高中物理3-4知识点整理(共17页).docx

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1、精选优质文档-倾情为你奉上3-4知识梳理第十八章 机械振动一、机械振动物体(或物体的一部分)在某一中心位置两侧所做的往复运动叫机械振动。机械振动是机械运动中比较复杂的运动形式，具有往复性，是一种加速度大小、方向时刻改变的变速运动，匀变速运动的公式不再适用。二、产生振动的必要条件(1)有回复力存在；(2)阻力很小。说明回复力是质点离开平衡位置所受的使物体回到平衡位置的力，因此回复力是根据力的效果来命名的。它可以是质点所受外力的合力或其中的某一个力，也可以是某一个力的分力。如水平弹簧振子的回复力就是弹黃的弹力，竖直弹簧振子的回复力是弹力和重力的合力，单摆的回复力是重力沿圆弧的切线方向的分力。三、描

2、述振动的物理量1振幅(1)定义：振动物体离开平衡位置的最大距离，用表示。(2)物理意义：表示振动强弱的物理量，振幅越大，表示振动越强。2振动的周期和频率(1)全振动：振动物体完成一个完整的振动过程称为一次全振动。一个完整的振动过程指终点和起点的位移和速度的大小和方向都相同。(2)周期：做简谐运动的物体完成一次全振动所需要的时间，用表示。(3)频率：单位时间内完成全振动的次数，叫振动的频率，用表示。四、平衡位置与平衡状态回复力为零的位置为平衡位置，合力为零的状态为平衡状态。根据上面的分析，已经知道回复力不一定是物体所受到的合力，故做机械振动的质点在平衡位置时的状态就不一定是平衡状态。如单摆在摆动

3、过程中()，通过平衡位置时回复力为零，但还需要向心力，此时绳子的拉力与重力的合力指向悬点(即圆心)充当向心力，故合外力不为零，不是平衡状态。五、无阻尼振动、阻尼振动与受迫振动 振动 类型比较项目无阻尼振动阻尼振动受迫振动产生条件不受阻力作用受阻力作用受阻力和驱动力作用频率固有频率固有频率驱动力频率振幅不变减小大小变化不确定振动图像形状不确定实例弹簧振子振动，单摆做小角度摆动敲锣打鼓发出的声音越来越弱，是因振幅变小扬声器纸盆振动发声，钟摆的摆动受迫振动与共振的理解：(1)受迫振动的周期和频率由驱动力决定，与振动物体的固有周期和频率无关，受迫振动的周期和频率总等于驱动力的周期和频率。(2)当驱动力

4、的频率与固有频率相等时，受迫振动的振幅最大，即发生共振现象。六、简谐运动1定义：物体在跟偏离平衡位置的位移大小成正比，并且总是指向平衡位置的回复力的作用下的振动，叫做简谐运动。2简谐运动的基本模型弹簧振子(水平）单摆模型示意图简谐运动条件弹簧质量忽略不计；无摩擦等阻力；在弹性限度内摆线为不可伸长的轻细线；无空气阻力；最大摆角回复力弹簧的弹力提供，(为形变量）摆球重力沿与摆线垂直方向的分力提供，(为摆长，是摆球相对平衡位置的位移）平衡位置，弹簧处于原长，小球摆动的最低点能量转化关系弹性势能与动能的相互转化，机械能守恒重力势能与动能的相互转化，机械能守恒固有周期，与振幅无关，与振幅、摆球质量无关2

5、简谐运动的特点(1)动力学特征：，“”表示回复力的方向和位移方向相反，是比例系数，不一定是弹簧的劲度系数。回复力随变化的图像如图所示。是判定一个物体是否做简谐运动的依据。(2)运动学特征：做变加速运动。远离平衡位置的过程：由可知，增大，增大，增大，但与反向，故减小，动能减小。靠近平衡位置的过程：由可知，减小，减小，减小，但与同向，故增大，动能增大。均按正弦或余弦规律发生周期性变化(注意：与的变化趋势相反)。(3)能量特征：对单摆和弹簧振子来说，振幅越大，能量越大。在运动过程中，动能和势能相互转化，系统的机械能守恒，振幅不变。(4)周期性特征：相隔或(为正整数)的两个时刻振子处于同一位置且振动状

6、态()相同。(5)运动对称性：相隔或 (为正整数)的两个时刻，振子位置关于平衡位置对称，位移、速度、加速度大小相同，方向相反。质点在与平衡位置等距离的两点上具有大小相等的速度、加速度，在平衡位置点左右相等距离上运动时间也相同。七、简谐运动的图像振动图像的一般表达式、或物理意义表示振动质点的位移随时间的变化规律图像的建立以横轴表示时间，纵轴表示位移，用平滑曲线连接各时刻对应位移的末端即可图像从平衡位置开始计时，函数表达式为：从最大位移处开始计时，函数表达式为图像应用应用简谐运动的图像，可以判定：振幅、周期以及各时刻振动质点的位移各时刻质点的回复力、加速度和速度的方向某段时间内质点的位移、回复力、

7、加速度、速度、动能、势能的变化情况图像理解振动图像不是质点的运动轨迹，图像上的点代表的是某时刻振动质点偏离平衡位置的位移1、 简谐运动的周期性及对称性的分析方法（1) 周期性：做简谐运动的物体经过一个周期或几个周期后，能回到原来的状态，因此在处理实际问题时，要注意到多解的可能性。（2) 对称性如图所示，物体在与间做简谐运动，点为平衡位置，和两点关于点对称，则有时间的对称速度的对称a物体连续两次经过同一点（如点）的速度大小相等，方向相反。b.物体经过关于点对称的两点（如与两点)的速度大小相等，方向可能相同，也可能相反。位移和加速度的对称a物体连续两次经过同一点（如点）的位移和加速度均相同。b.物

8、体经过关于点对称的两点（如与两点)的位移和加速度均是大小相等，方向相反。方法技巧(二）已知振幅和周期，求振动质点的位移和路程的方法方法指导，求振动质点在时间内的路程和位移，由于涉及质点的初始状态，用正弦函数求解较复杂，但若为半周期的整数倍，则容易求。在半周期内质点的路程为，若，则路程。当质点的初始位移(相对平衡位置)为时，经的奇数倍时，经的偶数倍时，。2、四分之一周期内的路程简谐运动虽然具有对称性，但振动物体在四分之一周期内所通过的路程不一定等于振幅，有可能大于振幅，也有可能小于振幅。第十九章 机械波一、机械波1定义：机械振动在介质中的传播形成机械波。2机械波的形成离波源较近的前面的质点的振动

9、在质点间的相互作用力下带动离波源较远的后面的质点的振动，后面质点的振动重复前面质点的振动形成机械波。3波的产生条件：（1)要有振源(波源)做机械振动；(2)要有介质，利用介质间的弹性带动周围质点发生振动，使振动在介质中传播开来。两个条件缺一不可。4分类：横波与纵波横波：质点的振动方向与波的传播方向垂直，这样的波叫做横波。横波是凸、凹（即波峰、波谷）相间的。纵波：质点的振动方向与波的传播方向在同一直线上，这样的波叫做纵波。纵波是疏部与密部相间的，因此纵波又称疏密波。5波的特点(1)各质点的振动周期都与波源的振动周期相同。(2)离波源越远，质点的振动越滞后。但各质点的起振方向与波源起振方向相同。(

10、3)波传播的是振动的形式，介质中的每个质点只在自己的平衡位置附近振动，质点并不随波迁移。波是一种“集体运动”个别质点形不成波。(4)波是传递能量的一种方式。波在传播“振动”这种运动形式的同时，也将波源的能量传递出去。(5)波可以传递信息。例如：语言利用声波。二、波的图像用横坐标表示在波的传播方向上各个质点的平衡位置，纵坐标表示某一时刻各个质点偏离平衡位置的位移，并规定在横波中位移方向向上时为正值，位移方向向下时为负值。把各个质点在某一时刻所在位置连成曲线，就得到该时刻波的图像。三、振动图像与波的图像的比较（重点） 图像 名称对比内容振动图像波的图像研究对象一个振动质点沿波传播方向上所有振动质点

11、形象比喻记录着一个人一段时间内活动的录像带记录着许多人某时刻动作表情的集体照片图像形式物理意义表示某质点各个时刻相对平衡位置的位移表示某时刻各个质点相对平衡位置的位移图像信息(1)质点振动周期(2)质点振幅(3)各时刻质点位移(4)各时刻质点速度和加速度方向(1)波长和振幅(2)任一质点此时刻的位移(3)任一质点此时刻加速度的方向(4)波的传播方向、振动方向的互判研究内容一质点位移随时间的变化规律某时刻所有质点的空间分布规律图像的变化随着时间的推移，图像将沿着横坐标轴的正方向延伸，但原有的图像不发生变化随着时间的推移，波的图像将沿波的传播方向平移，且每经一个周期，图像又恢复原来的形状两个相邻峰

12、值间沿横轴的间距等于质点振动的周期，显示出振动的时间周期性等于一个波长，显示出波动的空间周期性1、波的传播方向与质点振动方向互判方法（1)微平移法如图所示，实线为时刻的波形图，作出微小时间过后的波形如图中虚线，由图可见时刻的质点由(或)位置经过后运动到(或)处，这样就可以判断出质点的振动方向。若已知质点的振动方向，也可推出波形的移动方向，即波的传播方向。(2)上下坡法沿着波的传播方向看，上坡的点向下振动，下坡的点向上振动，即“上坡下、下坡上”。例如，图中，点向上振动，点向下振动。(3)同侧法质点的振动方向与波的传播方向在波的图像的同一侧，如图所示。2、由波速方向及某时刻的波形曲线出另一时刻波形

13、图的方法（1)平移法：先算出经时间波传播的距离，再把波形向传播方向推进即可。因为波形推进波长的整数倍距离时，波形和原来重合，所以，实际处理时通常采用“去整留零”的方法。(2)特殊点法：取相距的两个特殊点(波峰与平衡位置或波谷与平衡位置)来研究，根据两质点的振动方向，判断出两质点经时间后的位置，再过这两位置画出相应的正(余)弦波形曲线即可。3、质点的振动与波动的关系波在传播时，传播的只是质点的振动形式和能量，质点并不随波的传播而发生迁移，每个质点只能在各自的平衡位置附近振动，不管是横波还是纵波，这一点易发生误解，其原因是没有把波的传播和质点的振动区分开。从速度这个物理量也可以说明波的传播速度在同

14、种介质中是不变的，即波在均匀介质中匀速传播。而每个质点的速度是变化的，质点做的是变速运动。四、描述机械波的物理量1波长波动中，振动相位总是相同的两个相邻质点间的距离，叫波长，用“”表示。(1)在横波中，两个相邻波峰或两个相邻波谷之间的距离等于波长。(2)在纵波中，两个相邻密部或两个相邻疏部之间的距离等于波长。说明(1)机械波在一个周期内传播的距离等于一个波长。(2)波长反映了波在空间的周期性。2周期和频率(1)在波动中，各个质点的振动周期或频率是相同的，它们都等于波源的振动周期或频率，这个周期或频率也叫波的周期或频率。(2)同一列波从一种介质进入另一种介质时，波的频率不变。3波速(1)定义：波

15、在介质中传播的速度。(2)波速的大小由介质决定，与波的频率、质点振动的振幅无关。同种类型的波在同一种均匀介质中，波速是一个定值。知能解读(二）波长、波速和频率(周期)的关系。4波传播的周期性和传播方向的双向性，会引起波的传播的多解，具体表现有：(1)波形移动的距离与波长的关系不确定，必有系列解，若与有一定的约束关系，可使系列解转化为有限解或唯一解；(2)波形变化的时间与周期的关系不确定，必有系列解，关系式为，若与有一定的约束关系，可使系列解转化为有限解或唯一解；(3)波的传播方向不确定必有两种可能解；(4)两质点间的波形不确定形成多解。五、波的反射和折射1波的反射(1)定义：波在传播过程中遇到

16、障碍物会返回来继续传播的现象，叫波的反射。(2)反射规律反射波的波长、频率、波速都跟入射波相同。入射波线、法线、反射波线在同一平面内，反射角等于入射角。2波的折射(1)定义：波从一种介质进入另一种介质时，传播方向发生改变的现象，叫波的折射。(2)折射定律内容：波发生折射时，入射角的正弦与折射角的正弦之比等于波在第一种介质中的速度与波在第二种介质中的速度之比。公式：。如图所示，和分别为波在介质1和介质2中的入射角和折射角，和分别为波在介质1和介质2中的波速。3叫做第二种介质对第一种介质的折射率。六、波的衍射和干涉1波的衍射(1)定义：波可以绕过障碍物继续传播，这种现象叫波的衍射。(2)发生明显衍

17、射现象的条件：只有缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长相差不多，或者比波长小时，才能观察到明显的衍射现象。(3)一切波都能发生衍射现象，衍射现象是波特有的现象。波长较长的波容易发生明显衍射现象。2波的叠加几列波相遇时能够保持各自的运动状态继续传播，在它们重叠的区域里，介质的质点同时参与这几列波引起的振动，质点的位移等于这几列波单独传播时引起的位移的矢量和。3波的干涉(1)定义：频率相同的两列波叠加，使某些区域的振动加强，某些区域的振动减弱，这种现象叫波的干涉。干涉也是波特有的现象。(2)产生稳定干涉图样的必要条件：两列波的频率必须相同。(3)干涉图样及其特征干涉图样(如图)特征加强区与减弱区的位置

18、固定不变，且二者互相间隔，加强区始终加强，减弱区始终减弱。七、多普勒效应1定义：由于波源和观察者之间有相对运动，使观察者感到频率发生变化的现象，叫做多普勒效应。2规律：当波源与观察者相互靠近时，观察者接收到的频率增大；当波源与观察者远离时，观察者接收到的频率减小。4振动加强点与减弱点的两判断方法方法指导（1)条件判断法：振动频率相同、振动方向相同的两波源产生的波叠加时，加强、减弱条件如下：设某点到两波源的距离差为，那么当时为加强点；当时为减弱点。若两波源振动步调相反，则上述结论相反。(2)现象判断法：若某点总是波峰与波峰(或波谷与波谷)相遇，该点为加强点；若总是波峰与波谷相遇，则为减弱点。5波

19、的干涉常见误区误区1 不同频率的两列波也能产生干涉现象走出误区 任何不同频率的两列波相遇都可以叠加，这只不过是一般的叠加现象，虽有振动加强点和振动减弱点，但这些点不是固定的，而是随时变化的，因此看不到稳定的干涉图样，也就不是波的干涉。所以，只有相同频率的波在相遇区域内才能发生干涉现象。误区2 振动加强的质点和振动减弱的质点交替出现走出误区 图中区内质点振动加强，这些质点振幅很大，振动强烈，始终如此。区内质点振动减弱，这些质点振幅很小(或为0)，振动不强烈，这两类质点是间隔出现而不是交替出现的。误区3 振动减弱质点的位移一定小于振动加强质点的位移走出误区 对于某一个振动的质点，位移是随时间变化的

20、，但变化范围是。振动加强质点的振幅一定大于振动减弱质点的振幅，但某一时刻振动加强的质点群中有位移很大的质点，也有位移很小的质点，而振动减弱的质点群中同样有位移很大的质点和位移很小的质点。因此，该时刻振动减弱的质点群中某些位移很大的质点，位移是可以大于振动加强质点群中的某些位移很小的质点位移的。第二十章 光知能图谱一、折射定律1内容：折射光线与入射光线、法线处在同一平面内，折射光线与入射光线分别位于法线的两侧；入射角的正弦与折射角的正弦成正比。如图所示。2公式：3折射率(1)定义：光从真空射入某种介质发生折射时，入射角的正弦与折射角的正弦之比，叫做这种介质的绝对折射率，简称折射率，用符号表示。(

21、2)折射率与光速的关系：。其中表示真空中的光速，表示介质中的光速，由于，所以。二、光的色散一束白光通过三棱镜后会形成由红、橙、黄、绿、蓝、旋、紫各种色光组成的光带，这种现象叫光的色散。如图所示。三、全反射1定义：光从光密介质射向光疏介质时，当入射角增大到某一角度时，折射光完全消失，光线被全部反射回原光密介质的现象。2两个概念(1)光疏介质：折射率较小的介质(即传播速度较大的介质)叫光疏介质。(2)光密介质：折射率较大的介质(即传播速度较小的介质)叫光密介质。3临界角：光从光密介质射向光疏介质时，折射角等于时的入射角。当光从介质射入空气(真空）时，发生全反射的临界角与折射角的关系是。说明当光从光

22、密介质射入光疏介质，在入射角逐渐增大的过程中，反射光的能量逐渐增强，折射光的能量逐渐减弱，当入射角等于临界角时，折射光的能量已经减弱为零，发生了全反射。四、 解题思路：1、应用折射定律解题的思路(1)根据题意画出正确的光路图。(2)利用几何关系确定光路中的边、角关系，要注意入射角、折射角均以法线为标准。(3)利用折射定律、折射率公式求解。(4)注意：在光的反射和折射现象中光路都是可逆的。2、解决全反射问题的基本思路方法指导 (1)明确光是由光疏介质射入光密介质还是由光密介质射入光疏介质。(2)根据确定临界角，判断是否发生全反射。(3)根据题设条件，画出入射角等于临界角的“临界光路”。(4)运用

23、几何关系、三角形函数关系、反射定律等进行动态分析或定量计算。五、光的干涉1定义：频率相同的两列光波的叠加，某些区域光波相互加强，出现亮纹，某些区域光波相互减弱，出现暗纹，且加强和减弱的区域相间，即亮纹和暗纹相间的现象。2干涉条件：两列光的频率相同、相位差恒定或两列光振动情况总是相同。3杨氏双缝干涉(1)原理图(图)(2)产生亮纹和暗纹的条件如果两列光波在真空或空气中传播，两列光波的路程差为，经计算表明，亮纹和暗纹满足的条件为：(亮纹)，(暗纹）。(3)单色光的干涉图样特点中央为亮纹，两边是明、暗相间的条纹，且亮纹与亮纹间、暗纹与暗纹间的间距相等。相邻两条亮纹(或暗纹)间的距离。若用白光做实验，

24、则中央亮纹为白色，两侧出现彩色条纹。彩色条纹显示了不同颜色光的干涉条纹间距是不同的。4薄膜干涉光照射到薄膜上时，薄膜的前后表面反射的两列光相叠加，也可发生干涉现象。若入射光为单色光，可形成明暗相间的干涉条纹；若入射光为白光，可形成彩色的干涉条纹。在薄膜干涉中，同一级亮条纹(或暗条纹)出现在薄膜的厚度相同处，故此种干涉又常称为等厚干涉。薄膜干涉常用于检查平面平整度和用于镜头的增透膜、镜片的增反膜。知能解读(二)光的衍射1定义：当光照射到小孔或障碍物上时，光离开直线路径绕到孔或障碍物的阴影里去的现象，叫做光的衍射现象。2产生明显衍射的条件：障碍物或小孔的尺寸跟光的波长相差不多，甚至比光的波长还要小

25、。3三种衍射图样(1)单缝衍射：明暗相间的不等距条纹。(2)圆孔衍射：明暗相间的不等距圆环。(3)圆盘衍射：明暗相间的不等距圆环，中心有一亮斑，称为“泊松亮斑”。六、光的偏振1两个概念：（1)自然光：光是横波，自然光在垂直于其传播方向上向各个方向振动的光波强度都相同；(2)偏振光：在垂直于传播方向的平面内，只沿着一个特定方向振动的光称为偏振光。2产生偏振光的两种方法：（1)让自然光通过偏振片；(2)自然光射到两种介质的交界面，如果光入射的方向合适，使反射光线和折射光线之间的夹角恰好是时，反射光和折射光都是偏振光，且偏振方向相互垂直。3光的偏振现象说明光是一种横波。4偏振光的应用：照相机镜头、液晶显示器、立体电影、消除车灯眩光等。知能解读(四)激光1激光的特点：相干性好、平行度好、亮度高。2激光的应用：全息照相、医用激光刀、引起核聚变等。七、薄膜干涉与光的色散的辨析薄膜干涉与光的色散都能产生彩色图案，但其实质是不同的。薄膜干涉是从膜的前后两表面反射回来的光(不是透过膜的光)在膜的前表面(与眼睛同侧)发生干涉产生的。由于膜的厚度不同，故白光发生薄膜干涉会出现彩色条纹。光的色散是不同色光在同种介质中的折射率不同造成的，因此不同色光经同一介质时发生程度不同的偏折。若白光通过同种介质(如三棱镜)，由于七种色光折射率不同，因此出射光被分成七种色光形成彩色图案。专心-专注-专业