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

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1、專題十三振動和波光學(xué)命題地區(qū)年份考查內(nèi)容及題號簡諧運(yùn)動、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)容及題號簡諧運(yùn)動、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、及題號簡諧運(yùn)動、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“”振動和波1簡諧運(yùn)動：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)力作用下的振動動力學(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、振幅無關(guān)()(3)波長：波在一個(gè)周期里傳播的距離等于波長波長由波速v和周期T決定()6波可以繞過障礙物繼續(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)域的振動加強(qiáng)，某些區(qū)域的振動減弱，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諧運(yùn)動；后一質(zhì)點(diǎn)的振動總是落后于帶動它的前一質(zhì)點(diǎn)的振動()(2)波傳播的只是運(yùn)動(振動)形式和振動能量，介質(zhì)中的質(zhì)點(diǎn)并不隨波遷移()(3)簡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)方向振動的光波強(qiáng)度都相同的光叫自然光，自然光通過偏振片后只剩下沿某一方向振動的光叫偏振光()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簡諧運(yùn)動有什

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)簡諧運(yùn)動是一種周期性的往復(fù)運(yùn)動(3)簡諧運(yùn)動具有對稱性關(guān)于平衡位置對稱的兩點(diǎn)，位移加速度、回復(fù)力等大反向，動能大小相等，在平衡位置左右兩側(cè)相等的距離上的運(yùn)動時(shí)間相同(4)簡諧運(yùn)動的表達(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)：忽略對稱性在問題分析中的作用2利用振動圖象可獲取哪些信息？如何應(yīng)用圖象分析解決問題？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、動能、勢能的變化情況(4)計(jì)算某段時(shí)間內(nèi)振子的

6、路程易混：混淆振動圖象與振子的運(yùn)動軌跡提示：(1)公式成立的條件是擺角很小(不超過10)(2)單擺的振動周期在振幅較小的條件下，與單擺的振幅無關(guān)，與擺球的質(zhì)量也無關(guān)(3)周期公式中L為擺長：擺長L是指擺動圓弧的圓心到擺球重心的距離，而不等于擺線的長4如何理解機(jī)械波？怎樣描述簡諧波的規(guī)律？根據(jù)波動圖象能獲得波的哪些信息？提示：(1)對機(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，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)著振源的振動形式周期、頻率同源性：介質(zhì)中各

7、質(zhì)點(diǎn)的振動周期均等于振源的振動周期且在傳播中保持不變起振同向性：各質(zhì)點(diǎn)開始振動的方向與振源開始振動方向相同波長、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規(guī)律，簡諧波的圖象為正余弦函數(shù)曲線，根據(jù)波動圖象可獲得波的下列信息：波長、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、頻率f三者的決定因素5波的傳播方向和質(zhì)點(diǎn)振動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，“下坡”的點(diǎn)向上振動，簡稱“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)(見圖1b所示)圖圖1 (3)帶動法(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)能帶動它鄰近的離波源稍遠(yuǎn)的點(diǎn)，可判斷質(zhì)點(diǎn)的振動方向在質(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P向上運(yùn)動，則P向上運(yùn)動；若P在下方，P帶動P向下運(yùn)動，則P向下運(yùn)動圖圖2 6導(dǎo)致“波動問題多解性”的原因有哪些？提示：波的傳播過程中時(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“波動問題多解性

9、”的主要原因若題目加上一定的條件，可使無限系列解轉(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)波形移動的距離x與波長的關(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)：對波疊加出現(xiàn)振動加強(qiáng)和振動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)用全反射的條件對實(shí)際問題進(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，波長短；折射率

13、小的光速大，波長長不同色光在同一種介質(zhì)中，頻率高的折射率大，光速小，波長短；頻率小的折射率小，光速大，波長長易錯(cuò)：不能把色光在介質(zhì)中的速度、波長、折射率聯(lián)系起來分析12我們在用光的干涉現(xiàn)象測定光的波長的實(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，并簡要說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)過程中，玻璃磚與白紙的相對位置不能改變；玻璃磚應(yīng)選用寬度較大的，宜在5 cm以上若寬度太小，則測量誤差較大易錯(cuò)：入射角太大(接近90)或太小(接近0)，測量誤差大14偏振光的產(chǎn)生方式有哪幾種？提示(1)通過兩個(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的光通過，其他振動方向的光被吸收了(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機(jī)械振動和機(jī)械波的考查命題依據(jù)：機(jī)械振動與機(jī)械波命題幾率較高的知識點(diǎn)主要有：波的圖象、波長、頻率、波速及其相互關(guān)系，特別是波的圖象與振動圖象的關(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，涉及對機(jī)械振動和機(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)以簡諧橫波和橫波的圖象，結(jié)合簡諧運(yùn)動

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)的試題是以波動圖象與振動圖象相結(jié)合為背景，綜合考查機(jī)械振動和機(jī)械波的有關(guān)知識，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)刻起的振動圖象(1)確定波的傳播方向；并求其波速(2)畫出經(jīng)過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解析猜想二對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)，往往與其他知識如光的反射、色散結(jié)合起來考查單獨(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與往年基本保持一致，但在命題角度和命題背景上都會有創(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)知識處理幾何光學(xué)問題的能力(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)是否會發(fā)生全反射，為什么？答案(1) (2) 108 m/s(3)見解析