2020屆高考物理二輪復(fù)習(xí)專題六選考模塊第十六講振動和波光學(xué)課件

1、第十六講振動和波光學(xué)熱點一 機械振動與機械波強化學(xué)思知能學(xué)有所思，思有深度一、必須理清知識聯(lián)系簡諧運動的表達式:x=Ssin（爺r+o）機械振動在介質(zhì)中傳播圖象:反映同一質(zhì)點在各個時刻傭離 平衡位置的位移單擺周期表達式:&2厲牛產(chǎn)生條件:波源和介質(zhì)物理量：波長.周期.波速f 人籌A波的圖象一O一 A .S簡諧波一二、方法技巧總結(jié)波的傳播方向與質(zhì)點振動方向的互判方法上下坡法沿波的傳播速度的正方向看，上坡”的點向下振動，“下坡”的點向上振動，簡稱“上坡下，下坡上” 如圖甲所 示同側(cè)法在波的圖象上的某一點，沿縱軸方向畫出一個箭頭表示質(zhì)點振動方向，并設(shè)想在同一點沿兀軸方向畫個箭頭表示波的傳 播方向，那

2、么這兩個箭頭總是在曲線的同側(cè).如圖乙所示.2求解波動圖象與振動圖象綜合類問題可采用“一分、看、二找”的方法分清振動圖象與波動圖象.此問題最簡單，只要看清 橫坐標即可，橫坐標為工則為波動圖象，橫坐標為/則為振動圖 象.(2)看清橫、縱坐標的單位.尤其要注意單位前的數(shù)量級.找準波動圖象對應(yīng)的時刻.(4)找準波動圖象對應(yīng)的質(zhì)點.三、命題規(guī)律 振動與波動的問題是近幾年高考的重點和熱點，分析近幾年高考命題，命題規(guī)律主要有以下幾點:以選擇題的形式考查,般考查波動圖象和振動圖象的相互轉(zhuǎn)換與判斷.(2)根據(jù)波的圖象確定波的傳播方向、傳播時間及波的相關(guān)參量.波的多解問題自主突破1如圖所示，彈簧振子在M、N之間做

3、簡諧運動.以平衡位置O為原點，建立&軸.向右為兀軸正方向.若振子位于N點時開始計時，則其振動圖象為（A ）kxOBOTCD解析：振子在N點時開始計時，其位移為正向最大，并按 余弦規(guī)律變化，故選項A正確.2. （2018武漢武昌區(qū)調(diào)研）（多選）一列簡諧橫波，在Q0.6 s時刻的圖象如圖甲所示，波上A質(zhì)點的振動圖象如圖乙所示, 則以下說法正確的是（ABD ）y/m甲乙A.這列波沿兀軸正方向傳播B.這列波的波速是? m/sC.D.從（=0.6 s開始，質(zhì)點P比質(zhì)點0晚04s回到平衡位置從（=0.6 s開始，緊接著的A/=06 s時間內(nèi)，A質(zhì)點通過的路程是4 mE若該波在傳播過程中遇到一個尺寸為10

4、m的障礙物,不能發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象解析：由題圖乙可知，/=06 s時A點的振動是向下的，因此可判斷這列波是向兀軸正方向傳播的，選項A正確；由題圖甲可知，該波的波長為20m,由題圖乙可知，該波的周期為1.2,可得該波的波速為胃m/s,選項B正確；由波上各質(zhì)點振動 情況可知，p點向上振動，應(yīng)該先回到平衡位置，選項C錯誤;0.6 s的時間為半個周期，因此質(zhì)點振動路程為4 m,選項D正 確;該波的波長為20 m,大于10 m,因此該波遇到一個尺寸為 10 m的障礙物時，會發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象，選項E錯誤.3. (2018訶北邢臺質(zhì)檢)一列簡諧橫波在兀軸上傳播，如圖所示，實線是這列波在1 = 0.1 S時刻的

5、波形，虛線是這列波在(2= 0.2 s時刻的波形，求:(1) 如果此波沿兀軸正方向傳播，波速的最小值;(2) 如果此波沿*軸負方向傳播，波速的可能值解析：由波形圖知波長2=8m 波沿兀軸正方向傳播時，傳播距離心滿足,3心=以+衛(wèi)(k=0,l，2,3,)A Y由0=心知，當氐=0時波速取最小值.解得最小波速Cmin=30 m/s(2)波沿兀軸負方向傳播時，傳播距f心=以+蓋仇=0丄23)Ax所以波速。=心=(80農(nóng)+50) m/s(A:=0,192,3,)答案：(1)30 m/s(2)=(80氐+50) m/s(A:=012,3,)方法技巧機械波問題的三連環(huán)T1(1)波的形成是關(guān)鍵 由振源開始振

6、動方向確定各質(zhì)點開始振動的方向. 由確定該質(zhì)點開始振動的時間. 找出某時刻質(zhì)點的振動時間心與周期T的關(guān)系，貝!|可確定質(zhì)點的位置及運動情況.(2)兩種圖象緊關(guān)聯(lián) 看坐標分清振動圖象與波的圖象 找準振動圖象對應(yīng)的質(zhì)點，確定振動方向與周期 找準波的圖象對應(yīng)的時刻，利用波的傳播方向與質(zhì)點振動方向的判斷方法，確定波的傳播方向.(3) 分析求解、思多變波的傳播往往釆用從特殊到一般的思維方法，即找到一個期內(nèi)滿足條件的特例，在此基礎(chǔ)上，如知時間關(guān)系，貝II加nT；如知空間關(guān)系，則加以.熱點二光的折射和全反射強化學(xué)思知能學(xué)有所思，思有深度一、必記知識聯(lián)系光的傳播f直線傳播 一|光的反無 光的折射反射定律折射定

7、律臨界角sinC =二、方法技巧總結(jié)1. 在解決光的折射問題時，應(yīng)根據(jù)題意分析光路，即畫 出光路圖，找出入射角和折射角，然后應(yīng)用公式來求解，確定 臨界光線往往是解題的關(guān)鍵.2. 分析全反射問題時，先確定光是否由光密介質(zhì)進入光 疏介質(zhì)、入射角是否大于臨界角，若不符合全反射的條件，則 再由折射定律和反射定律確定光的傳播情況.3. 在處理光的折射和全反射類型的題目時，根據(jù)折射定 律及全反射的條件準確作出幾何光路圖是解題的基礎(chǔ)，利用幾 何關(guān)系、折射定律是解題的關(guān)鍵三、命題規(guī)律光的折射與全反射為每年高考中的常考內(nèi)容，分析近幾年高考命題，命題規(guī)律主要有以下幾點:(1)光在不同介質(zhì)中傳播時對折射定律與反射定

8、律應(yīng)用的 考查.(2) 光在不同介質(zhì)中傳播時有關(guān)全反射的考查(3) 光在介質(zhì)中傳播時臨界光線的考查范例調(diào)研例如圖，玻璃球冠的折射率為也，其底面鍍銀，底面的半徑是球半徑的扌倍；在過球心o且垂直于底面的平面（紙面）內(nèi)，有一與底面垂直的光線射到玻璃球關(guān)鍵點撥=R,所以ZOAB=30。，ZOAM=60,而OM=Q4=/6所以O(shè)AM為等邊三角形，且在M點 的入射i=ZOMA.(2)從AB面反射的光線經(jīng)過圓心O,故該反射光線會垂直球面射出球冠.解析設(shè)球半徑為心 球冠底面中心為o、連接OO9 ,貝丄AB令 ZOAOf=a9ofA分 有 cosa = Q=p即以=30由題意MA丄AB9所以ZOAM= 60設(shè)圖

9、中N點為光線在球冠內(nèi)底面上的反射點，所考慮的光 線的光路圖如圖所示.設(shè)光線在M點的入射角為折射角為 廠在N點的入射角為，反射角為/ ,玻璃折射率為仏由于Q4M為等邊三角形，有=60。由折射定律有sini=Msinr 代入題給條件兀=書得/=30 作底面在N點的法線NE,由于NE/AM9有廠=30 根據(jù)反射定律，有i =30。連接ON，由幾何關(guān)系知 MAN選MON,故有ZMNO = 60。由式得ZENO = 30。由于ZENO為反射角，NO為反射光線.這一反射光線經(jīng) 球面再次折射后不改變方向.所以，經(jīng)一次反射后射出玻璃球 冠的光線相對于入射光線的偏角0為/?= 180。一 ZENO=150。答案

10、150。自主突破4（2018河北衡水中學(xué)調(diào)研）侈選）如圖所示，一塊上、下表面平行的玻璃磚的厚度為厶 玻璃磚的折射率 =,若光從上表面AB射入的入射角1=60,光在真空中的光速為c,則(ACE )A.折射角了=30。B.光在玻璃中傳播的時間為C. 光在玻璃中傳播的時間為D. 改變?nèi)肷浣莇,光在下表面GD可能發(fā)生全反射E. 光一定能從CD面射出g丄l 亠 sinim .sini sin60 如 宀門門 卩解析：由=品齊得sinr = = 05,得廠=30，故A正確;光在玻璃中傳播的速度為。=,由幾何知識可知光在玻璃中傳播的路程為$=上，則光在玻璃中傳播的時間為/=計nLccosr斗故B錯誤，C正確

11、;由于光在CD面上的入射角等于光在面上的折射角，根據(jù)光路可逆性原理可知光 一定能從CD面射出，故D錯誤，E正確.5如圖所示，一玻璃球體的半徑為& O為球心，AB為直徑，在球的左側(cè)有一豎直接收屏在A點與玻璃球相切.自B點 發(fā)出的光線在M點射出，出射光線平行于AB,照射在接收 屏上的0點.另一光線恰好在N點發(fā)生全反射.已知ZABM = 30,求：(1)玻璃的折射率.光由B傳到M點與再由M傳到Q點所需時間比.(3)N點到直徑AB的距離.解析：已知ZABM= 30,由幾何關(guān)系知入射角:以= 30折射角：”=60。則玻璃的折射率為：=豐=帝(2)光在玻璃中傳播速度:光由B傳到M的時間：“光由M傳到0的時

12、間：堺則力乙=61BM 2/?cos303RTMO R_Rcos60 R(3)由題意知臨界角為：C=ZONB故N點到直徑AB的距離J=2cosCXsinC=答案：船(2)6 1 (3)6如圖所示，在桌面上有一倒立的玻璃圓錐，有一半徑為III111r=0.2 m的圓柱形平行光束垂直入射到圓錐的底面上，光束的111中心軸與圓錐的軸重合.圓錐底面與桌面平行，頂點C與桌面 的距離為“=0.4衍 m,過軸線的截面為等邊三角形ABC,邊長2=10 m,已知玻璃的折射率為n = 1.5,光速為c=3.0X108m/s,求:(1)光束在桌面上形成的光斑半徑R (2)光束從進入圓錐的底面AB開始直至到達桌面所需

13、的最長時間力解析：由 = 1.5,可知全反射臨界角為：sinC=丄vv當，Cv60n 3 2而光線射到邊時的入射角為60。，所以光線在邊發(fā)生 了全反射，作出光路圖如圖，邊界光線DE在邊發(fā)生全反 射，由圖中幾何關(guān)系可得，反射光線EF垂直AC邊射出，到達 桌面上G處.根據(jù)幾何知識可知，IE=IC則 2/Ccos30 = sinQo，得7=笛逅 mGH=(/C+a)tan60光斑的外半徑為R = GH,內(nèi)半徑人2=。蝕n60。111(2)光束從圓錐的底面AB開始直至到達桌面的最長時間為 DE光線所用的時間/.由幾何關(guān)系有DE= 由于 EFC竺HELC,則EF=LC= rtan60 = 0.2a/3

14、msin60_(EF_/E)= mGHFG= 光在玻璃中傳播速度c= = 2X 108 m/sp 4 X108DF+FF 、斤 光束通過玻璃所用的時間勺=血光束通過空氣所用時間r2=-=-x IO8 S 故總時間/ = ri + /2=X KT* S.答案：光束在桌面上形成的光斑內(nèi)半徑為1.2 m,外半徑為 1.6 m(2)X10-8s方法技巧求解光的折射和全反射的思路確定研究 的光線該光線一般是入射光線，還有可能是反射 光線或折射光錢若研究的光線不明確，根據(jù)題意分析、尋 找，如臨界光線、邊界光錢等畫光路圖找入射點，確認界面，并畫出法線_根據(jù)反射定律、折射定律作出光路圖，結(jié) 合幾何關(guān)系，具體求

15、解注意兩點從光疏光密：定有反射、折射光線 從光密T光疏：如果入射角大于或等于 臨界角，一定發(fā)生全反射熱點三光的波動性強化學(xué)思知能學(xué)有所思，思有深度V必記知識要點光的波動性光的干涉I楊氏雙I I縫干涉I圓孔衍射光的衍射相二光源的獲得方法圖樣特征條紋間距十入薄膜千涉圖洋持征檢査工件表 面平整度單縫衍射増透嘆圓盤衍射泊松亮斑光的偏振L自然光侷振光-V方法技巧總結(jié)1.白光發(fā)生光的干涉、衍射和光的色散時都可出現(xiàn)彩色條紋，但出現(xiàn)彩色條紋的本質(zhì)不相同，干涉和衍射是光的波長 不同引起的干涉條紋間距、衍射明顯程度不同的緣故，而光的 色散是在同一種介質(zhì)中波速不同、折射率不同造成的.2區(qū)分干涉和衍射，關(guān)鍵是理解其本

16、質(zhì)，實際應(yīng)用中可從條紋寬度、條紋間距、亮度等方面加以區(qū)分.三、命題規(guī)律該知識點為近幾年高考選考的熱點，題型為選擇題，命題 角度有以下幾點：(1) 單純考査光的干涉、衍射和偏振現(xiàn)象及對光現(xiàn)象的解 釋.(2) 結(jié)合光的折射考查不同色光的干涉、衍射情況.(3) 考查光的干涉、衍射在實際中的應(yīng)用.自主突破7. （2018湖北八校二聯(lián)）（多選）關(guān)于波的現(xiàn)象，下列說法正 確的有（ADE ）A. 當波從一種介質(zhì)進入另一種介質(zhì)時，頻率不會發(fā)生變 化B光波從空氣進入水中后，更容易發(fā)生衍射C波源沿直線勻速靠近一靜止接收者，則接收者接收到波信號的頻率會比波源頻率低D.不論機械波、電磁波，都滿足式中三參量依次為波速、

17、波長、頻率E.電磁波具有偏振現(xiàn)象解析：由波的性質(zhì)可知，A正確；光波從空氣進入水中，波速變小，波長變短，故不容易發(fā)生衍射，B錯；由多普勒效 應(yīng)可判斷，波源靠近靜止的接收者的過程中，接收者接收到波 信號的頻率會比波源頻率高，則C錯誤；波速的計算公式。= 荻。波速，久波長，燉率）對機械波和電磁波通用，則D正確;光波具有偏振現(xiàn)象，光波是電磁波，則E正確.8（多選）如圖，一束光沿半徑方向射向一塊半圓柱形玻璃磚，在玻璃磚底面上的入射角為伏經(jīng)折射后射出、b兩束光線.貝!J( ABD )A. 在玻璃中，a光的傳播速度小于光的傳播速度B. 在真空中，a光的波長小于D光的波長C. 玻璃磚中，a光的折射率小于對光的折射率D. 若改變光束的