独家精品学案与测评物理人教版选修课件.ppt

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1、独家精品学案与测评物理人教版选修课件 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望第第1节节 机械振动机械振动 要点一要点一 简谐运动的描述与图象的应用简谐运动的描述与图象的应用例例1 弹簧振子以弹簧振子以O点为平衡位置，在点为平衡位置，在B、C两点间做简谐运动，在两点间做简谐运动，在t=0时刻，振子从时刻，振子从O、B间的间的P点以速度点以速度v向向B点运动；在点运动；在t=0.20 s时，时，振子速度第一次变为振子速度第一次变为-v；在；在t=0.50 s时

2、，振子速度第二次变为时，振子速度第二次变为-v.（1）求弹簧振子振动周期）求弹簧振子振动周期T.（2）若）若BC之间的距离为之间的距离为25 cm，求振子在，求振子在4.00 s内通过的路程内通过的路程.（3）若）若BC间的距离为间的距离为25 cm，从振子经过平衡位置开始计时写，从振子经过平衡位置开始计时写出其位移表达式，并画出运动图象出其位移表达式，并画出运动图象.【点拨】（【点拨】（1）根据运动的对称性确定周期）根据运动的对称性确定周期.（2）根据一个周期的路程为）根据一个周期的路程为4A确定总路程确定总路程.（3）从平衡位置计时，简谐运动的表达式）从平衡位置计时，简谐运动的表达式x=A

3、sin t,并据此画出并据此画出图象图象.【解析】（【解析】（1）根据运动的对称性，振子在）根据运动的对称性，振子在t=0.50 s时运动到时运动到P关于关于O的对称点，且速度方向相反，故历时的对称点，且速度方向相反，故历时1/2T，如图故周期，如图故周期T=2t=1.0 s.(2)振子通过的路程为振子通过的路程为s=t4A/T=4.00/1.00425/2 cm=200 cm.(3)振子的振幅振子的振幅A=1/225 cm=12.5 cm,角速度角速度=2/T=2rad/s,从平衡位置计时其位移表达式为从平衡位置计时其位移表达式为x=12.5sint=12.5sin 2t.图象如图所示：图象

4、如图所示：要点二要点二 单摆周期规律的应用单摆周期规律的应用例例2 如图所示为一单摆及其振动图象，由图回答：如图所示为一单摆及其振动图象，由图回答：(1)单摆的振幅为单摆的振幅为 ，频率为，频率为 ，摆长为，摆长为 ，一周期内位移，一周期内位移x(F回、回、a、Ep)最大的时刻为最大的时刻为 .(2)单摆摆球多次通过同一位置时，下列物理量变化的是单摆摆球多次通过同一位置时，下列物理量变化的是 .A.位移位移 B.速度速度 C.加速度加速度D.动量动量 E.动能动能 F.摆线张力摆线张力(3)当在悬点正下方当在悬点正下方O处有一光滑水平细钉可挡住摆线，且处有一光滑水平细钉可挡住摆线，且OE=（1

5、/4）OE.则单摆周期为则单摆周期为 s.【点拨】（【点拨】（1）根据图象和摆球的运动规律判断其参量及参量的）根据图象和摆球的运动规律判断其参量及参量的变化变化.解析：（解析：（1）由纵坐标的最大位移可直接读取振幅为由纵坐标的最大位移可直接读取振幅为3 cm.从横坐标从横坐标可直接读取完成一个全振动所需的时间就是周期可直接读取完成一个全振动所需的时间就是周期T2 s，进而算出，进而算出频率频率f1/T=0.5 Hz，由，由T=2 算出摆长算出摆长lgT2/421 m.从图中从图中看出纵坐标有最大值的时刻为看出纵坐标有最大值的时刻为0.5 s末和末和1.5 s末末.（2）摆球通过同一位置，位移、

6、回复力和加速度不变；由机械能摆球通过同一位置，位移、回复力和加速度不变；由机械能守恒可知动能不变，速率也不变，摆线张力守恒可知动能不变，速率也不变，摆线张力mgcos mv2/l也不也不变；相邻两次通过同一点，速度方向改变，从而动量方向也改变，变；相邻两次通过同一点，速度方向改变，从而动量方向也改变，故故B、D正确正确.（3）放钉后改变了摆长，因此单摆周期应为钉左侧的半个周期和放钉后改变了摆长，因此单摆周期应为钉左侧的半个周期和右侧的半个周期之和，由（右侧的半个周期之和，由（1）知摆长为）知摆长为1 m，所以，所以t左左 1 s；钉右侧的半个周期，；钉右侧的半个周期，t右右=0.5 s，所以，

7、所以Tt左左+t右右1.5 s.答案：（答案：（1）3 cm 0.5 Hz 1 m 0.5 s时刻和时刻和1.5 s时刻时刻（2）BD（3）1.5（2）根据公式）根据公式T=2 计算摆长计算摆长.（3）分析摆动过程，计算一次全振动的时间即为周期）分析摆动过程，计算一次全振动的时间即为周期.要点三要点三 受迫振动规律的应用受迫振动规律的应用例例3 （1）（）（2009宁夏）某振动系统的固有频率为宁夏）某振动系统的固有频率为f0，在周期性，在周期性驱动力的作用下做受迫振动，驱动力的频率为驱动力的作用下做受迫振动，驱动力的频率为f.若驱动力的振幅若驱动力的振幅保持不变，下列说法正确的是（填入选项前的

8、字母，有填错的不保持不变，下列说法正确的是（填入选项前的字母，有填错的不得分）得分）A当当ff0时，该振动系统的振幅随时，该振动系统的振幅随f增大而减小增大而减小B当当f f0时，该振动系统的振幅随时，该振动系统的振幅随f减小而增大减小而增大C该振动系统的振动稳定后，振动的频率等于该振动系统的振动稳定后，振动的频率等于f0D该振动系统的振动稳定后，振动的频率等于该振动系统的振动稳定后，振动的频率等于f（2）现代共振技术普遍应用于机械、化学、力学、电磁学、光）现代共振技术普遍应用于机械、化学、力学、电磁学、光学及分子、原子物理学、工程技术等几乎所有的科技领域学及分子、原子物理学、工程技术等几乎所

9、有的科技领域.若是若是利用共振，应该让驱动力的频率利用共振，应该让驱动力的频率 物体的固有频率，若是消除物体的固有频率，若是消除共振，应该让驱动力的频率共振，应该让驱动力的频率 物体的固有频率物体的固有频率.（填（填“接近接近”、“远离远离”）【点拨】（【点拨】（1）受迫振动的频率由驱动力的频率决定）受迫振动的频率由驱动力的频率决定.（2）受迫振动的振幅由驱动力的频率与固有频率的差决定）受迫振动的振幅由驱动力的频率与固有频率的差决定.（3）当驱动力的频率等于固有频率时，物体的振幅最大，达）当驱动力的频率等于固有频率时，物体的振幅最大，达到共振到共振.解析：（解析：（1）做受迫振动的物体，振动频

10、率等于驱动力的频率；）做受迫振动的物体，振动频率等于驱动力的频率；当驱动力的频率等于振动系统的固有频率时，振动系统的振幅当驱动力的频率等于振动系统的固有频率时，振动系统的振幅最大，故最大，故B、D正确正确.（2）当驱动力的频率等于固有频率时，物体的振幅最大，达）当驱动力的频率等于固有频率时，物体的振幅最大，达到共振到共振.利用共振应该让驱动力的频率接近物体的固有频率，利用共振应该让驱动力的频率接近物体的固有频率，消除共振，应该让驱动力的频率远离物体的固有频率消除共振，应该让驱动力的频率远离物体的固有频率.答案：（答案：（1）BD（2）接近）接近 远离远离简谐运动不同于前面学习的直线运动，不能用

11、旧的思维模式分析简谐运动不同于前面学习的直线运动，不能用旧的思维模式分析新问题，不要形成思维定势，要善于接受新知识、新方法，并运新问题，不要形成思维定势，要善于接受新知识、新方法，并运用到实际问题中去，才能开拓我们分析、解决问题的思路用到实际问题中去，才能开拓我们分析、解决问题的思路.一个一个弹簧振子，第一次被压缩弹簧振子，第一次被压缩x后释放做自由振动，周期为后释放做自由振动，周期为T1，第二，第二次被压缩次被压缩2x后释放做自由振动，周期为后释放做自由振动，周期为T2，则两次振动周期之比，则两次振动周期之比T1 T2为为()A1 1 B1 2 C2 1 D1 4【错解】【错解】B【剖析】把

12、振子的运动看成是匀速运动【剖析】把振子的运动看成是匀速运动.用匀速运动的规律，压用匀速运动的规律，压缩缩x时，振幅为时，振幅为x，完成一次全振动的路程为，完成一次全振动的路程为4x.压缩压缩2x时，振幅时，振幅即为即为2x，完成一次全振动的路程为，完成一次全振动的路程为8x.由于两种情况下全振动的由于两种情况下全振动的路程的差异，第二次是第一次的路程的差异，第二次是第一次的2倍倍.所以，第二次振动的周期一所以，第二次振动的周期一定也是第一次的定也是第一次的2倍，所以误选倍，所以误选B.【正解】对于自由振动，其振动的周期只由自身因素决定，对于【正解】对于自由振动，其振动的周期只由自身因素决定，对

13、于弹簧振子而言，就是只由弹簧振子的质量弹簧振子而言，就是只由弹簧振子的质量m和弹和弹簧的劲度系数簧的劲度系数k决定，而与形变大小，也就是振幅无关决定，而与形变大小，也就是振幅无关.所以只要所以只要弹簧振子这个系统不变（弹簧振子这个系统不变（m，k不变），周期就不会改变，所以不变），周期就不会改变，所以正确选项为正确选项为A.【答案】【答案】A第第2节节 机械波机械波要点一要点一 简谐波的形成和传播规律简谐波的形成和传播规律例例1（2009上海）弹性绳沿上海）弹性绳沿x轴放置，左端位于坐标原点，轴放置，左端位于坐标原点，用手握住绳的左端，当用手握住绳的左端，当t0时使其开始沿时使其开始沿y轴做振

14、幅为轴做振幅为8 cm的简谐振动，在的简谐振动，在t0.25 s时，绳上形成如图所示的波时，绳上形成如图所示的波形，则该波的波速为形，则该波的波速为 cm/s，t 时，位时，位于于x245 cm的质点的质点N恰好第一次沿恰好第一次沿y轴正向通过平衡位置轴正向通过平衡位置.【点拨】（【点拨】（1）根据已知形成的波形计算波长和周期）根据已知形成的波形计算波长和周期.（2）根据波的传播特点计算波速，进而判断）根据波的传播特点计算波速，进而判断N的振动情况的振动情况.【解析】由图可知，这列简谐波的波长为【解析】由图可知，这列简谐波的波长为20 cm，周期，周期T=4 t=0.254 s=1 s，所以该

15、波的波速，所以该波的波速v=/T=20/1 cm/s=20 cm/s；从；从t=0时刻开始到时刻开始到N质点开始振动需要时间质点开始振动需要时间t1=x2/v=45/20 s=2.25 s,再振动到沿再振动到沿y轴正向通过平衡位置又需要轴正向通过平衡位置又需要经过经过t2=T/2=0.5 s，所以当，所以当t=（2.25+0.5）s=2.75 s，质点，质点N恰好恰好第一次沿第一次沿y轴正向通过平衡位置轴正向通过平衡位置.答案答案:20 2.75 s要点二要点二 简谐波的多解问题简谐波的多解问题例例2 已知在已知在t1时刻简谐横波的波形如图中实线所示，在时刻时刻简谐横波的波形如图中实线所示，在

16、时刻t2该波的波形如图中虚线所示该波的波形如图中虚线所示.t2-t1=0.02 s.求：求：（1）该波可能的传播速度）该波可能的传播速度.（2）若已知）若已知T t2-t12T，且图中，且图中P质点在质点在t1时刻的瞬时速度时刻的瞬时速度方向向上，求可能的波速方向向上，求可能的波速.（3）若）若0.01 sT0.02 s，且从，且从t1时刻起，图中时刻起，图中Q质点比质点比R质质点先回到平衡位置，求可能的波速点先回到平衡位置，求可能的波速.【点拨】（【点拨】（1）分析（）分析（1）时注意波传播的双向性和时间上的周）时注意波传播的双向性和时间上的周期性造成的多解期性造成的多解.（2）在（）在（2

17、）（）（3）中根据题意判断出波的传播方向）中根据题意判断出波的传播方向.（3）在（）在（2）（）（3）中根据周期条件判断出波传播距离与波长）中根据周期条件判断出波传播距离与波长的关系的关系.【解析】（【解析】（1）如果这列简谐横波是向右传播的，在）如果这列简谐横波是向右传播的，在t2-t1内波内波形向右传播了（形向右传播了（n+1/3），所以波速，所以波速v=（n+1/3）/(t2-t1)=100(3n+1)m/s(n=0,1,2)；同理可得若该波是向左传播；同理可得若该波是向左传播的，可能的波速的，可能的波速v=100(3n+2)m/s(n=0,1,2)(2)P质点速度向上，说明波向左传播，

18、质点速度向上，说明波向左传播，T t2-t12T，说明这段，说明这段时间内波只可能是向左传播了时间内波只可能是向左传播了5/3个波长，所以速度是唯一的个波长，所以速度是唯一的,即即v=500 m/s.（3）“Q比比R先回到平衡位置先回到平衡位置”，说明波只能是向右传播的，说明波只能是向右传播的，而而0.01 sT0.02 s，也就是，也就是T0.02 s2 T，所以这段时间内，所以这段时间内波只可能向右传播了波只可能向右传播了4/3个波长，解也是唯一的个波长，解也是唯一的,即即v=400 m/s.要点三要点三 波的干涉图样的应用波的干涉图样的应用例例3 如图表示两个相干波源如图表示两个相干波源

19、S1、S2产生的波在同一均匀介质中产生的波在同一均匀介质中相遇相遇.图中实线表示波峰，虚线表示波谷，图中实线表示波峰，虚线表示波谷，c和和f分别为分别为ae和和bd的中点，则：的中点，则：（1）在）在a、b、c、d、e、f六点中，振动加强的点是六点中，振动加强的点是 .振动振动减弱的点是减弱的点是 .（2）若两波源）若两波源S1和和S2振幅相同，此时刻位移为零的点是振幅相同，此时刻位移为零的点是 .(3)画出此时刻画出此时刻ace连线上，以连线上，以a为原点的一列完整波形，标出为原点的一列完整波形，标出ce两点两点.【点拨】【点拨】(1)振动加强区域内各点的振动始终加强振动加强区域内各点的振动

20、始终加强.（2）振动减弱区域内各点的振动始终减弱）振动减弱区域内各点的振动始终减弱.（3）振动加强点的位移时刻在变）振动加强点的位移时刻在变.（4）振动最弱点有可能一直静止不动（两列相同波叠加）振动最弱点有可能一直静止不动（两列相同波叠加）.解析：（解析：（1）a、e两点分别是波谷与波谷、波峰与波峰相交的两点分别是波谷与波谷、波峰与波峰相交的点，故此两点为振动加强点；点，故此两点为振动加强点；c处在处在a、e连线上，且从运动的连线上，且从运动的角度分析角度分析a点的振动形式恰沿该线传播，故点的振动形式恰沿该线传播，故c点是振动加强点点是振动加强点.同理同理b、d是减弱点，是减弱点，f也是减弱点

21、也是减弱点.（2）因为）因为S1、S2振幅相同，振动最强区的振幅为振幅相同，振动最强区的振幅为2A，最弱区，最弱区的振幅为零，该时刻的振幅为零，该时刻a点处于波谷，点处于波谷，e点处于波峰，点处于波峰，a、e的中的中点点c正处在平衡位置，所以位移为零的是正处在平衡位置，所以位移为零的是b、c、d、f.（3）图中对应时刻）图中对应时刻a处在两波谷的交点上，即此刻处在两波谷的交点上，即此刻a在波谷，在波谷，同理同理e在波峰，故在波峰，故a、e中点中点c在平衡位置，所以所对应的波形在平衡位置，所以所对应的波形如图如图.答案：（答案：（1）a、c、eb、d、f（2）b、c、d、f（3）见解析）见解析据

22、题意画出据题意画出t时间之后的波形图象是常见的一类问题时间之后的波形图象是常见的一类问题.波形图反映波形图反映了波在传播过程中某时刻在波的传播方向上各质点离开平衡位置了波在传播过程中某时刻在波的传播方向上各质点离开平衡位置的位移情况，由于波只能以有限的速度向前传播，所以离波源远的位移情况，由于波只能以有限的速度向前传播，所以离波源远的质点总要滞后一段时间，滞后的时间与离波源的距离成正比的质点总要滞后一段时间，滞后的时间与离波源的距离成正比.即即滞后一个周期，两个质点之间的平衡位置距离就是一个波长，经滞后一个周期，两个质点之间的平衡位置距离就是一个波长，经过多少个周期，波就向前传播了多少个波长，

23、而波源就做了多少过多少个周期，波就向前传播了多少个波长，而波源就做了多少次全振动，这就是此类问题的关键所在次全振动，这就是此类问题的关键所在.有些同学常常因对此理解有些同学常常因对此理解不深造成失误不深造成失误例例 图（图（a）是某时刻一列横波在空间传播的波形图线）是某时刻一列横波在空间传播的波形图线.已知波是已知波是沿沿x轴正方向传播，波速为轴正方向传播，波速为4 m/s，试计算并画出经过此时之后，试计算并画出经过此时之后1.25 s的空间波形图的空间波形图.（a）【错解一】由图可以看出，波长【错解一】由图可以看出，波长=8 cm,由由T=/v可知可知T=2 s.经过经过1.25 s，波向右

24、传播了，波向右传播了1.25/2=5/8个波长，波形图个波长，波形图如图（如图（b）所示）所示.(b)【错解二】由【错解二】由T=/v=0.08/4 s=0.02 s,经过经过1.25 s，波向右传，波向右传播了播了1.25/0.02=62.5个波长，其波形如图（个波长，其波形如图（c）所示）所示.【剖析】错解一没有注意单位的一致性，在此题中波长从图【剖析】错解一没有注意单位的一致性，在此题中波长从图中只能得出中只能得出=8 cm，而波速给出的却是国际单位，而波速给出的却是国际单位4 m/s.因此，因此，求周期时，应先将波长的单位统一到国际单位制上来求周期时，应先将波长的单位统一到国际单位制上

25、来.错解二虽然计算对了，但是在波向前（沿错解二虽然计算对了，但是在波向前（沿x轴正方向）传播了轴正方向）传播了62.5个波长时的波形应是在原来的波形基础上向个波长时的波形应是在原来的波形基础上向x正方向扩展正方向扩展62.5个波长个波长.（c）【正解】由波形图已知【正解】由波形图已知=0.08 m,由由T=/v=0.08/4 s=0.02 s，经过，经过t=1.25 s,即相当于经过即相当于经过1.25/0.02=62.5个周期，而每经过一个周期，波就向前传播个周期，而每经过一个周期，波就向前传播一个波长一个波长.经过经过62.5个周期，波向前传播了个周期，波向前传播了62.5个波长个波长.据

26、波的周期性，当据波的周期性，当经过振动周期的整数倍时，波只是向前传播了整数倍个波长，而原来的波经过振动周期的整数倍时，波只是向前传播了整数倍个波长，而原来的波形不会发生改变，就本题而言，可以先画出经过形不会发生改变，就本题而言，可以先画出经过1/2周期后波形，如图周期后波形，如图（d）.再将此图向前扩展再将此图向前扩展62个波长即为题目要求，波形如图（个波长即为题目要求，波形如图（e）.(d)(e)实验一实验一 探究单摆的运动、用单摆探究单摆的运动、用单摆测重力加速度测重力加速度例例（2009浙江）（浙江）（1）在）在“探究单摆周期与摆长的关系探究单摆周期与摆长的关系”实实验中，两位同学用游标

27、卡尺测量小球的直径如图甲、乙所示验中，两位同学用游标卡尺测量小球的直径如图甲、乙所示.测量方法正确的是测量方法正确的是 （选填（选填“甲甲”或或“乙乙”）.（2）实验时，若摆球在垂直纸面的平面内摆动，为了将人工记录振动次）实验时，若摆球在垂直纸面的平面内摆动，为了将人工记录振动次数改为自动记录振动次数，在摆球运动最低点的左、右两侧分别放置一激数改为自动记录振动次数，在摆球运动最低点的左、右两侧分别放置一激光光源与光敏电阻与某一自动记录仪相连，该仪器显示的光敏电阻阻值光光源与光敏电阻与某一自动记录仪相连，该仪器显示的光敏电阻阻值R随时间随时间t变化图线如图所示，则该单摆的振动周期为变化图线如图所

28、示，则该单摆的振动周期为 .若保持悬点到若保持悬点到小球顶点的绳长不变，改用直径是原小球直径小球顶点的绳长不变，改用直径是原小球直径2倍的另一小球进行实验，倍的另一小球进行实验，则该单摆的周期将则该单摆的周期将 (选填选填“变大变大”、“不变不变”或或“变小变小”)，图中的，图中的t将将 (选填选填“变大变大”、“不变不变”或或“变小变小”).【解析】（【解析】（1）应将待测物体正确地放在外测量爪中如图乙）应将待测物体正确地放在外测量爪中如图乙.（2）单摆一个周期遮光两次；单摆周期与小球质量、大小无）单摆一个周期遮光两次；单摆周期与小球质量、大小无关，但若用直径为原小球直径两倍的小球后摆长变长

29、，周期关，但若用直径为原小球直径两倍的小球后摆长变长，周期变大，遮光时间变大，遮光时间t变大变大.答案答案:（1）乙）乙 （2）2t0 变大变大 变大变大例例 假设我们已经进入了航天时代，一个由三名高中学生假设我们已经进入了航天时代，一个由三名高中学生组成的航天兴趣小组正乘外星科学考察飞船前往组成的航天兴趣小组正乘外星科学考察飞船前往X星球，星球，准备用携带的下列器材测量准备用携带的下列器材测量X星球表面的重力加速度星球表面的重力加速度gX，这些器材是：这些器材是：A.钩码钩码1盒，质量未知且各钩码质量不等盒，质量未知且各钩码质量不等B.重锤重锤1个，质量未知个，质量未知C.带孔金属小球一个，

30、直径已知为带孔金属小球一个，直径已知为dD.太阳能电池板一块，输出的直流电压可满足测量要求太阳能电池板一块，输出的直流电压可满足测量要求E.无弹性丝线若干根无弹性丝线若干根F.导线，开关若干导线，开关若干G.刻度尺刻度尺1把把H.测力计测力计1个个I.天平天平1台（含砝码台（含砝码1盒）盒）J.打点计时器打点计时器1台（含复写纸、纸带）台（含复写纸、纸带）K.电子停表电子停表1只只L.带有光控计时器的实验平板一块（在平板两端各有一个光控门，同时还配有带有光控计时器的实验平板一块（在平板两端各有一个光控门，同时还配有其专用的直流电源、导线、开关、重垂线、滑块，该器材可用来测量滑块从一其专用的直流

31、电源、导线、开关、重垂线、滑块，该器材可用来测量滑块从一个光控门运动到另一个光控门的时间）个光控门运动到另一个光控门的时间）M.支架（能满足实验所需的固定作用）到达支架（能满足实验所需的固定作用）到达X星球后，三名学生从以上器材中星球后，三名学生从以上器材中选择各自所需的器材（同一器材可以重复选用），用不同的方法各自独立地测选择各自所需的器材（同一器材可以重复选用），用不同的方法各自独立地测出了重力加速度出了重力加速度gX的值的值.现请你完成他们所做的实验现请你完成他们所做的实验.【解析】实验一：（【解析】实验一：（1）器材有）器材有A、H、I.（2）主要的实验步骤：）主要的实验步骤：选取一个

32、合适的钩码，用天平测出其质量选取一个合适的钩码，用天平测出其质量m；用测力计测出该钩码的重力用测力计测出该钩码的重力G；计算重力加速度的表达式为计算重力加速度的表达式为gX=G/m.实验二：（实验二：（1）选用的器材有）选用的器材有C、E、G、K、M.(2)主要的实验步骤：主要的实验步骤：组装并固定好单摆，测出摆线长度组装并固定好单摆，测出摆线长度l；让小球在竖直平面内小角度（小于让小球在竖直平面内小角度（小于5）摆动，测出）摆动，测出n次全振动的时间次全振动的时间t，算，算出周期出周期T=t/n；由单摆周期公式可得由单摆周期公式可得gX=22n2(2l+d)/t2.实验三：（实验三：（1）选

33、用的器材有）选用的器材有G、L、M.（2）主要的实验步骤：）主要的实验步骤：将带有光控计时器的平板用支架竖直架稳；将带有光控计时器的平板用支架竖直架稳；测量两个光控门之间的距离测量两个光控门之间的距离h；把滑块从上面的一个光控门处自由释放，读出下落时间把滑块从上面的一个光控门处自由释放，读出下落时间t.由公式由公式h=（1/2）gt2可知可知gX=2h/t2.第第1节节 光的折射光的折射 全反射全反射要点一要点一 折射定律和折射率的应用折射定律和折射率的应用例例1 一半径为一半径为R的的1/4球体放置在水球体放置在水平面上，球体由折射率为平面上，球体由折射率为 的透明的透明材料制成材料制成.现

34、有一束位于过球心现有一束位于过球心O的的竖直平面内的光线，平行于桌面射竖直平面内的光线，平行于桌面射到球体表面上，折射入球体后再从到球体表面上，折射入球体后再从竖直表面射出，如图所示竖直表面射出，如图所示.已知入射已知入射光线与桌面的距离为光线与桌面的距离为 R/2.求出射求出射角角.【点拨】光线经过【点拨】光线经过 两次折射两次折射 确定两界面上的确定两界面上的 入射角与折射角入射角与折射角根据折射根据折射 定律计算定律计算【解析】设入射光线与【解析】设入射光线与1/4球体的交点为球体的交点为C，连接，连接OC，OC即即为入射点的法线为入射点的法线.因此，图中的角因此，图中的角为入射角为入射

35、角.过过C点作球体水点作球体水平表面的垂线，垂足为平表面的垂线，垂足为B.依题意，依题意，COB=.又由又由OBC知知sin=/2设光线在设光线在C点的折射角为点的折射角为，由折射定律得，由折射定律得sin sin=由以上两式得由以上两式得=30由几何关系知由几何关系知=,光线在球体的竖直表面上的入射角光线在球体的竖直表面上的入射角(见图见图)为为30.由折射定律得由折射定律得sin/sin=.因此因此sin=/2,解得解得=60.要点二要点二 全反射和临界角的应用全反射和临界角的应用例例2 （1）2009年诺贝尔物理学奖授予了英籍华裔科学家高锟及年诺贝尔物理学奖授予了英籍华裔科学家高锟及两位

36、美国科学家两位美国科学家.高锟得奖是因为在高锟得奖是因为在“光在纤维中的传输及光学光在纤维中的传输及光学通信方面通信方面”取得了突破性成就取得了突破性成就.光纤通信中光纤通信中,光导纤维传递光信光导纤维传递光信号的物理原理是利用光的号的物理原理是利用光的 现象，要发生这种现象，必须满现象，要发生这种现象，必须满足的条件是：光从光密介质射向足的条件是：光从光密介质射向 ，且入射角等于或大于，且入射角等于或大于 .（2）（）（2009山东）一束单色光由左侧射入盛有清水的薄壁圆山东）一束单色光由左侧射入盛有清水的薄壁圆柱形玻璃杯，如图为过轴线的截面图，调整入射角柱形玻璃杯，如图为过轴线的截面图，调整

37、入射角，使光线恰，使光线恰好在水和空气的界面上发生全反射，已知水的折射率为好在水和空气的界面上发生全反射，已知水的折射率为4/3，求，求sin 的值的值.解析解析:（1）全反射）全反射 光疏介质光疏介质 临界角临界角（2）当光线在水面发生全反射时有）当光线在水面发生全反射时有sin C=1/n，当光线从左侧，当光线从左侧射入时，由折射定律有射入时，由折射定律有sin/sin（/2-C）=n，联立这两式代，联立这两式代入数据可得入数据可得sin=/3.答案答案:（1）见解析（）见解析（2）/3要点三要点三 色散及其应用色散及其应用例例3 如图所示如图所示,ABC为一全反射棱镜为一全反射棱镜,它的

38、截面是它的截面是等腰直角三角形等腰直角三角形.一束白光垂直入射到一束白光垂直入射到AC面上面上,在在AB面上发生全反射面上发生全反射,若光线入射点若光线入射点O的位置的位置保持不变保持不变,改变光线的入射方向改变光线的入射方向(不考虑自不考虑自BC面面反射的光线反射的光线)则则:(1)使入射光按图中所示的顺时针方向逐渐偏转使入射光按图中所示的顺时针方向逐渐偏转,如果有色光射出如果有色光射出AB面面,则哪种色光首先射出则哪种色光首先射出?(2)使入射光按图中所示的逆时针方向逐渐偏转使入射光按图中所示的逆时针方向逐渐偏转,是否色光射出是否色光射出AB面面,为什么为什么?解析解析:(1)白光垂直入射

39、白光垂直入射AC面后直射到面后直射到AB面面,入射入射角为角为45,发生全反射说明棱镜的临界角小于或等于发生全反射说明棱镜的临界角小于或等于45,这是对从红光到紫光的所有色光说的这是对从红光到紫光的所有色光说的.当入射当入射光顺时针偏转时光顺时针偏转时,在在AC面上发生色散面上发生色散,不同色光折不同色光折射率不同射率不同,红光偏折小红光偏折小,紫光偏折大紫光偏折大,如图所示如图所示,射射到到AB面上时红光入射角小面上时红光入射角小,紫光入射角大紫光入射角大,但它们但它们都小于都小于45.另一方面另一方面,棱镜对红光的临界角比对紫棱镜对红光的临界角比对紫光的临界角大光的临界角大.因此因此,入射

40、光顺时针逐渐偏转时入射光顺时针逐渐偏转时,在在AB面上红光的入射角将首先小于临界角而射出面上红光的入射角将首先小于临界角而射出AB面面.(2)如果入射光逆时针偏转如果入射光逆时针偏转,则到则到AB面上的红光、面上的红光、紫光的入射角都大于紫光的入射角都大于45,都发生全反射而不可能从都发生全反射而不可能从AB面射出面射出.【点拨】【点拨】(1)明确各种色光折射率的大小关明确各种色光折射率的大小关系系.(2)比较白光转动时各色光折射角的大小比较白光转动时各色光折射角的大小.(3)明确各色光在明确各色光在AB面上入射角的变化面上入射角的变化.(4)根据临界角大小作出判断根据临界角大小作出判断.分析

41、全反射问题时，要学会分析光路，灵活的运用全反射的两个分析全反射问题时，要学会分析光路，灵活的运用全反射的两个条件，不能生搬硬套条件，不能生搬硬套.例例 如图所示，放在空气中折射率为如图所示，放在空气中折射率为n的平行玻璃砖，表面的平行玻璃砖，表面M和和N平行，平行，PQ两个面相互平行且与两个面相互平行且与M、N垂直垂直.一束光射到表面一束光射到表面M上（光束不与上（光束不与M平行），则平行），则()A.如果入射角大于临界角，光在表面如果入射角大于临界角，光在表面M发生全反射发生全反射B.无论入射角多大，光在表面无论入射角多大，光在表面M都不会发生全反射都不会发生全反射C.光可能在表面光可能在表

42、面N发生全反射发生全反射D.由于由于M与与N平行，光只要通过平行，光只要通过M就不可能在表面就不可能在表面N发生全反射发生全反射【错解】光束从空气中射到玻璃砖表面【错解】光束从空气中射到玻璃砖表面M上，是由光疏介质到上，是由光疏介质到光密介质，不可能发生全反射，而从表面光密介质，不可能发生全反射，而从表面N射出空气，是由光射出空气，是由光密介质到光疏介质，光可能发生全反射，故选密介质到光疏介质，光可能发生全反射，故选B、C.【剖析】机械地记住光从光密介质到光疏介质可能发生全反【剖析】机械地记住光从光密介质到光疏介质可能发生全反射，而不具体分析光通过表面射，而不具体分析光通过表面M后射到后射到N

43、表面光线的入射角的表面光线的入射角的大小是否大于临界角，而错选大小是否大于临界角，而错选C.【正解】如图甲所示，光射到表面【正解】如图甲所示，光射到表面M的入射角为的入射角为i(i90),折射折射角为角为r，则，则sin r=sin i/n1/n=sin C,即即sin rsin C,(C为玻璃为玻璃的临界角的临界角).对于表面对于表面N，因为，因为MN，故其入射角，故其入射角i=rC.即光即光只要通过只要通过M即不可能在表面即不可能在表面N发生全反射发生全反射.若光通过若光通过M先射到先射到P面再射到面再射到N面（如图乙），同样可以证明面（如图乙），同样可以证明经经P面发生反射，反射光线射至

44、面发生反射，反射光线射至N面时，入射角面时，入射角i=r，根据折射，根据折射定律折射角定律折射角r=i，同样不可能发生全反射，同样不可能发生全反射.故应选故应选B、D.甲甲 乙乙【答案】【答案】BD第第2节节 光的波动性光的波动性要点一要点一 双缝干涉的分析与应用双缝干涉的分析与应用例例1 双缝干涉实验装置如图所示双缝干涉实验装置如图所示.绿光通过单缝绿光通过单缝S后后,投射到具投射到具有双缝的挡板上有双缝的挡板上,双缝双缝S1和和S2与单缝的距离相等与单缝的距离相等.光通过双缝后光通过双缝后在与双缝平行的屏上形成干涉条纹在与双缝平行的屏上形成干涉条纹.O点距点距S1、S2的距离相等的距离相等

45、,P点是距点是距O点最近的第一条亮条纹点最近的第一条亮条纹.(1)如果将入射的单色光换成红光如果将入射的单色光换成红光,则则O点处是不是呈现红光的亮点处是不是呈现红光的亮条纹条纹?红光的第一条亮条纹在红光的第一条亮条纹在P点的上方还是下方点的上方还是下方?(2)若将入射的单色光换成蓝光时若将入射的单色光换成蓝光时,蓝光的第一条亮条纹在蓝光的第一条亮条纹在P点的点的上方还是下方上方还是下方?(3)若用包括有红光、绿光、蓝光三种色光的复色光作为光源若用包括有红光、绿光、蓝光三种色光的复色光作为光源,所产生的干涉条纹中离中央亮条纹最近的干涉条纹是什么颜色所产生的干涉条纹中离中央亮条纹最近的干涉条纹是

46、什么颜色?(4)用氦氖激光器进行双缝干涉实验用氦氖激光器进行双缝干涉实验,已知使用的双缝间的距离已知使用的双缝间的距离d=0.1 mm,双缝到屏的距离双缝到屏的距离l=6.0 m.测得屏上干涉条纹中亮纹的测得屏上干涉条纹中亮纹的间距是间距是3.8 cm,氦氖激光器发出的红光的波长氦氖激光器发出的红光的波长是多少是多少?假如把整假如把整个装置放入折射率是个装置放入折射率是4/3的水中的水中,这时屏上的条纹间距是多少这时屏上的条纹间距是多少?【点拨】（【点拨】（1）从红光到紫光的波长依次增大）从红光到紫光的波长依次增大.（2）O点到双缝的距离相等，点到双缝的距离相等，O点出现亮条纹点出现亮条纹.（

47、3）据条纹间距公式）据条纹间距公式x=l/d分析（分析（2）（）（3）（）（4）.【解析】【解析】(1)O点到两缝的距离相等点到两缝的距离相等,故换用红光入射故换用红光入射,O点为亮条纹点为亮条纹.由由x=l/d,红光的波长比绿光大红光的波长比绿光大,条纹间距也比绿光大条纹间距也比绿光大,因此因此,红光红光的第一条亮条纹在的第一条亮条纹在P点的上方点的上方.(2)蓝光的波长比绿光的小蓝光的波长比绿光的小,蓝光的第一条亮条纹在蓝光的第一条亮条纹在P点的下方点的下方.(3)因为蓝光的波长最小因为蓝光的波长最小,干涉产生的条纹间距最小干涉产生的条纹间距最小,远离中央亮条远离中央亮条纹最近的是蓝色条纹

48、纹最近的是蓝色条纹.(4)由条纹间距由条纹间距x,双缝间距离双缝间距离d,双缝到屏的距离双缝到屏的距离l及波长及波长的关系的关系,可可测光波的波长测光波的波长.同理同理,知道水的折射率知道水的折射率,可知该光在水中的波长可知该光在水中的波长,然后然后由由d、x、l、的关系的关系,可求条纹间距可求条纹间距.由由x=l/d,可以得出红光的可以得出红光的波长为波长为=d x/l=0.110-33.810-2/6.0 m=6.310-7 m.激光器发出的红光的波长是激光器发出的红光的波长是6.310-7 m.如果整个装置放入水中如果整个装置放入水中,激光器发出的红光在水中的波长设为激光器发出的红光在水

49、中的波长设为,由由光的特点可知光的特点可知,光在传播过程中介质发生变化光在传播过程中介质发生变化,波长和波速发生改变波长和波速发生改变,但频率不变但频率不变,则则c/=v/,又又c/v=n,/=v/c=1/n.这时屏上条纹的间距是这时屏上条纹的间距是x=l/d,x/x=/=1/n.因此因此x=1x/n=3/43.8 cm=2.85 cm.要点二要点二 薄膜干涉的分析与应用薄膜干涉的分析与应用例例2 (1)如下图左图是干涉法检查平面的示意图如下图左图是干涉法检查平面的示意图,右图是得到的右图是得到的干涉图样干涉图样,则干涉图中条纹弯曲处的凹凸情况是则干涉图中条纹弯曲处的凹凸情况是 .（填（填“上

50、上凸凸”或或“下凹下凹”）(2)透镜表面涂有一层氟化镁薄膜透镜表面涂有一层氟化镁薄膜,其折射率其折射率n=1.38,介于空气和介于空气和透镜折射率之间透镜折射率之间.入射光垂直入射入射光垂直入射,为使真空中波长为为使真空中波长为550纳米纳米的光增透的光增透,所涂薄膜的最小厚度为所涂薄膜的最小厚度为 .【点拨】（【点拨】（1）薄膜干涉中同一厚度处产生同一级条纹）薄膜干涉中同一厚度处产生同一级条纹.（2）增透膜的厚度是入射光在膜中波长的）增透膜的厚度是入射光在膜中波长的1/4.解析解析:(1)由干涉图样中条纹弯曲的形状知该处空气膜变厚由干涉图样中条纹弯曲的形状知该处空气膜变厚,被检被检查的样品在