选修3－4　波与相对论.doc

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1、选修3－4　波与相对论(1)在新课标省区的高考中，对该部分的考查是在选考题部分出现，从近几年高考题来看，对“简谐振动”的考查相对较少，主要考查振动图像和波动图像以及波的传播规律等；另外对光学知识的考查主要以折射定律、全反射和不同色光的折射率问题为重点考查。(2)高考考查的题型有选择题、实验题、计算题，题目难度中等或中等偏下。2015高考考向前瞻预计在2015年高考中，仍会以主干知识为考查重点，对振动和波的考查仍会以图像为主，考查简谐运动的特点和传播时的空间关系；对光学部分的考查仍会以几何光学中的光的折射率和光的全反射为重点，并且光学实验也是考查

2、重点。第1节机械振动简谐运动[记一记]1．概念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。2．简谐运动的表达式(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＋φ)，其中A代表振幅，ω＝2πf表示简谐运动振动的快慢，(ωt＋φ)代表简谐运动的相位，φ叫做初相位。3．回复力(1)定义：使物体返回到平衡位置的力。(2)方向：时刻指向平衡位置。(3)来源：振动物体所受的沿振动方向的合力。4．简谐运动的图像图1－1(1)振动图像表示的是简谐运动的质点偏

3、离平衡位置的位移与时间的关系，是一条正弦(或余弦)曲线，如图1－1所示。(2)由振动图像可以确定质点振动的振幅和周期，以及任意时刻质点的位移、振动方向和加速度的方向。如图1－1所示，t1时刻质点P的运动方向沿x轴负方向。[试一试]1．如图1－2所示，弹簧振子在B、C间振动，O为平衡位置，BO＝OC＝5cm，若振子从B到C的运动时间是1s，则下列说法正确的是________。图1－2A．振子从B经O到C完成一次全振动B．振动周期是1s，振幅是10cmC．经过两次全振动，振子通过的路程是20cmD．从B开始经过3s，振子通过的路程是30cm解析：选

4、D　振子从B→O→C仅完成了半次全振动，所以周期T＝2×1s＝2s，振幅A＝BO＝5cm，故A、B错误；弹簧振子在一次全振动过程中通过的路程为4A＝20cm，所以两次全振动中通过路程为40cm，故C错误；3s的时间为1.5T，所以振子通过的路程为30cm，故D正确。单　摆[记一记]1．单摆的振动可视为简谐运动的条件是最大摆角小于10°。2．单摆做简谐运动的周期公式：T＝2π。单摆做简谐运动的周期(或频率)跟振幅及摆球质量无关，摆长l指悬点到摆球重心的距离，g为单摆所在处的重力加速度。3．秒摆的周期为2s，根据单摆周期公式，可算得秒摆的摆长约为1

5、m。[试一试]2．发生下述哪一种情况时，单摆周期会增大________。A．增大摆球质量B．缩短摆长C．减小单摆振幅D．将单摆由山下移到山顶解析：选D　由单摆的周期公式T＝2π可知，g减小时周期会变大，正确选项为D。受迫振动和共振[记一记]1．受迫振动(1)概念：系统在周期性的外力(驱动力)作用下的振动。(2)振动特征：受迫振动的频率等于驱动力的频率，与系统的固有频率无关。2．共振(1)概念：驱动力的频率等于系统的固有频率时，受迫振动的振幅最大的现象。(2)共振条件：驱动力的频率等于系统的固有频率。(3)特征：共振时振幅最大。(4)共振曲线：如

6、图1－3所示。图1－3[试一试]3．(2014·成都摸底)如图1－4所示，质量相同的四个摆球悬于同一根横线上，四个摆的摆长分别为l1＝2m、l2＝1.5m、l3＝1m、l4＝0.5m。现以摆3为驱动摆，让摆3振动，使其余三个摆也振动起来，则摆球振动稳定后________。图1－4A．摆1的振幅一定最大　　　B．摆4的周期一定最短C．四个摆的振幅相同D．四个摆的周期相同解析：选D　让摆3振动，由其余三个摆做受迫振动，四个摆的周期相同，选项D正确。考点一简谐运动简谐运动的五个特征1．动力学特征F＝－kx，“－”表示回复力的方向与位移方向相反，k是比

7、例系数，不一定是弹簧的劲度系数。2．运动学特征简谐运动的加速度与物体偏离平衡位置的位移成正比而方向相反，为变加速运动，远离平衡位置时，x、F、a、Ep均增大，v、Ek均减小，靠近平衡位置时则相反。3．运动的周期性特征相隔T或nT的两个时刻振子处于同一位置且振动状态相同。4．对称性特征(1)相隔或(n为正整数)的两个时刻，振子位置关于平衡位置对称，位移、速度、加速度大小相等，方向相反。图1－5(2)如图1－5所示，振子经过关于平衡位置O对称的两点P、P′(OP＝OP′)时，速度的大小、动能、势能相等，相对于平衡位置的位移大小相等。(3)振子由P到

8、O所用时间等于由O到P′所用时间，即tPO＝tOP′(4)振子往复过程中通过同一段路程(如OP段)所用时间相等，即tOP＝tPO。5．能量特征振动的能