2022屆高三物理第二輪優(yōu)化方案振動與波動光及光的本性

2012目標概覽專題六振動與波動光及光的本性熱點導航本專題涉及的知識主要有：(1)在簡諧運動的過程中，振幅、周期、頻率、位移—時間圖象；(2)振動圖象和波動圖象；(3)機械振動和機械波的周期性；(4)波速、波長和頻率(周期)的關(guān)系；(5)光的折射定律及全反射；(6)相對論的基本結(jié)論．近幾年的高考對本專題的考查主要集中在波動圖象和振動圖象的理解和應用上，在后期復習時除了要重視振動圖象和波動圖象的復習，還要重視波的干涉、衍射、多普勒效應及單擺實驗和測定折射率實驗的復習．題型以選擇題、填空題為主．試題大多是以考查Ⅱ級知識點為主，兼顧其他知識點，通常是經(jīng)典題及其變形題，與實際聯(lián)系的問題成為熱點．知識網(wǎng)絡專題六振動與波動光及光的本性重點知識歸納一、簡諧運動的重要特征1．簡諧運動的對稱性振動質(zhì)點在關(guān)于平衡位置對稱的兩點，x、F、a、v、Ek、Ep的大小均相等，其中回復力F、加速度a與位移x的方向相反，而v與位移x的方向可能相同，也可能相反．振動質(zhì)點來回通過相同的兩點間的時間相等，即tBC＝tCB，質(zhì)點經(jīng)過關(guān)于平衡位置對稱的等長的兩線段時間相等，即tBC＝tB′C′，如圖6－1所示．圖6－13．簡諧運動的兩種模型模型比較項目彈簧振子單擺模型示意圖二、振動與波動的聯(lián)系與區(qū)別1．振動圖象與波動圖象的比較振動圖象波動圖象研究對象某振動質(zhì)點所有質(zhì)點研究內(nèi)容某質(zhì)點位移隨時間的變化規(guī)律某時刻所有質(zhì)點的空間分布規(guī)律圖象振動圖象波動圖象物理意義某質(zhì)點在各時刻的位移某時刻各質(zhì)點的位移圖象變化隨時間推移，圖象延續(xù)，但已有形狀不變隨時間推移，圖象沿傳播方向平移一完整曲線表示一個周期表示一個波長圖象信息(1)振動周期(2)振幅(3)各時刻質(zhì)點位移(4)各時刻質(zhì)點速度及加速度的方向(1)波長、振幅(2)任意質(zhì)點在此時刻的位移(3)任意質(zhì)點在此時刻加速度方向(4)傳播方向、振動方向的互判2.橫波的傳播方向與質(zhì)點振動方向常用的判斷方法內(nèi)容圖象上下坡法沿波的傳播方向，上坡時質(zhì)點向下振動，下坡時質(zhì)點向上振動同側(cè)法波形上某點表示傳播方向和振動方向的箭頭在同線同側(cè)微平移法將波形圖沿傳播方向進行微小平移，再由x軸上某一位置的兩波形曲線上的點來判定說明：(1)區(qū)分振動、波動圖象最簡單的方法是看坐標軸，若橫軸為時間軸，則為振動圖象；若橫軸為x軸，則為波動圖象．(2)振動圖象和波動圖象都具有周期性．三、光及光的本性1．幾何光學的規(guī)律及常見現(xiàn)象2.光的干涉，衍射和偏振現(xiàn)象項目內(nèi)容光的衍射明顯衍射條件障礙物或孔的尺寸跟光的波長差不多或者比光的波長小衍射現(xiàn)象單縫衍射：中間條紋亮、寬；兩側(cè)條紋暗、窄；波長越長，條紋越寬，間距越大圓孔衍射：明暗相間的圓形條紋圓板衍射：圓形陰影的外側(cè)是明暗相間的圓形條紋，中間是亮斑(泊松亮斑)光的偏振偏振片有特定的透振方向，自然光通過后成為偏振光，兩偏振光片平行時透過的光最強，垂直時最弱3.光的本性的理解項目內(nèi)容說明證明光的粒子性(1)當光同物質(zhì)發(fā)生作用時，這種作用是“一份一份”進行的，表現(xiàn)出粒子的性質(zhì)(2)少量或個別光子容易顯示出光的粒子性粒子的含義是“不連續(xù)”“一份一份”的，光的粒子即光子，不同于宏觀觀念的粒子(1)光電效應證明光子具有能量(2)康普頓效應證明光子具有動量項目內(nèi)容說明證明光的波動性(1)足夠強度的光在傳播時，表現(xiàn)出波的性質(zhì)(2)光是一種概率波，即光子在空間各點出現(xiàn)的可能性大小(概率)，可用波動規(guī)律來描述光的波動性是光子本身的一種屬性，不是光子之間相互作用產(chǎn)生的．光的波動性不同于宏觀的波(1)光的干涉現(xiàn)象(2)光的衍射現(xiàn)象項目內(nèi)容說明證明波和粒子的對立、統(tǒng)一性(1)宏觀世界：波和粒子是相互對立的概念(2)微觀世界：波和粒子是統(tǒng)一的光子說并未否定波動性熱點題型示例熱點一波動圖象和振動圖象的應用求解波動圖象與波動圖象綜合類問題可采用“一分、一看、二找”的方法1．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x則為波動圖象，橫坐標為t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．3．找準波動圖象對應的時刻．4．找準振動圖象對應的質(zhì)點． (2011年高考重慶理綜卷)介質(zhì)中坐標原點O處的波源在t＝0時刻開始振動，產(chǎn)生的簡諧波沿x軸正向傳播，t0時刻傳到L處，波形如圖6－2所示．下列能描述x0處質(zhì)點振動的圖象是(

)例1圖6－2圖6－3【自主解答】由波動圖象可知t0時x0處質(zhì)點正向下振動，下一時刻質(zhì)點縱坐標將減小，排除B、D選項．x0處質(zhì)點開始振動時的振動方向向下，故選項A錯誤，選項C正確．【答案】

C強化訓練1

(2011年海南聯(lián)考)一列橫波沿x軸正方向傳播，a、b、c、d為介質(zhì)中沿波的傳播方向上四個質(zhì)點的平衡位置．某時刻的波形圖如圖6－4甲所示．此后，若經(jīng)過個周期開始計時，則圖乙所示圖象描述的是哪個質(zhì)點的振動圖(

)圖6－4A．a(chǎn)處質(zhì)點 B．b處質(zhì)點C．c處質(zhì)點

D．d處質(zhì)點熱點二光的折射和反射1．確定研究的光線(1)該光線往往已知是入射光線，還有可能是反射光線或折射光線．(2)有時不明確，需據(jù)題意分析、尋找．如：臨界光線、邊界光線等．2．找入射點，確認界面，并畫出法線．3．明確兩介質(zhì)折射率的大小關(guān)系(1)若光疏→光密：定有反射、折射光線(2)若光密→光疏：如果入射角大于或等于臨界角，一定發(fā)生全反射．4．根據(jù)反射定律、折射定律作出光路圖，結(jié)合幾何關(guān)系，具體求解． (2011年高考海南卷)一賽艇停在平靜的水面上，賽艇前端有一標記P離水面的高度為h1＝0.6m，尾部下端Q略高于水面；賽艇正前方離賽艇前端s1＝0.8m處有一浮標，示意如圖6－5所示．一潛水員在浮標前方s2＝3.0m處下潛到深度為h2

＝4.0m時，看到標記剛好被浮標擋住，此處看不到船尾端Q；繼續(xù)下潛Δh＝4.0m，恰好能看見Q.求：(1)水的折射率n；(2)賽艇的長度l.(可用根式表示)例2圖6－5【自主解答】根據(jù)題意畫出如圖所示的示意圖．圖6－6折射角，v1、v2分別是超聲波在肝外和肝內(nèi)的傳播速度)，超聲波在腫瘤表面發(fā)生反射時遵循的規(guī)律與光的反射規(guī)律相同．已知v2＝0.9v1，入射點與出射點之間的距離是d，入射角是i，腫瘤的反射面恰好與肝臟表面平行，則腫瘤離肝臟表面的深度h為(

)1．光的干涉要分析的幾個問題(1)干涉條件：頻率相同、相差恒定、振動方向在同一直線上．(2)明暗條紋形成條件：Δr＝kλ，k＝1,2，……——亮條紋；Δr＝(2k－1)λ/2，k＝1,2，……——暗條紋；熱點三光的干涉現(xiàn)象分析(3)條紋間距Δx＝lλ/d，用雙縫干涉測光的波長的原理：λ＝d·Δx/l.2．關(guān)于薄膜干涉要弄清的幾個問題(1)哪兩列光波發(fā)生干涉；(2)應該從哪個方向去觀察干涉圖樣；(3)條紋會向哪個方向側(cè)移；(4)同一亮紋光程差相同(為什么劈尖干涉的條紋是直線，而牛頓環(huán)是圓形)． (2010年高考江蘇卷)(1)激光具有相干性好、平行度好、亮度高等特點，在科學技術(shù)和日常生活中應用廣泛．下面關(guān)于激光的敘述正確的是________．A．激光是縱波B．頻率相同的激光在不同介質(zhì)中的波長相同C．兩束頻率不同的激光能產(chǎn)生干涉現(xiàn)象D．利用激光平行度好的特點可以測量月球到地球的距離例3(2)如圖6－7所示，在楊氏雙縫干涉實驗中，激光的波長為

5.30×10－7m，屏上P點距雙縫S1和S2的路程差為7.95×10－7m，則在這里出現(xiàn)的應是________(選填“明條紋”或“暗條紋”)．現(xiàn)改用波長為

6.30×10－7m的激光進行上述實驗，保持其他條件不變，則屏上的條紋間距將________(選填“變寬”、“變窄”或“不變”)圖6－7(3)如圖6－8所示，一束激光從O點由空氣射入厚度均勻的介質(zhì)，經(jīng)下表面反射后，從上表面的A點射出．已知入射角為i，A與O相距l(xiāng)，介質(zhì)的折射率為n，試求介質(zhì)的厚度d.圖6－8強化訓練3

(2011年浙江溫州聯(lián)考)用如圖6－9所示的實驗裝置觀察光的薄膜干涉現(xiàn)象．圖甲是點燃的酒精燈(在燈芯上灑些鹽)，圖乙是豎立的附著一層肥皂液薄膜的金屬絲圈．將金屬絲圈在其所在的豎直平