【物理】2020届二轮复习十六、选修4板块学案（江苏专用）

【物理】2020届二轮复习十六、选修4板块学案（江苏专用）

‎　十六、选修3-4板块 基础回扣 一　振动 ‎　　1.简谐运动的两种模型 模型 弹簧振子(水平)‎ 单摆 模型 示意图 简谐运 动条件 ‎(1)弹簧质量忽略不计 ‎(2)无摩擦等阻力 ‎(3)在弹性限度内 ‎(1)摆线为不可伸长的轻细线 ‎(2)无空气等阻力 ‎(3)最大摆角θ<5°‎ 回复力 弹簧的弹力提供F回=F弹=-kx(x为小球位移)‎ 摆球重力沿与摆线垂直(即切向)方向的分力提供F回=-mg sin θ=-mglx(l为摆长,x是相对平衡位置的位移)‎ 平衡位置 F回=0,a=0,弹簧处于原长 F回=0,a切=0,小球摆动的最低点(此时F向心≠0),a=a向心≠0‎ 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 T=2π mk,T与振幅无关 T=2πlg,T与振幅、摆球质量无关 说明:振动中的位移x都是以平衡位置为起点的,方向从平衡位置指向末位置,大小为这两位置间的线段的长度。加速度与回复力的变化一致,在两个“端点”最大,在平衡位置为零,方向总是指向平衡位置。当物体靠近平衡位置时,a、F、x都减小,v增大;当物体远离平衡位置时,a、F、x都增大,v减小。‎ ‎2.简谐运动的表达式 ‎(1)动力学表达式:F=-kx,其中“-”表示回复力与位移的方向相反。‎ ‎(2)运动学表达式:x=A sin(ωt+φ),其中A代表振幅,ω=2πf表示简谐运动的快慢,(ωt+φ)代表简谐运动的相位,φ叫做初相。‎ ‎3.简谐运动的图像 ‎(1)从平衡位置开始计时,函数表达式为x=A sin ωt,图像如图甲所示。‎ ‎(2)从最大位移处开始计时,函数表达式为x=A cos ωt,图像如图乙所示。 ‎ ‎4.自由振动、受迫振动和共振的比较 自由振动 受迫振动 共振 受力情况 受回复力 受周期性驱 动力 受周期性驱 动力 振动周期 或频率 由系统本身性质决定,即固有周期或固有频率 由驱动力的周期或频率决定,即T=T驱或f=f驱 T驱=T固或f驱=f固 振动能量 振动物体的机械能不变 由产生驱动力的物体提供,机械能不守恒 振动物体获得的能量最大 常见例子 弹簧振子或单摆(摆角θ<5°)‎ 机器工作时底座发生的振动 共振筛、转速计等 二　波动 ‎　　1.机械波产生条件:振源、介质 ‎2.分类:横波、纵波。‎ ‎3.质点的起振方向:各质点开始振动(即起振)的方向均与波源的起振方向相同。‎ ‎4.质点的振动方向与波的传播方向的互判方法 ‎(1)上下坡法:沿波的传播方向看,“上坡”的质点向下运动,“下坡”的质点向上运动,简称“上坡下,下坡上”,如图所示。‎ ‎(2)带动法:如图所示,在质点P靠近波源一方另找相距较近的一质点P',若P'在P上方,则P向上运动,若P'在P下方,则P向下运动。‎ ‎(3)微平移法:作出经微小时间Δt后的波形,如图虚线所示,就知道了各质点经过Δt时间到达的位置,此刻质点振动方向也就知道了,图中P质点振动方向向下。‎ ‎5.振动图像与波动图像的区别与联系 振动图像 波动图像 图像 研究对象 一个质点 所有质点 物理意义 横轴上各点表示各个时刻,图像表示一个质点各个时刻的位移情况 横轴上各点表示质点的平衡位置,图像表示某一时刻各个质点的位移情况 图像形成的 物理过程 相当于顺序“扫描”的结果 相当于一次“拍照”的结果 所能提供 的信息 ‎(1)质点振动周期 ‎(2)质点振幅 ‎(3)某一质点在各时刻的位移 ‎(4)各时刻速度、加速度的方向 ‎(1)波长、振幅 ‎(2)任意一质点在该时刻的位移 ‎(3)任意一质点在该时刻加速度的方向 ‎(4)传播方向、振动方向的互判 ‎6.波长、波速、频率及其关系 ‎(1)波长:在波动中,振动相位总是相同的两个相邻质点间的距离,用λ表示。‎ ‎(2)波速:波在介质中的传播速度。由介质本身的性质决定。‎ ‎(3)频率:由波源决定,等于波源的振动频率。‎ ‎(4)波长、波速和频率的关系:①v=λf;②v=λT。‎ 说明:波在传播过程中,因空间的周期性和时间的周期性,常常由于时间间隔Δt与周期T的关系不明确、波传播方向不确定、波传播的距离Δx与波长λ的关系不明确造成多解问题。‎ ‎7.波的干涉与波的衍射的比较 定义 现象 可观察到明显 现象的条件 相同点 波的衍射 波可以绕过障碍物继续传播的现象 波能偏离直线而传到直线以外的空间 缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长相差不多或者比波长更小 干涉和衍射是波特有的现象 波的干涉 频率相同的两列波叠加时,某些区域的振幅加大,某些区域的振幅减小的现象 干涉图样稳定,振动强弱区域相互间隔,加强区、减弱区位置不变 两列波的频率相同,相位差保持不变 ‎　 说明:‎ ‎(1)在波的干涉中加强区振动加强只是振幅变大,并不是质点一直处于位移最大处。‎ ‎(2)任何波都能发生衍射现象,而发生明显的衍射需要一定的条件。‎ ‎(3)波的干涉中加强点和减弱点的判断:某质点的振动是加强还是减弱,取决于该点到两相干波源的距离之差Δr。‎ 当两波源振动步调一致时 若Δr=nλ(n=0,1,2,…),则振动加强;‎ 若Δr=(2n+1)λ‎2‎(n=0,1,2,…),则振动减弱。‎ ‎8.多普勒效应 ‎(1)波源不动观察者向波源运动,接收频率增大观察者背离波源运动,接收频率减小 ‎(2)观察者不动波源向观察者运动,接收频率增大波源背离观察者运动,接收频率减小 三　光学 ‎　　1.光的折射定律 ‎(1)表达式:sin ‎θ‎1‎sin ‎θ‎2‎=n12,式中n12是比例常数。‎ ‎(2)折射率 ‎①物理意义:折射率仅反映介质的光学特性,折射率越大,说明光从真空斜射入该介质时偏折的角度越大,反之偏折的角度越小。‎ ‎②定义式:n=sin ‎θ‎1‎sin ‎θ‎2‎,不能说n与sin θ1成正比,与sin θ2成反比。折射率由介质本身的光学性质和光的频率决定。‎ ‎③n=cv,因v

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