2022年高中物理选修-知识点总结7.docx
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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 物理选修 3-4 学问点梳理主题内容要求说明机械振动1. 简谐运动2. 简谐运动的公式和图像简谐运动只限于3. 单摆、周期公式4. 受迫振动和共振单摆和弹簧振子;5. 机械波简谐运动公式只限于回复力公式;与机械波6. 横波和纵波简谐运动图像只电磁振荡7. 横波的图像限 于 位 移 - 时 间 图8. 波速、波长和频率(周期)的关系像 ;9. 波的干涉和衍射现象10. 多普勒效应11. 变化的磁场产生电场、变化的电场产生磁场、电磁波及其传播12. 电磁波的产生、发射和接收与电磁波光13. 电磁波谱相对折射率不做14. 光的折射定律15. 折射率考
2、试要求;光的16. 全反射、光导纤维干 涉 限 于 双 缝 干相对论17. 光的干涉、衍射和偏振现象涉、薄膜干涉;18. 狭义相对论的基本假设19. 质速关系、质能关系20. 相对论质能关系式一、简谐运动、简谐运动的表达式和图象1、机械振动:物体(或物体的一部分)在某一中心位置两侧来回做往复运动,叫做机械振动;机械振动产生的条件是:回复力不为零;阻力很小;使振动物体回到平稳位置的力叫做 回复力 ,回复力属于效果力,在详细问题中要留意分析什么力供应了回复力;2、简谐振动:在机械振动中最简洁的一种抱负化的振动;对简谐振动可以从两个方面进行定义或懂得:物体在跟位移大小成正比,并且总是指向平稳位置的回
3、复力作用下的振动,叫做简谐振动;物体的振动参量,随时间按正弦或余弦规律变化的振动,叫做简谐振动,3、描述振动的物理量讨论振动除了要用到位移、速度、加速度、动能、势能等物理量以外,为适应振动特点仍要引入一些新的物理量;位移 x:由平稳位置指向振动质点所在位置的有向线段叫做位移;振幅;位移是矢量, 其最大值等于名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 9 页精选学习资料 - - - - - - - - - 振幅 A:做机械振动的物体离开平稳位置的最大距离叫做振幅,振幅是标量,表示振动的强弱;振幅越大表示振动的机械能越大,做简揩振动物体的振幅大小不影响简揩振动的周期和频率;周期 T:振
4、动物体完成一次余振动所经受的时间叫做周期;所谓全振动是指物体从某一位置 开头计时,物体第一次以相同的速度方向回到初始位置,叫做完成了一次全振动;频率 f:振动物体单位时间内完成全振动的次数;角频率 :角频率也叫角速度,即圆周运动物体单位时间转过的弧度数;引入这个参量来描 述振动的缘由是人们在讨论质点做匀速圆周运动的射影的运动规律时,发觉质点射影做的是简谐振 动;因此处理复杂的简谐振动问题时,可以将其转化为匀速圆周运动的射影进行处理,这种方法高 考大纲不要求把握;周期、频率、角频率的关系是:T1 , T f2. 相位:表示振动步调的物理量;4、讨论简谐振动规律的几个思路:用动力学方法讨论,受力特
5、点:回复力F =- kx ;加速度,简谐振动是一种变加速运动;在平衡位置时速度最大,加速度为零;在最大位移处,速度为零,加速度最大;用运动学方法讨论:简谐振动的速度、加速度、位移都随时间作正弦或余弦规律的变化,这 种用正弦或余弦表示的公式法在高中阶段不要求同学把握;用图象法讨论:娴熟把握用位移时间图象来讨论简谐振动有关特点是本章学习的重点之一;从能量角度进行讨论:简谐振动过程,系统动能和势能相互转化,总机械能守恒,振动能量 和振幅有关;5、简谐运动的表达式xsin(t0)sin(2t0)振幅 A,周期 T,相位2t0,初相06、简谐运动图象描述振动的物理量 1直接描述量:振幅 A;周期 T;任
6、意时刻的位移 t. 2间接描述量:频率 f:f1角速度:2 Tv,a,F T x-t 图线上一点的切线的斜率等于v3从振动图象中的x 分析有关物理量简谐运动的特点是周期性;在回复力的作用下,物体的运动在空间上有往复性,即在平稳位置 邻近做往复的变加速 或变减速 运动;在时间上有周期性,即每经过肯定时间,运动就要重复一次;我们能否利用振动图象来判定质点x,F,v,a 的变化,它们变化的周期虽相等,但变化步调不同,只有真正懂得振动图象的物理意义,才能进一步判定质点的运动情形;小结:简谐运动的图象是 正弦或余弦曲线,与运动轨迹不同;简谐运动图象反应了物体位移随时间变化的关系;依据简 谐运动图象可以知
7、道物体的振幅、周期、任一时刻的位移;二、单摆的周期与摆长的关系(试验、探究)单摆周期公式:T2ll g上述公式是高考要考查的重点内容之一;对周期公式的懂得和应用留意以下名师归纳总结 几个问题:简谐振动物体的周期和频率是由振动系统本身的条件打算的;单单 摆第 2 页,共 9 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 摆周期公式中的l 是指摇摆圆弧的圆心到摆球重心的距离,一般也叫等效摆长; 单摆周期公式中的g,由单摆所在的空间位置打算,仍由单摆系统的运动状态打算;所以g 也叫等效重力加速度;由可知,地球表面不同位置、不同高度,不同星球表面 g 值都不相同,因此应
8、求出单摆所在地的等效 g 值代入公式,即 g 不肯定等于 9.8m/s 2;单摆系统运动状态不同 g 值也不相同;例如单摆在向上加速发射的航天飞机内,设加速度为 a,此时摆球处于超重状态,沿圆弧切线的回复力变大,摆球质量不变,就重力加速度等效值 g = g + a;再比如在轨道上运行的航天飞机内的单摆、摆球完全失重,回复力为零, 就重力加速度等效值 g = 0,周期无穷大, 即单摆不摇摆了;g 仍由单摆所处的物理环境打算;如带小电球做成的单摆在竖直方向的匀强电场中,回复力应是重力和竖直的电场合力在圆弧切向方向的分力,所以也有g 的问题;一般情形下g 值等于摆球静止在平稳位置时,摆线张力与摆球质
9、量的比值;三、受迫振动和共振物体在周期性外力作用下的振动叫受迫振动;受迫振动的规律是:物体做受迫振动的频率等于策动力的频率,而跟物体固有频率无关;当策动力的频率跟物体固有频率相等时,受迫振动的振幅最大,这种现象叫共振;共振是受迫振动的一种特殊情形;四、机械波横波和纵波横波的图象共振曲线, 当驱动力的频率1、机械波:机械振动在介质中的传播过程叫机械波,机械波产生 的条件有两个:一是要有做机械振动的物体作为波源,二是要有能够传等于系统的固有频率时,振动的振幅最大播机械振动的介质;2、横波和纵波:质点的振动方向与波的传播方向垂直的叫横波;质点的振动方向与波的传播方向在同始终线上的叫纵波;气体、液体、
10、固体都能传播纵波,但气体和液体不能传播横波,声波在空气中是纵波,声波的频率从20 到 2 万赫兹;3、机械波的特点:每一质点都以它的平稳位置为中心做简振振动;后一质点的振动总是落后于带动它的前一质点的振动;波只是传播运动形式(振动)和振动能量,介质并不随波迁移;4、横波的图象:用横坐标 x 表示在波的传播方向上各质点的平稳位置,纵坐标 y 表示某一时刻各质点偏离平衡位置的位移;简谐波的图象是正弦曲线,也叫正弦波;简谐波的波形曲线与质点的振动图象都是正弦曲线,但他们的意义是不同的;波形曲线表示介质中的“各个质点 ” 在“ 某一时刻 ” 的位移,振动图象就表示介质中“某个质点 ” 在“各个时刻 ”
11、的位移;五、描述机械波的物理量波长、波速和频率(周期)的关系波长 :两个相邻的、在振动过程中对平稳位置的位移总是相等的质点间的距离叫波长;振动在一个周期内在介质中传播的距离等于波长;频率 f:波的频率由波源打算,在任何介质中频率保持不变;波速 v:单位时间内振动向外传播的距离;波速与波长和频率的关系:vT,v= f. 六、波的干涉和衍射波速的大小由介质打算;衍射:波绕过障碍物或小孔连续传播的现象;产生显著衍射的条件是障碍 物或孔的尺寸比波长小或与波长相差不多;干涉:频率相同的两列波叠加,使某些区域的振动加强,使某些区域振动 减弱,并且振动加强和振动减弱区域相互间隔的现象;产生稳固干涉现象的条件
12、是:两列波的频率相同,相差恒定;名师归纳总结 稳固的干涉现象中,振动加强区和减弱区的空间位置是不变的,加强区的波的衍射第 3 页,共 9 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 振幅等于两列波振幅之和,减弱区振幅等于两列波振幅之差;判定加强与减弱区域的方法一般有两种:一是画峰谷波形图,峰峰或谷谷相遇增强,峰谷相遇减弱; 二是相干波源振动相同 时,某点到二波源程波差是波长整数倍时振动增强,是半波长 奇数倍时振动减弱;干涉和衍射是波所特有的现象;七、多普勒效应1.多普勒效应:由于波源和观看者之间有相对运动,使观察者感到频率变化的现象叫做多普勒效应;是奥地利物理
13、学家波的干涉多普勒在 1842 年发觉的;2.多普勒效应的成因:声源完成一次全振动,向外发出一个波长的波,频率表示单位时间内完 成的全振动的次数,因此波源的频率等于单位时间内波源发出的完全波的个数,而观看者听到的声 音的音调,是由观看者接受到的频率,即单位时间接收到的完全波的个数打算的;3.多普勒效应是波动过程共有的特点,不仅机械波,电磁波和光波也会发生多普勒效应;4.多普勒效应的应用 : 现代医学上使用的胎心检测器、血流测定仪等有很多都是依据这种原理 制成;依据汽笛声判定火车的运动方向和快慢,以炮弹飞行的尖叫声判定炮弹的飞行方向等;红移现象:在20 世纪初,科学家们发觉很多星系的谱线有“ 红
14、移现象 ”,所谓 “ 红移现象 ”,就是整个光谱结构向光谱红色的一端偏移,这种现象可以用多普勒效应加以说明:由于星系远离我们运动,接收到的星光的频率变小,谱线就向频率变小(即波长变大)的红端移动;科学家从红移的大小仍 可以算出这种远离运动的速度;这种现象,是证明宇宙在膨胀的一个有力证据;八、电磁波及其应用、电磁波谱一、麦克斯韦电磁场理论1、电磁场理论的核心之一:变化的磁场产生电场 在变化的磁场中所产生的电场的电场线是闭合的 涡旋电场 懂得: 匀称变化的磁场产生稳固电场 非匀称变化的磁场产生变化电场2、电磁场理论的核心之二:变化的电场产生磁场麦克斯韦假设 :变化的电场就像导线中的电流一样,会在空
15、间产生磁场,即变化的电场产生磁场 懂得:匀称变化的电场产生稳固磁场;非匀称变化的电场产生变化磁场 二、电磁波1、电磁场:假如在空间某区域中有周期性变化的电场,那么这个变化的电场就在它四周空间产生周期性变化的磁场 ;这个变化的磁场又在它四周空间产生新的周期性变化的电场 ,变化的电场和变化的磁场是相互联系着的 ,形成不行分割的统一体 ,这就是电磁场这个过程可以用下图表达;2、电磁波:电磁场由发生区域向远处的传播就是电磁波 . 3、电磁波的特点: 1 电磁波是横波 ,电场强度 E 和磁感应强度 B 按正弦规律变化 ,二者相互垂直 ,均与波的传播方向垂; 2电磁波可以在真空中传播 ,速度和光速相同;3
16、 电磁波具有波的特性三、赫兹的电火花赫兹观看到了电磁波的反射、折射、干涉、偏振和衍射等现象,他仍测量出电磁波和光有相同的速度.这样赫兹证明了麦克斯韦关于光的电磁理论,赫兹在人类历史上第一捕获到了电磁波;电磁波(谱)及其应用麦克斯韦运算出电磁波传播速度与光速相同,说明光具有电磁本质,提出光就是一种电磁波;电磁波谱名师归纳总结 电磁波谱无线电波红外线可见光紫外线X 射线 射线第 4 页,共 9 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 在振荡电路中,原子的内层电子受到原 子 核 受 到 激产生气理自 由 电 子 作 周原子的外层电子受到激发产生的激发后产生的发后
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