物理選修3-4的知識(shí)點(diǎn)總結(jié)
一、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的表達(dá)式和圖象
1、機(jī)械振動(dòng)：
物體（或物體的一部分）在某一中心位置兩側(cè)來(lái)回做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，叫做機(jī)械振動(dòng)。機(jī)械振動(dòng)產(chǎn)生的條件是：①回復(fù)力不為零；②阻力很小。使振動(dòng)物體回到平衡位置的力叫做回復(fù)力，回復(fù)力屬于效果力，在具體問(wèn)題中要注意分析什么力提供了回復(fù)力。
2、簡(jiǎn)諧振動(dòng)：
在機(jī)械振動(dòng)中最簡(jiǎn)單的一種理想化的振動(dòng)。對(duì)簡(jiǎn)諧振動(dòng)可以從兩個(gè)方面進(jìn)行定義或理解： ①物體在跟位移大小成正比，并且總是指向平衡位置的回復(fù)力作用下的振動(dòng)，叫做簡(jiǎn)諧振動(dòng)。 ②物體的振動(dòng)參量，隨時(shí)間按正弦或余弦規(guī)律變化的振動(dòng)，叫做簡(jiǎn)諧振動(dòng)，
3、描述振動(dòng)的物理量
研究振動(dòng)除了要用到位移、速度、加速度、動(dòng)能、勢(shì)能等物理量以外，為適應(yīng)振動(dòng)特點(diǎn)還要引入一些新的物理量。
�、盼灰苮：由平衡位置指向振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)所在位置的有向線段叫做位移。位移是矢量，其最大值等于振幅。
�、普穹鵄：做機(jī)械振動(dòng)的物體離開(kāi)平衡位置的 最大距離叫做振幅，振幅是標(biāo)量，表示振動(dòng)的強(qiáng)弱。振幅越大表示振動(dòng)的機(jī)械能越大，做簡(jiǎn)揩振動(dòng)物體的振幅大小不影響簡(jiǎn)揩振動(dòng)的周期和頻率。
�、侵芷赥：振動(dòng)物體完成一次余振動(dòng)所經(jīng)歷的時(shí)間叫做周期。所謂全振動(dòng)是指物體從某一位置開(kāi)始計(jì)時(shí)，物體第一次以相同的速度方向回到初始位置，叫做完成了一次全振動(dòng)。
�、阮l率f：振動(dòng)物體單位時(shí)間內(nèi)完成全振動(dòng)的次數(shù)。
⑸角頻率ω：角頻率也叫角速度，即圓周運(yùn)動(dòng)物體單位時(shí)間轉(zhuǎn)過(guò)的弧度數(shù)。引入這個(gè)參量來(lái)描述振動(dòng)的原因是人們?cè)谘芯抠|(zhì)點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的射影的運(yùn)動(dòng)規(guī)律時(shí)，發(fā)現(xiàn)質(zhì)點(diǎn)射影做的是簡(jiǎn)諧振動(dòng)。因此處理復(fù)雜的簡(jiǎn)諧振動(dòng)問(wèn)題時(shí)，可以將其轉(zhuǎn)化為勻速圓周運(yùn)動(dòng)的射影進(jìn)行處理，這種方法高考大綱不要求掌握。 周期、頻率、角頻率的關(guān)系是：T?
�、氏辔�?：表示振動(dòng)步調(diào)的物理量。
4、研究簡(jiǎn)諧振動(dòng)規(guī)律的幾個(gè)思路：
⑴用動(dòng)力學(xué)方法研究，受力特征：回復(fù)力F =- kx；加速度，簡(jiǎn)諧振動(dòng)是一種變加速運(yùn)動(dòng)。在平衡位置時(shí)速度最大，加速度為零；在最大位移處，速度為零，加速度最大。
⑵用運(yùn)動(dòng)學(xué)方法研究：簡(jiǎn)諧振動(dòng)的速度、加速度、位移都隨時(shí)間作正弦或余弦規(guī)律的變化，這種用正弦或余弦表示的公式法在高中階段不要求學(xué)生掌握。
�、怯脠D象法研究：熟練掌握用位移時(shí)間圖象來(lái)研究簡(jiǎn)諧振動(dòng)有關(guān)特征是本章學(xué)習(xí)的重點(diǎn)之一。 ⑷從能量角度進(jìn)行研究：簡(jiǎn)諧振動(dòng)過(guò)程，系統(tǒng)動(dòng)能和勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化，總機(jī)械能守恒，振動(dòng)能量和振幅有關(guān)。
5、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的表達(dá)式 2?1，T?. ?f
x?Αsin（?t??0）??sin（2?2?t??0）t??0，初相?0 振幅A，周期T，相位ΤΤ
6、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)圖象描述振動(dòng)的物理量
1．直接描述量：
�、僬穹鵄；②周期T；③任意時(shí)刻的位移t.
2．間接描述量：
�、兕l率f：f?12? ②角速度?：?? TT
③x-t圖線上一點(diǎn)的切線的斜率等于v
3．從振動(dòng)圖象中的x分析有關(guān)物理量(v，a，F(xiàn))
簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)是周期性。在回復(fù)力的作用下，物體的運(yùn)動(dòng)在空間上有往復(fù)性，即在平衡位置附近做往復(fù)的變加速(或變減速)運(yùn)動(dòng)；在時(shí)間上有周期性，即每經(jīng)過(guò)一定時(shí)間，運(yùn)動(dòng)就要重復(fù)一次。我們能否利用振動(dòng)圖象來(lái)判斷質(zhì)點(diǎn)x，F(xiàn)，v，a的變化，它們變化的周期雖相等，但變化步調(diào)不同，只有真正理解振動(dòng)圖象的物理意義，才能進(jìn)一步判斷質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)情況。小結(jié)：①簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的圖象是正弦或余弦曲線，與運(yùn)動(dòng)軌跡不同。②簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)圖象反應(yīng)了物體位移隨時(shí)間變化的關(guān)系。③根據(jù)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)圖象可以知道物體的振幅、周期、任一時(shí)刻的位移。
二、單擺的周期與擺長(zhǎng)的關(guān)系（實(shí)驗(yàn)、探究）
l 單擺周期公式：T?2? g 上述公式是高考要考查的重點(diǎn)內(nèi)容之一。對(duì)周期公式的理解和應(yīng)用注意以下
幾個(gè)問(wèn)題：①簡(jiǎn)諧振動(dòng)物體的周期和頻率是由振動(dòng)系統(tǒng)本身的條件決定的。②單
單 擺
擺周期公式中的l是指擺動(dòng)圓弧的圓心到擺球重心的距離，一般也叫等效擺長(zhǎng)。單擺周期公式中的g，由單擺所在的空間位置決定，還由單擺系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)決定。所以g也叫等效重力加速度。由可知，地球表面不同位置、不同高度，不同星球表面g值都不相同，因此應(yīng)求出單擺所在地的等效g?值代入公式，即g不一定等于9.8m/s2。單擺系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不同g值也不相同。例如單擺在向上加速發(fā)射的航天飛機(jī)內(nèi)，設(shè)加速度為a，此時(shí)擺球處于超重狀態(tài)，沿圓弧切線的回復(fù)力變大，擺球質(zhì)量不變，則重力加速度等效值g? = g + a。再比如在軌道上運(yùn)行的航天飛機(jī)內(nèi)的單擺、擺球完全失重，回復(fù)力為零，則重力加速度等效值g? = 0，周期無(wú)窮大，即單擺不擺動(dòng)了。g還由單擺所處的物理環(huán)境決定。如帶小電球做成的單擺在豎直方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，回復(fù)力應(yīng)是重力和豎直的電場(chǎng)合力在圓弧切向方向的分力，所以也有－g?的問(wèn)題。一般情況下g?值等于擺球靜止在平衡位置時(shí)，擺線張力與擺球質(zhì)量的比值。
三、受迫振動(dòng)和共振
物體在周期性外力作用下的振動(dòng)叫受迫振動(dòng)。受迫振動(dòng)的規(guī)律是：
物體做受迫振動(dòng)的頻率等于策動(dòng)力的頻率，而跟物體固有頻率無(wú)關(guān)。當(dāng)
策動(dòng)力的頻率跟物體固有頻率相等時(shí)，受迫振動(dòng)的振幅最大，這種現(xiàn)象
叫共振。共振是受迫振動(dòng)的一種特殊情況。 四、機(jī)械波橫波和縱波橫波的圖象 共振曲線，當(dāng)驅(qū)動(dòng)力的頻率
等于系統(tǒng)的固有頻率時(shí)，振1、機(jī)械波：機(jī)械振動(dòng)在介質(zhì)中的傳播過(guò)程叫機(jī)械波，機(jī)械波產(chǎn)生動(dòng)的振幅最大
的條件有兩個(gè)：一是要有做機(jī)械振動(dòng)的物體作為波源，二是要有能夠傳
播機(jī)械振動(dòng)的介質(zhì)。
2、橫波和縱波：質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向垂直的叫橫波。質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向在同一直線上的叫縱波。氣體、液體、固體都能傳播縱波，但氣體和液體不能傳播橫波，聲波在空氣中是縱波，聲波的頻率從20到2萬(wàn)赫茲。
3、機(jī)械波的特點(diǎn)：⑴每一質(zhì)點(diǎn)都以它的平衡位置為中心做簡(jiǎn)振振動(dòng)；后一質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)總是落后于帶動(dòng)它的前一質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)。⑵波只是傳播運(yùn)動(dòng)形式（振動(dòng)）和振動(dòng)能量，介質(zhì)并不隨波遷移。
4、橫波的圖象：用橫坐標(biāo)x表示在波的傳播方向上
各質(zhì)點(diǎn)的平衡位置，縱坐標(biāo)y表示某一時(shí)刻各質(zhì)點(diǎn)偏離平
衡位置的位移。簡(jiǎn)諧波的圖象是正弦曲線，也叫正弦波。
簡(jiǎn)諧波的波形曲線與質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖象都是正弦曲線，但他
們的意義是不同的。波形曲線表示介質(zhì)中的“各個(gè)質(zhì)點(diǎn)”在
“某一時(shí)刻”的位移，振動(dòng)圖象則表示介質(zhì)中“某個(gè)質(zhì)點(diǎn)”在“各個(gè)時(shí)刻”的位移。
五、描述機(jī)械波的物理量——波長(zhǎng)、波速和頻率（周期）的關(guān)系
�、挪ㄩL(zhǎng)λ：兩個(gè)相鄰的、在振動(dòng)過(guò)程中對(duì)平衡位置的位移總是相等的
質(zhì)點(diǎn)間的距離叫波長(zhǎng)。振動(dòng)在一個(gè)周期內(nèi)在介質(zhì)中傳播的距離等于波長(zhǎng)。
�、祁l率f：波的頻率由波源決定，在任何介質(zhì)中頻率保持不變。
⑶波速v：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)振動(dòng)向外傳播的距離。波速的大小由介質(zhì)決定。 波速與波長(zhǎng)和頻率的關(guān)系：v??
T，v=λf.
六、波的干涉和衍射
衍射：波繞過(guò)障礙物或小孔繼續(xù)傳播的現(xiàn)象。產(chǎn)生顯著衍射的條件是障礙
物或孔的尺寸比波長(zhǎng)小或與波長(zhǎng)相差不多。
干涉：頻率相同的兩列波疊加，使某些區(qū)域的振動(dòng)加強(qiáng)，使某些區(qū)域振動(dòng)
減弱，并且振動(dòng)加強(qiáng)和振動(dòng)減弱區(qū)域相互間隔的現(xiàn)象。產(chǎn)生穩(wěn)定干涉現(xiàn)象的條
件是：兩列波的頻率相同，相差恒定。
穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象中，振動(dòng)加強(qiáng)區(qū)和減弱區(qū)的空間位置是不變的，加強(qiáng)區(qū)的
波的衍射
振幅等于兩列波振幅之和，減弱區(qū)振幅等于兩列波振幅之差。
判斷加強(qiáng)與減弱區(qū)域的方法一般有兩種：一是畫峰谷波形圖，
峰峰或谷谷相遇增強(qiáng)，峰谷相遇減弱。二是相干波源振動(dòng)相同
時(shí)，某點(diǎn)到二波源程波差是波長(zhǎng)整數(shù)倍時(shí)振動(dòng)增強(qiáng)，是半波長(zhǎng)
奇數(shù)倍時(shí)振動(dòng)減弱。干涉和衍射是波所特有的現(xiàn)象。
七、多普勒效應(yīng)
1.多普勒效應(yīng)：由于波源和觀察者之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使觀 察者感到頻率變化的現(xiàn)象叫做多普勒效應(yīng)。是奧地利物理學(xué)家波的干涉 多普勒在1842年發(fā)現(xiàn)的。
2.多普勒效應(yīng)的成因：聲源完成一次全振動(dòng)，向外發(fā)出一個(gè)波長(zhǎng)的波，頻率表示單位時(shí)間內(nèi)完成的全振動(dòng)的次數(shù)，因此波源的頻率等于單位時(shí)間內(nèi)波源發(fā)出的完全波的個(gè)數(shù)，而觀察者聽(tīng)到的聲音的音調(diào)，是由觀察者接受到的頻率，即單位時(shí)間接收到的完全波的個(gè)數(shù)決定的。
3.多普勒效應(yīng)是波動(dòng)過(guò)程共有的特征，不僅機(jī)械波，電磁波和光波也會(huì)發(fā)生多普勒效應(yīng)。
4.多普勒效應(yīng)的應(yīng)用: ①現(xiàn)代醫(yī)學(xué)上使用的胎心檢測(cè)器、血流測(cè)定儀等有許多都是根據(jù)這種原理制成。②根據(jù)汽笛聲判斷火車的運(yùn)動(dòng)方向和快慢，以炮彈飛行的尖叫聲判斷炮彈的飛行方向等。③紅移現(xiàn)象：在20世紀(jì)初，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)許多星系的譜線有“紅移現(xiàn)象”，所謂“紅移現(xiàn)象”，就是整個(gè)光譜結(jié)構(gòu)向光譜紅色的一端偏移，這種現(xiàn)象可以用多普勒效應(yīng)加以解釋：由于星系遠(yuǎn)離我們運(yùn)動(dòng)，接收到的星光的頻率變小，譜線就向頻率變小（即波長(zhǎng)變大）的紅端移動(dòng)。科學(xué)家從紅移的大小還可以算出這種遠(yuǎn)離運(yùn)動(dòng)的速度。這種現(xiàn)象，是證明宇宙在膨脹的一個(gè)有力證據(jù)。
八、電磁波及其應(yīng)用、電磁波譜
一、麥克斯韋電磁場(chǎng)理論
1、電磁場(chǎng)理論的核心之一：變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)
在變化的磁場(chǎng)中所產(chǎn)生的電場(chǎng)的電場(chǎng)線是閉合的(渦旋電場(chǎng))
◎理解：① 均勻變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生穩(wěn)定電場(chǎng)
② 非均勻變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生變化電場(chǎng)
2、電磁場(chǎng)理論的核心之二：變化的'電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)
麥克斯韋假設(shè):變化的電場(chǎng)就像導(dǎo)線中的電流一樣,會(huì)在空間產(chǎn)生磁場(chǎng),即變化的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng) ◎理解：①均勻變化的電場(chǎng)產(chǎn)生穩(wěn)定磁場(chǎng)；②非均勻變化的電場(chǎng)產(chǎn)生變化磁場(chǎng)
二、電磁波
1、電磁場(chǎng)：如果在空間某區(qū)域中有周期性變化的電場(chǎng),那么這個(gè)變化的電場(chǎng)就在它周圍空間產(chǎn)生周期性變化的磁場(chǎng);這個(gè)變化的磁場(chǎng)又在它周圍空間產(chǎn)生新的周期性變化的電場(chǎng),變化的電場(chǎng)和變化的磁場(chǎng)是相互聯(lián)系著的,形成不可分割的統(tǒng)一體,這就是電磁
場(chǎng)
這個(gè)過(guò)程可以用下圖表達(dá)。
2、電磁波：電磁場(chǎng)由發(fā)生區(qū)域向遠(yuǎn)處的傳播就是電磁波.
3、電磁波的特點(diǎn)：(1) 電磁波是橫波,電場(chǎng)強(qiáng)度E 和磁感
應(yīng)強(qiáng)度 B按正弦規(guī)律變化,二者相互垂直,均與波的傳播方向垂。(2)電磁波可以在真空中傳播,速度和光速相同。(3) 電磁波具有波的特性
三、赫茲的電火花
赫茲觀察到了電磁波的反射、折射、干涉、偏振和衍射等現(xiàn)象，他還測(cè)量出電磁波和光有相同的速度.這樣赫茲證實(shí)了麥克斯韋關(guān)于光的電磁理論，赫茲在人類歷史上首先捕捉到了電磁波。
電磁波（譜）及其應(yīng)用
⑴麥克斯韋計(jì)算出電磁波傳播速度與光速相同，說(shuō)明光具有電磁本質(zhì)，提出光就是一種電磁波。 ⑵電磁波譜
⑶電磁波的應(yīng)用：
1、電視：電視信號(hào)是電視臺(tái)先把影像信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢园l(fā)射的電信號(hào) ，發(fā)射出去后被接收的電信號(hào)通過(guò)還原，被還原為光的圖象重現(xiàn)熒光屏。電子束把一幅圖象按照各點(diǎn)的明暗情況，逐點(diǎn)變?yōu)閺?qiáng)弱不同的信號(hào)電流，通過(guò)天線把帶有圖象信號(hào)的電磁波發(fā)射出去。
2、雷達(dá)工作原理：利用發(fā)射與接收之間的時(shí)間差，計(jì)算出物體的距離。
3、手機(jī)：在待機(jī)狀態(tài)下，手機(jī)不斷的發(fā)射電磁波，與
周圍環(huán)境交換信息。手機(jī)在建立連接的過(guò)程中發(fā)射的電磁波
特別強(qiáng)。
電磁波與機(jī)械波的比較：
共同點(diǎn)：都能產(chǎn)生干涉和衍射現(xiàn)象；它們波動(dòng)的頻率都取決于波源的頻率；在不同介質(zhì)中傳播，頻率都不變．
不同點(diǎn)：機(jī)械波的傳播一定需要介質(zhì)，其波速與介質(zhì)的性質(zhì)有關(guān)，與波的頻率無(wú)關(guān)．而電磁波本身就是一種物質(zhì)，它可以在真空中傳播，也可以在介質(zhì)中傳播．電磁波在真空中傳播的速度均為3.0×108s，在介質(zhì)中傳播時(shí)，波速和波長(zhǎng)不僅與介質(zhì)性質(zhì)有關(guān)，還與頻率有關(guān)．
不同電磁波產(chǎn)生的機(jī)理：無(wú)線電波是振蕩電路中自由電子作周期性的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的；紅外線、可見(jiàn)光、紫外線是原子外層電子受激發(fā)產(chǎn)生的；倫琴射線是原子內(nèi)層電子受激發(fā)產(chǎn)生的；
γ
射線是原子核受激發(fā)產(chǎn)生的。
頻率(波長(zhǎng))不同的電磁波表現(xiàn)出作用不同：紅外線主要作用是熱作用，可以利用紅外線來(lái)加熱物體和進(jìn)行紅外線遙感；紫外線主要作用是化學(xué)作用，可用來(lái)殺菌和消毒；倫琴射線有較強(qiáng)的穿透本領(lǐng)，利用其穿透本領(lǐng)與物質(zhì)的密度有關(guān)，進(jìn)行對(duì)人體的透視和檢查部件的缺陷；γ射線的穿透本領(lǐng)更大，在工業(yè)和醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用，如探傷，測(cè)厚或用γ刀進(jìn)行手術(shù)。
九、光的折射定律折射率
光的折射定律，也叫斯涅耳定律：入射角的正弦跟折射角的正弦成正比．如果用n12來(lái)表示這個(gè)比例常數(shù)，就有sin?1?n12 sin?2
折射率：光從一種介質(zhì)射入另一種介質(zhì)時(shí)，雖然入射角的正弦跟折射角的正弦之比為一常數(shù)n，但是對(duì)不同的介質(zhì)來(lái)說(shuō)，這個(gè)常數(shù)n是不同的．這個(gè)常數(shù)n跟介質(zhì)有關(guān)系，是一個(gè)反映介質(zhì)的光學(xué)性質(zhì)的物理量，我們把它叫做介質(zhì)的折射率．
定義式：n12?sin?1（?1是光線在真空中與法線之間的夾角，?2是光線在介質(zhì)中與法線之間sin?2
的夾角。）
光從真空射入某種介質(zhì)時(shí)的折射率，叫做該種介質(zhì)的絕對(duì)折射率，
也簡(jiǎn)稱為某種介質(zhì)的折射率.
十、測(cè)定玻璃的折射率（實(shí)驗(yàn)、探究）
實(shí)驗(yàn)原理：如圖所示，入射光線AO由空氣射入玻璃磚，經(jīng)OO1
后由O1B方向射出。作出法線NN1，則折射率n=sinα/sinγ
注意事項(xiàng)：手拿玻璃磚時(shí)，不準(zhǔn)觸摸光潔的光學(xué)面，只能接觸毛面或
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