物理整合高频突破 八 17 机械振动与机械波 光学 选修3-4 .ppt

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1、专题八专题八选修选修3 3-4 4考情分析考情分析备考定向备考定向 第第1717讲讲机械振动与机械波机械振动与机械波光学光学-5-知识脉络梳理规律方法导引-6-知识脉络梳理规律方法导引2.思想方法(1)物理思想:理想模型思想、类比思想。(2)物理方法:图象法、作图法、临界与极值法。-7-命题热点一命题热点二命题热点三振动与波动的综合应用常以选择题的形式考查波的图象、波速、波长、频率的关系。例1(多选)一列简谐横波,某时刻的图象如图甲所示,其中P、Q、A是波上的三个质点,从该时刻开始计时,波上质点A的振动图象如图乙所示,则以下说法正确的是()A.t=0到t=0.2s,该波向x轴负方向传播了5mB

2、.质点P比质点Q先回到平衡位置C.经过t=0.4s,质点A通过的路程是4mD.t=0到t=0.2s,这段时间P的速度逐渐减小E.质点A简谐运动的表达式为y=2sin2.5t(m)ACE-8-命题热点一命题热点二命题热点三-9-命题热点一命题热点二命题热点三例2如图所示,实线为一列沿x轴正方向传播的简谐横波在t=0时刻的波形,虚线是该波在t=0.20s时刻的波形,则此列波的周期可能为()A.0.16sB.0.20sC.0.32sD.0.40sA-10-命题热点一命题热点二命题热点三规律方法1.判断波的传播方向和质点振动方向的方法(1)上下坡法(图甲)。(2)同侧法(图乙)。(3)微平移法(图丙)

3、。-11-命题热点一命题热点二命题热点三-12-命题热点一命题热点二命题热点三拓展训练1甲、乙两列简谐横波在同一介质中分别沿x轴正向和负向传播,波速均为v=25cm/s。两列波在t=0时的波形如图所示。求:(1)t=0时,介质中偏离平衡位置位移为16cm的所有质点的x坐标。(2)从t=0开始,介质中最早出现偏离平衡位置位移为-16cm的质点的时间。答案(1)x=(50+300n)cm,n=0,1,2,(2)0.1s-13-命题热点一命题热点二命题热点三解析(1)t=0时,在x=50cm处两列波的波峰相遇,该处质点偏离平衡位置的位移为16cm。两列波的波峰相遇处的质点偏离平衡位置的位移均为16c

4、m。从图线可以看出,甲、乙两列波的波长分别为1=50cm,2=60cm甲、乙两列波波峰的x坐标分别为x1=50+k11,k1=0,1,2,x2=50+k22,k2=0,1,2,由式得,介质中偏离平衡位置位移为16cm的所有质点的x坐标为x=(50+300n)cm,n=0,1,2,。-14-命题热点一命题热点二命题热点三(2)只有两列波的波谷相遇处的质点的位移为-16cm。t=0时,两波波谷间的x坐标之差为式中,m1和m2均为整数。将式代入式得x=10(6m2-5m1)+5由于m1、m2均为整数,相向传播的波谷间的距离最小为x0=5cm从t=0开始,介质中最早出现偏离平衡位置位移为-16cm的质

5、点的时间为代入数值得t=0.1s。-15-命题热点一命题热点二命题热点三光的折射和全反射常以计算题的形式考查光的折射和全反射。例3-16-命题热点一命题热点二命题热点三解析(1)在O点左侧,设从E点射入的光线进入玻璃砖后在上表面的入射角恰好等于全反射的临界角,则OE区域的入射光线经上表面折射后都能从玻璃砖射出,如图。-17-命题热点一命题热点二命题热点三-18-命题热点一命题热点二命题热点三思维导引-19-命题热点一命题热点二命题热点三规律方法光的折射和全反射题型的分析思路(1)确定要研究的光线。有时会分析、寻找临界光线、边界光线作为研究对象。(2)找入射点,确认界面,并画出法线。(3)明确两

6、介质折射率的大小关系。若光疏光密:定有反射、折射光线。若光密光疏:如果入射角大于或等于临界角,一定发生全反射。(4)根据反射定律、折射定律列出关系式,结合几何关系等,具体求解。-20-命题热点一命题热点二命题热点三光的波动性以选择题的形式考查折射率与光的传播速度、频率的关系,干涉、衍射图样与频率的关系。例4(多选)半圆形玻璃砖横截面如图所示,AB为直径,O点为圆心。在该截面内有a、b两束单色可见光从空气中垂直于AB射入玻璃砖,两入射点到O点的距离相等。两束光在半圆边界上反射和折射的情况如图所示,则a、b两束光()A.在同种均匀介质中传播,a光的传播速度较大B.以相同的入射角从空气斜射入水中,b

7、光的折射角大C.a光的波长比b光的波长小D.分别通过同一双缝干涉装置,a光的相邻亮条纹间距大AD-21-命题热点一命题热点二命题热点三-22-命题热点一命题热点二命题热点三思维导引-23-命题热点一命题热点二命题热点三拓展训练2在双缝干涉实验中,分别用红色和绿色的激光照射同一双缝,在双缝后的屏幕上,红光的干涉条纹间距x1与绿光的干涉条纹间距x2相比,x1(选填“”“=”或“0.3-24-12341.关于机械波,下列说法正确的是()A.机械波的传播过程也是传递能量的过程B.机械波的频率与波源振动的频率无关C.机械波不能产生干涉、衍射现象D.机械波能在真空中传播A-25-12342.(多选)关于下

8、列光学现象,说法正确的是()A.水中蓝光的传播速度比红光快B.光从空气射入玻璃时可能发生全反射C.在岸边观察前方水中的一条鱼,鱼的实际深度比看到的要深D.分别用蓝光和红光在同一装置上做双缝干涉实验,用红光时得到的条纹间距更宽CD-26-12343.(2016全国卷)(1)关于电磁波,下列说法正确的是。A.电磁波在真空中的传播速度与电磁波的频率无关B.周期性变化的电场和磁场可以相互激发,形成电磁波C.电磁波在真空中自由传播时,其传播方向与电场强度、磁感应强度均垂直D.利用电磁波传递信号可以实现无线通信,但电磁波不能通过电缆、光缆传输E.电磁波可以由电磁振荡产生,若波源的电磁振荡停止,空间的电磁波

9、随即消失-27-1234(2)一列简谐横波在介质中沿x轴正向传播,波长不小于10cm。O和A是介质中平衡位置分别位于x=0和x=5cm处的两个质点。t=0时开始观测,此时质点O的位移为y=4cm,质点A处于波峰位置;t=s时,质点O第一次回到平衡位置;t=1s时,质点A第一次回到平衡位置。求:简谐波的周期、波速和波长;质点O的位移随时间变化的关系式。答案(1)ABC(2)4s7.5cm/s30cm-28-1234解析(1)电磁波在真空中的传播速度为光速,A选项正确;电磁波是由周期性变化的电场和磁场相互激发产生的,B选项正确;传播速度方向、电场方向、磁场方向三者两两垂直,C选项正确;电磁波可以通

10、过光缆传播,D选项错误;当电磁振荡消失后,电磁波可继续传播,E选项错误。-29-1234-30-12344.(1)一列简谐横波,某时刻的波形如图甲所示,从该时刻开始计时,波上质点A的振动图象如图乙所示,该列波沿x轴(选填“正向”或“负向”)传播。该列波的波速大小为m/s。若此波遇到另一列简谐横波并发生稳定的干涉现象,则所遇到的波的频率为Hz。-31-1234(2)下图为一透明玻璃半球,在其下面有一平行半球上表面水平放置的光屏。两束关于中心轴OO对称的激光束从半球上表面垂直射入玻璃半球,恰能从球面射出。当光屏距半球上表面h1=40cm时,从球面折射出的两束光线汇聚于光屏与OO轴的交点。当光屏距上

11、表面h2=70cm时,在光屏上形成半径r=40cm的圆形光斑。求该半球形玻璃的折射率。-32-1234-33-玻璃三棱玻璃三棱镜镜中的折射和全反射中的折射和全反射问题问题【典例示范】如图所示,直角玻璃三棱镜置于空气中,已知A=60,C=90,一束极细的光于AC的中点D垂直AC面入射,AD=a,棱镜的折射率为n=,求:(1)此玻璃的临界角;(2)光从棱镜第一次射入空气时的折射角;(3)光从进入棱镜到它第一次射入空气所经历的时间(设光在真空中的传播速度为c)。-34-思维流程-35-以题说法光在玻璃三棱镜中的折射和全反射问题,作好规范的光路图是解决问题的关键,特别应注意法线作为辅助线的作用,通过作图构建几何三角形,然后利用三棱镜的角度关系和几何知识求解。-36-针对训练如图所示的等腰直角三角形ABC为某透明介质的横截面,O为BC边的中点。位于O点处的点光源在透明介质的该横截面内向各个方向发射光线,其中从AC边上的D点射出的光线平行于BC,从E点射出的光线垂直于BC向上。已知BC边长为2l,DOC=15。求:(1)该光在介质中发生全反射的临界角的大小;-37-