第16講

機械振動與機械波

光學(xué)匯報人：WPS-2-規(guī)律方法導(dǎo)引知識脈絡(luò)梳理-3-知識脈絡(luò)梳理規(guī)律方法導(dǎo)引-4-知識脈絡(luò)梳理規(guī)律方法導(dǎo)引2.思想方法(1)物理思想:理想模型思想、類比思想。(2)物理方法:圖象法、作圖法、臨界與極值法。-5-命題熱點二命題熱點三振動與波動的綜合應(yīng)用常以選擇題的形式考查波的圖象、波速、波長、頻率的關(guān)系。例1(多選)一列簡諧橫波,某時刻的圖象如圖甲所示,其中P、Q、A是波上的三個質(zhì)點,從該時刻開始計時,波上質(zhì)點A的振動圖象如圖乙所示,則以下說法正確的是(

)

A.t=0到t=0.2s,該波向x軸負方向傳播了5mB.質(zhì)點P比質(zhì)點Q先回到平衡位置C.經(jīng)過Δt=0.4s,質(zhì)點A通過的路程是4mD.t=0到t=0.2s,這段時間P的速度逐漸減小E.質(zhì)點A簡諧運動的表達式為y=2sin2.5πt(m)ACE命題熱點一-6-命題熱點一命題熱點二命題熱點三-7-命題熱點一命題熱點二命題熱點三思維導(dǎo)引

-8-命題熱點一命題熱點二命題熱點三例2如圖所示,實線為一列沿x軸正方向傳播的簡諧橫波在t=0時刻的波形,虛線是該波在t=0.20s時刻的波形,則此列波的周期可能為(

)A.0.16s B.0.20s C.0.32s D.0.40sA-9-命題熱點一命題熱點二命題熱點三思維導(dǎo)引

-10-命題熱點一命題熱點二命題熱點三規(guī)律方法1.判斷波的傳播方向和質(zhì)點振動方向的方法(1)上下坡法(圖甲)。(2)同側(cè)法(圖乙)。(3)微平移法(圖丙)。-11-命題熱點一命題熱點二命題熱點三-12-命題熱點一命題熱點二命題熱點三拓展訓(xùn)練1(2018·全國卷Ⅰ)一列簡諧橫波在t=s時的波形如圖甲所示,P、Q是介質(zhì)中的兩個質(zhì)點。圖乙是質(zhì)點Q的振動圖象。求:(1)波速及波的傳播方向;(2)質(zhì)點Q的平衡位置的x坐標。-13-命題熱點一命題熱點二命題熱點三答案:(1)0.18m/s

x軸負方向(2)9cm其振動狀態(tài)向x軸負方向傳播至P點處,由此及v=18cm/s式有xQ-xP=vΔt=6cm則質(zhì)點Q的平衡位置的x坐標為xQ=9cm。-14-命題熱點一命題熱點三光的折射和全反射常以計算題的形式考查光的折射和全反射。例3命題熱點二-15-命題熱點一命題熱點二命題熱點三解析(1)在O點左側(cè),設(shè)從E點射入的光線進入玻璃磚后在上表面的入射角恰好等于全反射的臨界角θ,則OE區(qū)域的入射光線經(jīng)上表面折射后都能從玻璃磚射出,如圖。-16-命題熱點一命題熱點二命題熱點三-17-命題熱點一命題熱點二命題熱點三思維導(dǎo)引

-18-命題熱點一命題熱點二命題熱點三規(guī)律方法光的折射和全反射題型的分析思路(1)確定要研究的光線。有時會分析、尋找臨界光線、邊界光線作為研究對象。(2)找入射點,確認界面,并畫出法線。(3)明確兩介質(zhì)折射率的大小關(guān)系。①若光疏→光密:定有反射、折射光線。②若光密→光疏:如果入射角大于或等于臨界角,一定發(fā)生全反射。(4)根據(jù)反射定律、折射定律列出關(guān)系式,結(jié)合幾何關(guān)系等,具體求解。-19-命題熱點一命題熱點二命題熱點三光的波動性以選擇題的形式考查折射率與光的傳播速度、頻率的關(guān)系,干涉、衍射圖樣與頻率的關(guān)系。例4(多選)半圓形玻璃磚橫截面如圖所示,AB為直徑,O點為圓心。在該截面內(nèi)有a、b兩束單色可見光從空氣中垂直于AB射入玻璃磚,兩入射點到O點的距離相等。兩束光在半圓邊界上反射和折射的情況如圖所示,則a、b兩束光(

)A.在同種均勻介質(zhì)中傳播,a光的傳播速度較大B.以相同的入射角從空氣斜射入水中,b光的折射角大C.a光的波長比b光的波長小D.分別通過同一雙縫干涉裝置,a光的相鄰亮條紋間距大AD-20-命題熱點一命題熱點二命題熱點三-21-命題熱點一命題熱點二命題熱點三思維導(dǎo)引

-22-命題熱點一命題熱點二命題熱點三拓展訓(xùn)練2在雙縫干涉實驗中,分別用紅色和綠色的激光照射同一雙縫,在雙縫后的屏幕上,紅光的干涉條紋間距Δx1與綠光的干涉條紋間距Δx2相比,Δx1

(選填“>”“=”或“<”)Δx2。若實驗中紅光的波長為630nm,雙縫與屏幕的距離為1.00m,測得第1條到第6條亮條紋中心間的距離為10.5mm,則雙縫之間的距離為

mm。答案>

0.3-23-12341.關(guān)于機械波,下列說法正確的是(

)A.機械波的傳播過程也是傳遞能量的過程B.機械波的頻率與波源振動的頻率無關(guān)C.機械波不能產(chǎn)生干涉、衍射現(xiàn)象D.機械波能在真空中傳播A解析:機械波的傳播過程也是傳遞能量的過程,選項A正確;機械波的頻率與波源振動的頻率相同,選項B錯誤;機械波能產(chǎn)生干涉、衍射現(xiàn)象,選項C錯誤;機械波不能在真空中傳播,只能在介質(zhì)中傳播,選項D錯誤。-24-12342.(多選)關(guān)于下列光學(xué)現(xiàn)象,說法正確的是(

)A.水中藍光的傳播速度比紅光快B.光從空氣射入玻璃時可能發(fā)生全反射C.在岸邊觀察前方水中的一條魚,魚的實際深度比看到的要深D.分別用藍光和紅光在同一裝置上做雙縫干涉實驗,用紅光時得到的條紋間距更寬CD-25-12343.(2016·全國卷Ⅱ)(1)關(guān)于電磁波,下列說法正確的是

。

A.電磁波在真空中的傳播速度與電磁波的頻率無關(guān)B.周期性變化的電場和磁場可以相互激發(fā),形成電磁波C.電磁波在真空中自由傳播時,其傳播方向與電場強度、磁感應(yīng)強度均垂直D.利用電磁波傳遞信號可以實現(xiàn)無線通信,但電磁波不能通過電纜、光纜傳輸E.電磁波可以由電磁振蕩產(chǎn)生,若波源的電磁振蕩停止,空間的電磁波隨即消失-26-1234(2)一列簡諧橫波在介質(zhì)中沿x軸正向傳播,波長不小于10cm。O和A是介質(zhì)中平衡位置分別位于x=0和x=5cm處的兩個質(zhì)點。t=0時開始觀測,此時質(zhì)點O的位移為y=4cm,質(zhì)點A處于波峰位置;t=s時,質(zhì)點O第一次回到平衡位置;t=1s時,質(zhì)點A第一次回到平衡位置。求:①簡諧波的周期、波速和波長;②質(zhì)點O的位移隨時間變化的關(guān)系式。答案(1)ABC(2)①4s

7.5cm/s

30cm-27-1234解析(1)電磁波在真空中的傳播速度為光速,A選項正確;電磁波是由周期性變化的電場和磁場相互激發(fā)產(chǎn)生的,B選項正確;傳播速度方向、電場方向、磁場方向三者兩兩垂直,C選項正確;電磁波可以通過光纜傳播,D選項錯誤;當(dāng)電磁振蕩消失后,電磁波可繼續(xù)傳播,E選項錯誤。-28-1234-29-12344.(2018·全國卷Ⅱ)如圖所示,△ABC是一直角三棱鏡的橫截面,∠A=90°,∠B=60°。一細光束從BC邊的D點折射后,射到AC邊的E點,發(fā)生全反射后經(jīng)AB邊的F點射出,EG垂直于AC交BC于G,D恰好是CG的中點,不計多次反射。(1)求出射光相對于D點的入射光的偏角;(2)為實現(xiàn)上述光路,棱鏡折射率的取值應(yīng)在什么范圍?-30-1234解析:(1)光線在BC面上折射,由折射定律有sini1=nsinr1①式中,n為棱鏡的折射率,i1和r1分別是該光線在BC面上的入射角和折射角。光線在AC面上發(fā)生全反射,由反射定律有i2=r2②式中i2和r2分別是該光線在AC面上的入射角和反射角。光線在AB面上發(fā)生折射,由折射定律有nsini3=sinr3③式中i3和r3分別是該光線在AB面上的入射角和折射角。由幾何關(guān)系得i2=r2=60°,r1=i3=30°④F點的出射光相對于D點的入射光的偏角為δ=(r1-i1)