人教版高三物理振动与波动知识精讲

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1、高三物理振动与波动知识精讲一.本周教学内容：振动与波动（机械振动、机械波、电磁振荡、电磁波）教学内容：（一）基本概念与基本规律I.机械振动与机械波II.电磁振荡与电磁波1.电磁振荡（1）电磁振荡：在振荡电路里产生振荡电流的过程中，电容器极板上的电荷，通过线圈的电流，以及跟电荷和电流相联系的电场和磁场都发生周期性变化的现象叫电磁振荡。（2）振荡电流是由于电容器通过自感线圈不断的充、放电产生的，按正弦（或余弦）规律做周期性的变化。（3）在LC回路产生振荡电流的过程中，磁场能和电场能之间不断的相互转化着，电容器放电时，电场能转化

2、为磁场能，放电完毕的瞬间，电场能为零，振荡电流及磁场能达到最大值；接着电容器被反向充电，这时磁场能转化为电场能，在振荡电流减小为零的瞬间，磁场能为零，电容器极板上的电荷量及电场能达最大。（4）LC回路的固有周期和频率只取决于线圈的自感系数L及电容器的电容C，与电容器的带电量，极板间电压及回路中电流都无关。2.电磁场和电磁波（1）麦克斯韦的电磁场理论：<1>变化的磁场（电场）能够在周围空间产生电场（磁场）；<2>均匀变化的磁场（电场）能够在周围空间产生稳定的电场（磁场）；<3>振荡的磁场（电场）能够在周围空间产生同频率的振荡

3、电场（磁场）。（2）电磁场和电磁波：变化的电场和磁场总是相互联系的，形成一个不可分割的统一体，即为电磁场，电磁场由近及远的传播就形成电磁波。复习时注意以下的几个方面：<1>麦克斯韦从理论上预言了电磁波的存在，赫兹用实验成功的证实了电磁波的存在。<2>在电磁波中，电场强度和磁感应强度是互相垂直的，且都和电磁波的传播方向垂直，所以电磁波为横波。<3>电磁波的传播过程，也是电磁能的传播过程。<4>电磁波的传播不需要介质。III.比较1.电磁振荡物理过程与简谐振动类比如图所示，甲图为LC振荡电路，乙图为做简谐振动的单摆，当LC回路

4、中电容器充电刚完毕时（上板带正电），单摆恰到右边最大位移处，该LC回路电磁振荡的周期和单摆振动的周期相等，试比较在一个周期内电磁振荡和单摆振动能量转化的情况。用下图表示能量转化过程2.共同特点（1）振动——时间上的周期性（2）图象表达（3）波动特征及规律b.波的叠加原理（独立传播原理）n列波相遇时能够保持各自的状态而不互相干扰，在n列波重叠的区域里，任何一个质点的总位移，都等于这n列波分别引起的位移的矢量和。c.波的衍射：波绕过障碍物的现象。注意：衍射现象始终存在，能够发生明显衍射的条件是：障碍物或孔的尺寸跟波长相差不多。

5、d.波的干涉：频率相同的两列波叠加，使某些区域的振动加强，某些区域的振动减弱，并且振动加强和振动减弱的区域互相间隔的现象。注意：（1）衍射、干涉是波特有的现象。当机械波由一种介质进入另一种介质时，在两种介质的分界面，同样可以发生反射和折射现象。（2）在干涉现象中，振动加强是指合振动的振幅增大，振动质点的能量增大；振动减弱是指质点合振动的振幅减小，能量减小。不论是振动加强区域或是减弱区域，各质点的振动周期都与波源的周期相同、各质点振动的位移是周期性变化的，要得到稳定的干涉现象，观察到干涉图样，两个波源必须是频率相同、振动方向

6、相同的相干波源。若两相干波源的振动步调相同时，到两个波源的路程差△S是波长整数倍处，是振动的加强区，而路程差△S是半波长的奇数倍处是振动减弱区。3.区别：机械波需要介质，是运动形式，能量的传播。而电磁波可以在真空中传播，是场、能量的传播。注意：【典型例题】1.关于振动的往复性、对称性和周期性例1.弹簧振子做简谐运动，周期为T，下述正确的是（）解析：对选项A，只能说明这两个时刻振子位于同一位置，设为P，并未说明这两个时刻振子的运动方向是否相同，△t可以是振子由P向B再回到P的时间，故认为△t一定等于T的整数倍是错误的。对选项

7、B，振子两次到P位置时可以速度大小相等，方向相反，但并不能肯定△t等在相隔一个周期T的两个时刻，振子只能位于同一位置，其位移相同，合外力相同，加速度必相等，选项C是正确的。相隔T/2的两个时刻，振子的位移大小相等，方向相反，其位置可位于P和对称的P’处，在P处弹簧处于伸长状态，在P’处弹簧处于压缩状态，弹簧长度并不相等，选项D是错误的，本题正确答案是C。以上分析，也可通过图像而直观认识，如图所示。关注：做简谐运动的弹簧振子的运动具有往复性、对称性和周期性，在同一位置P，2.关于振动与波动的多解性以波动为例（1）波的传播的双

8、向性形成的多解在中学阶段，一般只限于讨论机械波沿一直线传播的简单情形，在这种情况下，波的传播方向有两种可能，这就是波传播的双向性。例1.一列简谐波在某一时刻的波形图如下图实线所示。经时间△t=0.5s后，该波的图象变为图中虚线所示。已知△t