高二物理下学期期末复习知识点总结Word格式文档下载.docx

高二物理下学期期末复习知识点总结Word格式文档下载.docx

《高二物理下学期期末复习知识点总结Word格式文档下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高二物理下学期期末复习知识点总结Word格式文档下载.docx（28页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

●复习导航

本章综合运用运动学、动力学和能的转化等方面的知识讨论了两种常见的运动形式——机械振动和机械波的特点和规律，以及它们之间的联系与区别.对于这两种运动，既要认识到它们的共同点——运动的周期性，如振动物体的位移、速度、加速度、回复力、能量等都呈周期性变化，更重要的是搞清它们的区别：

振动研究的是一个孤立质点的运动规律，而波动研究的是波的传播方向上参与波动的一系列质点的运动规律.其中振动的周期、能量、波速、波长与频率的关系，机械波的干涉、衍射等知识，对后面交变电流、电磁振荡、电磁波的干涉、衍射等内容的复习都具有较大的帮助.

本章内容是历年高考的必考内容，其中命题频率最高的知识点是波的图象、频率、波长、波速的关系，其次是单摆周期.题型多以选择题、填空题形式出现.试题信息容量大，综合性强，一道题往往考查多个概念和规律.特别是通过波的图象综合考查对波的理解能力、推理能力和空间想象能力，更应在复习中予以重视.

本章内容可分为以下两个单元组织复习：

（Ⅰ）机械振动；

（Ⅱ）机械波.

第Ⅰ单元机械振动

●知识聚焦

一、机械振动

1.机械振动的意义

物体（或物体的一部分）在某一中心位置两侧所做的往复运动.

回复力：

振动物体所受的总是指向平衡位置的合外力.它是根据作用效果命名的，类似于向心力.

2.描述振动的物理量

（1）位移x：

由平衡位置指向振动质点所在位置的有向线段，是矢量.

（2）振幅A：

振动物体离开平衡位置的最大距离，是标量.表示振动的强弱.

（3）周期T和频率f：

物体完成一次全振动所需的时间叫周期，而频率则等于单位时间内完成全振动的次数.它们是表示振动快慢的物理量.二者互为倒数关系：

T＝.

当Ｔ和f是由振动系统本身的性质决定时（非受迫振动），则叫做固有周期和固有频率.

二、简谐运动

1.简谐运动的特征

物体在跟位移大小成正比，并且总是指向平衡位置的回复力作用下的振动.

（1）受力特征：

回复力F＝－kx.

（2）运动特征：

加速度a＝－kx/m，方向与位移方向相反，总指向平衡位置.简谐运动是一种变加速运动.在平衡位置时，速度最大，加速度为零；

在最大位移处，速度为零，加速度最大.

判断一个振动是否为简谐运动，依据就是看它是否满足上述受力特征或运动特征.

（3）振动能量：

对于两种典型的简谐运动——单摆和弹簧振子，其振动能量与振幅有关，振幅越大，能量越大.简谐运动过程中动能和势能相互转化，机械能守恒.

（4）物体做简谐运动时，其位移、回复力、加速度、速度等矢量都随时间做周期性变化，它们的变化周期就是简谐运动的周期T.物体的动能和势能也随时间周期性变化，其变化周期为T.

2.单摆

（1）单摆：

在一条不可伸长、忽略质量的细线下端拴一可视为质点的小球，上端固定，构成的装置叫单摆.

（2）单摆振动可看作简谐运动的条件：

摆角α＜10°

（3）周期公式：

T=2π

其中摆长l指悬点到小球重心的距离，重力加速度为单摆所在处的测量值.

（4）单摆的等时性：

在振幅很小的条件下，单摆的振动周期跟振幅无关.（单摆的振动周期跟振子的质量也没关系）

（5）单摆的应用：

A.计时器（摆钟是靠调整摆长而改变周期，使摆钟与标准时间同步）

B.测重力加速度：

g=.

3.简谐运动的图象

（1）如图7—1—1所示为一弹簧振子做简谐运动的图象.它反映了振子的位移随时间变化的规律，而其轨迹并非正弦曲线.

图7—1—1

（2）根据简谐运动的规律，利用该图象可以得出以下判定：

①振幅A、周期T以及各时刻振子的位置.

②各时刻回复力、加速度、速度、位移的方向.

③某段时间内位移、回复力、加速度、速度、动能、势能的变化情况.

④某段时间内振子的路程.

三、受迫振动和共振

1.受迫振动：

物体在周期性驱动力作用下的振动.做受迫振动的物体，它的周期或频率等于驱动力的周期或频率，而与物体的固有周期或频率无关.

2.共振：

做受迫振动的物体，它的固有频率与驱动力的频率越接近，其振幅就越大，当二者相等时，振幅达到最大，这就是共振现象.

●疑难解析

1.弹簧振子的周期和频率只取决于弹簧的劲度系数和振子的质量，与其放置的环境和放置的方式无任何关系.如某一弹簧振子做简谐运动时的周期为T，不管把它放在地球上、月球上还是卫星中；

是水平放置、倾斜放置还是竖直放置；

振幅是大还是小，只要还是该振子，那么它的周期就还是T.

2.单摆的周期公式T＝2π是惠更斯从实验中总结出来的.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（gsinα）越大，由于摆球的轨迹是圆弧，所以除最高点外，摆球的回复力并不等于合外力.在有些振动系统中l不一定是绳长，g也不一定为9.8m/s2，因此出现了等效摆长和等效重力加速度的问题.

（1）等效摆长：

在图7—1—2中，三根等长的绳l1、l2、l3共同系住一密度均匀的小球m，球直径为d.l2、l3与天花板的夹角α＜30°

.若摆球在纸面内做小角度的左右摆动，则摆动圆弧的圆心在O1处，故等效摆长为l1＋，周期T1＝2π；

若摆球做垂直纸面的小角度摆动，则摆动圆弧的圆心在O处，故等效摆长为l1＋l2sinα＋，周期T2＝2π.

图7—1—2

（2）等效重力加速度：

公式中的g由单摆所在的空间位置决定.

由G＝g知，g随地球表面不同位置、不同高度而变化，在不同星球上也不相同，因此应求出单摆所在处的等效值g′代入公式，即g不一定等于9.８m/s2.

第Ⅱ单元机械波

一、机械波

1.机械波的产生：

机械振动在介质中的传播过程叫机械波.机械波产生的条件有两个：

一是要有做机械振动的物体作为波源，二是要有能够传播机械振动的介质.

有机械波必有机械振动，有机械振动不一定有机械波.但是，已经形成的波跟波源无关，在波源停止振动时仍会继续传播，直到机械能耗尽后停止.

2.横波和纵波：

质点的振动方向与波的传播方向垂直的叫横波.凸起部分叫波峰，凹下部分叫波谷.质点的振动方向与波的传播方向在同一直线上的叫纵波.质点分布密的叫密部，分布疏的叫疏部.

3.描述机械波的物理量

（1）波长λ：

两个相邻的、在振动过程中对平衡位置的位移总是相等的质点间的距离叫波长.

在横波中，两个相邻波峰（或波谷）间的距离等于波长.

在纵波中，两个相邻密部（或疏部）间的距离等于波长.

在一个周期内机械波传播的距离等于波长.

（2）频率f：

波的频率由波源决定，在任何介质中频率不变.

（3）波速v：

单位时间内振动向外传播的距离.

波速与波长和频率的关系：

v＝λf，波速大小由介质决定.

4.机械波的特点：

（1）每一质点都以它的平衡位置为中心做简谐运动；

后一质点的振动总是落后于带动它的前一质点的振动.

（2）波传播的只是运动形式（振动）和振动能量，介质中的质点并不随波迁移.

5.声波：

一切振动着发声的物体叫声源.声源的振动在介质中形成纵波.频率为20Hz到20000Hz的声波能引起听觉。

频率低于20Hz的声波为次声波，频率高于20000Hz的声波为超声波.超声波的应用十分广泛，如声纳、“B超”、探伤仪等.声波在空气中的传播速度约为340m/s，声波具有反射、干涉、衍射等波的特有现象.

二、机械波的图象

1.如图7—2—1所示，为一横波的图象.它反映了在波传播的过程中，某一时刻介质中各质点的位移在空间的分布.简谐波的图象为正弦（或余弦）曲线.

图7—2—1

2.根据机械波的传播规律，利用该图象可以得出以下的判定：

（1）介质中质点的振幅A和波长λ,以及该时刻各质点的位移和加速度的方向.

（2）根据波的传播方向确定该时刻各质点的振动方向.画出在Δt前或后的波形图象.

（3）根据某一质点的振动方向确定波的传播方向.

……

三、波的干涉和衍射

1.波的叠加：

几列波相遇时，每列波都能够保持各自的状态继续传播而不互相干扰.只是在重叠的区域里，任一质点的总位移等于各列波分别引起的位移的矢量和.

2.衍射：

波绕过障碍物继续传播的现象.产生明显衍射现象的条件是：

障碍物或孔的尺寸比波长小或与波长相差不多.

3.干涉：

频率相同的两列波叠加，使某些区域的振动加强，使某些区域的振动减弱，并且振动加强和振动减弱的区域相互间隔的现象.产生稳定的干涉现象的条件：

两列波的频率相同.

【说明】A.稳定干涉中，振动加强区域或振动减弱区域的空间位置是不变的，加强区域中心质点的振幅等于两列波的振幅之和.减弱区域中心质点的振幅等于两列波的振幅之差.

B.加强的条件是两波源到该区域中心的距离之差等于波长的整数倍；

减弱的条件是两波源到该区域中心的距离之差等于半波长的奇数倍.

C.加强区永远是加强区，减弱区永远是减弱区，加强区域内各点的振动位移不一定都比减弱区内各点的振动位移大.

干涉和衍射是波所特有的现象.波同时还可以发生反射，如回声.

四、多普勒效应

由于波源和观察者之间的相对运动，使观察者感到频率发生变化的现象，叫做多普勒效应.

当波源与观察者有相对运动时，如果二者相互接近，观察者接收到的频率增大；

如果二者远离，观察者接收到的频率减小.多普勒效应是所有波动过程共有的特征.根据声波的多普勒效应可以测定车辆行驶的速度；

根据光波的多普勒效应可以判断遥远天体相对地球的运行速度.

1.波速与振速

波源振动几个周期，波就向外传播几个波长，这个比值就表示了波形（或能量）向外平移的速度，即波速.在同一均匀介质中波动的传播是匀速的，与波动频率无关.波动中各质点都在平衡位置附近做周期性振动，是变加速运动，质点并没沿波的传播方向随波迁移.要区分开这两个速度.

2.振动图象和波的图象

振动是一个质点随时间的推移而呈现的现象，波动是全部质点联合起来共同呈现的现象.

简谐运动和其引起的简谐波的振幅、频率相同，二者的图象有相同的正弦（余弦）曲线形状，但二图象是有本质区别的.见表：

振动图象

波动图象

研究对象

一振动质点

沿波传播方向所有质点

研究内容

一质点的位移随时间变化规律

某时刻所有质点的空间分布规律

图线

物理意义

表示一质点在各时刻的位移

表示某时刻各质点的位移

图线变化

随时间推移图象延续，但已有形状不变

随时间推移，图象沿传播方向平移

一完整曲线占横坐标距离

表示一个周期

表示一个波长

3.有关波的图象的几种常见问题

（1）确定各质点的振动方向

如图7—2—2所示（实线）为一沿x轴正方向传播的横波，试确定质点A、B、C、D的速度方向.

图7—2—2

判断方法：

将波形沿波的传播方向做微小移动，（如图中虚线）由于质点仅在y方向上振动，所以A′、B′、C′、D′即为质点运动后的位置，故该时刻A、B沿y轴正方向运动，C、D沿y轴负方向运动.

从以上分析也可看出：

波形相同方向的“斜坡”上速度方向相同.

（2）确定波的传播方向

知道波的传播方向利用“微平移”的办法，可以很简单地判断出各质点的振动方向.反