选修3-4复习课件

第三讲 光的折射 全反射 玻璃的折射率
实验：测定
一、光的折射 1．光的折射 光从一种介质进入另一种介质时，传播方向发生改 变的现象称为光的折射现象．
2．光的折射定律 (1)内容：折射光线与入射光线、法线处在 同一平面内 ，折射光线与入射光线分别位于 ______________ 法线 的两侧，入射角的正弦与折射角的正弦 __________ 正比． 成___________
同一介质折射率
同一介质中速度 波长 临界角
小→大
大→小 大→小 大→小
四、测定玻璃的折射率 1 ． 实验原理： 如图所示，用插针法找出入射光线 AO 对应的出射光线 O′B，确定 O′点，画出折射 光线 OO′，然后用量角器测量角 θ1、θ2，根据 n＝ sin θ1 |PN| 或 n＝ 计算出玻璃的折射率． sin θ2 |QN′|
(2)测量 ③测摆长：用米尺量出摆线长 l，精确到毫米，用游标 卡尺测出小球直径 D， 也精确到毫米； 则单摆的摆长 l′ D ＝l＋ . 2 ④测周期： 将单摆从平衡位置拉开一个角度 (小于 10° )， 然后释放小球，记下单摆摆动 30～50 次的总时间，算 出平均每摆动一次的时间，即为单摆的振动周期．反 复测量三次，再算出测得周期数值的平均值． ⑤改变摆长，重做几次实验．
三、光的色散 1．定义：含有多种颜色的光被分解 为单色光的现象叫做光的色散，如图 所示，光谱中红光在最上端，紫光在 最下端，中间是橙、黄、绿、蓝、靛 等色光． 2．白光的组成：光的色散现象说明白光是复色光， 是由红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫7种单色光组成 的．
3．各种色光的比较 颜色 频率ν 红 橙 黄 绿 蓝 靛 紫 低→高
重力势能与动能 能量转 动能与弹性势能的相互转 的相互转化，机 化关系 化，机械能守恒 械能守恒
固有 周期
无关 与振幅_______ 与振子质量有关
l T＝2π g 与振幅、摆球质量 无关 ______
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表示简谐运动的快慢，(ωt＋φ)代表简谐 运动的相位，φ叫做初相．
复习指导
1. 机械振动、机械波：考查的知识点不会面面俱到， 以中等难度的题目为主．对 “简谐运动 ”的考查相对 较少，主要考查振动图象和波动图象以及波的传播 规律等. 2. 预计在 2013 年的高考中将以中等或中等偏下难度 题目的考查为主，考查学生对基本概念规律如波长、 波速、频率及三者的关系，振动图象、波动图象等 知识.
波长． ②振动在一个周期里传播的距离等于一个________
③在简谐横波的波形图线中，一个完整的正(余)弦曲 线在横轴上所截取的距离等于一个波长． (2)波速：波的传播速度．机械波的传播速度只与 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． (3)频率：波的频率始终等的值与当地的 重力加速度比较，分析误差产生的原因．
第二讲
机械波
一、机械波的形成和传播 1．机械波的概念
2.描述波的物理量 情况 总是相同的两个相 (1)波长：在波动中，振动_______ 邻质点间的距离． ①对于简谐横波，相邻的两个波峰或相邻的两个波谷 之间的距离等于一个波长．对于纵波，相邻的两个密 部中央或相邻的两个疏部中央之间的距离等于一个波 长．
三、实验：用单摆测定重力加速度 1．实验目的 (1)学会用单摆测定当地的重力加速度． (2)加深对单摆振动周期公式的理解． (3)学会使用秒表．
2．实验原理 单摆在摆角很小(小于 5° )时，其摆动可以看作简谐运 动，实验中为便于观察和操作，角度可增大到 10° ， 其振动周期为 T＝2π l ，其中 l 为摆长，g 为当地 g
(6)连接OO′，线段OO′就代表了沿AO方向入射的光 线在玻璃砖中的传播方向，入射角θ1＝∠AON，折 射角θ2＝∠O′ON′.用量角器量出入射角和折射角， 从三角函数表中查出它们的正弦值． (7)用上述方法分别测出入射角为30°、45°、60° 时的折射角，查出正弦值．
2.多普勒效应 (1)现象：由于波源和观察者之间有相对运动，使观察 者感到频率发生变化的现象． (2)实质：波源的频率没有变化，观察者接收到的频率 发生了变化． (3)相对运动与频率的关系： ①观察者与波源相对静止，观察者接收到的频率等于 波源频率． ②观察者与波源相互靠近，观察者接收到的频率大于 波源频率． ③观察者与波源相互远离，观察者接收到的频率小于 波源频率．
二、全反射 1．条件：(1)光从光密介质射入光疏介质． 临界角． (2)入射角等于或大于______________ 折射光 2．现象：__________完全消失，只剩下反射光．
1 3．临界角：sin C＝ ，C 为折射角等于 90° 时的 n 入射角．
4．应用：(1)全反射棱镜．(2)光导纤维，如图所示．
波的图象
图象意义
一质点位移随 某时刻所有质点 时间变化的规 相对平衡位置的 律 位移
图象特点
图象信息
图象变化
(1) 振 动 周 期 、 振 幅 (1) 波 长 、 振 幅 (2)各时刻质点的位移、 (2)任意一质点此 速 度 、 加 速 度 ( 包 括 刻的位移和加速 大小、方向) 度方向 随时间推移，图 随时间推移图象延续， 象沿传播方向平 但原有形状不变 移 一个波长
(4)在射线AO上插上两枚大头针P1、P2，透过玻璃 砖观察大头针P1、P2的像调整视线方向，直到P2挡 住P1的像．再在观察的这一侧即光线的出射面bb′ 一侧插两枚大头针P3、P4，使P3挡住P1、P2的像， P4挡住P3及P1、P2的像，记下P3、P4的位置． (5)移去玻璃砖和大头针，连接P3、P4并延长交bb′ 于O′，射线O′B就代表了沿AO方向入射的光线通过 玻璃砖后的传播方向．
(3)数据处理 方法一： 将测得的几次的周期 T 和摆长 l 代入公式 g 4π2l ＝ 2 中算出重力加速度 g 的值， 再算出 g 的平均值， T 即为当地的重力加速度的值．
方法二：图象法
由单摆的周期公式 T＝2π l 可得 l＝ g
g 2 2 T ，因此以摆长 l 为纵轴，以 T 为横 2 4π 轴， 做出 l－T2 图象， 是一条过原点的直 线，如图所示，求出斜率 k，即可求出 g 值． l Δl g＝4π k，k＝ 2＝ 2. T ΔT
(4)波长、波速和频率的关系 ①波速的几种求法： Δx λ a．v＝ ；b.v＝ ＝λf. Δt T ②v＝λf 不仅适用于机械波，亦适用于电磁波． ③机械波由一种介质进入另一种介质时，由于 f 不会 改变，而 v 将改变，故 λ 亦改变．
二、振动图象与波的图象的对比和应用 两种图象 振动图象 比较内容
内容 衍射 和干涉 定义 现象 可观察到现象的 条件
缝、孔的宽度或 波可以绕过障碍 波能偏离直线而 障碍物的尺寸跟 波的衍射 物继续传播的现 传到直线传播以 波长相差不多或 象 外的空间 者小于波长 频率相同的两列 振动强弱相间的 波叠加，使某些 区域．某些区域 两列波的频率相 波的干涉 区域的振动加强、 总是加强，某些 同、相差恒定 某些区域的振动 区域总是减弱 减弱
2．实验器材 白纸，图钉(四枚)，大头针(四枚)，直尺(或三角板)， 铅笔，量角器，平木板，长方形玻璃砖．
3．实验步骤 (1)如图所示，用4个图钉将白纸 钉在绘图板上． (2)在白纸上画一条直线aa′作为 界面．过aa′上的一点O画出界面 的法线NN′，过O点画一条射线 AO作入射光线． (3)把长方形玻璃砖放在白纸上， 使它的一条长边跟aa′对齐，画出 玻璃砖的另一边bb′.
4π2l 重力加速度，由此可得 g＝ 2 ，据此，只要测出摆 T 长 l 和周期 T，就可以计算出当地重力加速度 g 的数 值．
3．实验器材 长约1 m的细丝线一根，通过球心开有小孔的金属球 一个，带有铁夹的铁架台，毫米刻度尺、秒表、游标 卡尺．
4．实验步骤 (1)仪器安装 ①让线的一端穿过小球的小孔，然后打一个结，做 成单摆．如图所示． ②把线的上端用铁夹固定在铁架台上，把铁架台放 在实验桌边，使铁夹伸到桌面以外，让摆球自由下 垂，在单摆平衡位置处做上标记，如图所示．
高考目标
折射率 Ⅰ 全反射、光导纤维 Ⅰ 光的干涉、衍射和偏振 Ⅰ 变化的电场产生磁场，变化的磁场产生电场，电磁 波及其传播 Ⅰ 电磁波的产生发射及接收 Ⅰ 电磁波谱 Ⅰ 狭义相对论的基本假设 Ⅰ 质速关系 质能关系 Ⅰ 相对论，质能关系式 Ⅰ 实验一：测定玻璃的折射率 实验二：用双缝干涉测光的波长
二、受迫振动和共振 周期性驱动力 1．受迫振动：物体在____________________ 作用下 的振动．做受迫振动的物体，它的周期(或频率)等 驱动力 的周期(或频率)，而与物体的固有周 于__________ 期(或频率) 无 关． ______
2．共振：做受迫振动的物体，它的固有频率与驱动 相等 力的频率越接近，其振幅就越大，当二者________ 时(即f驱＝f固)，振幅达到最大，这就是共振现象．共 振曲线如图．
机械振动、机械波 光和电磁波
高考目标 简谐运动Ⅰ 简谐运动的公式和图象 Ⅱ 单摆、单摆的周期公式 Ⅰ 受迫振动和共振 Ⅰ 机械波 Ⅰ 横波和纵波 Ⅰ 横波的图象 Ⅱ 波速、波长和频率(周期)的关系 Ⅱ 波的干涉和衍射现象 Ⅰ 多普勒效应 Ⅰ 实验：研究单摆的运动、用单摆测重力加速度 光的折射定律 Ⅱ
第一讲 机械振动
一、简谐运动的规律 1．简谐运动的两个模型 模型 弹簧振子 单摆
示意图
简 谐 (1) 弹 簧 质 量 可 忽 略 (1) 摆线为不可伸缩的轻 运 动 (2) 无 摩 擦 等 阻 力 (3) 细线 (2) 无空气等阻力 (3) 条件 在弹簧弹性限度内 最大摆角小于5° 回 复 弹簧的弹力 F 回 ＝ F 弹 摆球重力沿切线方向的 －kx ＝__________ 力 分力 平衡 位置 F回＝0位置，弹簧处 F回＝0位置，小球摆动的 最低点(此时F向心≠0) 于原长