高三物理一轮复习选修-.ppt

机械振机械振动动、机械波光和、机械波光和电电磁波磁波1.高考目高考目标标简谐简谐运运动动简谐简谐运运动动的公式和的公式和图图象象 单摆单摆、单摆单摆的周期公式的周期公式 受迫振受迫振动动和共振和共振 机械波机械波 横波和横波和纵纵波波 横波的横波的图图象象 波速、波波速、波长长和和频频率率(周期周期)的关系的关系 波的干涉和衍射波的干涉和衍射现现象象 多普勒效多普勒效应应 实验实验：研究：研究单摆单摆的运的运动动、用、用单摆测单摆测重力加速度重力加速度光的折射定律光的折射定律 2.高考目高考目标标折射率折射率 全反射、光全反射、光导纤维导纤维 光的干涉、衍射和偏振光的干涉、衍射和偏振 变变化化的的电电场场产产生生磁磁场场，变变化化的的磁磁场场产产生生电电场场，电电磁磁波及其波及其传传播播 电电磁波的磁波的产产生生发发射及接收射及接收 电电磁波磁波谱谱 狭狭义义相相对论对论的基本假的基本假设设 质质速关系速关系质质能关系能关系 相相对论对论，质质能关系式能关系式 实验实验一：一：测测定玻璃的折射率定玻璃的折射率实验实验二：用双二：用双缝缝干涉干涉测测光的波光的波长长3.复复习习指指导导1.机机械械振振动动、机机械械波波：考考查查的的知知识识点点不不会会面面面面俱俱到到，以以中中等等难难度度的的题题目目为为主主对对“简简谐谐运运动动”的的考考查查相相对对较较少少，主主要要考考查查振振动动图图象象和和波波动动图图象象以以及及波波的的传传播播规规律等律等.2.预预计计在在2013年年的的高高考考中中将将以以中中等等或或中中等等偏偏下下难难度度题题目目的的考考查查为为主主，考考查查学学生生对对基基本本概概念念规规律律如如波波长长、波波速速、频频率率及及三三者者的的关关系系，振振动动图图象象、波波动动图图象象等等知知识识.4.复复习习指指导导3.光光学学：从从近近三三年年的的高高考考考考点点分分布布统统计计来来看看，折折射射定定律律和和不不同同色色光光的的折折射射率率问问题题常常成成为为考考点点，考考查查的的题题型型有有选选择择题题、计计算算题题，也也有有光光路路作作图图题题对对光光的的折射和全反射等几何光学的考折射和全反射等几何光学的考查查.4.预预计计2013年年的的高高考考中中对对光光学学的的考考查查仍仍集集中中在在上上述述知知识识点点上上折折射射定定律律和和不不同同色色光光的的折折射射率率及及全全反反射射问题问题仍是出仍是出题热题热点点.5.题题型：有型：有选择题选择题也有填空也有填空题题和和计计算算题题.5.第一第一讲讲机械振机械振动动6.一、一、简谐简谐运运动动的的规规律律1简谐简谐运运动动的两个模型的两个模型模型模型弹弹簧振子簧振子单摆单摆示意示意图图7.简简 谐谐运运 动动条件条件(1)弹弹簧簧质质量量可可忽忽略略(2)无无摩摩擦擦等等阻阻力力(3)在在弹弹簧簧弹弹性限度内性限度内(1)摆摆线线为为不不可可伸伸缩缩的的轻轻细细线线(2)无无空空气气等等阻阻力力(3)最大最大摆摆角小于角小于5回回 复复力力弹弹簧簧的的弹弹力力F回回F弹弹_摆摆球球重重力力沿沿切切线线方方向向的的分力分力平衡平衡位置位置F回回0位位置置，弹弹簧簧处处于原于原长长F回回0位位置置，小小球球摆摆动动的的最低点最低点(此此时时F向心向心0)kx8.能量能量转转化关系化关系动动能能与与弹弹性性势势能能的的相相互互转转化，机械能守恒化，机械能守恒重重力力势势能能与与动动能能的的相相互互转转化化，机机械能守恒械能守恒9.固有固有周期周期与与振振幅幅、小小球球质质量量_与与 振振 幅幅、摆摆 球球 质质 量量_无关无关无关无关10.2.简谐简谐运运动动的表达式的表达式(1)动动力学表达式：力学表达式：Fkx，其中，其中“”表示回复力表示回复力与位移的方向相反与位移的方向相反(2)运运动动学表达式：学表达式：xAsin(t)，其中，其中A代表振代表振幅，幅，2f表示表示简谐简谐运运动动的快慢，的快慢，(t)代表代表简谐简谐运运动动的相位，的相位，叫做初相叫做初相11.3简谐简谐运运动动的的图图象象(1)从平衡位置开始从平衡位置开始计时计时，函数表达式，函数表达式为为xAsin t，图图象如象如图图甲所示甲所示(2)从最大位移从最大位移处处开始开始计时计时，函数表达式，函数表达式为为xAcos t，图图象如象如图图乙所示乙所示12.4简谐简谐运运动动的的对对称性特征称性特征(1)如如图图所示，振子所示，振子经过经过关于平衡位置关于平衡位置O对对称的两点称的两点P、P(OPOP)时时，速度的大小、，速度的大小、动动能、能、势势能相等，相能相等，相对对于平衡位置的位移大小相等于平衡位置的位移大小相等(2)振子由振子由P到到O所用所用时间时间等于由等于由O到到P所用所用时间时间，即，即tPOtOP.(3)振子往复振子往复过过程中通程中通过过同一段路程同一段路程(如如OP段段)所用所用时间时间相等，即相等，即tOPtPO.13.二、受迫振二、受迫振动动和共振和共振1受迫振受迫振动动：物体在：物体在_作用下作用下的振的振动动做受迫振做受迫振动动的物体，它的周期的物体，它的周期(或或频频率率)等等于于_的周期的周期(或或频频率率)，而与物体的固有周，而与物体的固有周期期(或或频频率率)_关关无无周期性周期性驱动驱动力力驱动驱动力力14.2共振：做受迫振共振：做受迫振动动的物体，它的固有的物体，它的固有频频率与率与驱动驱动力的力的频频率越接近，其振幅就越大，当二者率越接近，其振幅就越大，当二者_时时(即即f驱驱f固固)，振幅达到最大，振幅达到最大，这这就是共振就是共振现现象共象共振曲振曲线线如如图图相等相等15.三、三、实验实验：用：用单摆测单摆测定重力加速度定重力加速度1实验实验目的目的(1)学会用学会用单摆测单摆测定当地的重力加速度定当地的重力加速度(2)加深加深对单摆对单摆振振动动周期公式的理解周期公式的理解(3)学会使用秒表学会使用秒表16.17.3实验实验器材器材长约长约1 m的的细丝线细丝线一根，通一根，通过过球心开有小孔的金属球球心开有小孔的金属球一个，一个，带带有有铁夹铁夹的的铁铁架台，毫米刻度尺、秒表、游架台，毫米刻度尺、秒表、游标标卡尺卡尺18.4实验实验步步骤骤(1)仪仪器安装器安装让线让线的一端穿的一端穿过过小球的小孔，然后打一个小球的小孔，然后打一个结结，做，做成成单摆单摆如如图图所示所示把把线线的上端用的上端用铁夹铁夹固定在固定在铁铁架台上，把架台上，把铁铁架台放架台放在在实验实验桌桌边边，使，使铁夹铁夹伸到桌面以外，伸到桌面以外，让摆让摆球自由下球自由下垂，在垂，在单摆单摆平衡位置平衡位置处处做上做上标记标记，如，如图图所示所示19.20.21.方法二：方法二：图图象法象法22.分析与比分析与比较较：将：将测测得的重力加速度的得的重力加速度的值值与当地的与当地的重力加速度比重力加速度比较较，分析，分析误误差差产产生的原因生的原因23.第二第二讲讲机械波机械波24.一、机械波的形成和一、机械波的形成和传传播播1机械波的概念机械波的概念25.26.27.2.描述波的物理量描述波的物理量(1)波波长长：在波：在波动动中，振中，振动动_总总是相同的两个相是相同的两个相邻质邻质点点间间的距离的距离对对于于简谐简谐横波，相横波，相邻邻的两个波峰或相的两个波峰或相邻邻的两个波谷的两个波谷之之间间的距离等于一个波的距离等于一个波长长对对于于纵纵波，相波，相邻邻的两个密的两个密部中央或相部中央或相邻邻的两个疏部中央之的两个疏部中央之间间的距离等于一个波的距离等于一个波长长情况情况28.振振动动在一个周期里在一个周期里传传播的距离等于一个播的距离等于一个_在在简谐简谐横波的波形横波的波形图线图线中，一个完整的正中，一个完整的正(余余)弦曲弦曲线线在横在横轴轴上所截取的距离等于一个波上所截取的距离等于一个波长长(2)波速：波的波速：波的传传播速度机械波的播速度机械波的传传播速度只与播速度只与_有关，在同一种均匀介有关，在同一种均匀介质质中，波速是一个中，波速是一个定定值值，与波源无关，与波源无关(3)频频率：波的率：波的频频率始率始终终等于波源的振等于波源的振动频动频率率波波长长介介质质29.30.二、振二、振动图动图象与波的象与波的图图象的象的对对比和比和应应用用两种两种图图象象比比较较内容内容振振动图动图象象波的波的图图象象图图象意象意义义一一质质点点位位移移随随时时间间变变化化的的规规律律某某时时刻刻所所有有质质点点相相对对平平衡衡位位置置的的位移位移图图象特点象特点31.图图象信息象信息(1)振振动动周周期期、振振幅幅(2)各各时时刻刻质质点点的的位位移移、速速度度、加加速速度度(包包括括大大小、方向小、方向)(1)波波 长长、振振 幅幅(2)任任意意一一质质点点此此刻刻的的位位移移和和加加速速度方向度方向图图象象变变化化随随时时间间推推移移图图象象延延续续，但原有形状不但原有形状不变变随随时时间间推推移移，图图象象沿沿传传播播方方向向平平移移一完整曲一完整曲线线对应对应横坐横坐标标一个周期一个周期一个波一个波长长32.(1)波的波的图图象表示波中各象表示波中各质质点在某点在某时时刻的位移，振刻的位移，振动图动图象表示某象表示某质质点位移随点位移随时间时间的的变变化化规规律律(2)区分波的区分波的图图象和振象和振动图动图象关象关键键是看横是看横轴轴表示位移表示位移x还还是是时间时间t，如果是位移，如果是位移x则为则为波的波的图图象，如果是象，如果是时间时间t则为则为振振动图动图象象33.三、波的干涉、衍射和多普勒效三、波的干涉、衍射和多普勒效应应1波的干涉与波的衍射的比波的干涉与波的衍射的比较较内容内容衍射衍射和干涉和干涉定定义义现现象象可可观观察察到到现现象象的的条件条件波的衍射波的衍射波波可可以以绕绕过过障障碍碍物物继继续续传传播播的的现现象象波波能能偏偏离离直直线线而而传传到到直直线线传传播播以以外的空外的空间间缝缝、孔孔的的宽宽度度或或障障碍碍物物的的尺尺寸寸跟跟波波长长相相差差不不多多或或者小于波者小于波长长波的干涉波的干涉频频率率相相同同的的两两列列波波叠叠加加，使使某某些些区区域域的的振振动动加加强强、某某些些区区域域的的振振动动减弱减弱振振动动强强弱弱相相间间的的区区域域某某些些区区域域总总是是加加强强，某某些些区域区域总总是减弱是减弱两两列列波波的的频频率率相相同、相差恒定同、相差恒定34.2.多普勒效多普勒效应应(1)现现象：由于波源和象：由于波源和观观察者之察者之间间有相有相对对运运动动，使，使观观察察者感到者感到频频率率发发生生变变化的化的现现象象(2)实质实质：波源的：波源的频频率没有率没有变变化，化，观观察者接收到的察者接收到的频频率率发发生了生了变变化化(3)相相对对运运动动与与频频率的关系：率的关系：观观察者与波源相察者与波源相对对静止，静止，观观察者接收到的察者接收到的频频率等于率等于波源波源频频率率观观察者与波源相互靠近，察者与波源相互靠近，观观察者接收到的察者接收到的频频率大于率大于波源波源频频率率观观察者与波源相互察者与波源相互远远离，离，观观察者接收到的察者接收到的频频率小于率小于波源波源频频率率35.第三第三讲讲光的折射全反射光的折射全反射实验实验：测测定定 玻璃的折射率玻璃的折射率36.一、光的折射一、光的折射1光的折射光的折射光从一种介光从一种介质进质进入另一种介入另一种介质时质时，传传播方向播方向发发生改生改变变的的现现象称象称为为光的折射光的折射现现象象37.2光的折射定律光的折射定律(1)内容：折射光内容：折射光线线与入射光与入射光线线、法、法线处线处在在_，折射光，折射光线线与入射光与入射光线线分分别别位于位于_的两的两侧侧，入射角的正弦与折射角的正弦，入射角的正弦与折射角的正弦成成_同一平面内同一平面内法法线线正比正比38.3折射率折射率(1)定定义义：光从真空射入某种介：光从真空射入某种介质发质发生折射生折射时时，入射，入射角的正弦与折射角的正弦角的正弦与折射角的正弦_，叫做，叫做这这种介种介质质的折射率的折射率之比之比39.式中式中c_ m/s，n为为介介质质的折射率，的折射率，总总大于大于1，故光在介，故光在介质质中的中的传传播速度必播速度必_真空真空中的光速中的光速4在光的折射在光的折射现现象中，光路是可逆的象中，光路是可逆的3.0108小于小于40.二、全反射二、全反射1条件：条件：(1)光从光密介光从光密介质质射入光疏介射入光疏介质质(2)入射角等于或大于入射角等于或大于_2现现象：象：_完全消失，只剩下反射光完全消失，只剩下反射光临临界角界角折射光折射光41.4应应用：用：(1)全反射棱全反射棱镜镜(2)光光导纤维导纤维，如，如图图所示所示42.三、光的色散三、光的色散1定定义义：含有多种：含有多种颜颜色的光被分解色的光被分解为单为单色光的色光的现现象叫做光的色散，如象叫做光的色散，如图图所示，光所示，光谱谱中中红红光在最上端，紫光在光在最上端，紫光在最下端，中最下端，中间间是橙、黄、是橙、黄、绿绿、蓝蓝、靛、靛等色光等色光2白光的白光的组组成：光的色散成：光的色散现现象象说说明白光是复色光，明白光是复色光，是由是由红红、橙、黄、橙、黄、绿绿、蓝蓝、靛、紫、靛、紫7种种单单色光色光组组成的成的43.颜颜色色红红 橙橙 黄黄 绿绿 蓝蓝 靛靛 紫紫频频率率低低高高同一介同一介质质折射率折射率小小大大同一介同一介质质中速度中速度大大小小波波长长大大小小临临界角界角大大小小3各种色光的比各种色光的比较较44.45.2实验实验器材器材白白纸纸，图钉图钉(四枚四枚)，大，大头针头针(四枚四枚)，直尺，直尺(或三角板或三角板)，铅铅笔，量角器，平木板，笔，量角器，平木板，长长方形玻璃方形玻璃砖砖46.3实验实验步步骤骤(1)如如图图所示，用所示，用4个个图钉图钉将白将白纸纸钉钉在在绘图绘图板上板上(2)在白在白纸纸上画一条直上画一条直线线aa作作为为界面界面过过aa上的一点上的一点O画出界面画出界面的法的法线线NN，过过O点画一条射点画一条射线线AO作入射光作入射光线线(3)把把长长方形玻璃方形玻璃砖砖放在白放在白纸纸上，上，使它的一条使它的一条长边长边跟跟aa对齐对齐，画出，画出玻璃玻璃砖砖的另一的另一边边bb.47.(4)在射在射线线AO上插上两枚大上插上两枚大头针头针P1、P2，透，透过过玻璃玻璃砖观砖观察大察大头针头针P1、P2的像的像调调整整视线视线方向，直到方向，直到P2挡挡住住P1的像再在的像再在观观察的察的这这一一侧侧即光即光线线的出射面的出射面bb一一侧侧插两枚大插两枚大头针头针P3、P4，使，使P3挡挡住住P1、P2的像，的像，P4挡挡住住P3及及P1、P2的像，的像，记记下下P3、P4的位置的位置(5)移去玻璃移去玻璃砖砖和大和大头针头针，连连接接P3、P4并延并延长长交交bb于于O，射，射线线OB就代表了沿就代表了沿AO方向入射的光方向入射的光线线通通过过玻璃玻璃砖砖后的后的传传播方向播方向48.(6)连连接接OO，线线段段OO就代表了沿就代表了沿AO方向入射的光方向入射的光线线在玻璃在玻璃砖砖中的中的传传播方向，入射角播方向，入射角1 AON，折射，折射角角2 OON.用量角器量出入射角和折射角，从三用量角器量出入射角和折射角，从三角函数表中角函数表中查查出它出它们们的正弦的正弦值值(7)用上述方法分用上述方法分别测别测出入射角出入射角为为30、45、60时时的的折射角，折射角，查查出正弦出正弦值值49.50.2电电磁波磁波谱谱的分析的分析应应用用51.三、相三、相对论对论1狭狭义义相相对论对论的基本假的基本假设设(1)狭狭义义相相对对性原理：在不同的性原理：在不同的惯惯性参考系中，一切性参考系中，一切物理物理规规律都是律都是_的的(2)光速不光速不变变原理：真空中的光速在不同的原理：真空中的光速在不同的惯惯性参考性参考系中都是系中都是_的的相同相同相同相同52.(3)爱爱因斯坦因斯坦质质能方程：能方程：E_mc2.53.四、光的干涉与衍射四、光的干涉与衍射1光的干涉光的干涉(1)干涉是干涉是_特有的一种特有的一种现现象，光具有波的特象，光具有波的特性，也是一种性，也是一种_(2)干涉条件：干涉条件：频频率相同，相位差恒定率相同，相位差恒定(3)双双缝缝干涉干涉双双缝缝作用：将一束光分作用：将一束光分为为两束，两束，获获得相干光源得相干光源现现象：象：单单色光干涉色光干涉时观时观察到察到_相相间间的条的条纹纹，白光双白光双缝缝干涉的干涉的现现象象为为中央中央为为白色条白色条纹纹，两，两边边是彩色是彩色的条的条纹纹波波波波明暗明暗54.55.(4)薄膜干涉薄膜干涉现现象：当光象：当光线线照射到薄膜上照射到薄膜上时时，可以看到薄膜上出可以看到薄膜上出现现明暗相明暗相间间的的水平条水平条纹纹，当入射光是白光，当入射光是白光时时，得到得到_色条色条纹纹；当入射光；当入射光为为单单色光色光时时，得到，得到单单色条色条纹纹成因：如成因：如图图所示，所示，竖竖直的肥直的肥皂薄膜，由于重力的作用，形成上薄下厚的楔形，光皂薄膜，由于重力的作用，形成上薄下厚的楔形，光照射到薄膜上照射到薄膜上时时，在膜的前表面和后表面分，在膜的前表面和后表面分别别反射出反射出来，形成两列来，形成两列频频率相同的光波，并且叠加率相同的光波，并且叠加彩彩56.应应用：用：检查检查工件表面是否平整、透工件表面是否平整、透镜镜表面上的增透表面上的增透膜膜2光的衍射光的衍射(1)发发生明生明显显衍射的条件：障碍物或孔的尺寸比波衍射的条件：障碍物或孔的尺寸比波长长小或跟波小或跟波长长相差相差_不多不多57.(2)衍射与干涉的比衍射与干涉的比较较58.五、光的偏振五、光的偏振1自然光与偏振光的区自然光与偏振光的区别别(1)自然光：在垂直于自然光：在垂直于传传播方向上沿一切方向振播方向上沿一切方向振动动的光，的光，而且沿着各个方向振而且沿着各个方向振动动的光波的的光波的强强度都相同度都相同(2)偏振光：在垂直于光波偏振光：在垂直于光波传传播方向的平面上，只沿某播方向的平面上，只沿某个特定方向振个特定方向振动动的光的光59.2偏振光的偏振光的产产生方式生方式(1)通通过过两个共两个共轴轴的偏振片的偏振片观观察自然光，第一个偏振察自然光，第一个偏振片的作用是把自然光片的作用是把自然光变变成成_，叫起偏器；，叫起偏器；第二个偏振片的作用是第二个偏振片的作用是检验检验光是否光是否为为偏振光，叫偏振光，叫检检偏器偏器偏振光偏振光60.(2)自然光射到两种介自然光射到两种介质质的交界面上，如果光入射的的交界面上，如果光入射的方向合适，使反射光和折射光之方向合适，使反射光和折射光之间间的的夹夹角恰好是角恰好是90时时，反射光和折射光都是偏振光，且偏振方向相互，反射光和折射光都是偏振光，且偏振方向相互垂直垂直61.3偏振光的理偏振光的理论论意意义义及及应应用用(1)理理论论意意义义：光的干涉和衍射：光的干涉和衍射现现象充分象充分说说明了光是明了光是一种波，但不能确定光波是横波一种波，但不能确定光波是横波还还是是纵纵波光的偏波光的偏振振现现象象说说明光波是明光波是_横波横波(2)应应用：立体用：立体电电影、消除影、消除车车灯眩光等灯眩光等62.63.2实验实验器材：双器材：双缝缝干涉干涉仪仪(包括光具座、光源、包括光具座、光源、滤滤光光片、片、单缝单缝、双、双缝缝、遮光筒、毛玻璃屏、遮光筒、毛玻璃屏、测测量量头头)，刻，刻度尺度尺3实验实验步步骤骤(1)安装双安装双缝缝干涉干涉仪仪先将光源先将光源(线线状光源状光源)、遮光筒依次放于光具座上，、遮光筒依次放于光具座上，如如图图甲所示，甲所示，调调整光源的高度，使它整光源的高度，使它发发出的一束光沿出的一束光沿着遮光筒的着遮光筒的轴线轴线把屏照亮把屏照亮64.将将单缝单缝和双和双缝缝安装在光具座上，在遮光筒有光屏一安装在光具座上，在遮光筒有光屏一端安装端安装测测量量头头，如，如图图乙所示乙所示a光源、光源、单缝单缝、双、双缝缝三者的中心位于遮光筒的三者的中心位于遮光筒的轴线轴线上上b双双缝缝与与单缝单缝平行平行c调调整分划板位置使分划板中心刻整分划板位置使分划板中心刻线线位于光屏中位于光屏中央央65.