专题七 机械振动和机械波+光.docVIP

专题定位　本专题解决两大类问题：一是机械振动和机械波；二是光．作为选修模块的必考内容，高考试题中独立于其他模块而单独命题．《考试说明》中除对简谐运动的规律及振动图象；波动图象、波速公式的应用和折射率要求较高外，其他内容要求较低，命题方式仍是选择题． 高考对本部分内容考查的重点和热点有以下几个方面：①波的图象；②波长、波速和频率及其相互关系；③光的折射及全反射；④光的干涉、衍射及双缝干涉实验；⑤简谐运动的规律及振动图象． 应考策略　复习本部分内容时，应加强对基本概念和规律的理解，抓住波的传播和图象、光的折射定律这两条主线，强化训练、提高对典型问题的分析能力． 1．简谐运动的对称性：振动质点在关于平衡位置对称的两点，x、F、a、v、Ek、Ep的大小均相等，其中回复力F、加速度a与位移x的方向相反，而v与x的方向可能相同，也可能相反．振动质点来回通过相同的两点间的时间相等，即tBC＝tCB.振动质点通过关于平衡位置对称的等长的两线段的时间相等，即tBC＝tB′C′.如图1所示． 图1 2．简谐运动的周期性：做简谐运动的物体，其位移、回复力、加速度、速度都随时间按“正弦”或“余弦”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：x＝Asin_(ωt＋φ)或x＝Acos_(ωt＋φ)． 3．振动图象和波动图象的物理意义不同：振动图象反映的是一个质点在各个时刻的位移，而波动图象反映的是某时刻各质点的位移．振动图象随时间推移图象延续，但是已有的形状不变，而波动图象随时间推移图象沿传播方向平移． 4．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Δr.若两波源振动情况完全相同，则eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(Δr＝nλ?n＝0，1，2，…?，振动加强,Δr＝nλ＋\f(λ,2)?n＝0，1，2，…?，振动减弱)) ③加强区始终加强，减弱区始终减弱．加强区的振幅A＝A1＋A2，减弱区的振幅A＝|A1－A2|. ④若两波源的振动情况相反，则加强区、减弱区的条件与上述相反． 5．折射率与全反射 (1)折射率：光从真空射入某种介质，入射角的正弦与折射角的正弦之比叫做介质的折射率，公式为n＝eq \f(sin i,sin r).实验和研究证明，某种介质的折射率等于光在真空中的传播速度c跟光在这种介质中的传播速度v之比，即n＝eq \f(c,v). (2)临界角：折射角等于90°时的入射角，称为临界角．当光从折射率为n的某种介质射向真空(空气)时发生全反射的临界角为C，则sin C＝eq \f(1,n). (3)全反射的条件： ①光从光密介质射向光疏介质； ②入射角大于或等于临界角． 6．光的干涉和衍射 (1)光的干涉现象和衍射现象证明了光的波动性，光的偏振现象说明光波为横波．相邻两明条纹(或暗条纹)间的距离与波长成正比，即Δy＝eq \f(l,d)λ，利用双缝干涉实验可测量光的波长． (2)干涉和衍射的产生条件 ①双缝干涉产生亮、暗条纹的条件：屏上某点到双缝的路程差等于波长的整数倍时，该点干涉加强，出现亮条纹；当路程差等于半波长的奇数倍时，该点干涉减弱，出现暗条纹． ②发生明显衍射的条件：障碍物或小孔的尺寸跟光的波长相差不多或比光的波长小． 1．判断波的传播方向和质点振动方向的方法： (1)特殊点法； (2)微平移法(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：在题目未给出波的传播方向时，要考虑到波可沿x轴正向或负向传播的两种可能性． 3．对几何光学方面的问题，应用光路图或有关几何图形进行分析，与公式配合，将一个物理问题转化为一个几何问题，这样能够更直观、形象地发现问题的隐含条件. 考向1　对机械振动和机械波的考查 例1　(2014·安徽·16)一简谐横波沿x轴正向传播，图1是t＝0时刻的波形图，图2是介质中某质点的振动图象，则该质点的x坐标值合理的是(　　) 图1 图2 A．0.5 m B．1.5 m C．2.5 m D．3.5 m 解析　明确波的图象与振动图象的物理意义．由质点振动图象可知t＝0时刻，质点位移为负且向负方向运动，可直接排除A、B、D选项，仅选项C符合题意，故选项C正确． 答案　C 以题说法　振动、波动图象要先读取信息再找关联规律 1．振动图象：能读出质点各时刻的位移、某段时间内质点运动的位移、振幅A、周期T，间接判定各时刻的回复力、加速度、速度等． 2．波动图象：能读出波长λ、质点振动的振幅A、该时刻各质点的位移等，再结合其他题给条件，运用v＝eq \