2012 物理专题九 选修3-4.docVIP

【专题九】 选修 3-4 【考情分析】 《大纲》对选修3－4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Ⅱ类要求外，其余所有内容均为Ⅰ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。 第一课时 机械振动 机械波 【知识交汇】 1．物体做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______位置，其表达式为：F＝________，＝________，回复力的来源是物体所受到的合力。 2．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、动量都随时间按“正弦”或“余弦”的规律变化，它们的周期均相同，其位移随时间变化的表达式为：＝___________或＝___________。 3．简谐运动的能量特征是：振动的能量与________有关，随______的增大而增大，振动系统的动能和势能相互转化，总机械能守恒，能量的转化周期是位移周期的。 4．简谐运动的两种模型是________和单摆，当单摆摆动的角度时，可以看成简谐运动，其周期公式为T＝，可以用该公式测定某个天体表面的______，表达式为：＝__________＝_____________，为摆线长，为球的直径。 5．机械波 （1）机械波的产生条件：①波源；②______________。 （2）机械波的特点 ①机械波传播的是振动的形式和______，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。 ②介质中各质点的振动周期和波的传播周期都与_____________________相同。 ③机械波的传播速度只由__________决定。 （3）波速、波长、周期、频率的关系 6．振动图象和波动图象的物理意义不同，振动图象反映的是____________________，而波动图象是_____________________________。振动图象随时间推移图象延续，但是已有的形态不变，而波动图象随时间的推移，图象沿传播方向______________。 7．简谐运动和波动都具有对称性和________性，而波的传播还具有________性，简谐运动的变速运动，波动在同种均匀介质中是___________运动，所以满足. 8．波的叠加原理（独立传播原理） 几列波相遇时能够保持各自的状态而不互相干扰，在几列波重叠的区域里，任何一个质点的总位移，都等于这几列波分别引起的位移的__________________ 9．波的现象 （1）波的叠加、干涉、衍射、多普勒效应 （2）波的干涉 ①必要条件：频率相同 ②设两列波到某一点的波程差为，若两波振动情况完全相同，则 ③加强区域始终加强，减弱区始终减弱，加强区的振幅A＝A1+A2，减弱区的振幅＝A＝。 ④若两波源的振动情况相反，则加强区、减弱区的条件与上相反。 【思想方法】 1．判断波的传播方向和质点振点方向的方法：①特殊点法。②_______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________传播的两种可能性。 一、简谐运动 1.表征振动的物理量 （1）位移x（m）：从平衡位置指向物体所在位置的有向线段。 （2）振幅A（m）：振动物体离开平衡位置的最大距离。它是标量，表示振动的强弱（即能量的大小）。 （3）周期T（s）：完成一次全振动的时间。 （4）频率f（Hz）：在1秒内完成全振动的次数。 频率与周期之间的关系为。固有周期和固有频率的大小是由振动物体本身的属性决定的，与振幅等无关。 2．简谐运动产生条件：①无摩擦阻力：②回复力必须满足：。“－”号表示回复力的方向与物体相对平衡位置的位移方向相反。 其典型例子是：弹簧振子和单摆的振动。 3.简谐运动的数学表达式： 式中x表示振动质点相对于平衡位置的位移；A表示振动质点偏离平衡位置的最大距离，即振幅；ω是简谐运动的圆频率，它也表示做简谐运动物体振动的快慢，与周期T及频率f的关系：。 4．简谐运动的对称性： 如图所示，振子经过关于平衡位置O对称（OP＝OP′）的两点P、P′时，速度的大小、动能、势能相等。相对于平衡位置的位移大小相等。 振子由P到O所用时间等于由O到