选修3-4知识点.doc

选修3—4知识点汇总
考点1 简谐运动 简谐运动的表达式和图象 要求：2
1）如果质点所受的力与它偏离平衡位置位移的大小成正比，并且总是指向平衡位置，质点的运动就是简谐运动。
简谐运动的回复力：即F = – kx
注意：其中x都是相对平衡位置的位移。
区分：某一位置的位移（相对平衡位置）和某一过程的位移（相对起点）
⑴回复力始终指向平衡位置，始终与位移方向相反
⑵“k”对一般的简谐运动，k只是一个比例系数，而不能理解为劲度系数
⑶F回＝－kx是证明物体是否做简谐运动的依据
2）简谐运动的表达式： x = A sin (ωt＋φ)
3）简谐运动的图象：描述振子离开平衡位置的位移随时间遵从正弦（余弦）函数的规律变化的，要求能将图象与恰当的模型对应分析。可根据简谐运动的图象的斜率判别速度的方向，注意在振幅处速度无方向。
A、简谐运动（关于平衡位置）对称、相等
①同一位置：速度大小相等、方向可同可不同，位移、回复力、加速度大小相等、方向相同.
②对称点：速度大小相等、方向可同可不同，位移、回复力、加速度大小相等、方向相反.
③对称段：经历时间相同
④一个周期内，振子的路程一定为4A（A为振幅）；
半个周期内，振子的路程一定为2A；
四分之一周期内，振子的路程不一定为A
每经一个周期，振子一定回到原出发点；每经半个周期一定到达另一侧的关于平衡位置的对称点，且速度方向一定相反
B、振幅与位移的区别：
⑴位移是矢量，振幅是标量，等于最大位移的数值
⑵对于一个给定的简谐运动，振子的位移始终变化，而振幅不变
思考：
1、平衡位置的合力一定为0吗？ （不一定，如：单摆）
2、弹簧振子在对称位置弹性势能相等吗？ （不一定，如：竖直弹簧振子）
3、人的来回走动、拍皮球时皮球的运动是振动吗？ （不是）
考点2 单摆的周期与摆长的关系（实验、探究） 要求：Ⅰ
1）单摆的等时性（伽利略）；即周期与摆球质量无关，在振幅较小时与振幅无关
2）单摆的周期公式：（l为摆线长度与摆球半径之和；周期测量：测N次全振动所用时间t，则T=t/N）
3）数据处理：（1）平均值法；（2）图象法：以l和T2为纵横坐标，作出的图象；
4）振动周期是2秒的单摆叫秒摆
摆钟原理：钟面显示时间与钟摆摆动次数成正比
考点3 受迫振动和共振 要求：Ⅰ
受迫振动：在周期性外力作用下、使振幅保持不变的振动，又叫无阻尼振动或等幅振动。
f迫 = f驱，与f固无关。A迫 与∣f驱—f固∣有关，∣f驱—f固∣越大，A迫越小，∣f驱—f固∣越小，A迫越大。
当驱动力频率等于固有频率时，受迫振动的振幅最大（共振）
共振的防止与应用
考点4 机械波 横波和纵波 横波的图象 要求：2
1）机械波
⑴产生机械波的条件：振源，介质——有机械振动不一定形成机械波
　 有机械波一定有机械振动
⑵机械波的波速由介质决定，同一类的不同机械波在同一介质中波速相等。与振源振动的快慢无关
⑶机械波传递的是振动形式（由振源决定）、能量（由振幅体现）、信息
2）机械波可分为横波与纵波
横波：质点的振动方向与波的传播方向垂直。特点：有波峰、波谷.
只能在固体中传播（条件：剪切形变），为方便将水波认为是横波
纵波：质点的振动方向与波的传播方向在同一直线上.特点：有疏部、密部.
气体、液体只能传递纵波
3）波的独立传播与叠加
4）次声波与超声波
次声波：频率小于20Hz，波长长，易衍射，传播距离远
超声波：频率大于20000Hz，波长短，直线传播效果好（声纳），穿透能力强（几厘米厚的金属）。
应用广泛：声纳、B超、雷达、探伤、超声加湿、制照相乳胶
5）横波图象：表示某一时刻各个质点离开平衡位置位移情况。后一质点的振动总是重复前一质点的振动；特别要能判断质点振动方向或波的传播方向。
注意：（1）周期性、方向性上引起的多解可能性；
（2）波传播的距离与质点的路程是不同的。
6）波动图象表示 “各个质点”在“某一时刻”的位移，振动图象则表示介质中“某个质点”在“各个时刻”的位移。
考点5 波长、频率（周期）和波速的关系 要求：Ⅰ
（由介质决定，f由波源决定）
①波形向前匀速平移，质点本身不迁移，x可视为波峰（波谷）移动的距离
②在波的图象中，无论时间多长，质点的横坐标一定不变
③介质中所有质点的起振位置一定在平衡位置，且起振方向一定与振源的起振方向相同
④注意双向性、周期性
⑤注意坐标轴的单位（是m，还是cm；有无×10-n等等）
注意同时涉及振动和波时，要将两者对应起来
关于振动与波
⑴质点的振动方向判断：
振动图象（横轴为时间轴）：顺时间轴“上坡上，下坡下”
波动图象（横轴为位移轴）：沿着波的传播方向“上坡下，下坡上”
⑵一段时间后的图象
a、振动图象：直接向后延伸
b、波动图象：不能向后延伸，而应该将波形向后平移
⑶几个物理量的意义：
周期（频率）：决定振动的快慢，进入不同介质中，T（f）不变
振幅：决定振动的强弱
波速：决定振动能量在介质中传播的快慢
⑷几个对应关系
①一物动（或响）引起另一物动（或响）———受迫振动→共振（共鸣）
②不同位置，强弱相间———干涉（要求：两波源频率相同）
干涉：a、振动加强区、减弱区相互间隔；
b、加强点始终加强（注意：加强的含义是振幅大，千万不能误认为这些点始终位于波峰或波谷处）、减弱点始终减弱.
c、判断：若两振源同相振动，则有加强点到两振源的路程差为波长的整数倍，减弱点到两振源的路程差为半波长的奇数倍.
③绕过障碍物———衍射（要求：缝、孔或障碍物的尺寸与波长差不多或小于波长）
缝后的衍射波的振幅小于原波
★波的多解题型
⑴方向的多解：考虑是否既可以向左，也可以向右
⑵波形的多解：
考点6 波的衍射和干涉 要求：Ⅰ
1．（1）互不干扰原理；
（2）叠加原理。反射、折射、干涉：Δx = kλ处，振动加强；Δx =（2k + 1）λ/2处，振动减弱。
（3）衍射（产生明显衍射现象的条件）
2．波的干涉：（1）频率相同（2）现象：加强区与减弱区相互间隔（加强区永远加强，减弱区永远减弱）
考点7 多普勒效应 要求：Ⅰ
（1）现象：由于波源和观察者之间有相对运动，使观察者感到频率（音调）发生变化的现象。
结论：波源远离现察者，观察者接收频率减小；波源靠近观察者，观察者接收频率增大。
（2）应用：A、利用发射波和接受波频率的差异，制成测定运动物体速度的多普勒测速仪。
B、利用向人体血液发射和接收的超声波频率的变化，制成测定人体血流速度的“彩超
考点8 电磁振荡 电磁波的发射和接收 要求：Ⅰ
1）麦克斯韦电磁场理论：
⑴变化的磁场产生电场；变化的电场产生磁场
⑵推广：
①均匀变化的磁场（或电场），会产生恒定的电场（或磁场）。
②非均匀变化的磁场（或电场），会产生变化的电场（或磁场）。
2）电磁波：电磁场由发生的区域在空间由近及远的传播就形成电磁波。
电磁波的特点：
①电磁波是物质波，传播时可不需要介质而独立在真空中传播。
②电磁波是横波，磁场、电场、传播方向三者互相垂直。
③电磁波具有波的共性，能发生干涉、衍射等现象
③电磁波可脱离“波源”而独立存在，电磁波发射出去后，产生电磁波的振荡电路停止振荡后，在空间的电磁波仍继续传播。
④电磁波在真空中的传播速度等于光在真空中的传播速度，c＝3×108m/s。
3）赫兹的电火花实验证实了麦克斯韦电磁场理论。
L
C
4）电磁振荡（LC振荡回路）
⑴线圈上的感应电动势等于电容器两端的电压
⑵电磁振荡的周期与频率
、
5）电磁波的波速：v = λ f
同一列电磁波由一种介质传入另一种介质，频率不变，波长、波速都要发生变化。
6）电磁波的发射与接收
⑴无线电波的发射
a、要有效地发射电磁波，振荡电路必须具有如下特点：
①要有足够高的振荡频率
②振荡电路的电场和磁场必须分散到尽可能大的空间
b、调制：电磁波随各种信号而改变的技术，调制分为两种：调幅（AM）和调频（FM）
（2）无线电波的接收：
a、调谐（选台）：使接收电路发生电谐振的过程
b、解调（检波）：调制的逆过程
（3）雷达：雷达系统由天线系统、发射装置、接收装置、输出装置及电源、计算机等组成。雷达用微波波段，每次发射时间约百万分之一秒，结果由显示器直接显示。发射端和接收端合二为一（不同于电视系统）。
考点9 电磁波谱电磁波及其应用 要求：Ⅰ
电磁波谱：波长由长到短排列（频率由低到高）顺序
无线电波→红外线→可见光→紫外线→伦琴（X）射线→射线

红 橙 黄 绿 蓝 靛 紫
波长：由长到短 （红光最容易衍射，条纹间距最大）
频率：由低到高 （能量由小到大）
折射率：由小到大（紫光偏折最大，红光偏折最小）
临界角：由大到小 （紫光最容易发生全反射）
在同种介质中的波速：由大到小
1）无线电波
2）红外线：一切物体都在辐射红外线
（1）主要性质；①最显著的作用：热作用，温度越高，辐射能力越强
②一切物体都在不停地辐射红外线
（2）应用：红外摄影、红外遥感、遥控、加热
3）可见光光谱（波长由长到短）：红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫
①天空亮：大气散射
②天空是蓝色：波长较短的光比波长较长的光更容易散射
③早晨、傍晚天空为红色：红光的波长最长，容易绕过障碍物
4）紫外线：（1）主要性质：化学作用；荧光效应
（2）应用：激发荧光、杀菌消毒、促使人体合成维生素D
5）伦琴（X）射线：原子内层电子受激跃迁产生
（1）主要性质：穿透能力很强，
（2）应用：金属探伤 人体透视
6）射线：原子核受激辐射
（1）主要性质：穿透能力很强，能穿透几厘米的铅板(几十厘米厚混凝土)
（2）应用：金属探伤
7）太阳辐射的能量集中在可见光、红外线、紫外线三个区域，其中，黄绿光附近，辐射的能量最强（人眼对这个区域的电磁辐射最敏感）
考点10 光的折射定律 折射率 要求：2
1）光的折射定律
①入射角、反射角、折射角都是各自光线与法线的夹角！
②表达式： （光从介质1进入介质2）
③在光的折射现象中，光路也是可逆的
2）折射率
光从真空（空气）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，用符号n表示

n是反映介质光学性质的一个物理量，n越大，表明光线偏折越厉害。发生折射的原因是光在不同介质中，速度不同

2．白光通过三棱镜时，会分解出各种色光，在屏上形成红→紫的彩色光带（注意：不同介质中，光的频率不变。）
考点11 测定玻璃的折射率（实验、探究） 要求：Ⅰ
1．实验的改进：找到入射光线和折射光线以后，可以入射点O为圆心，以任意长为半径画圆，分别与AO、OO′（或OO′的延长线）交于C点和D点，过C、D两点分别向NN′做垂线，交NN′于C′、D′点， 则易得：n = CC′/DD′
2．实验方法：插针法
考点12 光的全反射 光导纤维 要求：Ⅰ
i越大，γ越大，折射光线越来越弱，反射光越来越强。
1）全反射：
光疏介质和光密介质：折射率小的介质叫光疏介质，折射率大的介质叫光密介质。
注意：光疏和光密介质是相对的。
全反射是光从光密介质射向光疏介质时，折射光线消失（γ=900），只剩下反射光线的现象。
2）发生全反射的条件：
①光必须从光密介质射向光疏介质
②入射角必须大于（或等于）临界角
3）临界角
4）应用
①全反射棱镜
②光导纤维：折射率大的内芯、折射率小的外套
③海市蜃楼：沙漠：倒立虚像；海洋：正立虚像
考点13 光的干涉、衍射和偏振 要求：Ⅰ
1）光的干涉现象：是波动特有的现象，由托马斯•杨首次观察到。
（1）在双缝干涉实验中，条纹宽度或条纹间距：

L：屏到挡板间的距离，d：双缝的间距，λ：光的波长，△x：相邻亮纹（暗纹）间的距离
（2）图象特点：
中央为明条纹，两边等间距对称分布明暗相间条纹。红光明、暗条纹最宽，紫光明、暗条纹最窄。白光干涉图象中央明条纹外侧为红色。
2）光的颜色、色散
A、薄膜干涉（等厚干涉）：
图象特点：同一条亮（或暗）条纹上所对应薄膜厚度完全相等。
不同λ的光做实验，条纹间距不同
单色光在肥皂膜上（上薄下厚）形成水平状明暗相间条纹
B、薄膜干涉中的色散
⑴、各种看起来是彩色的膜，一般都是由于干涉引起的
⑵、原理：膜的前后两个面反射的光形成的
⑶、现象：同一厚度的膜，对应着同一亮纹（或暗纹）
⑷、厚度变化越快，条纹越密
白光入射形成彩色条纹。
C、折射时的色散
⑴光线经过棱镜后向棱镜的底面偏折。折射率越大，偏折的程度越大
⑵不同颜色的光在同一介质中的折射率不同。同一种介质中，由红光到紫光，波长越来越短、折射率越来越大、波速越来越慢
3）光的衍射：单缝衍射图象特点：中央最宽最亮；两侧条纹不等间隔且较暗；条纹数较少。（白光入射为彩色条纹）。
光的衍射条纹：中间宽，两侧窄的明暗相间条纹（典例：泊松亮斑）
共同点：同等条件下，波长越长，条纹越宽
4）光的偏振：证明了光是横波；常见的光的偏振现象：摄影，太阳镜，动感投影片，晶体的检测，玻璃反光
⑴偏振片由特定的材料制成，它上面有一个特殊的方向（叫做透振方向），只有振动方向与透振方向平行的光波才能通过偏振片。
⑵当只有一块偏振片时，以光的传播方向为轴旋转偏振片，透射光的强度不变。
当两块偏振片的透振方向平行时，透射光的强度最大，但是，比通过一块偏振片时要弱。
当两块偏振片的透振方向垂直时，透射光的强度最弱，几乎为零。
⑶只有横波才有偏振现象。
（4）偏振现象的应用：拍摄、液晶显示、汽车车灯（偏振化方向都沿同一方向并与水平面成45°）、立体电影（左眼偏振片的偏振化方向与左面放像机上的偏振化方向相同，右眼偏振片的偏振化方向与右面放像机上的偏振化方向相同）
考点14 狭义相对论的基本假设 要求：Ⅰ
狭义相对论的两个基本假设
A、狭义相对性原理：在不同的惯性参考系中，一切物理定律都是相同的
B、光速不变原理：真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的
结论：不论光源与观察者做怎样的相对运动，光速都是一样的。
考点15 狭义相对论的几个重要结论 要求：Ⅰ
1． 长度收缩效应 2、时间延缓效应
3、相对论质量（不必记忆）
质能方程：E = mc2 （必须记住）