2019年高中物理思维导图知识点总结
(完整)高中物理思维导图图解全集
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(2019新教材)人教版高中物理选择性必修第一册:第四章《光》思维导图知识点及练习题
光[自我校对]①cv②sin i sin r③光疏介质④临界角⑤1 n⑥必须是相干光源⑦缝、孔的大小小于等于波长⑧横波光的折射、全反射1.解决光的折射问题的常规思路(1)根据题意画出正确的光路图.(2)利用几何关系确定光路图中的边、角关系,要注意入射角、折射角均是与法线的夹角.(3)利用折射定律、折射率公式列式求解.2.有关全反射定律的应用技巧(1)首先判断是否为光从光密介质进入光疏介质,如果是,下一步就要再利用入射角和临界角的关系进一步判断,如果不是则直接应用折射定律解题即可.(2)分析光的全反射时,根据临界条件找出临界状态是解决这类题目的关键.(3)当发生全反射时,仍遵循光的反射定律和光路可逆性.【例1】Morpho蝴蝶的翅膀在阳光的照射下呈现出闪亮耀眼的蓝色光芒,这是因为光照射到翅膀的鳞片上发生了干涉.电子显微镜下鳞片结构的示意图见图.一束光以入射角i从a点入射,经过折射和反射后从b点出射.设鳞片的折射率为n,厚度为d,两片之间空气层厚度为h.取光在空气中的速度为c,求光从a 到b所需的时间t.解析:设光在鳞片中的折射角为r,折射定律sin i=n sin r在鳞片中传播的路程l1=2dcos r,传播速度v=cn,传播时间t1=l1v解得t1=2n2dc n2-sin2i同理,在空气中的传播时间t2=2h c cos i则t=t1+t2=2n2dc n2-sin2i+2hc cos i答案:2n2dc n2-sin2i+2hc cos i(1)根据题意画出正确的光路图.(2)利用几何关系确定光路图中的边、角关系,要注意入射角、折射角的确定.(3)利用反射定律、折射定律求解.(4)注意在折射现象中,光路是可逆的.光学元件的特点及对光线的作用1.棱镜对光有偏折作用:一般所说的棱镜都是用光密介质制作的.入射光线经三棱镜两次折射后,射出方向与入射方向相比,向底边偏折(若棱镜的折射率比棱镜外介质的折射率小,则结论相反).由于各种色光的折射率不同,因此一束白光经三棱镜折射后发生色散现象(红光偏折最小,紫光偏折最大).2.全反射棱镜:横截面是等腰直角三角形的棱镜叫全反射棱镜.选择适当的入射点可以使入射光线经过全反射棱镜的作用后偏转90°或180°,如图所示.要特别注意两种用法中光线在哪个表面发生全反射.3.玻璃砖:所谓玻璃砖一般指横截面为矩形的棱镜.当光线从上表面入射,从下表面射出时,其特点是:(1)射出光线和入射光线平行.(2)各种色光在第一次入射后就发生色散.(3)射出光线的侧移与折射率、入射角及玻璃砖的厚度有关.(4)可利用玻璃砖测定玻璃的折射率.【例2】如图所示,某三棱镜的截面是一直角三角形,棱镜材料的折射率为n,底面BC涂黑,入射光沿平行于底面BC的方向射向AB面,经AB和AC折射后射出.为了使上述入射光线能从AC面射出,求折射率n的取值范围.解析:设第一次发生折射时入射角和折射角分别为α和β,第二次发生折射时的入射角为γ则sin α=n sin β要在AC面上不发生全反射,要求sin γ<1 n同时由题可知:β+γ=90°,α=60°因此有:n<7 2.又n本身大于1,故n的取值范围:1<n<7 2答案:1<n<72光的干涉和衍射的比较1.两者的产生条件不同:产生干涉的条件是两列光波频率相同,振动方向相同,相位差恒定;产生明显衍射现象的条件是障碍物或小孔的尺寸跟光的波长相差不多,甚至比光的波长还要小.2.图样特点不同:单色光双缝干涉产生的是等间距、明暗相间且亮度基本相同的条纹;单缝衍射产生的是中央最宽、最亮,其他窄且暗的明暗相间条纹,并且各相邻条纹间距不等.3.波长对条纹间距的影响:无论是双缝干涉还是单缝衍射,所形成的条纹间距和宽度都随波长增加而增大.双缝干涉中相邻明纹或暗纹间距为Δx=l dλ.【例3】表面附有油膜的透明玻璃片,当有阳光照射时,可在表面和玻璃片边缘分别看到彩色图样,则前者是________现象,后者是________现象.解析:附有油膜的玻璃片表面发生薄膜干涉而看到彩色图样,周围发生衍射也能看到彩色图样.两者原理不一样.答案:干涉衍射(1)产生干涉是有条件的,产生衍射只有明显不明显之说.(2)干涉与衍射的本质都是光波叠加的结果.1.中国古人对许多自然现象有深刻认识,唐人张志和在《玄真子·涛之灵》中写道:“雨色映日而为虹”.从物理学的角度看,虹是太阳光经过雨滴的两次折射和一次反射形成的.图是彩虹成因的简化示意图,其中a、b是两种不同频率的单色光,则两光()A.在同种玻璃中传播,a光的传播速度一定小于b光B.以相同角度斜射到同一玻璃板透过平行表面后,b光侧移量小C.在同一介质中传播时两种光的频率相同D.以相同的入射角从水中射入空气,在空气中只能看到一种光时,一定是a光E.以相同的入射角从水中射入空气,在空气中只能看到一种光时,一定是b光解析:由题图可知,a光在同一介质中的折射率大,其频率大.选项C错误.根据n=cv,知a光在玻璃中的传播速度小,选项A正确.当a、b光以相同的角度斜射到同一玻璃板上后,其光路图如右图所示,由图可知,a光的侧移量大,选项B正确.由sin C=1n,可知a光的临界角小,即a光比b光容易发生全反射,因此在空气中只能看到一种光时,一定是b光,选项D错误,E正确.答案:ABE2.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Δx1与绿光的干涉条纹间距Δx2相比,Δx1________Δx2(填“>”、“<”或“=”).若实验中红光的波长为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.解析:由公式Δx=Ldλ可知,Δx1>Δx2.相邻亮条纹之间的距离为Δx=10.55mm=2.1 mm,双缝间的距离d=LλΔx,代入数据得d=0.300 mm.答案:>0.3003.如图所示,玻璃球冠的折射率为3,其底面镀银,底面的半径是球半径的32倍;在过球心O 且垂直于底面的平面(纸面)内,有一与底面垂直的光线射到玻璃球冠上的M点,该光线的延长线恰好过底面边缘上的A点,求该光线从球面射出的方向相对于其初始入射方向的偏角.解析:设球半径为R,球冠底面中心为O′,连接OO′,则OO′⊥AB.令∠OAO′=α,有cos α=O′AOA=32RR①即α=30°②由题意知MA⊥AB所以∠OAM=60°③设图中N点为光线在球冠内底面上的反射点,所考虑的光线的光路图如图所示.设光线在M点的入射角为i,折射角为r,在N点的入射角为i′,反射角为i″,玻璃的折射率为n.由于△OAM为等边三角形,有i=60°④由折射定律有sin i=n sin r ⑤代入题给条件n=3得r=30°⑥作底面在N点的法线NE,由NE∥AM,有i′=30°⑦根据反射定律,有i″=30°⑧连接ON,由几何关系知△MAN≌△MON,故有∠MNO=60°⑨由⑦⑨式得∠ENO=30°⑩于是∠ENO为反射角,ON为反射光线.这一反射光线经球面再次折射后不改变方向.所以,射出玻璃球冠的光线相对于入射光线的偏角β为β=180°-∠ENO=150°⑪答案:150°4.如图所示,在注满水的游泳池的池底有一点光源A,它到池边的水平距离为3.0 m.从点光源A射向池边的光线AB与竖直方向的夹角恰好等于全反射的临界角,水的折射率为4 3.(1)求池内的水深;(2)一救生员坐在离池边不远处的高凳上,他的眼睛到池面的高度为2.0 m.当他看到正前下方的点光源A时,他的眼睛所接受的光线与竖直方向的夹角恰好为45°.求救生员的眼睛到池边的水平距离(结果保留1位有效数字).解析:(1)如图,设到达池边的光线的入射角为i,依题意,水的折射率n=4 3,光线的折射角θ=90°.由折射定律有n sin i=sin θ①由几何关系有sin i=ll2+h2②式中,l=3.0 m,h是池内水的深度.联立①②式并代入题给数据得h=7 m≈2.6 m ③(2)设此时救生员的眼睛到池边的距离为x.依题意,救生员的视线与竖直方向的夹角为θ′=45°.由折射定律有n sin i′=sin θ′④式中,i′是光线在水面的入射角.设池底点光源A到水面入射点的水平距离为a.由几何关系有sin i ′=aa 2+h 2⑤ x +l =a +h ′⑥式中h ′=2 m .联立③④⑤⑥式得 x =⎝⎛⎭⎪⎫3723-1m ≈0.7 m ⑦答案:(1)2.6 m (2)0.7 m。
高中的物理学习知识思维导图
高中物理知识思想导图互相作用:
运动的描绘
重力、基真互相作用
力的合成与分解
牛顿第必定律、牛顿第三定律
牛顿运动定律摩擦力
圆周运动
运动和合成与分解曲线运动
抛体运动
弹力
万有引力与航天
牛顿第二定律及其应用曲线运动
静电场
机械能守恒定律能量守恒定律
电势、电势差、电势能电荷守恒定律库仑定律
宇宙航行
机械能守恒定律
功、功率
势能、动能、动能定理
电场电场强度
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交变电流
电磁感觉现象楞次定律
法拉第电磁感觉定律
带电粒子在电场中的运动
磁场磁感觉强度电磁感觉
电磁感觉与现代生活恒定电流
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洛伦兹力
带电粒子在匀强磁场中的运动分子动理论
力与机械
动量守恒定律
热力学定律热与热机
光
原子核
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波粒二象性
物态和物态变化相对论简介。
高中物理知识点归纳总结(全册知识树、知识图谱记忆)
高中物理思维导图图解 9:运动的合成与分解等 高中物理思维导图图解 10:弹力
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高中物理思维导图图解 12:牛顿第二定律及其应用 高中物理思维导图图解 13:曲线运动
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物态和物态变化相对论简介。
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运动的描述重要概念描述运动的物理量实验:用打点计时器测速度打点计时器是一种使用交变电源的计时仪器运动图像质点参考系时刻和时间间隔位移和路程速度加速度定义:用来代替物体的有质量的点 定义:在描述物体的运动时,用来作为参考的其他物体选取原则:任意的,一般选地面为参考系时刻:对应于时间轴上的点时间间隔:对应于时间轴上的线段位移路程:物体运动轨迹的长度定义:位移与发生这段位移所用时间之比公式:单位:m/s ,方向:其方向就是物体运动的方向物理意义:描述物体运动快慢的物理量 定义:速度的变化量与发生这一变化所用时间之比物理意义:描述物体速度变化快慢的物理量公式单位: x -t 图像v -t 图像应用 可以看做质点的条件:物体的大小、形状可忽略或物体上各点的运动情况完全相同物理意义:描述物体位置变化的物理量方向:从初位置指向末位置分类:平均速度和瞬时速度表示位移随时间的变化规律(斜率表示速度)表示速度随时间的变化规律(斜率表示加速度)根据纸带上点迹的疏密判断运动情况求两点间的平均速度 粗略地求瞬时速度:当时间间隔很小时,平均速度可看成某一时刻的瞬时速度匀变速直线运动的研究概念基本规律探究小车速度随时间变化的规律自由落体运动沿一条直线,且加速度不变的运动基本公式导出公式速度公式位移公式速度位移公式平均速度公式在连续相等时间T内通过的位移差为一常数根据纸带求某点的瞬时速度根据纸带求物体运动的加速度v-t图像法:图线斜率表示加速度公式法:概念:物体只在重力作用下从静止开始下落的运动重力加速度:大小为10m/s^2,方向竖直向下规律匀变速直线运动的所有推论及特殊规律都适应于自由落体运动相互作用——力牛顿第三定律力的合成与分解共点力的平衡摩擦力条件重力与弹力实验 基本概念 内容受力分析 一作用力与反作用力、平衡力大小相等方向相反、在一条直线上作用在两个相互作用的物体上整体法、隔离法转化研究对象力的合成 力的分解矢量和标量合力、分力作图法、计算法效果分解法、正交分解法运算法则不同平行四边形定则 平衡状态 平衡条件方法技巧 静止或匀速直线运动合力为零 整体法、隔离法,正交分解法,图解法实验:探究弹簧弹力与形变量的关系实验:探究两个互成角度的力的合成规律力重力弹力 方向大小表示:力的图示、力的示意图分类:按力的性质或效果分类大小:G=mg方向:竖直向下重心:决定因素、悬挂法 产生条件:接触和形变缺一不可方向:支持面、绳与杆等三类大小:二力平衡法、胡克定律F=kx接触面间有弹力接触面不光滑有相对运动或相对运动趋势与相对运动或相对运动趋势方向相反滑动摩擦力静摩擦力二力平衡法、最大静摩擦力运动和力的关系牛顿运动定律的应用超重和失重实验探究力学单位制牛顿第二定律牛顿第一定律 两类问题两种模型 从受力确定运动情况从运动情况确定受力传送带模型、板块模型 超重失重F >G 、a 向上(向上加速或向下减速)F <G 、a 向下(向下加速或向上减速)完全失重:F=0、a=g 向下目的 原理数据处理探究加速度与力、质量的关系 控制变量法、补偿阻力、槽码的质量条件等列表法、图像法历史过程 内容惯性主观推断、理想实验力与运动的关系惯性与质量以及日常应用 内容 表达式特征a 与F 的关系F =ma 、力的单位(N ) 因果性、矢量性、瞬时性(瞬时加速度问题) 单位制 组成应用国际单位制、常用单位制基本量和基本单位、导出单位简化过程、检验结果、推导单位。