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选 修3—4
一、知识网络
简谐运动
机械振动 受力特点
受迫振动 阻尼振动
共振 形成和传播特点 类型 机械波 描述方法 特性 实例
横波 纵波 波的图象 波的公式：?回复力：F= - kx
运动规律
物理量：振幅、周期、频率 简谐运动图象
弹簧振子：F= - kx 单摆：F??mgx LLT?2?周期：
g?vT x=vt
波的叠加 干涉 衍射 多普勒效应 声波，超声波及其应用
产生磁场→预言电磁波的存在
电磁波的发现：麦克斯韦电磁场理论：变化的磁场产生电场，变化的电场
赫兹证实电磁波的存在
电磁波
电磁振荡：周期性变化的电场能与磁场能周期性变化，周期和频率 电磁波的发射和接收
电磁波与信息化社会：电视、雷达等
电磁波谱：无线电波、红外线、可见光、紫外线、x射线、ν射线
相对论的诞生：伽利略相对性原理
狭义相对论的两个基本假设：狭义相对性原理；光速不变原理 时间和空间的相对性：“同时”的相对性
v2l?l1?()0长度的相对性：
c时间间隔的相对性：?t?
??v1?()2c
相对论的时空观
相对论简介 狭义相对论的其他结论：相对论速度变换公式：u?u?vu?v1?2c
相对论质量： m?m0v1?()2c
质能方程E?mc2
广义相对论简介：广义相对性原理；等效原理 广义相对论的几个结论：物质的引力使光线弯曲
引力场的存在使得空间不同位置的时间进程出现差别
二、考点解析 考点80 简谐运动 简谐运动的表达式和图象 要求：I
1）如果质点所受的力与它偏离平衡位置位移的大小成正比，并且总是指向平衡位置，质点的运动就是简谐运动。
简谐运动的回复力：即F = – kx 注意：其中x都是相对平衡位置的位移。 区分：某一位置的位移（相对平衡位置）和某一过程的位移（相对起点） ⑴回复力始终指向平衡位置，始终与位移方向相反
⑵“k”对一般的简谐运动，k只是一个比例系数，而不能理解为劲度系数 ⑶F回＝－kx是证明物体是否做简谐运动的依据 2）简谐运动的表达式： “x = A sin (ωt＋φ)”
3）简谐运动的图象：描述振子离开平衡位置的位移随时间遵从正弦（余弦）函数的规律变化的，要求能将图象与恰当的模型对应分析。可根据简谐运动的图象的斜率判别速度的方向，注意在振幅处速度无方向。
A、简谐运动（关于平衡位置）对称、相等 ①同一位置：速度大小相等、方向可同可不同，位移、回复力、加速度大小相等、方向相同. ②对称点：速度大小相等、方向可同可不同，位移、回复力、加速度大小相等、方向相反. ③对称段：经历时间相同
④一个周期内，振子的路程一定为4A（A为振幅）； 半个周期内，振子的路程一定为2A； 四分之一周期内，振子的路程不一定为A
每经一个周期，振子一定回到原出发点；每经半个周期一定到达另一侧的关于平衡位置的对称点，且速度方向一定相反
B、振幅与位移的区别： ⑴位移是矢量，振幅是标量，等于最大位移的数值
⑵对于一个给定的简谐运动，振子的位移始终变化，而振幅不变
思考： 1、平衡位置的合力一定为0吗？ （单摆）
2、弹簧振子在对称位置弹性势能相等吗？ （竖直弹簧振子） 3、人的来回走动、拍皮球时皮球的运动是振动吗？
考点81 单摆的周期与摆长的关系（实验、探究） 要求：Ⅰ 1）单摆的等时性（伽利略）；即周期与摆球质量无关，在振幅较小时与振幅无关 2）单摆的周期公式（惠更斯）T?2?l（l为摆线长度与摆球半径之和；周期测量：测N次全振g动所用时间t，则T=t/N）
3）数据处理：（1）平均值法；（2）图象法：以l和T为纵横坐标，作出l?2
g4?2T2的图象（变
非线性关系为线性关系）；
4）振动周期是2秒的单摆叫秒摆。 摆钟原理：钟面显示时间与钟摆摆动次数成正比 考点82 受迫振动和共振 要求：Ⅰ
受迫振动：在周期性外力作用下、使振幅保持不变的振动，又叫无阻尼振动或等幅振动。 f迫 = f策，与f固无关。A迫 与∣f策—f固∣有关，∣f策—f固∣越大，A迫越小，∣f策—f固∣越小，A迫越大。 当驱动力频率等于固有频率时，受迫振动的振幅最大（共振）
共振的防止与应用
考点83 机械波 横波和纵波 横波的图象 要求：Ⅰ
1）机械波:⑴产生机械波的条件：振源，介质——有机械振动不一定形成机械波 有机械波一定有机械振动
⑵机械波的波速由介质决定，同一类的不同机械波在同一介质中波速相等。与振源振动的快慢无关
⑶机械波传递的是振动形式（由振源决定）、能量（由振幅体现）、信息 2）机械波可分为横波与纵波
横波：质点的振动方向与波的传播方向垂直。特点：有波峰、波谷. 只能在固体中传播（条件：剪切形变），为方便将水波认为是横波 纵波：质点的振动方向与波的传播方向在同一直线上.特点：有疏部、密部. 气体、液体只能传递纵波 3）波的独立传播与叠加 4）次声波与超声波
次声波：频率小于20Hz，波长长，易衍射，传播距离远，研究与应用刚起步 超声波：频率大于20000Hz，波长短，直线传播效果好（声纳），穿透能力强（几厘米厚的金属）。
应用广泛：声纳、B超、雷达、探伤、超声加湿、制照相乳胶
5）横波图象：表示某一时刻各个质点离开平衡位置位移情况。后一质点的振动总是重复前一质点的振动；特别要能判断质点振动方向或波的传播方向。 注意：（1）周期性、方向性上引起的多解可能性；
（2）波传播的距离与质点的路程是不同的。
6）波动图象表示 “各个质点”在“某一时刻”的位移，振动图象则表示介质中“某个质点”在“各个时刻”的位移。
考点84 波长、频率（周期）和波速的关系 要求：Ⅰ
v?s???f??（?由介质决定，f由波源决定） tT①波形向前匀速平移，质点本身不迁移，x可视为波峰（波谷）移动的距离 ②在波的图象中，无论时间多长，质点的横坐标一定不变
③介质中所有质点的起振位置一定在平衡位置，且起振方向一定与振源的起振方向相同
④注意双向性、周期性
⑤注意坐标轴的单位（是m，还是cm；有无×10-n等等） 注意同时涉及振动和波时，要将两者对应起来 关于振动与波
⑴质点的振动方向判断： 振动图象（横轴为时间轴）：顺时间轴“上，下坡” 波动图象（横轴为位移轴）：逆着波的传播方向“上，下坡”
共同规律：同一坡面（或平行坡面）上振动方向相同，否则相反 ⑵一段时间后的图象
a、振动图象：直接向后延伸
b、波动图象：不能向后延伸，而应该将波形向后平移 ⑶几个物理量的意义： 周期（频率）：决定振动的快慢，进入不同介质中，T（f）不变 振幅：决定振动的强弱
波速：决定振动能量在介质中传播的快慢 ⑷几个对应关系
①一物动（或响）引起另一物动（或响）———受迫振动→共振（共鸣） ②不同位置，强弱相间———干涉（要求：两波源频率相同） 干涉：a、振动加强区、减弱区相互间隔；
b、加强点始终加强（注意：加强的含义是振幅大，千万不能误认为这些点始终位于波峰或波谷处）、减弱点始终减弱.
c、判断：若两振源同相振动，则有加强点到两振源的路程差为波长的整数倍，减弱点到两振源的路程差为半波长的奇数倍.
③绕过障碍物———衍射（要求：缝、孔或障碍物的尺寸与波长差不多或小于波长） 缝后的衍射波的振幅小于原波 ★波的多解题型
⑴方向的多解：考虑是否既可以向左，也可以向右 ⑵波形的多解： ★几种典型运动
不受力：静止或匀速直线运动
直线→匀加速、匀减速直线运动 受恒力：力大小、匀变速 方向都不变 曲线→（类）平抛运动
力大小不变，方向改变→匀速圆周运动
受变力 力大小改变，方向不变→额定功率下的机车启动
力大小、方向均改变→简谐运动
几种最简单的运动
最简单的运动：匀速直线运动
最简单的变速运动：匀变速直线运动 最简单的振动：简谐运动
考点85 波的反射和折射 波的衍射和干涉 要求：Ⅰ 1．波面（波阵面）：振动状态总是相同的点的集合；波线：与波面垂直的那些线。
2．惠更斯原理：介质中任一波面上的各点，都可以看做发射子波的波源，其后任意时刻，这些子波的包迹就是新的波面； 3．（1）互不干扰原理；
（2）叠加原理。反射、折射、干涉：Δx = kλ处，振动加强；Δx =（2k + 1）λ/2处，振动减弱。 （3）衍射（产生明显衍射现象的条件） 4．波的干涉：（1）频率相同（2）现象：加强区与减弱区相互间隔（加强区永远加强，减弱区永远减弱）
考点86 多普勒效应 要求：Ⅰ
（1）现象：由于波源和观察者之间有相对运动，使观察者感到频率（音调）发生变化的现象。
结论：波源远离现察者，观察者接收频率减小；波源靠近观察者，观察者接收频率增大。 （2）应用：A、利用发射波和接受波频率的差异，制成测定运动物体速度的多普勒测速仪。
B、利用向人体血液发射和接收的超声波频率的变化，制成测定人体血流速度的“彩
考点87 电磁振荡 电磁波的发射和接收 要求：Ⅰ 1）麦克斯韦电磁场理论：
⑴变化的磁场产生电场；变化的电场产生磁场 ⑵推广：
①均匀变化的磁场（或电场），会产生恒定的电场（或磁场）。 ②非均匀变化的磁场（或电场），会产生变化的电场（或磁场）。 2）电磁波：电磁场由发生的区域在空间由近及远的传播就形成电磁波。
电磁波的特点：
①电磁波是物质波，传播时可不需要介质而独立在真空中传播。 ②电磁波是横波，磁场、电场、传播方向三者互相垂直。
③电磁波具有波的共性，能发生干涉、衍射等现象 ③电磁波可脱离“波源”而独立存在，电磁波发射出去后，产生电磁波的振荡电路停止振荡后，在空间的电磁波仍继续传播。
④电磁波在真空中的传播速度等于光在真空中的传播速度，c＝3×108m/s。 3）赫兹的电火花实验证实了麦克斯韦电磁场理论。 4）电磁振荡（LC振荡回路）
⑴线圈上的感应电动势等于电容器两端的电压
C L ⑵电磁振荡的周期与频率
T?2?LC、f?12?LC 5）电磁波的波速：v = λ f
同一列电磁波由一种介质传入另一种介质，频率不变，波长、波速都要发生变化。 6）电磁波的发射与接收 ⑴无线电波的发射
a、要有效地发射电磁波，振荡电路必须具有如下特点： ①要有足够高的振荡频率
②振荡电路的电场和磁场必须分散到尽可能大的空间