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第六单元选修必考部分知识网络构建第六单元│知识网络构建考情分析预测在选修3—4中，命题的重点是简谐运动与机械波的图象、单摆周期公式的应用和共振、波长、波速、频率间的关系、波的干涉和衍射、光的折射定律、全反射。在选修3—5中，动量定恒问题在浙江省考试说明要求以实验题的形式出现，是2级要求，所以复习这部分主要用动量守恒定律来设计实验方案和注重实验细节。原子物理知识高考命题的重点是：α粒子散射实验、核反应的定律、电荷数守恒、玻尔原子模型、能级跃迁及波长、频率和波速三者的关系、衰变规律等知识。第六单元│考情分析预测第六单元│考情分析预测预测2011年高考涉及本单元的考题主要表现为以下几种形式：1．振动与波动图象结合波速公式仍然是机械波命题的特点。2．可能考查光的反射与折射、全反射现象、光导纤维、折射率与频率的关系、光的偏振现象、光的干涉和衍射现象、光电效应、光的粒子性的选择题。3．考查“测量玻璃的折射率”、“用双缝干涉测光的波长”的实验题。4．考查动量守恒定律实验题。5．考查原子物理知识的选择题，计算题会考查核能、爱因斯坦的质能方程、原子核与力学的综合等知识，这种题对能力要求较高，有一定的难度。专题十三│振动与波光学专题十三振动与波光学考情分析预测专题十三│考情分析预测1．从近年来新课标区的高考题可看出，本讲的考查往往以拼盘的形式，命制一个选择题或填空题和一个计算题，分别考查振动和波、光的折射与全反射等知识。2．本讲内容主要包括振动和波、光学，其中振动与波部分的命题热点是：振动图象、波动图象、波速公式等；光学部分的命题热点是光的折射、全反射。3．预计2011年高考该讲的考题主要是：(1)涉及振动图象特点是波的图象问题；(2)侧重于“光路”考查的几何光学(折射、全反射等)问题，一般是考查光线去向的定性分析和定量计算问题；(3)“利用单摆测重力加速度”和“利用玻璃砖测折射率”的实验等。主干知识整合专题十三│主干知识整合一、简谐运动1．特点(1)振动过程中各物理量的变化：当质点远离平衡位置时，位移、回复力(F＝－kx)、加速度(a＝－kxm)均变大，速度、动能均变小；反之则相反。(2)在简谐运动中，位移的起点始终规定为平衡位置，因此位移的方向总是背离平衡位置；而回复力(加速度)方向总是指向平衡位置，所以位移与回复力方向总是相反。专题十三│主干知识整合(3)对称性：振动质点在关于平衡位置对称的两点，位移、回复力、加速度等大反向；动能、势能等大；速度等大，方向可能相同，也可能相反。(4)周期性：简谐运动的位移、速度、加速度、回复力、动能和势能都随时间作周期性变化。(5)质点振动的路程x＝4nA，A为振幅，n为振动的周期次数。在从任意时刻开始计时的一个周期内或半周期内，质点的路程分别为4A和2A，但从不同时刻开始计时的四分之一周期内，路程不一定等于振幅A。2．特例：①弹簧振子；②单摆，其周期公式T＝2πLg。专题十三│主干知识整合二、机械波1．定义：机械振动在介质中的传播形成机械波。2．描述波的物理量(1)波长λ：两个相邻的在振动过程中对平衡位置的位移总是相同的质点间的距离叫波长。在横波中，两个相邻的波峰或相邻的波谷之间的距离等于一个波长；在纵波中，两个相邻的疏部或相邻的密部之间的距离等于波长。波长等于波在一个周期内向外传播的距离。(2)频率f(周期T)：波的频率(周期)等于振源的频率(周期)，与介质无关，波从一种介质进入另一种介质，频率(周期)是不变的。(3)波速v：v＝λT＝λf或v＝ΔxΔt，式中Δx为Δt时间内波沿传播方向传播的距离。专题十三│主干知识整合振动图象波动图象研究对象一个质点沿波传播方向上所有质点图象物理意义表示一个质点在各时刻的位移表示某时刻各质点的位移OA间距离表示一个周期表示一个波长图象变化原有图形不变，随时间t图形延伸沿t方向平移，不同时刻有不同的波形(除t＝nT之处)公式判断式：F＝kx或a＝－x周期：单摆T＝2π波速v＝λf＝3．振动图象与波动图象的比较专题十三│主干知识整合说明：简谐运动和其在介质中的传播形成简谐波的振幅、频率均相同。4．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，而且振动加强的区域和振动减弱的区域互相隔开，这种现象叫波的干涉。路程差Δx＝＋nλ(n＝0,1,2…)的点为振动减弱点；路程差Δx＝nλ(n＝0,1,2…)的点为振动加强点。5．波的衍射：波可以绕过障碍物继续传播，这种现象叫波的衍射。产生明显衍射的条件是波长大于障碍物或小孔的尺寸或差不多。6．多普勒效应：当波源与观察者相互接近时，观察者接收到的频率增大；如果二者远离，观察者接收到的频率减小。专题十三│主干知识整合二、光学1．光的折射定律：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，入射角的正弦跟折射角的正弦成正比。2．折射率n：把光从真空射入某种介质发生折射时，入射角的正弦与折射角的正弦之比，叫做介质的绝对折射率，简称折射率，符号用n表示。n＝sinθ1sinθ2。(1)某种介质的折射率，等于光在真空中的传播速度c与光在这种介质中的传播速度v之比，即n＝cv。(2)同一介质对频率大的光，折射率大。因此会发生光的色散现象。专题十三│主干知识整合(3)光的频率(颜色)由光源决定，与介质无关；光速由介质决定。光的色散：如图6－13－1所示，第一次折射时紫光的折射角最小，由n＝sinθ1sinθ2，介质对紫光的折射率最大。这表明：同一介质对频率大的光的折射率大。专题十三│主干知识整合3．全反射和临界角(1)发生全反射的条件：①光从光密介质进入光疏介质；②入射角大于或等于临界角。(2)临界角C：sinC＝1n。4．光的干涉与光的衍射(1)光的干涉：两列光波在空间相遇时发生叠加，在某些区域总加强，在另外一些区域总减弱，从而出现亮暗相间条纹的现象叫光的干涉。(2)光的衍射：光离开直线绕到障碍物阴影里的现象。专题十三│主干知识整合(3)双缝干涉、单缝衍射的对比条件光强度的分布条纹的宽度本质双缝干涉两个相干光源各明条纹的强度差不多相邻明(或暗)条纹间距Δx＝光波的叠加单缝衍射单缝宽度接近于光波波长中央明纹光强度大，随条纹级数的增加，强度衰减中央明纹宽度大，两侧宽度衰减要点热点探究专题十三│要点热点探究►探究一振动图象与波的图象问题1．由振动图象判定质点在某时刻的振动方向在振动图象中，比较与某时刻相邻的下一个时刻(远小于)的位移，从而确定质点在该时刻的振动方向。2．波的图象中波的传播方向与质点的振动方向(1)质点的振动方向与波传播方向的互求通常采用“上下坡法”：即将波形想象成一段坡路，沿着波传播的方向看，位于“上坡”上的各质点，振动方向向下，位于“下坡”上的各质点，振动方向向上。即所谓“上坡下振，下坡上振”。(2)知道某质点的振动方向、传播方向等信息则可画出该点附近波的图象。专题十三│要点热点探究例1一列简谐横波沿绳子由质点A向B传播，质点A、B间的水平距离x＝3m，如图6－13－2甲所示。当t＝0时，质点A刚从平衡位置开始振动，质点B的振动图象如图乙所示。则下列说法正确的是()A.质点A开始振动时的振动方向向上B．这列波的频率为4HzC．这列波的波速为1m/sD．t＝5s时，AB中点处的质点运动方向向下【点拨】判断选项D时，应先画出AB间的波形图。专题十三│要点热点探究AC【解析】由题图乙可知，质点B开始振动时的振动方向向上，又各质点开始振动的方向一样，故A对；T＝4s，故f＝0.25Hz，B错；从A到B用3s，v＝ΔxΔt＝1m/s，故C对；λ＝vf＝4m，t＝5s时，B点的振动方向向下，故画出t＝5s时，AB间的波形图如图所示，所以t＝5s时，AB中点处的质点位于“下坡”，运动方向向上，故选项D错误。专题十三│要点热点探究【点评】判断质点的振动方向或波的传播方向时，除了上述“上下坡法”外，还可采用下面两种方法：①相邻质点“带动”法：如果已知某质点的振动方向，在波的图象中找一个与它紧邻的另一质点，分析这两个质点哪一个先振，然后根据靠近振源的质点先振动，从而判断出波的传播方向。反之，如果知道了波的传播方向，由此法判断也可判断出待研究质点的振动方向。②微平移法：将t0时刻的波形沿波的传播方向平移Δx(小于λ4)得到t0＋Δt时刻的波形，比较位置坐标x处质点振动的位移变化(沿纵轴)，便可知道该点t0时刻的振动方向。专题十三│要点热点探究一列沿x正方向传播的横波，在某时刻的波形如图6－13－3甲所示，图乙为波源O以起振时刻作为计时起点的振动图象，由图可知()A．波源起振方向向下B．甲图可能是t＝6s时的波形C．甲图可能是t＝7s时的波形D．当质点P到达波谷时，质点N经过平衡位置向下振动专题十三│要点热点探究AB【解析】据振动图象可知，0时刻振源向下振动，A正确。周期为2s，由振动与波传播方向的关系可知，甲图O点的振动方向向下，故振动(传播)时间为周期2s的整数倍，B正确，C错误。P、N两点相距3λ4，故P到达波谷时质点N经过平衡位置向上振动，D错误。要点热点探究专题十三│要点热点探究►探究点二波的多解问题波传播的双向性和周期性导致了波动问题的结果具有多解。(1)波传播的双向性：波既可以沿x轴正向传播，也可以沿x轴负向传播。若波的传播方向不明确，应分别加以讨论或判断。(2)波传播的周期性①时间周期性：波动过程中，介质中每一个质点相对于平衡位置的位移随时间作周期性变化，这体现了时间的周期性，由此入手分析问题的解题方法可称为“质点振动法”。专题十三│要点热点探究②空间周期性：每一时刻，介质中沿波传播方向上各个质点的空间分布具有空间周期性。如相距波长整数倍的两个质点振动状态相同，即它们在任一时刻的位移、速度等均相同；相距半波长奇数倍的两个质点振动状态相反，即它们在任一时刻的位移、速度等均相反。由此入手分析问题的解题方法可称为“波形平移法”。若知道t1、t2两时刻的波形，将t1时刻的波形沿传播方向平移，直到与t2时刻的波形重合，设平移的距离最少为ΔL，则Δx＝nλ＋ΔL，v＝ΔxΔt。判断波的传播方向关键是确定波传播的距离Δx＝nλ＋ΔL中的ΔL。专题十三│要点热点探究例２[2010·福建卷]一列简谐横波在t＝0时刻的波形如图6－13－4中的实线所示，Δt＝0.02s时刻的波形如图中虚线所示。若该波的周期T大于0.02s，则该波的传播速度可能是()A．2m/sB．3m/sC．4m/sD．5m/s【点拨】求解时要注意波传播的双向性与周期性。这类问题通常有两种解法：质点振动法和波形平移法。专题十三│要点热点探究B【解析】解法一：质点振动法：(1)设波向右传播，则在0时刻x＝4m处的质点位于“下坡”，故向上振动，设经历Δt时间时质点运动到波峰的位置，则Δt＝14＋nT，即T＝4Δt4n＋1＝0.084n＋1当n＝0时，T＝0.08s＞0.02s，符合要求，此时v＝λT＝0.08m0.08s＝1m/s当n＝1时，T＝0.016s＜0.02s，不符合要求。专题十三│要点热点探究(2)设波向左传播，则在0时刻x＝4m处的质点向下振动，设经历Δt时间时质点运动到波峰的位置，则Δt＝34＋nT，即T＝4Δt4n＋3＝0.084n＋3当n＝0时，T＝0.083s＞0.02s，符合要求，此时v＝λT＝0.08m0.08s3＝3m/s当n＝1时，T＝0.087s＜0.02s，不符合要求。综上所述，只有B选项正确。专题十三│要点热点探究解法二：波的平移法(1)由图知，λ＝0.08m，设波向右传播，只有当波传播的距离为Δx＝0.02＋0.08n时，实线才会和虚线重合，所以v＝ΔxΔt＝0.02＋0.08n0.02＝1＋4nT＝λv＝0.084n＋1当n＝0时，T＝0.08s＞0.02s，符合要求，此时v＝1＋4n＝1m/s；当n＝1时，T＝0.016s＜0.02s，不符合要求。专题十三│要点热点探究(2)设波向左传播，只有当波传播的距离为Δx＝0.06＋0.08n时，实线才会和虚线重