专题03 机械振动和机械波 光学（期末复习课件）高二物理上学期粤教版

这是一份粤教版高二物理上学期期末复习课件，围绕机械振动和机械波、光学专题，构建“考情分析-知识串讲-题型串讲-实战演练”学习支架，含思维导图、典型例题及实验题，助力系统复习。 资料以核心素养为导向，通过对比振动与波的图像培养科学思维，结合单摆测重力加速度等实验强化科学探究，融入生活实例如光导纤维体现物理观念，帮助学生夯实基础，也为教师提供结构化教学资源。高二学生处于知识整合关键期，此资料能助其巩固核心考点，提升解题能力，教师可依此精准教学。

高二物理上学期 期末复习大串讲 粤教版 考情分析 知识串讲 题型串讲 实战演练 专题03 机械振动和机械波 光学 一 考情分析 二 知识串讲 三 题型串讲 四 实战演练 考点导航 考情分析 第一部分 考情分析 核心考点 复习目标 考查形式 考情规律 简谐运动 1．弹簧振子的组成和振动情况．理解全振动、振幅、周期、频率等概念． 2．理解振动的平衡位置和位移． 3．掌握简谐运动的回复力、加速度、速度随位移变化的规律和简谐运动的能量特征． 4．能从简谐运动的函数表达式分析简谐运动的振幅、周期、频率等． 5．掌握简谐运动图像的物理意义和应用． 单选题 多选题 填空题 解答题 基础必考点，常出选择题 单摆 1．理解单摆模型及单摆做简谐运动的规律和特点． 2．掌握影响单摆周期的因素和周期公式． 3．能从不同角度认识单摆的振动． 4．学会用单摆周期公式测定重力加速度的方法． 单选题 多选题 填空题 解答题 基础必考点，常出选择题 考情分析 核心考点 复习目标 考查形式 考情规律 机械波 1．理解波长、波速及其与周期、频率的关系． 2．掌握波的图像的意义和应用，能够区分波的图像和振动图像． 3．会分析波的多解问题． 单选题 多选题 填空题 解答题 高频易错点 光的折射定律 1．理解光的折射定律． 2．理解折射率的概念，知道折射率和光速的关系． 3．知道测量玻璃的折射率的原理、方法和步骤。 4．会确定入射光线、折射光线、入射角及折射角。 5．学会用不同方法计算玻璃的折射率。 填空题 多选题 填空题 解答题 高频考点和易错点， 考情分析 核心考点 复习目标 考查形式 考情规律 光的全反射 1．理解全反射现象和临界角的概念，知道光疏介质、光密介质和发生全反射的条件． 2．能用光线模型探索生活中光的全反射现象． 单选题 多选题 实验题 解答题 基础必考点，常出实验题 光的干涉 1．理解光的干涉的形成条件与干涉条纹的特点． 2．理解产生明暗条纹的条件，理解条纹间距与波长的关系． 3．了解薄膜干涉的现象、原理和应用． 4．会根据干涉条纹的间距和光的波长之间的关系，确定测量光的波长的实验思路． 5．知道两种测量头的操作和读数规则，并获得数据． 6．会设计实验方案并正确操作实验器材，得到明显的干涉条纹． 单选题 多选题 填空题 解答题 基础必考点，常出选择题、计算题 知识串讲 第二部分 思维导图 思维导图 思维导图 知识串讲01 简谐运动 知识点1　弹簧振子 1．振子模型 如图所示，如果弹簧的质量与小球的相比可以________，且小球运动时空气阻力很小，也可以________，则把小球和弹簧组成的系统称为弹簧振子． 忽略 忽略 知识串讲01 简谐运动 2．平衡位置：振子原来________时的位置． 3．机械振动 物体(或物体的一部分)在_______________(平衡位置)两侧所做的________运动叫作机械振动，简称________． 4．振动特点：振动是一种往复运动，具有________和_________． 静止 某一中心位置 往复 振动 周期性 往复性 知识串讲01 简谐运动 知识点2　简谐运动的回复力 1．回复力 (1)定义：振动质点受到的使其回到____________的力． (2)方向：指向____________． (3)表达式：F＝________． 2．简谐运动的动力学特征 如果物体在运动方向上所受的力与它偏离平衡位置位移的大小成________，并且总是指向___________，物体的运动就是简谐运动． 平衡位置 平衡位置 －kx 正比 平衡位置 知识串讲01 简谐运动 知识点3　简谐运动的物理量 1．振幅 (1)定义：振动物体离开平衡位置的___________，叫作振动的振幅．用A表示，单位为米(m)． (2)物理含义：振幅是表示振动_____________的物理量；振幅反映了振动的强弱和振动系统能量的大小． 最大距离 幅度大小 知识串讲01 简谐运动 2．周期和频率 (1)周期：做简谐运动的物体完成一次全振动所需要的______，用T表示，国际单位： s． (2)频率：物体完成全振动的________与所用时间之比，用f表示，单位： Hz． (3)周期T与频率f的关系：f＝________． (4)物理意义：周期和频率都是表示物体___________的物理量，周期越小，频率_______，表示振动越快． 时间 次数 振动快慢 越大 知识串讲01 简谐运动 知识点4　简谐运动及其图像 1．定义 如果物体的位移与时间的关系遵从________函数的规律，即它的振动图像(x－t图像)是一条________曲线，这样的振动叫作简谐运动． 2．特点 简谐运动是最基本的________，其振动过程关于____________对称，是一种________运动．弹簧振子的运动就是____________． 正弦 正弦 振动 平衡位置 往复 简谐运动 知识串讲01 简谐运动 3．简谐运动的图像(如图所示) (1)简谐运动的图像是振动物体的______________变化的规律． (2)简谐运动的图像是________________曲线，从图像上可直接看出不同时刻振动质点的位移大小和方向、速度大小和方向的变化趋势． 位移随时间 正弦(或余弦) 知识串讲01 简谐运动 4．弹簧振子的位移—时间图像 建立坐标系：以小球的__________为坐标原点O，沿着___________方向建立坐标轴，规定水平向右为正方向．小球在平衡位置的________时它的位置坐标x为正，在________时位置坐标x为负． 平衡位置 它的振动 右边 左边 知识串讲01 简谐运动 知识点5　简谐运动的能量 1．振动系统(弹簧振子)的状态与能量的对应关系 弹簧振子运动的过程就是________和________互相转化的过程． (1)在最大位移处，________最大，________为零． (2)在平衡位置处，________最大，________最小． 2．简谐运动的能量特点：在简谐运动中，振动系统的机械能________，而在实际运动中都有一定的能量损耗，因此简谐运动是一种__________的模型． 动能 势能 势能 动能 动能 势能 守恒 理想化 知识串讲01 简谐运动 知识点1　简谐运动的函数描述 2．表达式中各物理量的意义 (1)“A”表示简谐运动的“________”． (2)ω为简谐运动的__________，“T”表示简谐运动的________， “f”表示简谐运动的频率，它们之间的关系为ω＝______＝_______． 振幅 角频率 周期 2πf 知识串讲01 简谐运动 知识点2　简谐运动的图像描述 (2)“φ”是t＝0时的相位，叫作__________，简称________． (3)相位差Δφ＝__________． 相位 初相位 初相 φ1－φ2 知识串讲02 单摆 知识点1　单摆及单摆的回复力 1．单摆模型 如果细线的长度____________，细线的________与小球相比可以忽略，球的________与线的长度相比也可以忽略，这样的装置就叫作单摆．单摆是实际摆的__________模型． 不可改变 质量 直径 理想化 知识串讲02 单摆 2．单摆的回复力 (1)回复力的提供：摆球的重力沿圆弧________方向的分力． (2)回复力的特点：在摆角很小时，单摆所受的回复力与它偏离平衡位置的位移成________，方向总指向____________． (3)运动规律：单摆在摆角很小的情况下做________运动，其振动图像遵循正弦函数规律． 切线 正比 平衡位置 简谐 知识串讲02 单摆 知识点2　对单摆周期的理解 1．周期公式 (1)公式的提出：周期公式是荷兰物理学家__________首先提出的． (2)公式：T＝________，即T与摆长l的二次方根成________，与重力加速度g的二次方根成________． 惠更斯 正比 反比 摆长l 周期T 知识串讲02 单摆 2．单摆的等时性 单摆做简谐运动的周期取决于摆长l和重力加速度g，与________、摆球________无关． 振幅 质量 知识串讲03 机械波 知识点1　机械波的图像 1．波的图像的作法 (1)建立坐标系：以横坐标x表示在波的传播方向上各质点的_______ ______，纵坐标y表示某一时刻各质点偏离平衡位置的_______． (2)选取正方向：规定位移的方向________为正值，________为负值． (3)描点：把该时刻各质点的________画在坐标系里． (4)连线：用____________将各点连接起来就得到了这一时刻波的图像． 平衡 位置 位移 向上 向下 位置 平滑曲线 知识串讲03 机械波 2．横波图像的物理意义 横波图像直观地表示介质中的各个质点在某一时刻的________． 3．横波图像的特点 简谐波的波形为______________曲线． 位移 正弦(或余弦) 知识串讲03 机械波 知识点2　振动图像与波的图像的对比 1．由波的图像可获取的信息 一列波在某时刻的波形图像如图所示，能从这列波的图像中了解到波的情况主要有以下几点： 知识串讲03 机械波 (1)可以直接看出在该时刻各质点的________．如图线上的M点的位移是________． (2)可以直接看出波在介质中传播的过程中各质点的________，即波的图像上纵坐标最大值的绝对值，图中的振幅A＝________． (3)可以判断出沿传播方向上各质点在该时刻的________方向． 位移 2 cm 振幅 4 cm 运动 知识串讲03 机械波 2．振动图像与波的图像的比较 比较 振动图像 波的图像 不同点 物理意义 表示某一质点在___________的位移 表示某时刻___________的位移 图像     图像变化 随时间延伸 某个时刻 比喻 单人舞的录像 抓拍的集体舞照片 各个时刻 各个质点 知识串讲03 机械波 比较 振动图像 波的图像 相同 点及 联系 图像形状 ________________曲线 可获得 的信息 质点振动的________、________、________的方向 关联 质点的振动是组成波动的基本要素 正弦(或余弦) 振幅 位移 加速度 知识串讲03 机械波 知识点3　描述机械波的物理量 1．波长 (1)定义． 在波的传播方向上，____________总是相同的两个________质点间的距离，通常用λ表示． (2)特征． 在横波中，两个____________或两个____________之间的距离等于波长．在纵波中，两个____________或两个____________之间的距离等于波长． 振动相位 相邻 相邻波峰 相邻波谷 相邻疏部 相邻密部 知识串讲03 机械波 2．周期、频率 (1)规律． 在波动中，各个质点的振动周期或频率是__________，它们都等于________的振动周期或频率． (2)决定因素． 波的周期或频率由________的周期或频率决定． 相同的 波源 波源 知识串讲03 机械波 (3)时空的对应性． 在一个周期的时间内，振动在介质中传播的距离等于__________． (4)周期与频率关系． 一个波长 倒数 知识串讲03 机械波 3．波速 (1)定义：波速是指波在介质中________的速度． (3)决定因素： 机械波在介质中的传播速度由________的性质决定，在不同的介质中，波速一般________． (4)决定波长的因素：波长由________和________共同决定． 传播 λf 介质 不同 波速 频率 知识串讲04 折射率 知识点1　折射率 1．物理意义 反映介质的___________的物理量． 2．定义 光从________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，叫作这种介质的绝对折射率，简称折射率，即________＝n12． 光学性质 真空 知识串讲04 折射率 3．折射率与光速的关系 某种介质的折射率，等于光在________中的传播速度c与光在这种 介质中的传播速度v之比，即n＝______． 4．特点 任何介质的折射率都_________． 真空 大于1 知识串讲05 全反射 知识点1　光的全反射现象 1．光密介质和光疏介质 介质 光疏介质 光密介质 定义 折射率_______的介质 折射率_______的介质 传播速度 光在________介质中的传播速度比在________介质中的传播速度小 折射特点 光由________介质射入________介质时，折射角小于入射角 光由________介质射入________介质时，折射角大于入射角 较小 较大 光密 光疏 光疏 光密 光密 光疏 2．全反射及发生条件 (1)全反射及临界角的概念． ①全反射：光从光密介质射入光疏介质时，当入射角增大到某一角度，使折射角达到90°时，________光线完全消失，只剩下________光线的现象． ②临界角：刚好发生全反射，即折射角等于90°时的________．用字母C表示． 折射 反射 入射角 知识串讲05 全反射 (2)全反射的条件． 要发生全反射，必须同时具备两个条件： ①光从________介质射入________介质． ②入射角______________临界角． (3)临界角与折射率的关系． 光由某种介质射入空气(或真空)时，__________(公式)． 光密 光疏 等于或大于 知识串讲05 全反射 知识点2　光导纤维的工作原理 由折射率________的内芯和折射率________的外套组成，光传播时在内芯与外套的界面上发生__________． 较大 较小 全反射 知识串讲05 全反射 知识串讲06 双缝干涉 知识点1　光的双缝干涉现象 1．物理史实 1801年，英国物理学家______________成功地观察到了光的干涉现象，开始让人们认识到光的波动性． 托马斯·杨 知识串讲06 双缝干涉 2．双缝干涉实验 (1)实验过程：让一束平行的________光投射到一个有两条狭缝S1和S2的挡板上，两狭缝相距很近，两狭缝就成了两个波源，它们的频率、相位和振动方向总是________的，两个光源发出的光在挡板后面的空间互相叠加发生________． (2)实验现象：在屏上得到____________的条纹． (3)实验结论：光是一种波． 单色 相同 干涉 明暗相间 知识串讲06 双缝干涉 知识点2　光产生干涉的条件 1．当双缝光源与屏上某点的距离之差等于波长λ的________倍时，两列光波在这点叠加后相互加强，出现__________． 整数 亮条纹 奇数 暗条纹 知识串讲06 双缝干涉 知识点3　薄膜干涉 假设照射一束光波到薄膜上，由于折射率不同，光波会被薄膜的上界面和下界面分别反射，因相互干涉而形成新的光波，这种现象称为____________． 薄膜干涉 题型串讲 第三部分 题型一 简谐运动及其图像 例1．如图所示是表示一质点做简谐运动的图像，下列说法正确的是(　　) A．t＝0时刻振子的加速度最大 B．t1时刻振子正通过平衡位置向正方向运动 C．t2时刻振子的位移为正的最大 D．t3时刻振子正通过平衡位置向负方向运动 【答案】A　 题型一 简谐运动及其图像 1．对x-t图像的理解 x-t图像上的x坐标表示振子相对平衡位置的位移，也表示振子的位置坐标．它反映了振子位移随时间变化的规律． 注意：x-t图像不是振子的运动轨迹． 2．简谐运动：质点的位移与时间的关系遵从正弦函数的规律，即它的振动图像(x-t图像)是一条正弦曲线． 题型一 简谐运动及其图像 例2．如图甲所示，弹簧振子以点O为平衡位置，在A、B两点之间做简谐运动．取向右为正方向，振子的位移x随时间t的变化如图乙所示，下列说法正确的是(　　) A．t＝0.8 s时，振子的速度方向向右 B．t＝0.2 s时，振子在O点右侧6 cm处 C．t＝0.4 s和t＝1.2 s时，振子的加速度完全相同 D．t＝0.4 s到t＝0.8 s的时间内，振子的速度逐渐增大 【答案】D　 题型二 简谐运动的函数描述 A．振幅是矢量，A的振幅是6 m，B的振幅是10 m B．周期是标量，A、B周期相等，为100 s C．A振动的频率fA等于B振动的频率fB D．A振动的圆频率ωA等于B振动的圆频率ωB 【答案】CD　 题型二 简谐运动的函数描述 例4．有一个弹簧振子，振幅为0.8 cm，周期为0.5 s，初始时具有负方向的最大加速度，则它的振动方程是(　　) 【答案】A　 题型三 单摆 例5．(2024年佛山三水中学检测)单摆的摆球做简谐运动，它经过平衡位置时正好遇到空中飘落下来的一些小雨滴，小雨滴的速度可以忽略而质量不能忽略．小雨滴均匀附着在摆球表面上，则对摆球在以后的振动中有关物理量的变化情况判断正确的是(　　) A．最大速度不变，周期不变 B．最大速度会略变小，周期也略变小 C．最大速度会略变小，周期不变 D．最大速度会略变大，周期不变 【答案】C 题型三 单摆 例6．(2024年深圳红岭中学期末)小明在实验室做单摆实验时得到如图甲所示的单摆振动情形，O是它的平衡位置，B、C分别是摆球所能到达的左右最远位置．小明通过实验测得当地重力加速度为g＝9.8 m/s2，并且根据实验情况绘制了单摆的振动图像如图乙所示，设图甲中单摆向右摆动为正方向，g≈π2，则下列选项正确的是(　　) A．此单摆的振动频率是2 Hz B．根据图乙可知开始计时摆球在C点 C．图中P点向正方向振动 D．根据已知数据可以求得此单摆的摆长为1.0 m 【答案】D 题型四 实验：用单摆测量重力加速度 例7．某同学想在家里做“用单摆测量重力加速度的大小”的实验，但没有合适的摆球．他找到了一块大小为3 cm左右、外形不规则的小石块代替小球．他设计了以下实验步骤： A．如图，用细线将石块系好，结点为M，将细线的上端 固定于O点； B．用刻度尺测量OM间细线的长度l； C．将石块拉至一个大约30°的角度，然后由静止释放； 题型四 实验：用单摆测量重力加速度 (1)以上实验步骤中有错误的是_____，理由是________________． (2)若该同学用OM的长l作为摆长，这样做引起的系统误差将使重力加速度的测量值比真实值________(填“偏大”或“偏小”). (3)若该同学改正了错误，改变OM间细线的长度后做了两次实验，记下每次相应的细线长度l1、l2和周期T1、T2，则由上述四个量得到的重力加速度表达式是g＝________． 题型四 实验：用单摆测量重力加速度 4．在“用单摆测量重力加速度”的实验中： (1)安装好实验装置后，先用游标卡尺测量摆球直径d，测量的示数如图甲所示，则摆球直径d＝________cm，再测量摆线长l，则单摆摆长L＝________(用d、l表示). 题型四 实验：用单摆测量重力加速度 (2)摆球摆动稳定后，当它到达________(填“最低点”或“最高点”)时启动秒表开始计时，并记录此后摆球再次经过最低点的次数n(n＝1、2、3…)，当n＝60时刚好停表．停止计时的秒表如图乙所示，其读数为______s，该单摆的周期为T＝______s(周期要求保留3位有效数字). 题型四 实验：用单摆测量重力加速度 (3)计算重力加速度测量值的表达式为g＝________(用T、L表示)，如果测量值小于真实值，可能原因是________． A．将摆球经过最低点的次数n记少了 B．计时开始时，秒表启动稍晚 C．将摆线长当成了摆长 D．将摆线长和球的直径之和当成了摆长 题型四 实验：用单摆测量重力加速度 (4)正确测量不同摆长L及相应的单摆周期T，并在坐标纸上画出T2与L的关系图线，如图丙所示．由图线计算出重力加速度的大小g＝________m/s2.(保留3位有效数字，计算时π2取9.86) 题型五 机械波 1．机械波的形成与传播 2．波的特点 (1)振幅：像绳波这种一维(只在某个方向上传播)机械波，若不计能量损失，各质点的振幅相同． 题型五 机械波 (2)周期(频率)：各质点都在做受迫振动，所以各质点振动的周期(频率)均与波源的振动周期(频率)相同． (3)步调：离波源越远，质点振动越滞后． (4)运动：各质点只在各自的平衡位置附近做往复振动，并不随波迁移．各质点的起振方向都与波源开始振动的方向相同． (5)实质：机械波向前传播的是振动这种运动形式，同时也可以传递能量和信息． 题型五 机械波 例9．一个小石子投向平静的湖面中心，会激起一圈圈波纹向外传播，如果此时水面上有一片树叶(如图)，下列对树叶运动情况的叙述正确的是(　　) A．树叶慢慢向湖心运动 B．树叶慢慢向湖岸漂去 C．在原处上下振动 D．沿着波纹做圆周运动 【答案】C　 题型五 机械波 例10．(2025年潮州检测)如图所示，一组学生在玩“人浪”游戏．学生手挽手排成一行，从左边第一位同学开始，周期性地“下蹲、起立”，呈现类似波浪的效果．则(　　) A．“人浪”是纵波 B．学生“下蹲、起立”的动作越频繁， “人浪”传播的速度一定越快 C．当“人浪”向右传播时，学生随“人浪”向右移动 D．“人浪”传播的是“下蹲、起立”这种运动形式 【答案】D 题型六 波的图像 例11．(多选)如图所示，画出了一列向x轴正方向传播的横波在某个时刻的波形图像，由图像可知(　　) A．质点b此时位移为零 B．质点b此时向－y方向运动 C．质点d的振幅是2 cm 【答案】AC 例12．(多选)如图所示，下列说法中正确的是 (　　) A．此列波的振幅是0.1 m B．x＝15 cm处质点的位移是0.1 m C．若A的速度沿y轴正方向，则B的速度 亦沿y轴正方向 D．A的加速度沿y轴的负方向，而B、C的加速度沿y轴的正方向 【答案】ACD　 题型六 波的图像 题型七 振动图像和波的图像的比较 例13．振源A带动细绳振动，某时刻形成的横波的波形如图所示，在波传播到细绳上一点P时开始计时，则下列图像中能表示P点振动图像的是 (　　) 【答案】C 题型七 振动图像和波的图像的比较 例14．(2024年深圳高级中学期末)(多选)渔船上的声呐利用超声波来探测远方鱼群的方位．某渔船发出的一列超声波在t＝0时的波动图像如图甲所示，图乙为质点P的振动图像，则(　　) 题型七 振动图像和波的图像的比较 A．该波的波速为1.5×103 m/s B．该波沿x轴负方向传播 C．0～1 s时间内，质点P沿x轴运动了2 m D．1个周期的时间内，质点P运动的路程为2×10－5 m 【答案】AD 题型八 波的多解性 例15．(多选)周期为2.0 s的简谐横波沿x轴传播，该波在某时刻的图像如图所示，此时质点P沿y轴负方向运动，则该波(　　) A．波长为40 m B．频率为0.5 Hz C．沿x轴负方向传播，波速v＝20 m/s D．沿x轴正方向传播，波速v＝10 m/s 【答案】BD 题型八 波的多解性 例16．(2025年茂名检测) 如图，海面上两个浮标A、B相距s0＝35 m，一列横波由A向B传播，小明观察到当浮标A处在波谷时，浮标B正在平衡位置向上振动，测得一分钟内浮标A能完成30次全振动，则该横波的波速可能是 　 　 　 (　　) A．4 m/s B．6 m/s C．8 m/s D．10 m/s 【答案】D 题型九 折射率 例17．(2024年重庆卷)某同学设计了一种测量液体折射率的方案．容器过中心轴线的剖面图如图所示，其宽度为16 cm，让单色光在此剖面内从空气入射到液体表面的中心．调整入射角，当反射光与折射光垂直时，测出竖直器壁上的反射光点与液体表面的距离h，就能得到液体的折射率n.忽略器壁厚度，由该方案可知(　　) 题型九 折射率 【答案】B　 题型九 折射率 例18．(2024年茂名期末)如图，半径为R的半圆形玻璃砖直立在竖直面内，O为圆心，平面MN与地面垂直，P是圆弧面上的一点，MP弧所对的圆心角为60°，一束单色光竖直向下从P点射入玻璃砖，折射光线刚好射到N点，求： (1)玻璃砖对光的折射率n； (2)若光线沿PO射入玻璃砖，从MN边射出后 照射在地面上的位置Q，Q离N点的距离为多少？ 题型九 折射率 解：(1)由题可知光路如图甲所示．由于MP弧所对的圆心角为60°，入射光线竖直向下，即与MN平行，则入射角为i＝60°. 根据几何关系知光在P点的折射角为r＝30°， 题型九 折射率 (2)若光线沿PO射入玻璃砖，光路如图乙所示．由几何关系，光线在MN面的入射角为α＝30°， 例19．某同学用半圆形玻璃砖测定玻璃的折射率(如图所示). (1)在平铺的白纸上垂直于纸面插大头针P1、P2确定入射光线，并让入射光线过圆心O；在半圆形玻璃砖(图中实线部分)另一侧垂直纸面插大头针P3，使P3挡住P1、P2的像，连接OP3；实验中要求三枚大头针的______(填“针帽”或“针尖”)在同一视线上． 题型十 测定介质的折射率 (2)图中MN为分界线，虚线半圆与玻璃砖对称，B、C分别是入射光线、折射光线与圆的交点，AB、CD均垂直于法线并分别交法线于A、D点．设AB的长度为l1，AO的长度为l2，CD的长度为l3，DO的长度为l4，为较方便地表示出玻璃砖的折射率，需用刻度尺测量______(填“l1”“l2”“l3”或“l4”)，则玻璃砖的折射率可表示为＝______． (3)该同学在插大头针P3前不小心将玻璃砖以O为圆心顺时针转过一小角度，由此测得玻璃砖的折射率将______(填“偏大”“偏小”或“不变”). 题型十 测定介质的折射率 例20．同学们用“插针法”测玻璃的折射率，如图甲所示． (1)下列说法正确的是________． A．实验中，可以将玻璃砖界面当尺子画界线 B．为了减小作图误差，大头针P1 、P2 和P3 、P4 之间的距离应适当大些 C．测梯形玻璃砖、三角形玻璃砖和半圆形玻璃砖的折射率均可用“插针法” D．若光线的入射角θ1 较大，在bb′ 一侧可能看不到P1 、P2 的像 题型十 测定介质的折射率 题型十 测定介质的折射率 (2)一位同学为了避免笔尖触划玻璃砖的折射面，画出的bb′ 比实际向外侧平移了一些(如图乙所示)，其他操作均正确无误，并仍以aa′ 和bb′ 为折射面画出了光路图，这样测出的折射率将______(填“偏大”“偏小”或“不变”). 题型十 测定介质的折射率 (3)一位同学手头有圆规和刻度尺但没有量角器，在完成了光路图以后，以O点为圆心，OA为半径画圆，交OO′ 延长线于C点，过A点和C点作垂直于法线的直线，与法线的交点分别为B点和D点，如图丙所示．用刻度尺测得AB的长度为x1，CD的长度为x2，则玻璃砖的折射率n＝ ______(用测量的字母表示). 题型十一 全反射 例21．(2024年广东卷)如图所示，红绿两束单色光同时从空气中沿同一路径以θ角从MN面射入某长方体透明均匀介质，折射光束在NP面发生全反射，反射光射向PQ面．若θ逐渐增大，两束光在NP面上的全反射现象会先后消失．已知在该介质中红光的折射率小于绿光的折射率．下列说法正确的是(　　) A．在PQ面上，红光比绿光更靠近P点 B．θ逐渐增大时，红光的全反射现象先消失 C．θ逐渐增大时，入射光可能在MN面发生全反射 D．θ逐渐减小时，两束光在MN面折射的折射角逐渐增大 【答案】B　 题型十一 全反射 例22．(2025年佛山月考)如图所示，用激光束竖直射向水平放置的盛水容器底部，在容器底部O会形成一个光点，由于激光束在O点发生漫反射，O点可视为一个点光源，向四周各个方向射出反射光，最后在容器底部形成一个以O点为圆心的圆形“暗区”．测得当水的深度h＝2.65 cm时，“暗区”的半径约为r＝6 cm. 题型十一 全反射 题型十一 全反射 解：因为光经过O点漫反射回到水面时，一部分水面的入射角小于临界角，同时发生折射和反射，反射到水底的光线较弱，形成暗区；另一部分水面的入射角大于临界角，发生全反射，反射光线强，反射到水底形成亮区．恰好发生全反射时，如图． 可求得r＝2htan C≈6 cm.即根据猜想所推算的“暗区”半径约为 6 cm，与实际数据(题给)相符，故验证了猜想． 题型十二 双缝干涉 例23．(2025年梅州一中期末)如图用频率为f的单色光，垂直照射双缝，在光屏上O是中央亮条纹，P点是O上方第二条亮条纹中心．已知双缝间距为d，双缝到光屏的距离为L，光速为c，下列说法正确的是(　　) A．该单色光的波长λ＝cf B．r2－r1＝2cf D．若换用频率更大的单色光照射双缝，O点上方第二条亮条纹中心在P点上方 【答案】C　 题型十二 双缝干涉 例24．(2025年佛山期末)为了提高光的利用率，生产厂家通常会在光伏板的玻璃表面涂敷增透膜，原理如图所示．入射光会分别在薄膜的前表面和后表面发生反射，两束反射光发生干涉相互抵消，从而降低反射光的强度，增强透射光的强度；已知某单色光在薄膜中的波长为λ，则关于增透膜的最小厚度d，正确的是(　　) 【答案】D　 题型十三 用双缝干涉实验测定光的波长 例25．现有毛玻璃屏A、双缝B、白光光源C、单缝D和透红光的滤光片E等光学元件，要把它们放在如图所示的光具座上组成双缝干涉装置，用于测量红光的波长． (1)将白光光源C放在光具座最左端，依次放置其他光学元件，由左至右，表示各光学元件的字母排列顺序应为C、________、A． 题型十三 用双缝干涉实验测定光的波长 (2)本实验的步骤有： ①取下遮光筒左侧的元件，调节光源高度，使光束能直接沿遮光筒轴线把屏照亮； ②按合理顺序在光具座上放置各光学元件，并使各元件的中心位于遮光筒的轴线上； ③用米尺测量双缝到屏的距离； ④用测量头(其读数方法同螺旋测微器)测量数条亮纹间的距离．在操作步骤②时还应注意单缝、双缝应_________且________________． 题型十三 用双缝干涉实验测定光的波长 (3)将测量头的分划板中心刻线与某亮纹中心对齐，将该亮纹定为第1条亮纹，此时手轮上的示数如图甲所示．然后同方向转动测量头，使分划板中心刻线与第6条亮纹中心对齐，记下 (4)已知双缝间距d为2.0×10－4m，测得双缝到屏的距离l为0.700 m，由计算式λ＝______，求得所测红光波长为______nm． 此时图乙中手轮上的示数为________mm，求得相邻亮纹的间距Δx＝________mm． 题型十三 用双缝干涉实验测定光的波长 【答案】(1)E、D、B　(2)相互平行　与遮光筒轴线垂直 题型十三 用双缝干涉实验测定光的波长 例26．如图甲为做“用双缝干涉测量光的波长”的实验装置示意图，回答下列问题： (1)实验时单缝与双缝应该相互________ (填“平行”或“垂直”)． 题型十三 用双缝干涉实验测定光的波长 (2)为测定相邻两个亮条纹的间距，转动手轮使目镜中能观察到如图所示的分划板中心刻度与干涉条纹，记下此时手轮上的读数．然后再次转动手轮，使目镜中能观察到图________(在A、B、C、D中选填一个)所示的分划板中心刻度与干涉条纹，再次记下手轮上的读数． 题型十二 双缝干涉 (3)转动手轮，使分划板的中心刻线分别对准第1条亮纹、第7条亮纹的中心，读数分别为x1和x7．若单缝与双缝间的距离为L1，双缝与屏的距离为L2，双缝间距为d，写出计算波长λ的表达式____________(表达式用字母表示)． 实战演练 第四部分 基础通关练 1．如图甲所示，轻弹簧下端固定在地上，上端连接一个钢球，把钢球从平衡位置向下压一段距离A，由静止释放．以钢球的平衡位置为坐标原点，竖直向上为正方向建立x轴．当钢球在做简谐运动过程 中某一次经过平衡位置时开始计时，钢球运动的位移－时间图像如图乙所示．已知钢球振动过程中弹簧始终处于弹性限度内，则 (　　) 基础通关练 A．t1时刻钢球的速度方向向上 B．t2时刻钢球的回复力向上且处于失重状态 C．t1～t2时间内钢球的动量先增大后减小 D．t1～t2时间内弹簧振子系统的机械能逐渐减小 【答案】C 基础通关练 2．弹簧振子以O点为平衡位置，在B、C两点间做简谐运动，在t＝0时刻，振子从O、B间的P点以速度v向B点运动；在t＝0.2 s时，振子速度第一次变为－v；在t＝0.5 s时，振子速度第二次变为－v． (1)求弹簧振子振动的周期T； (2)若B、C之间的距离为25 cm，求振子在4.0 s内通过的路程； (3)若B、C之间的距离为25 cm．从平衡位置开始计时，写出弹簧振子位移表达式，并画出弹簧振子的振动图像． 基础通关练 解：(1)根据弹簧振子简谐运动的对称性可得T＝0.5×2 s＝1.0 s． (2)若B、C之间距离为25 cm， 基础通关练 x＝12.5sin(2πt) cm． 振动图像如图所示． 基础通关练 3．(2025年东莞检测)摆球质量为m的单摆做简谐运动，其动能Ek随时间t的变化关系如图所示，重力加速度为g，则该单摆(　　) 【答案】C 基础通关练 3．(2025年广州检测)(多选)一列沿x轴传播的简谐横波在t＝0时刻的波形图如图甲所示．P和Q是这列简谐横波上的两个质点，从该时刻起质点Q在一段时间内的振动图像如图乙所示．下列说法正确的是(　　) 基础通关练 A．该波的波长为2 m B．该波的频率为2 Hz C．该波沿x轴正向传播 D．0～1 s内，P点通过的路程为40 cm 【答案】AD 重难突破练 4．(2025年茂名高州期末)某同学利用如图甲所示的单摆测量当地的重力加速度． 重难突破练 (1)下列说法正确的是__________． A．测摆长时，摆线应接好摆球，使摆球处于自然下垂状态 B．摆长等于摆线的长度加上摆球的直径 C．测单摆的周期时，应从摆球经过最高点速度为0时开始计时 D．如果有两个大小相等且都带孔的铜球和木球，应选用木球作摆球 重难突破练 (2)某同学为了提高实验精度，在实验中改变几次摆长l，并测出相应的周期T，算出T2的值，再以l为横轴、T2为纵轴建立直角坐标系，将所得数据描点连线如图乙所示，并求得该直线的斜率为k，则重力加速度g＝________(用k表示). (3)地球上周期为2 s的单摆经常被称为秒摆．若把该秒摆放在“天问一号”探测器中，则探测器刚发射离开地球表面时，此秒摆的周期________(填“大于”“小于”或“等于”)2 s. 重难突破练 5．(2025年佛山期末)某小组开展研究性学习，欲根据光学知识，测量一半圆柱体玻璃砖的折射率．具体步骤如下： (1)如图甲所示，将白纸固定在水平桌面上，两个量角器作一同心圆O，并标上相应的刻度和度数． (2)将被测量半圆柱体玻璃砖垂直放在白纸上，圆柱体的圆心和同心圆的圆心对齐，圆柱体直线边与量角器O刻度线对齐． (3)用铅笔准确描出玻璃砖底面圆的轮廓． 重难突破练 (4)用激光笔发出细束激光，对准圆柱体的圆心沿半径方向入射，分别准确记录入射角i和折射角r，图甲中对应的入射角i＝________和折射角r＝________． (5)改变入射角，再次 记下入射角i和折射角r， 根据多次测量数值，作出 sin r-sin i图像如图乙所示， 则玻璃砖的折射率为n＝ ________(结果保留两位 有效数字). 重难突破练 【答案】(4)30.0°　48.0°　(5)1.5　(6)适当大一些　全反射　太大 重难突破练 6．利用双缝干涉测定光的波长的实验中，双缝间距d＝0.4 mm，双缝到光屏间的距离l＝0.5 m，实验时，接通电源使光源正常发光，调整光路，使得从目镜中可以观察到干涉条纹． (1)若想增加从目镜中观察到的条纹个数，该同学可________． A．将单缝向双缝靠近 B．将屏向靠近双缝的方向移动 C．将屏向远离双缝的方向移动 D．使用间距更小的双缝 重难突破练 (2)某种单色光照射双缝得到干涉条纹如图2所示，分划板在图中A、B位置时游标卡尺读数也如图2中所给出，则 ①分划板在图中A位置时游 标卡尺的读数为xA＝11.1 mm， 在B位置时游标卡尺读数为xB＝ ______mm，相邻两条纹间距Δx ＝ ______mm. ②该单色光的波长λ＝ __ m. 重难突破练 (3)如果测量头中的分划板中心刻线与干涉条纹不在同一方向上，如图3所示．则在这种情况下测量干涉条纹的间距Δx时，测量值______(填“大于”“小于”或“等于”)实际值． 【答案】(1)B　(2)①15.6　0.75　②6.0×10-7　 (3)大于 综合拓展练 7．(2025年汕尾期末)一列简谐横波在均匀介质中沿x轴传播，t＝2 s时的波形如图甲所示，其中位于x＝2 m处的一质点P的振动图像如图乙所示．求： (1)该波的波速和 传播方向； (2)质点P的位移 —时间的函数表达式； (3)30 s内质点P运动的路程． 综合拓展练 解：(1)由质点P的振动图像可知，t＝2 s时质点P向上运动，结合波形图判断波的传播方向沿x轴正方向． 综合拓展练 8．(2024年深圳红岭中学段考)如图甲，一列简谐横波沿x轴传播，实线和虚线分别为t1＝0和t2 时刻的波形图，P、Q分别是平衡位置为x1＝1.0 m和x2＝4.0 m的两个质点，图乙为质点Q的振动图像．求： (1)波的传播方向和波速大小； (2)t2的大小； (3)从t1＝0时刻 起，质点P第一次到 达波峰处所需要的时 间． 综合拓展练 解：(1)由图乙知t1＝0时刻质点Q沿着＋y正向振动，可知波沿＋x正方向传播． 由两图可知λ＝8 m，T＝0.2 s， 综合拓展练 综合拓展练 9．(2025年韶关检测)现在高速公路上的标志牌常贴有回归反光膜，它采用高折射率的微小玻璃球制成，并在后半表面镀铝膜，如图甲所示．一光线沿平行于玻璃球水平直径AB方向射入玻璃球，发生折射后到达B处发生反射，再经折射后平行 入射方向射出，光路及角度如图乙 所示，O为球心．已知光在空气中的 传播速度c约等于光在真空中的传播 速度3×108 m/s. 综合拓展练 (1)求玻璃球的折射率n； (2)求光在玻璃球中的传播速度v； (3)如果没有铝膜，通过分析说明该光线能否在B处发生全反射． 综合拓展练 感谢聆听 每天解决一个小问题，每周攻克 一个薄弱点，量变终会引发质变。 教师寄语 例3．(多选)物体A做简谐运动的振动位移xA＝3sin m，物体B做简谐运动的振动位移xB＝5sin m.比较A、B的运动(　　) A．x＝8×10-3sin m B．x＝8×10-3sin m C．x＝8×10-3sin m D．x＝8×10-3sin m D．从石块摆到最低点时开始计时，测出50次全振动的总时间t，由T＝得出周期． 【答案】(1)C　摆角太大，不能看作简谐运动 (2)偏小　(3) 【答案】(1)1.84　l＋　(2)最低点　67.4　2.25　 (3)　AC　(4)9.86 A．若h＝4 cm，则n＝ B．若h＝6 cm，则n＝ C．若n＝，则h＝10 cm D．若n＝，则h＝5 cm 则玻璃砖对光的折射率为n＝＝. 设折射角为θ，由n＝， 解得θ＝60°， 由几何关系知NQ＝＝R. 【答案】(1)针尖　 (2)l1　l3　　(3)偏大 【答案】(1)BC　(2)偏小　(3) 已知光经过水和空气交界面时，当反射和折射同时存在，反射光较折射光弱很多，水的折射率n＝.试分析与猜想暗区和亮区的形成原因，并通过计算证明你的猜想．(已知≈0.38) 由sin C＝＝， 可得tan C＝， C．OP之间的距离为 A．d＝λ　 B．d＝ C．d＝　 D．d＝ 【答案】(1)A　(2)　(3)小于 (6)根据相对误差的计算式为δ＝×100%，为了减小i、r测量的相对误差，实验中激光在O点入射时应使入射角_________(填“适当大一些”或“尽量小一些”)，考虑到入射光在圆柱体的直线边界可能发生____________现象，故入射角不能________(填“太大”或“太小”). 由图可知λ＝4 m，T＝2.0 s，v＝＝2 m/s. (2)质点P的振动方程中ω＝＝π rad/s， 振幅A＝20 cm，故y＝0.2sin(πt) m. (3)t0＝30 s内P质点的运动路程为 s＝×4A＝1 200 cm＝12 m． 则波速为v＝＝40 m/s. (2)根据题意可知t2＝T＋nT(n＝0，1，2，…)， 解得t2＝0.05＋0.2n(s) (n＝0，1，2，…). (3)波沿x轴正方向传播，质点P第一次到达波峰处的时间即波传播Δx＝7 m的时间， 则t＝＝0.175 s． 解：(1)根据折射定律和图乙可得，玻璃球的折射率为 n＝＝. (2)光在玻璃球中的传播速度为 v＝＝×108 m/s. (3)发生全反射的临界角满足 sin C＝＝. 根据几何关系可得光线在B处的入射角为30°，由于sin 30°＝<，可知如果没有铝膜，该光线在B处不会发生全反射． $