高二物理选修3-4---知识点整理.doc

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选修3—4

一、知识网络

周期：

机械振动

简谐运动

物理量：

振幅、周期、频率

运动规律

简谐运动图象

阻尼振动

受力特点

回复力：

F=-kx

弹簧振子：

F=-kx

单摆：

受迫振动

共振

波的叠加干涉衍射多普勒效应

特性

实例

声波，超声波及其应用

机械波

形成和传播特点

类型

横波纵波

描述方法

波的图象

波的公式：

x=vt

电磁波

电磁波的发现：

麦克斯韦电磁场理论：

变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场→预言电磁波的存在

赫兹证实电磁波的存在

电磁振荡：

周期性变化的电场能与磁场能周期性变化，周期和频率

电磁波的发射和接收

电磁波与信息化社会：

电视、雷达等

电磁波谱：

无线电波、红外线、可见光、紫外线、x射线、ν射线

相对论简介

相对论的诞生：

伽利略相对性原理

狭义相对论的两个基本假设：

狭义相对性原理；光速不变原理

时间和空间的相对性：

“同时”的相对性

长度的相对性：

时间间隔的相对性：

相对论的时空观

狭义相对论的其他结论：

相对论速度变换公式：

相对论质量：

质能方程

广义相对论简介：

广义相对性原理；等效原理

广义相对论的几个结论：

物质的引力使光线弯曲

引力场的存在使得空间不同位置的时间进程出现差别

二、考点解析

考点80简谐运动简谐运动的表达式和图象要求：

I

1）如果质点所受的力与它偏离平衡位置位移的大小成正比，并且总是指向平衡位置，质点的运动就是简谐运动。

简谐运动的回复力：

即F=–kx

注意：

其中x都是相对平衡位置的位移。

区分：

某一位置的位移（相对平衡位置）和某一过程的位移（相对起点）

⑴回复力始终指向平衡位置，始终与位移方向相反

⑵“k”对一般的简谐运动，k只是一个比例系数，而不能理解为劲度系数

⑶F回＝－kx是证明物体是否做简谐运动的依据

2）简谐运动的表达式：

“x=Asin（ωt＋φ）”

3）简谐运动的图象：

描述振子离开平衡位置的位移随时间遵从正弦（余弦）函数的规律变化的，要求能将图象与恰当的模型对应分析。

可根据简谐运动的图象的斜率判别速度的方向，注意在振幅处速度无方向。

A、简谐运动（关于平衡位置）对称、相等

①同一位置：

速度大小相等、方向可同可不同，位移、回复力、加速度大小相等、方向相同.

②对称点：

速度大小相等、方向可同可不同，位移、回复力、加速度大小相等、方向相反.

③对称段：

经历时间相同

④一个周期内，振子的路程一定为4A（A为振幅）；

半个周期内，振子的路程一定为2A；

四分之一周期内，振子的路程不一定为A

每经一个周期，振子一定回到原出发点；每经半个周期一定到达另一侧的关于平衡位置的对称点，且速度方向一定相反

B、振幅与位移的区别：

⑴位移是矢量，振幅是标量，等于最大位移的数值

⑵对于一个给定的简谐运动，振子的位移始终变化，而振幅不变

思考：

1、平衡位置的合力一定为0吗？

（单摆）

2、弹簧振子在对称位置弹性势能相等吗？

（竖直弹簧振子）

3、人的来回走动、拍皮球时皮球的运动是振动吗？

考点81单摆的周期与摆长的关系（实验、探究）要求：

Ⅰ

1）单摆的等时性（伽利略）；即周期与摆球质量无关，在振幅较小时与振幅无关

2）单摆的周期公式（惠更斯）（l为摆线长度与摆球半径之和；周期测量：

测N次全振动所用时间t，则T=t/N）

3）数据处理：

（1）平均值法；

（2）图象法：

以l和T2为纵横坐标，作出的图象（变非线性关系为线性关系）；

4）振动周期是2秒的单摆叫秒摆

摆钟原理：

钟面显示时间与钟摆摆动次数成正比

考点82受迫振动和共振要求：

Ⅰ

受迫振动：

在周期性外力作用下、使振幅保持不变的振动，又叫无阻尼振动或等幅振动。

f迫=f策，与f固无关。

A迫与∣f策—f固∣有关，∣f策—f固∣越大，A迫越小，∣f策—f固∣越小，A迫越大。

当驱动力频率等于固有频率时，受迫振动的振幅最大（共振）

共振的防止与应用

考点83机械波横波和纵波横波的图象要求：

Ⅰ

1）机械波

⑴产生机械波的条件：

振源，介质——有机械振动不一定形成机械波

　有机械波一定有机械振动

⑵机械波的波速由介质决定，同一类的不同机械波在同一介质中波速相等。

与振源振动的快慢无关

⑶机械波传递的是振动形式（由振源决定）、能量（由振幅体现）、信息

2）机械波可分为横波与纵波

横波：

质点的振动方向与波的传播方向垂直。

特点：

有波峰、波谷.

只能在固体中传播（条件：

剪切形变），为方便将水波认为是横波

纵波：

质点的振动方向与波的传播方向在同一直线上.特点：

有疏部、密部.

气体、液体只能传递纵波

3）波的独立传播与叠加

4）次声波与超声波

次声波：

频率小于20Hz，波长长，易衍射，传播距离远，研究与应用刚起步

超声波：

频率大于20000Hz，波长短，直线传播效果好（声纳），穿透能力强（几厘米厚的金属）。

应用广泛：

声纳、B超、雷达、探伤、超声加湿、制照相乳胶

5）横波图象：

表示某一时刻各个质点离开平衡位置位移情况。

后一质点的振动总是重复前一质点的振动；特别要能判断质点振动方向或波的传播方向。

注意：

（1）周期性、方向性上引起的多解可能性；

（2）波传播的距离与质点的路程是不同的。

6）波动图象表示“各个质点”在“某一时刻”的位移，振动图象则表示介质中“某个质点”在“各个时刻”的位移。

考点84波长、频率（周期）和波速的关系要求：

Ⅰ

（由介质决定，f由波源决定）

①波形向前匀速平移，质点本身不迁移，x可视为波峰（波谷）移动的距离

②在波的图象中，无论时间多长，质点的横坐标一定不变

③介质中所有质点的起振位置一定在平衡位置，且起振方向一定与振源的起振方向相同

④注意双向性、周期性

⑤注意坐标轴的单位（是m，还是cm；有无×10-n等等）

注意同时涉及振动和波时，要将两者对应起来

关于振动与波

⑴质点的振动方向判断：

振动图象（横轴为时间轴）：

顺时间轴“上，下坡”

波动图象（横轴为位移轴）：

逆着波的传播方向“上，下坡”

共同规律：

同一坡面（或平行坡面）上振动方向相同，否则相反

⑵一段时间后的图象

a、振动图象：

直接向后延伸

b、波动图象：

不能向后延伸，而应该将波形向后平移

⑶几个物理量的意义：

周期（频率）：

决定振动的快慢，进入不同介质中，T（f）不变

振幅：

决定振动的强弱振动能量

波速：

决定振动能量在介质中传播的快慢

⑷几个对应关系

①一物动（或响）引起另一物动（或响）———受迫振动→共振（共鸣）

②不同位置，强弱相间———干涉（要求：

两波源频率相同）

干涉：

a、振动加强区、减弱区相互间隔；

b、加强点始终加强（注意：

加强的含义是振幅大，千万不能误认为这些点始终位于波峰或波谷处）、减弱点始终减弱.

c、判断：

若两振源同相振动，则有加强点到两振源的路程差为波长的整数倍，减弱点到两振源的路程差为半波长的奇数倍.

③绕过障碍物———衍射（要求：

缝、孔或障碍物的尺寸与波长差不多或小于波长）

缝后的衍射波的振幅小于原波

★波的多解题型

⑴方向的多解：

考虑是否既可以向左，也可以向右

⑵波形的多解：

★几种典型运动

不受力：

静止或匀速直线运动

受恒力：

力大小、方向都不变

直线→匀加速、匀减速直线运动

匀变速

曲线→（类）平抛运动

受变力

力大小不变，方向改变→匀速圆周运动

力大小、方向均改变→简谐运动

力大小改变，方向不变→额定功率下的机车启动

几种最简单的运动

最简单的运动：

匀速直线运动

最简单的变速运动：

匀变速直线运动

最简单的振动：

简谐运动

考点85波的反射和折射波的衍射和干涉要求：

Ⅰ

1．波面（波阵面）：

振动状态总是相同的点的集合；波线：

与波面垂直的那些线。

2．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，这些子波的包迹就是新的波面；

3．

（1）互不干扰原理；

（2）叠加原理。

反射、折射、干涉：

Δx=kλ处，振动加强；Δx=（2k+1）λ/2处，振动减弱。

（3）衍射（产生明显衍射现象的条件）

4．波的干涉：

（1）频率相同

（2）现象：

加强区与减弱区相互间隔（加强区永远加强，减弱区永远减弱）

考点86多普勒效应要求：

Ⅰ

（1）现象：

由于波源和观察者之间有相对运动，使观察者感到频率（音调）发生变化的现象。

结论：

波源远离现察者，观察者接收频率减小；波源靠近观察者，观察者接收频率增大。

（2）应用：

A、利用发射波和接受波频率的差异，制成测定运动物体速度的多普勒测速仪。

B、利用向人体血液发射和接收的超声波频率的变化，制成测定人体血流速度的“彩

考点87电磁振荡电磁波的发射和接收要求：

Ⅰ

1）麦克斯韦电磁场理论：

⑴变化的磁场产生电场；变化的电场产生磁场

⑵推广：

①均匀变化的磁场（或电场），会产生恒定的电场（或磁场）。

②非均匀变化的磁场（或电场），会产生变化的电场（或磁场）。

2）电磁波：

电磁场由发生的区域在空间由近及远的传播就形成电磁波。

电磁波的特点：

①电磁波是物质波，传播时可不需要介质而独立在真空中传播。

②电磁波是横波，磁场、电场、传播方向三者互相垂直。

③电磁波具有波的共性，能发生干涉、衍射等现象

③电磁波可脱离“波源”而独立存在，电磁波发射出去后，产生电磁波的振荡电路停止振荡后，在空间的电磁波仍继续传播。

④电磁波在真空中的传播速度等于光在真空中的传播速度，c＝3×108m/s。

3）赫兹的电火花实验证实了麦克斯韦电磁场理论。

L

C

4）电磁振荡（LC振荡回路）

⑴线圈上的感应电动势等于电容器两端的电压

⑵电磁振荡的周期与频率

、

5）电磁波的波速：

v=λf

同一列电磁波由一种介质传入另一种介质，频率不变，波长、波速都要发生变化。

6）电磁波的发射与接收

⑴无线电波的发射

a、要有效地发射电磁波，振荡电路必须具有如下特点：

①要有足够高的振荡频率

②振荡电路的电场和磁场必须分散到尽可能大的空间

b、调制：

电磁波随各种信号而改变的技术，调制分为两种：

调幅（AM）和调频（FM）

（2）无线电波的接收：

a、调谐（选台）：

使接收电路发生电谐振的过程

b、解调（检波）：

调制的逆过程

（3）雷达：

雷达系统由天线系统、发射装置、接收装置、输出装置及电源、计算机等组成。

雷达用微波波段，每次发射时间约百万分之一秒，结果由显示器直接显示。

发射端和接收端合二为一（不同于电视系统）。

考点88电磁波谱电磁波及其应用要求：

Ⅰ

电磁波谱：

波长由长到短排列（频率由低到高）顺序

无线电波→红外线→可见光→紫外线→伦琴（X）射线→射线

红橙黄绿蓝靛紫

波长：

由长到短（红光最容易衍射，条纹间距最大）

频率：

由低到高（能量由小到大）

折射率：

由小到大（紫光偏折最大，红光偏折最小）

临界角：

由大到小（紫光最容易发生全反射）

在同种介质中的波速：

由大到小

1）无线电波

2）红外线：

一切物体都在辐射红外线

（1）主要性质；①最显著的作用：

热作用，温度越高，辐射能力越强

②一切物体都在不停地辐射红外线

（2）应用：

红外摄影、红外遥感、遥控、加