选 修3—4
一、知识网络
简谐运动 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
形成和传播特点 受力特点 回复力：F= - kx mg机械振动 电磁波的发现：麦克斯韦电磁场理论：变化的磁场产生电场，变化的电场单摆：F??x 受迫振动 共振类型 横波 纵波 L相对论的诞生：伽利略相对性原理 产生磁场→预言电磁波的存在
L阻尼振动 波的图象
周期： T?2?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 赫兹证实电磁波的存在
机械波 描述方法 g电磁波 时间和空间的相对性：“同时”的相对性 ??vT x=vt 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 波的公式：
电磁波的发射和接收波的叠加 干涉 衍射 多普勒效应 v2特性 长度的相对性： l?l01?()
电磁波与信息化社会：电视、雷达等 c实例 声波，超声波及其应用 电磁波谱：无线电波、红外线、可见光、紫外线、ν射线 ??x射线、时间间隔的相对性：?t?
二、考点解析 考点80 简谐运动 简谐运动的表达式和图
象
v1?()2c相对论的时空观
相对论简介 u?v狭义相对论的其他结论：相对论速度变换公式：u?u?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
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次全振动所
g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T2为纵横坐标，作出l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。
?g4?2的图象（变非线T2 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 受恒力：力大小、匀变速 方向都不变
直线→匀加速、匀减速直线运动 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 ⑵电磁振荡的周期与频率
C L T?2?LC、f?5）电磁波的波速：v = λ f
12?LC
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
b、调制：电磁波随各种信号而改变的技术，调制分为两种：调幅（AM）和调频（FM） （2）无线电波的接收：
a、调谐（选台）：使接收电路发生电谐振的过程
b、解调（检波）：调制的逆过程
（3）雷达：雷达系统由天线系统、发射装置、接收装置、输出装置及电源、计算机等组成。雷达用微波波段，每次发射时间约百万分之一秒，结果由显示器直接显示。发射端和接收端合二为一（不同于电视系统）。
考点88 电磁波谱电磁波及其应用 要求：Ⅰ
电磁波谱：波长由长到短排列（频率由低到高）顺序
无线电波→红外线→可见光→紫外线→伦琴（X）射线→?射线 红 橙 黄 绿 蓝 靛 紫
波长：由长到短 （红光最容易衍射，条纹间距最大） 频率：由低到高 （能量由小到大）
折射率：由小到大（紫光偏折最大，红光偏折最小） 临界角：由大到小 （紫光最容易发生全反射）
在同种介质中的波速：由大到小 1）无线电波
2）红外线：一切物体都在辐射红外线
（1）主要性质；①最显着的作用：热作用，温度越高，辐射能力越强
②一切物体都在不停地辐射红外线
（2）应用：红外摄影、红外遥感、遥控、加热
3）可见光光谱（波长由长到短）：红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫
①天空亮：大气散射
②天空是蓝色：波长较短的光比波长较长的光更容易散射 ③早晨、傍晚天空为红色：红光的波长最长，容易绕过障碍物
4）紫外线：（1）主要性质：化学作用；荧光效应
（2）应用：激发荧光、杀菌消毒、促使人体合成维生素D
5）伦琴（X）射线：原子内层电子受激跃迁产生 （1）主要性质：穿透能力很强， （2）应用：金属探伤 人体透视 6）?射线：原子核受激辐射
（1）主要性质：穿透能力很强，能穿透几厘米的铅板(几十厘米厚混凝土) （2）应用：金属探伤
7）太阳辐射的能量集中在可见光、红外线、紫外线三个区域，其中，黄绿光附近，辐射的能量最强（人眼对这个区域的电磁辐射最敏感）
考点89 光的折射定律 折射率 要求：Ⅰ 1）光的折射定律
①入射角、反射角、折射角都是各自光线与法线的夹角！ ②表达式：n1sin?1?n2sin?2
③在光的折射现象中，光路也是可逆的 2）折射率
光从真空射入某种介质发生折射时，入射角的正弦与折射角的正弦之比，叫做这种介质的绝对折射率，用符号n表示
n是反映介质光学性质的一个物理量，n越大，表明光线偏折越厉害。发生折射的原因是光在不同介
c2．白光通过三棱镜时，会分解出各种色光，在屏上形成红→紫的彩色光带（注意：不同介质中，光的v质中，速度不同 频率不变。）
n?
人教版高中物理知识点全面的总结
