（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 1.簡諧運(yùn)動的兩種模型 模型 彈簧振子(水平) 單擺 模型示意圖 簡諧運(yùn) 動條件 (1)彈簧質(zhì)量忽略不計 (2)無摩擦等阻力 (3)在彈性限度內(nèi) (1)擺線為不可伸長的輕細(xì)線 (2)無空氣等阻力 (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,x是相對平衡位置的位移) 平衡位置 F回=0,a=0,彈簧處于原長 F回=0,a切=0,小球擺動的最低點(diǎn)(此時F向心≠0),a= a向心≠0 能量轉(zhuǎn) 化關(guān)系 彈性勢能與動能的相互轉(zhuǎn)化,機(jī)械能守恒 重力勢能與動能的相互轉(zhuǎn)化,機(jī)械能守恒 固有周期 T=2π mk,T與振幅無關(guān) T=2πl(wèi)g,T與振幅、擺球質(zhì)量無關(guān) 說明:振動中的位移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度。加速度與回復(fù)力的變化一致,在兩個“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,a、F、x都減小,v增大;當(dāng)物體遠(yuǎn)離平衡位置時,a、F、x都增大,v減小。 2.簡諧運(yùn)動的表達(dá)式 (1)動力學(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)動學(xué)表達(dá)式:x=A sin(ωt+φ),其中A代表振幅,ω=2πf表示簡諧運(yùn)動的快慢,(ωt+φ)代表簡諧運(yùn)動的相位,φ叫做初相。 3.簡諧運(yùn)動的圖像 (1)從平衡位置開始計時,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時,函數(shù)表達(dá)式為x=A cos ωt,圖像如圖乙所示。 4.自由振動、受迫振動和共振的比較 自由振動 受迫振動 共振 受力情況 受回復(fù)力 受周期性驅(qū)動力 受周期性驅(qū)動力 振動周期 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 振動能量 振動物體的機(jī)械能不變 由產(chǎn)生驅(qū)動力的物體提供,機(jī)械能不守恒 振動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)器工作時底座發(fā)生的振動 共振篩、轉(zhuǎn)速計等 二波動 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(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,“下坡”的質(zhì)點(diǎn)向上運(yùn)動,簡稱“上坡下,下坡上”,如圖所示。 (2)帶動法: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,若P在P下方,則P向下運(yùn)動。 (3)微平移法:作出經(jīng)微小時間Δt后的波形,如圖虛線所示,就知道了各質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過Δt時間到達(dá)的位置,此刻質(zhì)點(diǎn)振動方向也就知道了,圖中P質(zhì)點(diǎn)振動方向向下。 5.振動圖像與波動圖像的區(qū)別與聯(lián)系 振動圖像 波動圖像 圖像 研究對象 一個質(zhì)點(diǎn) 所有質(zhì)點(diǎn) 物理意義 橫軸上各點(diǎn)表示各個時刻,圖像表示一個質(zhì)點(diǎn)各個時刻的位移情況 橫軸上各點(diǎn)表示質(zhì)點(diǎn)的平衡位置,圖像表示某一時刻各個質(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)振動周期 (2)質(zhì)點(diǎn)振幅 (3)某一質(zhì)點(diǎn)在各時刻的位移 (4)各時刻速度、加速度的方向 (1)波長、振幅 (2)任意一質(zhì)點(diǎn)在該時刻的位移 (3)任意一質(zhì)點(diǎn)在該時刻加速度的方向 (4)傳播方向、振動方向的互判 6.波長、波速、頻率及其關(guān)系 (1)波長:在波動中,振動相位總是相同的兩個相鄰質(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,等于波源的振動頻率。 (4)波長、波速和頻率的關(guān)系:①v=λf;②v=λT。 說明:波在傳播過程中,因空間的周期性和時間的周期性,常常由時間間隔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相差不多或者比波長更小 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,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 說明: (1)在波的干涉中加強(qiáng)區(qū)振動加強(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)兩波源振動步調(diào)一致時 若Δr=nλ(n=0,1,2,…),則振動加強(qiáng); 若Δr=(2n+1)λ2(n=0,1,2,…),則振動減弱。 8.多普勒效應(yīng) (1)波源不動觀察者向波源運(yùn)動,接收頻率增大觀察者背離波源運(yùn)動,接收頻率減小 (2)觀察者不動波源向觀察者運(yùn)動,接收頻率增大波源背離觀察者運(yùn)動,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,說明光從真空斜射入該介質(zhì)時偏折的角度越大,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(請認(rèn)真閱讀)
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