2025年高考物理专题复习第十四章 振动和波　光.doc

第十四章eq\a\vs4\al(\b\lc\|\rc\(\a\vs4\al\co1(,,,,,,,)))振动和波光

[定标——核心素养]

物理

观念

(1)振动和波是常见现象，简谐运动和简谐波是最简单的振动和波。

(2)光和电磁波都是客观存在的，强化光和电磁波的物质性。

科学

思维

(1)建立模型研究简谐运动，以图像表示振动和波。

(2)根据实验总结出光的折射定律和反射定律，以光线表示光，利用几何方法研究光的传播。

[定位——主干知识]

1.简谐运动 2.简谐运动的公式和图像

3．单摆、单摆的周期公式 4.受迫振动和共振

5．机械波、横波和纵波 6.横波的图像

7．波速、波长和频率(周期)的关系 8.波的干涉和衍射现象

9．多普勒效应 10.光的折射定律

11．折射率 12.全反射、光导纤维

13．光的干涉、衍射和偏振现象 14.电磁波的产生

15．电磁波的发射、传播和接收 16.电磁波谱

17．狭义相对论的基本假设 18.质能关系

19．实验：探究单摆的运动、用单摆测定重力加速度

20．实验：测定玻璃的折射率 21.实验：用双缝干涉测光的波长

第1课时机械振动机械波eq\a\vs4\al(?重点培优课?)

一、简谐运动

1．简谐运动

(1)定义：如果质点的位移与时间的关系遵从正弦函数的规律，即它的振动图像(x-t图像)是一条正弦曲线，这样的振动就叫做简谐运动。

(2)条件：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。

(3)平衡位置：物体在振动过程中回复力为eq\a\vs4\al(零)的位置。

(4)回复力：使物体返回到平衡位置的力。

①方向：总是指向平衡位置。

②来源：属于效果力，可以是某一个力，也可以是几个力的合力或某个力的分力。

2．简谐运动的两种模型

模型

弹簧振子(水平)

单摆

示意图

简谐

运动

条件

①弹簧质量要忽略

②无摩擦等阻力

③在弹簧弹性限度内

①摆线为不可伸缩的轻细线

②无空气阻力等

③最大摆角小于等于5°

回复力

弹簧的弹力提供

摆球重力沿与摆线垂直方向(即切向)的分力

平衡

位置

弹簧处于原长处

最低点

周期

与振幅无关

T＝2πeq\r(\f(L,g))

能量

转化

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

二、简谐运动的公式和图像

1．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＝Asin(ωt＋φ0)，其中A代表振幅，ω＝2πf代表简谐运动的快慢，ωt＋φ0代表简谐运动的相位，φ0叫做初相。

2．图像

(1)从平衡位置开始计时，函数表达式为x＝Asinωt，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＝Acosωt，图像如图乙所示。

三、受迫振动和共振

1．受迫振动

系统在驱动力作用下的振动。受迫振动的频率等于驱动力的频率，而与系统的固有频率无关。

2．共振

驱动力的频率与系统的固有频率相等时，受迫振动的振幅达到最大，这种现象叫做共振。共振曲线如图所示。

四、机械波横波和纵波

1．机械波的形成条件

(1)有发生机械振动的波源。

(2)有传播介质，如空气、水等。

2．传播特点

(1)机械波传播的只是振动的形式和能量，质点只在各自的平衡位置附近做简谐运动，并不随波迁移。

(2)介质中各质点的振幅相同，振动周期和频率都与波源的振动周期和频率相同。

(3)一个周期内，质点完成一次全振动，通过的路程为4A，位移为eq\a\vs4\al(零)。

3．机械波的分类

(1)横波：质点的振动方向与波的传播方向相互垂直的波，有波峰(凸部)和波谷(凹部)。

(2)纵波：质点的振动方向与波的传播方向在同一直线上的波，有密部和疏部。

五、横波的图像波速、波长和频率的关系

1．横波的图像

(1)坐标轴：横轴表示各质点的平衡位置，纵轴表示该时刻各质点的位移。

(2)意义：表示在波的传播方向上，某时刻各质点离开平衡位置的位移。

(3)图像：

2．波长、波速、频率及其关系

(1)波长λ：在波动中，振动相位总是相同的两个相邻质点间的距离。

(2)波速v：波在介质中的传播速度，由介质本身的性质决定。

(3)频率f：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＝eq\f(λ,T)。

六、波的干涉和衍射现象多普勒效应

1．波的干涉和衍射

波的干涉

波的衍射

条件

两列波的频率必须相同

明显条件：障碍物或孔的尺寸比波长小或相差不多

现象

形成加强区和减弱区相互隔开的稳定的干涉图样

波能够绕过障碍物或孔继续向前传