2019高考物理大二轮复习专题八机械振动与机械波光学17机械振动与机械波光学课件.ppt

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1、第17讲 机械振动与机械波 光学,考情分析备考定向,-4-,知识脉络梳理,规律方法导引,-5-,知识脉络梳理,规律方法导引,-6-,知识脉络梳理,规律方法导引,2.思想方法 (1)物理思想:理想模型思想、类比思想。 (2)物理方法:图象法、作图法、临界与极值法。,-7-,命题热点一,命题热点二,命题热点三,振动与波动的综合应用 常以选择题的形式考查波的图象、波速、波长、频率的关系。 例1(多选)一列简谐横波,某时刻的图象如图甲所示,其中P、Q、A是波上的三个质点,从该时刻开始计时,波上质点A的振动图象如图乙所示,则以下说法正确的是( )A.t=0到t=0.2 s,该波向x轴负方向传播了5 m

2、B.质点P比质点Q先回到平衡位置 C.经过t=0.4 s,质点A通过的路程是4 m D.t=0到t=0.2 s,这段时间P的速度逐渐减小 E.质点A简谐运动的表达式为y=2sin 2.5t(m),ACE,-8-,命题热点一,命题热点二,命题热点三,-9-,命题热点一,命题热点二,命题热点三,思维导引,-10-,命题热点一,命题热点二,命题热点三,例2如图所示,实线为一列沿x轴正方向传播的简谐横波在t=0时刻的波形,虚线是该波在t=0.20 s 时刻的波形,则此列波的周期可能为( )A.0.16 s B.0.20 s C.0.32 s D.0.40 s,A,-11-,命题热点一,命题热点二,命题

3、热点三,思维导引,-12-,命题热点一,命题热点二,命题热点三,规律方法1.判断波的传播方向和质点振动方向的方法 (1)上下坡法(图甲)。 (2)同侧法(图乙)。 (3)微平移法(图丙)。,-13-,命题热点一,命题热点二,命题热点三,-14-,命题热点一,命题热点二,命题热点三,拓展训练1(2018全国卷)一列简谐横波在t= s时的波形如图甲所示,P、Q是介质中的两个质点。图乙是质点Q的振动图象。求:(1)波速及波的传播方向; (2)质点Q的平衡位置的x坐标。,-15-,命题热点一,命题热点二,命题热点三,答案:(1)0.18 m/s x轴负方向 (2)9 cm,其振动状态向x轴负方向传播至

4、P点处,由此及v=18 cm/s式有 xQ-xP=vt=6 cm 则质点Q的平衡位置的x坐标为xQ=9 cm。,-16-,命题热点一,命题热点二,命题热点三,光的折射和全反射 常以计算题的形式考查光的折射和全反射。,例3,-17-,命题热点一,命题热点二,命题热点三,解析 (1)在O点左侧,设从E点射入的光线进入玻璃砖后在上表面的入射角恰好等于全反射的临界角,则OE区域的入射光线经上表面折射后都能从玻璃砖射出,如图。,-18-,命题热点一,命题热点二,命题热点三,-19-,命题热点一,命题热点二,命题热点三,思维导引,-20-,命题热点一,命题热点二,命题热点三,规律方法光的折射和全反射题型的

5、分析思路 (1)确定要研究的光线。有时会分析、寻找临界光线、边界光线作为研究对象。 (2)找入射点,确认界面,并画出法线。 (3)明确两介质折射率的大小关系。 若光疏光密:定有反射、折射光线。 若光密光疏:如果入射角大于或等于临界角,一定发生全反射。 (4)根据反射定律、折射定律列出关系式,结合几何关系等,具体求解。,-21-,命题热点一,命题热点二,命题热点三,光的波动性 以选择题的形式考查折射率与光的传播速度、频率的关系,干涉、衍射图样与频率的关系。 例4(多选)半圆形玻璃砖横截面如图所示,AB为直径,O点为圆心。在该截面内有a、b两束单色可见光从空气中垂直于AB射入玻璃砖,两入射点到O点

6、的距离相等。两束光在半圆边界上反射和折射的情况如图所示,则a、b两束光( )A.在同种均匀介质中传播,a光的传播速度较大 B.以相同的入射角从空气斜射入水中,b光的折射角大 C.a光的波长比b光的波长小 D.分别通过同一双缝干涉装置,a光的相邻亮条纹间距大,AD,-22-,命题热点一,命题热点二,命题热点三,-23-,命题热点一,命题热点二,命题热点三,思维导引,-24-,命题热点一,命题热点二,命题热点三,拓展训练2在双缝干涉实验中,分别用红色和绿色的激光照射同一双缝,在双缝后的屏幕上,红光的干涉条纹间距x1与绿光的干涉条纹间距x2相比,x1 (选填“”“=”或“”)x2。若实验中红光的波长

7、为630 nm,双缝与屏幕的距离为1.00 m,测得第1条到第6条亮条纹中心间的距离为10.5 mm,则双缝之间的距离为 mm。,答案 0.3,-25-,1,2,3,4,1.关于机械波,下列说法正确的是( ) A.机械波的传播过程也是传递能量的过程 B.机械波的频率与波源振动的频率无关 C.机械波不能产生干涉、衍射现象 D.机械波能在真空中传播,A,解析:机械波的传播过程也是传递能量的过程,选项A正确;机械波的频率与波源振动的频率相同,选项B错误;机械波能产生干涉、衍射现象,选项C错误;机械波不能在真空中传播,只能在介质中传播,选项D错误。,-26-,1,2,3,4,2.(多选)关于下列光学现

8、象,说法正确的是( ) A.水中蓝光的传播速度比红光快 B.光从空气射入玻璃时可能发生全反射 C.在岸边观察前方水中的一条鱼,鱼的实际深度比看到的要深 D.分别用蓝光和红光在同一装置上做双缝干涉实验,用红光时得到的条纹间距更宽,CD,-27-,1,2,3,4,3.(2016全国卷)(1)关于电磁波,下列说法正确的是 。 A.电磁波在真空中的传播速度与电磁波的频率无关 B.周期性变化的电场和磁场可以相互激发,形成电磁波 C.电磁波在真空中自由传播时,其传播方向与电场强度、磁感应强度均垂直 D.利用电磁波传递信号可以实现无线通信,但电磁波不能通过电缆、光缆传输 E.电磁波可以由电磁振荡产生,若波源

9、的电磁振荡停止,空间的电磁波随即消失,-28-,1,2,3,4,(2)一列简谐横波在介质中沿x轴正向传播,波长不小于10 cm。O和A是介质中平衡位置分别位于x=0和x=5 cm处的两个质点。t=0时开始观测,此时质点O的位移为y=4 cm,质点A处于波峰位置;t= s时,质点O第一次回到平衡位置;t=1 s时,质点A第一次回到平衡位置。求: 简谐波的周期、波速和波长; 质点O的位移随时间变化的关系式。,答案 (1)ABC (2)4 s 7.5 cm/s 30 cm,-29-,1,2,3,4,解析 (1)电磁波在真空中的传播速度为光速,A选项正确;电磁波是由周期性变化的电场和磁场相互激发产生的

10、,B选项正确;传播速度方向、电场方向、磁场方向三者两两垂直,C选项正确;电磁波可以通过光缆传播,D选项错误;当电磁振荡消失后,电磁波可继续传播,E选项错误。,-30-,1,2,3,4,-31-,1,2,3,4,4.(2018全国卷)如图所示,ABC是一直角三棱镜的横截面,A=90,B=60。一细光束从BC边的D点折射后,射到AC边的E点,发生全反射后经AB边的F点射出,EG垂直于AC交BC于G,D恰好是CG的中点,不计多次反射。(1)求出射光相对于D点的入射光的偏角; (2)为实现上述光路,棱镜折射率的取值应在什么范围?,-32-,1,2,3,4,解析:(1)光线在BC面上折射,由折射定律有

11、sin i1=nsin r1 式中,n为棱镜的折射率,i1和r1分别是该光线在BC面上的入射角和折射角。光线在AC面上发生全反射,由反射定律有 i2=r2 式中i2和r2分别是该光线在AC面上的入射角和反射角。 光线在AB面上发生折射,由折射定律有nsin i3=sin r3 式中i3和r3分别是该光线在AB面上的入射角和折射角。 由几何关系得i2=r2=60,r1=i3=30 F点的出射光相对于D点的入射光的偏角为 =(r1-i1)+(180-i2-r2)+(r3-i3) 由式得=60。,-33-,1,2,3,4,(2)光线在AC面上发生全反射,光线在AB面上不发生全反射,有nsin i2n

12、sin Cnsin i3 式中C是全反射临界角,满足nsin C=1 由式知,棱镜的折射率n的取值范围应为,-34-,玻璃三棱镜中的折射和全反射问题 【典例示范】 如图所示,直角玻璃三棱镜置于空气中,已知A=60,C=90,一束极细的光于AC的中点D垂直AC面入射,AD=a,棱镜的折射率为n= ,求:(1)此玻璃的临界角; (2)光从棱镜第一次射入空气时的折射角; (3)光从进入棱镜到它第一次射入空气所经历的时间(设光在真空中的传播速度为c)。,-35-,思维流程,-36-,以题说法光在玻璃三棱镜中的折射和全反射问题,作好规范的光路图是解决问题的关键,特别应注意法线作为辅助线的作用,通过作图构建几何三角形,然后利用三棱镜的角度关系和几何知识求解。,-37-,针对训练 如图所示的等腰直角三角形ABC为某透明介质的横截面,O为BC边的中点。位于O点处的点光源在透明介质的该横截面内向各个方向发射光线,其中从AC边上的D点射出的光线平行于BC,从E点射出的光线垂直于BC向上。已知BC边长为2l,DOC=15。求:(1)该光在介质中发生全反射的临界角的大小;,-38-,