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动能、势能相等(大小相等、相等)。
2)表征简谐运动的物理量:
(1)振幅:
振动物体离开平衡位置的最大距离叫做振动的振幅。
①振幅是标量。
②振幅是反映振动强弱的物理量。
(2)周期和频率:
①振动物体完成一次全振动所用的时间叫做振动的周期。
②单位时间内完成全振动的次数叫做全振动的频率。
它们的关系是T=1/f。
在一个周期内振动物体通过的路程为振幅的4倍;
在半个周期内振动物体通过的路程为振幅2倍;
在1/4个周期内物体通过的路程不一定等于振幅
3)简谐运动的表达式:
4)简谐运动的图像:
振动图像表示了振动物体的位移随时间变化的规律。
反映了振动质点在所有时刻的位移。
从图像中可得到的信息:
①某时刻的位置、振幅、周期
②速度:
方向→顺时而去;
大小比较→看位移大小
③加速度:
方向→与位移方向相反;
大小→与位移成正比
3、简谐运动的能量转化过程:
1)简谐运动的能量:
简谐运动的能量就是振动系统的总机械能。
①振动系统的机械能与振幅有关,振幅越大,则系统机械能越大。
②阻尼振动的振幅越来越小。
2)简谐运动过程中能量的转化:
系统的动能和势能相互转化,转化过程中机械能的总量保持不变。
在平衡位置处,动能最大势能最小,在最大位移处,势能最大,动能为零。
(二)简谐运动的一个典型例子→单摆:
1、单摆振动的回复力:
摆球重力的切向分力。
2、单摆振动看成简谐运动的条件:
3、单摆的振动周期:
T=2π
对周期公式的理解和应用注意以下几个问题:
①简谐振动物体的周期和频率是由振动系统本身的条件决定的。
②单摆周期公式中的L是指摆动圆弧的圆心到摆球重心的距离,一般也叫等效摆长。
4、利用单摆测重力加速度:
(三)受迫振动:
1、受迫振动的含义:
物体在外界驱动力的作用下的运动叫做受迫振动。
2、受迫振动的规律:
物体做受迫振动的频率等于策动力的频率,而跟物体固有频率无关。
1)受迫振动的频率:
物体做稳定的受迫振动时振动频率等于驱动力的频率,与物体的固有频率无关。
2)受迫振动的振幅:
与振动物体的固有频率和驱动力频率差有关
3、共振:
当策动力的频率跟物体固有频率相等时,受迫振动的振幅最大,这种现象叫共振。
(1)条件:
驱动力的频率等于物体的固有频率
(2)特点:
振幅最大
共振是受迫振动的一种特殊情况。
声波的共振现象叫做共鸣。
第十二章机械波
二、机械波:
1、机械波的含义:
1)机械波的含义:
机械振动在介质中的传播,形成机械波。
①机械波传播到什么地方,该处的质点就要在其平衡位置附近振动(重复振源的振动)
②介质中各质点的振动都是受迫振动
③简谐运动在介质中的传播形成的机械波称为简谐波
2)机械波产生的条件:
(1)要有波源,
(2)要有传播振动的介质。
3)机械波传播的内容:
传播振动,传播波形,传播能量,但不传播物质
4)机械波的种类:
(1)横波:
质点振动方向与波的传播方向垂直
(2)纵波:
质点振动方向与波的传播方向在同一直线上
2、描述机械波的物理量:
1)波长:
(1)含义:
在波的传播方向上,相对平衡位置的位移总是相等的两个相邻质点间的距离,叫波长。
相隔波长整数倍的两质点的振动情况相同,相隔半个波长的奇数倍的两质点的振动情况相反。
(2)几种说法:
①一个周期时间内波传播的距离是一个波长。
②在横波中,两个相邻的波峰(或波谷)间的距离,等于波长。
③在纵波中,两个相邻的密部(或疏部)间的距离,等于波长。
(3)决定因素:
由介质与振源共同决定
2)波的周期和频率:
波在传播过程中介质中各质点的振动周期与频率
(2)决定因素:
由振源决定,与介质无关
3)波速:
波速反映波在介质中传播的快慢。
V===f
3、波的图像:
(1)波的图像描述的问题:
介质中各个质点在某一时刻相对平衡位置的位移。
(2)作法:
横坐标→各质点的平衡位置;
纵坐标→各质点在同一时刻的位移
①简谐波的图像是正弦曲线
②不同时刻波的图像不同
(2)波的图像的物理意义:
①各个质点的位置、波长、振幅
②下一时刻波的图像
③振动速度(方向→逆波而行;
大小→比较位移大小)
④加速度(方向→与位移方向相反;
大小→与位移成正比)
4、波的现象:
1)波的反射与折射:
(1)惠更斯原理:
①波阵面(波面):
振动情况相同的点组成的面
②波线:
与波面垂直的线,表示波的传播方向
③惠更斯原理:
介质中任一波面上的各点,都可以看做发射子波的波源,其后任意时刻,这些子波在波前进方向的包络面就是新的波面
(2)波的反射:
①反射波线与入射波线在同一平面内
②反射波线与入射波线分居界面法线的两侧
③反射角等于入射角
(3)波的折射:
①折射波线与入射波线在同一平面内
②折射波线与入射波线分居界面法线的两侧
③入射角的正弦与折射角的正弦之比为
第2种介质相对第1种介质的折射率
2)波的衍射现象:
波绕过障碍物继续传播的现象叫做波的衍射。
(2)发生明显衍射的条件:
孔、缝、障碍物的尺寸比波长小或跟波长相差不多。
一切波都能发生衍射,衍射是波特有的现象。
3)波的干涉:
(1)波的叠加原理:
几列波相遇时能够保持各自的运动状态继续传播;
在他们重叠的区域内,介质的质点同时参与这几列波引起的振动,质点的位移等于这几列波单独传播时分别引起的位移的矢量和。
(2)波的干涉:
①波的干涉的含义:
两列相干波叠加,使得某些区域振动加强,某些区域振动减弱,并且振动加强区域和振动减弱区域相互间隔,这种现象叫做波的干涉.
形成的图样叫做波干涉图样。
一切波都可能发生干涉,干涉是波特有的现象。
②产生干涉的条件:
两列波的频率相同→相干条件
③规律:
A:
相遇观点:
波峰与波峰相遇→振动加强;
波谷与波谷相遇→振动加强;
波峰与波谷相遇→振动减弱
B:
路程差观点:
路程差为波长的整数倍→振动加强;
路程差为半波长的奇数倍→振动减弱
※:
要求两波源的振动情况相同,否则无此结论
4)多普勒效应:
由于波源和观察者之间有相对运动,使观察者感到波的频率发生变化的现象,叫做多普勒效应。
一切波都能发生多普勒效应
(2)规律:
①当波源和观察者相对静止时,观察者接收到的频率等于波源的频率。
②当波源和观察者相对靠近时,观察者接收到的频率大于波源的频率。
③当波源和观察者相对远离时,观察者接收到的频率小于波源的频率。
设波源S振动的频率为f,波源和观察者A孝沿同一直线运动,相对于地面的速度分别为vS和vA。
波在介质中的传播速度为vp,且vS<
vp,vA<
vp,则观察者接收到的频率为.
第十三章光
一、几何光学:
1、光的直线传播:
2、光的反射:
3、光的折射:
1)介质的折射率:
(1)定义:
光从真空射入某种介质时,入射角正弦与折射角正弦的比值称为这种介质的折射率
(2)与光在介质中的速度的关系:
2)光的折射定律:
①折射光线与入射光线在同一平面内
②折射光线与入射光线分居界面法线的两侧
③入射角正弦与折射角正弦的关系为
光从真空进入介质:
光从介质进入真空:
3)测定玻璃的折射率:
4、全反射:
光射到两种介质的界面上全部返回原介质而无折射的现象
(2)发生全反射的条件:
①光从光密介质射向光疏介质
②入射角大于等于临界角
(4)光密介质与光疏介质:
两种介质相比,折射率大的介质称为光密介质;
折射率小的介质称为光疏介质
(4)临界角:
①含义:
折射角为90○时对应的入射角
②计算公式:
(从介质射向真空)
(5)光从光密介质射向光疏介质时的其他情况:
入射角增大折射角增大,折射光的强度变小
(6)全反射的应用→光导纤维:
光导纤维的应用:
医学上的内窥镜,光纤通信
5、白光经过棱镜的色散
(1)产生的原因:
不同色光在同一介质中的传播速度不同
(2)说明的问题:
白光是一种复色光
(3)不同色光折射率、光速、频率、波长的比较:
二、光的波动性:
1、光的干涉:
1)双缝干涉:
(1)P点到两光源的路程差:
(2)相邻亮条纹或相邻暗条纹间隔:
(3)干涉图样:
①单色光干涉:
等宽的明暗相间和条纹
②白光干涉:
条纹是彩色的
2)薄膜干涉:
(1)两反射光的路程差:
(2)白光干涉:
彩色图样
(3)应用:
①增透膜:
厚度为
②检查平面:
(4)光的干涉说明的问题:
光是一种波
2、光的衍射:
1)明显衍射的条件:
光的波长与孔、缝、障碍物的尺寸相差不多
2)几种衍射:
(1)光通过小孔的衍射
(2)光通过狭缝的衍射
(3)泊松亮斑
(4)衍射光栅:
狭缝数多→衍射条纹宽度变小,亮度增加
(5)衍射说明的问题:
3、光的偏振:
1)光的偏振现象:
2)偏振光:
在垂直光的传播方向上只有某个特定方向振动的光
3)反射现象中的偏振:
4)光的偏振说明的问题:
光是一种横波
3、激光的特性及应用:
(1)相干性好:
应用于传递信息(光纤通信)
(2)平行度好:
精确测距(激光雷达)、读光盘
(3)亮度高:
切割、焊接(医学上的“光刀”、“焊接”视网膜)、引起核聚变
第十四章电磁波
一、电磁波
1、麦克斯韦电磁理论
(1)变化的磁场产生电场
①均匀变化的磁场产生稳定的电场
②周期性变化的磁场产生周期性变化的电场
(2)变化的电场产生磁场
①均匀变化的电场产生稳定的磁场
②周期性变化的电场产生周期性变化的磁场
2、电磁场:
变化的电场和变化的磁场交替产生,所形成的不可分离的统一体称为电磁场
①电场与磁场交替产生
②从产生处向外传播
3、电磁波:
电磁场在空中的传播
①电磁波是一种横波,具有横波的一切特性
②电磁波传播依靠的是电磁场的交替产生,不需要介质(与机械波不同)
③在真空中的传播速度为c=3×
108m/s,在介质中的传播速度由介质决定,与波的频率有关
④关系:
⑤预言电磁波存在的是麦克斯韦,首先用实验证实电磁波存在的是赫兹
(2)波的图像:
二、电磁振荡
①电路中的电流、电容器极板上的电荷量、电容器中的电场、线圈中的磁场在作周期性变化
②振荡周期:
三、电磁波的发射的