机械振动和机械波 光和电磁波,-2-,必查点49,必查点50,必查点51,必查点52,必查点53,必查点54,必查点55,必查点56,必查点57,必查点58,必查点59,必查点60,必查点61,1.机械振动与机械波 简谐运动() 简谐运动的公式和图象() (1)描述振动的物理量 振幅:振动物体离开平衡位置的最大距离,用A表示。 周期:做简谐运动的物体完成一次全振动所需要的时间,用T表示。 频率:单位时间内完成全振动的次数,用f表示。 周期和频率都是描述振动快慢的物理量,其关系为 (2)简谐运动:物体所受的力跟偏离平衡位置的位移大小成正比,并且总指向平衡位置的振动。动力学特征:F=-kx。简谐运动的表达式为,-3-,必查点49,必查点50,必查点51,必查点52,必查点53,必查点54,必查点55,必查点56,必查点57,必查点58,必查点59,必查点60,必查点61,(3)简谐运动的图象 简谐运动的图象是正弦或余弦函数曲线。 图象的应用:可直接读取振幅、周期、各时刻的位移。判定各时刻回复力、加速度及速度方向。判定某段时间内位移、回复力、加速度、速度、动能、势能的变化情况。,-4-,必查点49,必查点50,必查点51,必查点52,必查点53,必查点54,必查点55,必查点56,必查点57,必查点58,必查点59,必查点60,必查点61,单摆、单摆的周期公式() 在偏角很小(5)的情况下,单摆做简谐运动。 (1)单摆的周期公式T= 。公式中l为单摆的等效摆长,是指悬点到摆球球心的距离。 (2)由周期公式可知,单摆的振动周期与摆球质量m和振幅A无关,只与摆长l和当地的重力加速度有关。 (3)单摆的回复力是重力沿圆弧切线方向的分力。,-5-,必查点49,必查点50,必查点51,必查点52,必查点53,必查点54,必查点55,必查点56,必查点57,必查点58,必查点59,必查点60,必查点61,受迫振动和共振() (1)物体在外界驱动力(能够使物体发生振动的周期性外力)作用下的振动叫做受迫振动。 (2)物体做受迫振动时,振动稳定后的频率等于驱动力的频率,跟物体的固有频率无关。 (3)驱动力的频率接近物体的固有频率时,受迫振动的振幅最大的现象叫做共振。,-6-,必查点49,必查点50,必查点51,必查点52,必查点53,必查点54,必查点55,必查点56,必查点57,必查点58,必查点59,必查点60,必查点61,机械波、横波和纵波() (1)机械波的分类:横波和纵波 横波是质点振动方向与波的传播方向垂直,纵波是质点振动方向与波的传播方向在同一直线上。 (2)机械波的特点 对理想的简谐波,各质点振幅相同。 各质点的振动周期都与波源的振动周期相同。 离波源越远的质点,振动越滞后。 各质点只在各自的平衡位置附近振动,并不沿波的传播方向迁移。 机械波向前传播的是运动形式,也是传播能量和传递信息的方式。,-7-,必查点49,必查点50,必查点51,必查点52,必查点53,必查点54,必查点55,必查点56,必查点57,必查点58,必查点59,必查点60,必查点61,横波的图象() 波速、波长和频率(周期)的关系() (1)波速与波长、周期(频率)的关系: 周期和频率只与波源有关,波在传播过程中周期和频率不变。 波速只与介质有关,在同一种均匀介质中,波速是一个定值,与波源无关。 波长既与波源有关,又与介质有关。 (2)简谐波的图象是一条正弦或余弦函数曲线。,-8-,必查点49,必查点50,必查点51,必查点52,必查点53,必查点54,必查点55,必查点56,必查点57,必查点58,必查点59,必查点60,必查点61,波的干涉和衍射现象() 多普勒效应() (1)产生干涉的条件:两列波的频率相等。 现象:两列波相遇时,某些区域总是振动加强,某些区域总是振动减弱,且振动加强区和振动减弱区相互间隔。 (2)产生明显衍射的条件:孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长相差不大,或者比波长更小时,才能观察到明显的衍射现象。 (3)多普勒效应:波源的频率是不改变的,只是由于波源和观察者之间有相对运动,观察者感到频率发生了变化。靠近(或远离)波源,频率增大(或减小)。,-9-,必查点49,必查点50,必查点51,必查点52,必查点53,必查点54,必查点55,必查点56,必查点57,必查点58,必查点59,必查点60,必查点61,2.电磁振荡与电磁波 电磁波的产生() 电磁波的发射、传播和接收() (1)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。 (2)电磁波:变化的磁场和变化的电场交替产生,形成电磁场,电磁场由近及远地向外传播形成电磁波。 电磁波是横波,电磁波在真空中的速度为c=3108 m/s。 (3)电磁波的产生:振荡电路的特点采用开放电路、频率足够高。 (4)发射电磁信号需经过调制过程,调制分调幅、调频两种。 (5)调谐:使接收电路产生电谐振的过程。 解调:使声音或图像信号从高频电流中还原出来的过程。,-10-,必查点49,必查点50,必查点51,必查点52,必查点53,必查点54,必查点55,必查点56,必查点57,必查点58,必查点59,必查点60,必查点61,电磁波谱() 电磁波按波长由长到短的排列顺序为无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、射线。,-11-,必查点49,必查点50,必查点51,必查点52,必查点53,必查点54,必查点55,必查点56,必查点57,必查点58,必查点59,必查点60,必查点61,3.光 光的折射定律() (1)折射定律:折射光线跟入射光线和法线在同一平面内,折射光线和入射光线分居在法线两侧,入射角的正弦跟折射角的正弦成正比。 (2)在折射现象中,光路是可逆的。,-12-,必查点49,必查点50,必查点51,必查点52,必查点53,必查点54,必查点55,必查点56,必查点57,必查点58,必查点59,必查点60,必查点61,折射率() 折射率: ,其中1为光在真空(空气)中的入射角,2为光在介质中的折射角,c为光在真空中的传播速度,v为光在介质中的传播速度。,-13-,必查点49,必查点50,必查点51,必查点52,必查点53,必查点54,必查点55,必查点56,必查点57,必查点58,必查点59,必查点60,必查点61,全反射、光导纤维() (1)全反射条件:光从光密介质射入光疏介质。 入射角大于等于临界角。 (2)现象:折射光完全消失,只剩下反射光。 (3)临界角:sin C= ,C为折射角等于90时的入射角。 (4)应用光导纤维 它由内芯和外套两层组成,内芯的折射率比外套的折射率大,光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射。,-14-,必查点49,必查点50,必查点51,必查点52,必查点53,必查点54,必查点55,必查点56,必查点57,必查点58,必查点59,必查点60,必查点61,光的干涉、衍射和偏振现象() (1)干涉现象:两列相干光波相叠加,某些区域的光被加强,某些区域的光被减弱,且加强区与减弱区互相间隔的现象叫光的干涉现象。 (2)干涉条件:两光源发出的光频率相同,相位差恒定。,-15-,必查点49,必查点50,必查点51,必查点52,必查点53,必查点54,必查点55,必查点56,必查点57,必查点58,必查点59,必查点60,必查点61,狭义相对论的基本假设() 质能关系() (1)狭义相对论的两个基本假设狭义相对性原理和光速不变原理。 (2)爱因斯坦质能方程E=mc2。,-16-,1,2,1.(1)右图是一列简谐波在t=0时的波形,介质中的质点P没y轴方向做简谐运动,其位移随时间变化的函数表达式为y=10sin 5t(cm)。关于这列简谐波及质点P的振动,下列说法正确的是 。(填正确答案标号。选对1个得2分,选对2个得4分,选对3个得5分;每选错1个扣3分,最低得分为0分) A.质点P的周期为0.4 s B.质点P的位移方向和速度方向始终相反 C.这列简谐波的振幅为20 cm D.这列简谐波沿x轴正方向传播 E.这列简谐波在该介质中的传播速度为10 m/s,-17-,1,2,(2)有一玻璃半球,右侧面镀银,光源S在其对称轴PO上(O为球心),且PO水平,如图所示。从光源S发出的一束细光射到半球面上,其中一部分光经球面反射后恰能竖直向上传播,另一部分光经过折射进入玻璃半球内,经右侧镀银面反射恰能沿原路返回。若球半径为R,玻璃折射率为 ,求光源S与球心O之间的距离。,-18-,1,2,-19-,1,2,-20-,1,2,2.(1)如图所示,两列简谐横波分别沿x轴正方向和负方向传播,两波源分别位于x=-2 m和x=12 m处,两列波的传播速度均为v=4 m/s,两波源的振幅均为A=2 cm。图示为t=0时刻两列波的图象(传播方向如图所示),此时刻平衡位置处于x=2 m和x=8 m的P、Q两质点刚开始振动。质点M的平衡位置处于x=5 m 处,则下列说法正确的是 。(选对1个得2分,选对2个得4分,选对3个得5分;每选错1个扣3分,最低得分为0分) A.两列波相遇后振幅仍然为2 cm B.t=1 s时刻,质点M的位移为-4 cm C.t=1 s时刻,质点M的位移为+4 cm D.t=0.75 s时刻,质点P、Q都运动到M点 E.质点P、Q的起振方向都沿y轴负方向,-21-,1,2,(2)如图所示,直角玻璃三棱镜置于空气中,已知A=60,C=90,一束极细的光于AC的中点D垂直AC面入射,AD=a,棱镜的折射率为 ,求: ()此玻璃的临界角。 ()光从棱镜第一次射入空气时的折射角。 ()光从进入棱镜到它第一次射入空气所经历的时间(设光在真空中的传播速度为c)。,-22-,1,2,