机械波、光、电磁波、相对论的总结与测试

机械波、光、电磁波、相对论总结与测试机械振动和机械波

几何光学及光的波动性

相对论

重点难点聚焦

1．简谐运动的振动图象x=x (t)=Asin (ωt+φ0)是简谐运动的运动学方程，其中包含着几乎全部的运动信息，对这些信息的理解，挖掘和运用是学习和考察的重点内容。

2．弹簧振子和单摆的简谐运动，是两个理想化模型，这两个模型共同体现了简谐运动的重要特点，如对称性，等时性，周期性，有界性，机械能守恒等，对这些重要特点的理解非常有助于对实际问题的理解和解决。

3．受迫振动发生的条件、特点，共振现象和发生共振现象的条件是机械振动中的一个与实际问题密切结合的知识点，应加深对它的理解和运用。

4．机械波的形成过程：研究机械波的形成过程，对于理解机械波的传播——传播振动形式，携带信息，传播能量以及机械波时空周期性都有很大的帮助，是学习的重点和难点，对波形成过程理解的突破，对解决波的问题有事半功倍之效。

5．对波的周期性，波长和波速的理解和运用，如v=fλ。

6．根据波形图所提供的信息进行计算是学习的重点，难点和高考的热点。

7．波的干涉现象，两列波干涉条件，干涉条纹出现的原因和明暗条纹出现的条件。

8．光的折射现象：对折射定律，折射率，全反向现象及其色散现象的理解和计算是几何光学的重点也是高考的热点内容。

9．光学元件的特点：三棱镜、玻璃砖（矩形，半圆形）、透明介质等，对光路的改变，对复色光的色散以及成像是学习几何光学基本内容。

10．双缝干涉现象中，对明、暗条纹出现的原因、条件、条纹间距理解的运

用，对薄膜干涉的理解和实际应用，是学习光的波动性的重点和难点。

11．了解干涉与衍射条纹的区别，研究光干涉和衍射的理论意义和实际意义等。

12．麦克斯韦电磁理论，光的电磁说，电磁波谱等。

13．相对论的两个基本假设，相对论的几个结论如同时性的相对性，时间和长度的相对性、相对论质量、质能方程，狭义相对论的时空观是相对论一章应重视理解的内容或结论。

知识要点回扣

1．利用简谐运动的图象分析简谐运动

简谐运动的图象能够反映简谐运动的规律，因此将简谐运动的图象跟具体的运动过程联系起来是讨论简谐运动的一种好方法。

由图象可以知道振动的周期，可以读出不同时刻的位移；根据图象可以确定速度大小、方向的变化趋势；还可根据位移的变化判断加速度的变化，也能判断质点动能和势能的变化情况。

2．简谐运动的特点

（1）周期性——简谐运动的物体经过一个周期或n个周期后，能回得到原来的状态，因此，在处理实际问题中，要注意到多解的可能或根据题目需要写出解答结果的通式。

（2）对称性——简谐运动的物体具有对平衡位置的对称性。例如，在平衡位置两侧对称点的位移大小、速度大小、加速度大小都分别相等；振动过程在平衡位置两侧的最大位移相等。

3．弹簧振子

弹簧振子是一种理想模型：光滑水平杆穿过质量为m的小球，劲度系数为k的轻质弹簧一端固定在竖直支架上，一端固定在小球上。小球在平衡位置时，弹簧处于自然状态，小球发生位移x时，弹簧的弹力提供回复力F=―kx。

弹簧振子不但可以横向振动，也可以竖直振动，并且振动过程中可受到其他各性质力的作用（包括摩擦、阻尼等），这样使得弹簧振子振动过程中各个物理量发生变化，因此它可以与其他各部分物理知识相联系，出现物理学科内的综合。解答过程需要考虑动力学、运动学、能量转化与守恒及电磁学的有关规律。

4．单摆

（1）单摆是一种理想的物理模型，在满足摆角α＜10°的条件下，周期。

从公式中可看出，单摆周期与振幅及摆球质量无关。从受力角度分析，单摆的回复力是重力沿圆弧切线方向并且指向平衡位置的分力，偏角越大，回复力越大，加速度越大，在相

等时间里走过的弧长也越大，所以周期与振幅及质量无关，只与摆长和重力加速度g有关。在有些振动中不一定是绳长，g也不一定为9.8 m / s2，因此要注意等效摆长和等效重力加

速度。

等效重力加速度g＇，由单摆所在的空间位置（如：地面与高空不同）、单摆系统的运动状态（如：加速上升和匀速上升的升降机内不同）、单摆所处的物理环境决定（如：带电小球做成单摆处在不同的电场或磁场内不同）。一般情况下，g＇值等于摆球静止在平衡位置时摆线的张力与摆球质量的比值。

（2）由于单摆的周期公式，g为等效加速度，与其位置、所处系统运动状态及物理环境等有关。

又因单摆摆动的振幅、摆角、振动的最大速度等是相互联系的，因此单摆易与数学、力学中的万有引力定律及电磁学等构成综合性问题。解答的关键是：找准综合点，正确运用规律。

（3）利用单摆的周期公式测定重力加速度g。

由得重力加速度。

①细长而不可伸长的绳拴一个小铁球，构成一个单摆。

②用秒表测30次全振动所用时间t，求出周期。

③用带有mm刻度的米尺测量悬点到球心的距离，或者测量悬线的长度和摆球的直径D，。

④由公式计算或做出T2－图象求g。

5．振动中的能量转化

简谐运动中机械能守恒，系统动能和势能相互转化，平衡位置动能最大；位移最大时，势能最大。判断动、势能变化的趋势是：位移x变化→势能Ep变化动能Ek变化。

受迫振动中不断有外界供给能量，其总的机械能是变化的。发生共振时，驱动力做功供给系统的机械能与振动系统消耗的机械能达到“供求”平衡时，系统的机械能不再变化，振幅达到最大。

系统受迫振动发生共振的条件是驱动力的频率等于固有频率。

6．机械波多解问题

（1）波动图象的多解涉及：

①波的空间周期性；

②波的时间的周期性；

③波的双向性；

④介质中两质点间距离与波长关系未定；

⑤介质中质点的振动方向未定。

（2）波的空间的周期性

沿波的传播方向上，相距为波长整数倍的多个质点振动情况完全相同。