（江蘇專用）2019高考物理三輪沖刺 第一篇 回歸教材 十六 選修3-4板塊.docx
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十六、選修3-4板塊 基礎(chǔ)回扣 一振動(dòng) 1.簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的兩種模型 模型 彈簧振子(水平) 單擺 模型示意圖 簡(jiǎn)諧運(yùn) 動(dòng)條件 (1)彈簧質(zhì)量忽略不計(jì) (2)無(wú)摩擦等阻力 (3)在彈性限度內(nèi) (1)擺線為不可伸長(zhǎng)的輕細(xì)線 (2)無(wú)空氣等阻力 (3)最大擺角θ<5 回復(fù)力 彈簧的彈力提供F回=F彈=-kx(x為小球位移) 擺球重力沿與擺線垂直(即切向)方向的分力F回=-mg sin θ=-mglx(l為擺長(zhǎng),x是相對(duì)平衡位置的位移) 平衡位置 F回=0,a=0,彈簧處于原長(zhǎng) F回=0,a切=0,小球擺動(dòng)的最低點(diǎn)(此時(shí)F向心≠0),a= a向心≠0 能量轉(zhuǎn) 化關(guān)系 彈性勢(shì)能與動(dòng)能的相互轉(zhuǎn)化,機(jī)械能守恒 重力勢(shì)能與動(dòng)能的相互轉(zhuǎn)化,機(jī)械能守恒 固有周期 T=2π mk,T與振幅無(wú)關(guān) T=2πl(wèi)g,T與振幅、擺球質(zhì)量無(wú)關(guān) 說(shuō)明:振動(dòng)中的位移x都是以平衡位置為起點(diǎn)的,方向從平衡位置指向末位置,大小為這兩位置間的線段的長(zhǎng)度。加速度與回復(fù)力的變化一致,在兩個(gè)“端點(diǎn)”最大,在平衡位置為零,方向總是指向平衡位置。當(dāng)物體靠近平衡位置時(shí),a、F、x都減小,v增大;當(dāng)物體遠(yuǎn)離平衡位置時(shí),a、F、x都增大,v減小。 2.簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的表達(dá)式 (1)動(dòng)力學(xué)表達(dá)式:F=-kx,其中“-”表示回復(fù)力與位移的方向相反。 (2)運(yùn)動(dòng)學(xué)表達(dá)式:x=A sin(ωt+φ),其中A代表振幅,ω=2πf表示簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的快慢,(ωt+φ)代表簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的相位,φ叫做初相。 3.簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的圖像 (1)從平衡位置開始計(jì)時(shí),函數(shù)表達(dá)式為x=A sin ωt,圖像如圖甲所示。 (2)從最大位移處開始計(jì)時(shí),函數(shù)表達(dá)式為x=A cos ωt,圖像如圖乙所示。 4.自由振動(dòng)、受迫振動(dòng)和共振的比較 自由振動(dòng) 受迫振動(dòng) 共振 受力情況 受回復(fù)力 受周期性驅(qū)動(dòng)力 受周期性驅(qū)動(dòng)力 振動(dòng)周期 或頻率 由系統(tǒng)本身性質(zhì)決定,即固有周期或固有頻率 由驅(qū)動(dòng)力的周期或頻率決定,即T=T驅(qū)或f=f驅(qū) T驅(qū)=T固或f驅(qū)=f固 振動(dòng)能量 振動(dòng)物體的機(jī)械能不變 由產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力的物體提供,機(jī)械能不守恒 振動(dòng)物體獲得的能量最大 常見例子 彈簧振子或單擺(擺角θ<5) 機(jī)器工作時(shí)底座發(fā)生的振動(dòng) 共振篩、轉(zhuǎn)速計(jì)等 二波動(dòng) 1.機(jī)械波產(chǎn)生條件:振源、介質(zhì) 2.分類:橫波、縱波。 3.質(zhì)點(diǎn)的起振方向:各質(zhì)點(diǎn)開始振動(dòng)(即起振)的方向均與波源的起振方向相同。 4.質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向的互判方法 (1)上下坡法:沿波的傳播方向看,“上坡”的質(zhì)點(diǎn)向下運(yùn)動(dòng),“下坡”的質(zhì)點(diǎn)向上運(yùn)動(dòng),簡(jiǎn)稱“上坡下,下坡上”,如圖所示。 (2)帶動(dòng)法:如圖所示,在質(zhì)點(diǎn)P靠近波源一方另找相距較近的一質(zhì)點(diǎn)P,若P在P上方,則P向上運(yùn)動(dòng),若P在P下方,則P向下運(yùn)動(dòng)。 (3)微平移法:作出經(jīng)微小時(shí)間Δt后的波形,如圖虛線所示,就知道了各質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過Δt時(shí)間到達(dá)的位置,此刻質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向也就知道了,圖中P質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向向下。 5.振動(dòng)圖像與波動(dòng)圖像的區(qū)別與聯(lián)系 振動(dòng)圖像 波動(dòng)圖像 圖像 研究對(duì)象 一個(gè)質(zhì)點(diǎn) 所有質(zhì)點(diǎn) 物理意義 橫軸上各點(diǎn)表示各個(gè)時(shí)刻,圖像表示一個(gè)質(zhì)點(diǎn)各個(gè)時(shí)刻的位移情況 橫軸上各點(diǎn)表示質(zhì)點(diǎn)的平衡位置,圖像表示某一時(shí)刻各個(gè)質(zhì)點(diǎn)的位移情況 圖像形成的 物理過程 相當(dāng)于順序“掃描”的結(jié)果 相當(dāng)于一次“拍照”的結(jié)果 所能提供 的信息 (1)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)周期 (2)質(zhì)點(diǎn)振幅 (3)某一質(zhì)點(diǎn)在各時(shí)刻的位移 (4)各時(shí)刻速度、加速度的方向 (1)波長(zhǎng)、振幅 (2)任意一質(zhì)點(diǎn)在該時(shí)刻的位移 (3)任意一質(zhì)點(diǎn)在該時(shí)刻加速度的方向 (4)傳播方向、振動(dòng)方向的互判 6.波長(zhǎng)、波速、頻率及其關(guān)系 (1)波長(zhǎng):在波動(dòng)中,振動(dòng)相位總是相同的兩個(gè)相鄰質(zhì)點(diǎn)間的距離,用λ表示。 (2)波速:波在介質(zhì)中的傳播速度。由介質(zhì)本身的性質(zhì)決定。 (3)頻率:由波源決定,等于波源的振動(dòng)頻率。 (4)波長(zhǎng)、波速和頻率的關(guān)系:①v=λf;②v=λT。 說(shuō)明:波在傳播過程中,因空間的周期性和時(shí)間的周期性,常常由時(shí)間間隔Δt與周期T的關(guān)系不明確、波傳播方向不確定、波傳播的距離Δx與波長(zhǎng)λ的關(guān)系不明確造成多解問題。 7.波的干涉與波的衍射的比較 定義 現(xiàn)象 可觀察到明顯 現(xiàn)象的條件 相同點(diǎn) 波的衍射 波可以繞過障礙物繼續(xù)傳播的現(xiàn)象 波能偏離直線而傳到直線以外的空間 縫、孔的寬度或障礙物的尺寸跟波長(zhǎng)相差不多或者比波長(zhǎng)更小 干涉和衍射是波特有的現(xiàn)象 波的干涉 頻率相同的兩列波疊加時(shí),某些區(qū)域的振幅加大,某些區(qū)域的振幅減小的現(xiàn)象 干涉圖樣穩(wěn)定,振動(dòng)強(qiáng)弱區(qū)域相互間隔,加強(qiáng)區(qū)、減弱區(qū)位置不變 兩列波的頻率相同,相位差保持不變 說(shuō)明: (1)在波的干涉中加強(qiáng)區(qū)振動(dòng)加強(qiáng)只是振幅變大,并不是質(zhì)點(diǎn)一直處于位移最大處。 (2)任何波都能發(fā)生衍射現(xiàn)象,而發(fā)生明顯的衍射需要一定的條件。 (3)波的干涉中加強(qiáng)點(diǎn)和減弱點(diǎn)的判斷:某質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)是加強(qiáng)還是減弱,取決于該點(diǎn)到兩相干波源的距離之差Δr。 當(dāng)兩波源振動(dòng)步調(diào)一致時(shí) 若Δr=nλ(n=0,1,2,…),則振動(dòng)加強(qiáng); 若Δr=(2n+1)λ2(n=0,1,2,…),則振動(dòng)減弱。 8.多普勒效應(yīng) (1)波源不動(dòng)觀察者向波源運(yùn)動(dòng),接收頻率增大觀察者背離波源運(yùn)動(dòng),接收頻率減小 (2)觀察者不動(dòng)波源向觀察者運(yùn)動(dòng),接收頻率增大波源背離觀察者運(yùn)動(dòng),接收頻率減小 三光學(xué) 1.光的折射定律 (1)表達(dá)式:sinθ1sinθ2=n12,式中n12是比例常數(shù)。 (2)折射率 ①物理意義:折射率僅反映介質(zhì)的光學(xué)特性,折射率越大,說(shuō)明光從真空斜射入該介質(zhì)時(shí)偏折的角度越大,反之偏折的角度越小。 ②定義式:n=sinθ1sinθ2,不能說(shuō)n與sin θ1成正比,與sin θ2成反比。折射率由介質(zhì)本身的光學(xué)性質(zhì)和光的頻率決定。 ③n=cv,因v下載提示(請(qǐng)認(rèn)真閱讀)
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