能相等吗？（竖直弹簧振子）3、人的来回走动、拍皮球时皮球的运动是振动吗？二、单摆的周期与摆长的关系（实验、探究）要求：Ⅰ1）单摆的等时性（伽利略）；即周期与摆球质量无关，在振幅较小时与振幅无关2）单摆的周期公式（惠更斯）glT2（l为摆线长度与摆球半径之和；周期测量：测N次全Ocean高中物理振兴计划CreatedbyOceanWang2振动所用时间t，则T=t/N）3）数据处理：（1）平均值法；（2）图象法：以l和T2为纵横坐标，作出224Tgl的图象（变非线性关系为线性关系）；4）振动周期是2秒的单摆叫秒摆摆钟原理：钟面显示时间与钟摆摆动次数成正比三、受迫振动和共振要求：Ⅰ受迫振动：在周期性外力作用下、使振幅保持不变的振动，又叫无阻尼振动或等幅振动。f迫=f策，与f固无关。A迫与∣f策—f固∣有关，∣f策—f固∣越大，A迫越小，∣f策—f固∣越小，A迫越大。当驱动力频率等于固有频率时，受迫振动的振幅最大（共振）共振的防止与应用四、机械波横波和纵波横波的图象要求：Ⅰ1）机械波⑴产生机械波的条件：振源，介质——有机械振动不一定形成机械波有机械波一定有机械振动⑵机械波的波速由介质决定，同一类的不同机械波在同一介质中波速相等。与振源振动的快慢无关⑶机械波传递的是振动形式（由振源决定）、能量（由振幅体现）、信息2）机械波可分为横波与纵波横波：质点的振动方向与波的传播方向垂直。特点：有波峰、波谷.只能在固体中传播（条件：剪切形变），为方便将水波认为是横波纵波：质点的振动方向与波的传播方向在同一直线上.特点：有疏部、密部.气体、液体只能传递纵波3）波的独立传播与叠加4）次声波与超声波次声波：频率小于20Hz，波长长，易衍射，传播距离远，研究与应用刚起步超声波：频率大于20000Hz，波长短，直线传播效果好（声纳），穿透能力强（几厘米厚的金属）。应用广泛：声纳、B超、雷达、探伤、超声加湿、制照相乳胶5）横波图象：表示某一时刻各个质点离开平衡位置位移情况。后一质点的振动总是重复前一质点的振动；特别要能判断质点振动方向或波的传播方向。注意：（1）周期性、方向性上引起的多解可能性；（2）波传播的距离与质点的路程是不同的。6）波动图象表示“各个质点”在“某一时刻”的位移，振动图象则表示介质中“某个质点”Ocean高中物理振兴计划CreatedbyOceanWang3在“各个时刻”的位移。五、波长、频率（周期）和波速的关系要求：ⅠfTtsv（由介质决定，f由波源决定）①波形向前匀速平移，质点本身不迁移，x可视为波峰（波谷）移动的距离②在波的图象中，无论时间多长，质点的横坐标一定不变③介质中所有质点的起振位置一定在平衡位置，且起振方向一定与振源的起振方向相同④注意双向性、周期性⑤注意坐标轴的单位（是m，还是cm；有无×10-n等等）注意同时涉及振动和波时，要将两者对应起来关于振动与波⑴质点的振动方向判断：振动图象（横轴为时间轴）：顺时间轴“上，下坡”波动图象（横轴为位移轴）：逆着波的传播方向“上，下坡”共同规律：同一坡面（或平行坡面）上振动方向相同，否则相反⑵一段时间后的图象a、振动图象：直接向后延伸b、波动图象：不能向后延伸，而应该将波形向后平移⑶几个物理量的意义：周期（频率）：决定振动的快慢，进入不同介质中，T（f）不变振幅：决定振动的强弱波速：决定振动能量在介质中传播的快慢⑷几个对应关系①一物动（或响）引起另一物动（或响）———受迫振动→共振（共鸣）②不同位置，强弱相间———干涉（要求：两波源频率相同）干涉：a、振动加强区、减弱区相互间隔；b、加强点始终加强（注意：加强的含义是振幅大，千万不能误认为这些点始终位于波峰或波谷处）、减弱点始终减弱.c、判断：若两振源同相振动，则有加强点到两振源的路程差为波长的整数倍，减弱点到两振源的路程差为半波长的奇数倍.③绕过障碍物———衍射（要求：缝、孔或障碍物的尺寸与波长差不多或小于波长）缝后的衍射波的振幅小于原波★波的多解题型⑴方向的多解：考虑是否既可以向左，也可以向右⑵波形的多解：★几种典型运动不受力：静止或匀速直线运动Ocean高中物理振兴计划CreatedbyOceanWang4几种最简单的运动最简单的运动：匀速直线运动最简单的变速运动：匀变速直线运动最简单的振动：简谐运动六、波的反射和折射波的衍射和干涉要求：Ⅰ1．波面（波阵面）：振动状态总是相同的点的集合；波线：与波面垂直的那些线。2．惠更斯原理：介质中任一波面上的各点，都可以看做发射子波的波源，其后任意时刻，这些子波的包迹就是新的波面；3．（1）互不干扰原理；（2）叠加原理。反射、折射、干涉：Δx=kλ处，振动加强；Δx=（2k+1）λ/2处，振动减弱。（3）衍射（产生明显衍射现象的条件）4．波的干涉：（1）频率相同（2）现象：加强区与减弱区相互间隔（加强区永远加强，减弱区永远减弱）七、多普勒效应要求：Ⅰ（1）现象：由于波源和观察者之间有相对运动，使观察者感到频率（音调）发生变化的现象。结论：波源远离现察者，观察者接收频率减小；波源靠近观察者，观察者接收频率增大。（2）应用：A、利用发射波和接受波频率的差异，制成测定运动物体速度的多普勒测速仪。B、利用向人体血液发射和接收的超声波频率的变化，制成测定人体血流速度的“彩八、电磁振荡电磁波的发射和接收要求：Ⅰ1）麦克斯韦电磁场理论：⑴变化的磁场产生电场；变化的电场产生磁场⑵推广：①均匀变化的磁场（或电场），会产生恒定的电场（或磁场）。②非均匀变化的磁场（或电场），会产生变化的电场（或磁场）。2）电磁波：电磁场由发生的区域在空间由近及远的传播就形成电磁波。电磁波的特点：①电磁波是物质波，传播时可不需要介质而独立在真空中传播。②电磁波是横波，磁场、电场、传播方向三者互相垂直。③电磁波具有波的共性，能发生干涉、衍射等现象受变力力大小不变，方向改变→匀速圆周运动力大小、方向均改变→简谐运动力大小改变，方向不变→额定功率下的机车启动受恒力：力大小、方向都不变直线→匀加速、匀减速直线运动匀变速曲线→（类）平抛运动Ocean高中物理振兴计划CreatedbyOceanWang5电磁波可脱离“波源”而独立存在，电磁波发射出去后，产生电磁波的振荡电路停止振荡后，在空间的电磁波仍继续传播。④电磁波在真空中的传播速度等于光在真空中的传播速度，c＝3×108m/s。3）赫兹的电火花实验证实了麦克斯韦电磁场理论。4）电磁振荡（LC振荡回路）⑴线圈上的感应电动势等于电容器两端的电压⑵电磁振荡的周期与频率2TLC、12fLC5）电磁波的波速：v=λf同一列电磁波由一种介质传入另一种介质，频率不变，波长、波速都要发生变化。6）电磁波的发射与接收⑴无线电波的发射a、要有效地发射电磁波，振荡电路必须具有如下特点：①要有足够高的振荡频率②振荡电路的电场和磁场必须分散到尽可能大的空间b、调制：电磁波随各种信号而改变的技术，调制分为两种：调幅（AM）和调频（FM）（2）无线电波的接收：a、调谐（选台）：使接收电路发生电谐振的过程b、解调（检波）：调制的逆过程（3）雷达：雷达系统由天线系统、发射装置、接收装置、输出装置及电源、计算机等组成。雷达用微波波段，每次发射时间约百万分之一秒，结果由显示器直接显示。发射端和接收端合二为一（不同于电视系统）。九、电磁波谱电磁波及其应用要求：Ⅰ电磁波谱：波长由长到短排列（频率由低到高）顺序无线电波→红外线→可见光→紫外线→伦琴（X）射线→射线红橙黄绿蓝靛紫波长：由长到短（红光最容易衍射，条纹间距最大）频率：由低到高（能量由小到大）折射率：由小到大（紫光偏折最大，红光偏折最小）临界角：由大到小（紫光最容易发生全反射）在同种介质中的波速：由大到小1）无线电波2）红外线：一切物体都在辐射红外线（1）主要性质；①最显著的作用：热作用，温度越高，辐射能力越强②一切物体都在不停地辐射红外线LCOcean高中物理振兴计划CreatedbyOceanWang6（2）应用：红外摄影、红外遥感、遥控、加热3）可见光光谱（波长由长到短）：红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫①天空亮：大气散射②天空是蓝色：波长较短的光比波长较长的光更容易散射③早晨、傍晚天空为红色：红光的波长最长，容易绕过障碍物4）紫外线：（1）主要性质：化学作用；荧光效应（2）应用：激发荧光、杀菌消毒、促使人体合成维生素D5）伦琴（X）射线：原子内层电子受激跃迁产生（1）主要性质：穿透能力很强，（2）应用：金属探伤人体透视6）射线：原子核受激辐射（1）主要性质：穿透能力很强，能穿透几厘米的铅板(几十厘米厚混凝土)（2）应用：金属探伤7）太阳辐射的能量集中在可见光、红外线、紫外线三个区域，其中，黄绿光附近，辐射的能量最强（人眼对这个区域的电磁辐射最敏感）十、光的折射定律折射率要求：Ⅰ1）光的折射定律①入射角、反射角、折射角都是各自光线与法线的夹角！②表达式：2211sinsinnn③在光的折射现象中，光路也是可逆的2）折射率光从真空射入某种介质发生折射时，入射角的正弦与折射角的正弦之比，叫做这种介质的绝对折射率，用符号n表示sinsinn大小n是反映介质光学性质的一个物理量，n越大，表明光线偏折越厉害。发生折射的原因是光在不同介质中，速度不同2．白光通过三棱镜时，会分解出各种色光，在屏上形成红→紫的彩色光带（注意：不同介质中，光的频率不变。）十一、测定玻璃的折射率（实验、探究）要求：Ⅰ1．实验的改进：找到入射光线和折射光线以后，可以入射点O为圆心，以任意长为半径画圆，分别与AO、OO′（或OO′的延长线）交于C点和D点，过C、D两点分别向NN′做垂线，交NN′于C′、D′点，则易得：n=CC′/DD′cnvOcean高中物理振兴计划CreatedbyOceanWang72．实验方法：插针法十二、光的全反射光导纤维要求：Ⅰi越大，γ越大，折射光线越来越弱，反射光越来越强。1）全反射：光疏介质和光密介质：折射率小的介质叫光疏介质，折射率大的介质叫光密介质。注意：光疏和光密介质是相对的。全反射是光从光密介质射向光疏介质时，折射光线消失（γ=900），只剩下反射光线的现象。2）发生全反射的条件：①光必须从光密介质射向光疏介质②入射角必须大于（或等于）临界角3）临界角1sincn4）应用①