光的干涉为什么只研究定态光波干涉原理

光的干涉和衍射要点精析
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  一、考点理解&  1.双缝干涉&  (1)两列光波在空间相遇时发生叠加,在某些区域总加强,在另外一些区域总减弱,从而出现亮暗相间的条纹的现象叫光的干涉现象。&  (2)产生干涉的条件&  两个振动情况总是相同的波源叫相干波源,只有相干波源发出的光互相叠加,才能产生干涉现象,在屏上出现稳定的亮暗相间的条纹。&  (3)双缝干涉实验规律&  ①双缝干涉实验中,光屏上某点到相干光源、的路程之差为光程差,记为。&  若光程差是波长λ的整倍数,即(n=0,1,2,3…)P点将出现亮条纹;若光程差是半波长的奇数倍(n=0,1,2,3…),P点将出现暗条纹。&  ②屏上和双缝、距离相等的点,若用单色光实验该点是亮条纹(中央条纹),若用白光实验该点是白色的亮条纹。&  ③若用单色光实验,在屏上得到明暗相间的条纹;若用白光实验,中央是白色条纹,两侧是彩色条纹。&  ④屏上明暗条纹之间的距离总是相等的,其距离大小与双缝之间距离d。双缝到屏的距离及光的波长λ有关,即。在和d不变的情况下,和波长λ成正比,应用该式可测光波的波长λ。&  ⑤用同一实验装置做干涉实验,红光干涉条纹的间距最大,紫光干涉条纹间距最小,故可知大于小于。&  2.薄膜干涉&  (1)薄膜干涉的成因:&  由薄膜的前、后表面反射的两列光波叠加而成,劈形薄膜干涉可产生平行相间的条纹。&  (2)薄膜干涉的应用&  ①增透膜:透镜和棱镜表面的增透膜的厚度是入射光在薄膜中波长的。&  ②检查平整程度:待检平面和标准平面之间的楔形空气薄膜,用单色光进行照射,入射光从空气膜的上、下表面反射出两列光波,形成干涉条纹,待检平面若是平的,空气膜厚度相同的各点就位于一条直线上,干涉条纹是平行的;反之,干涉条纹有弯曲现象。&  3.光的衍射&  (1)光的衍射现象&  光在遇到障碍物时,偏离直线传播方向而照射到阴影区域的现象叫做光的衍射。&  (2)光发生明显衍射现象的条件&  当孔或障碍物的尺寸比光波波长小,或者跟波长差不多时,光才能发生明显的衍射现象。&  (3)衍射图样&  ①单缝衍射:中央为亮条纹,向两侧有明暗相间的条纹,但间距和亮度不同。白光衍射时,中央仍为白光,最靠近中央的是紫光,最远离中央的是红光。&  ②圆孔衍射:明暗相间的不等距圆环。&  ③泊松亮斑:光照射到一个半径很小的圆板后,在圆板的阴影中心出现的亮斑,这是光能发生衍射的有力证据之一。&  二、方法讲解&  1.双缝干涉中条纹间距和位置的判断方法&  (1)影响条纹间距的因素:相邻亮纹或相邻暗纹的间距x与双缝到屏的距离成正比,与两狭缝之间距离d成反比,与光的波长λ成正比,即。&  (2)中央位置是亮纹还是暗纹的条件:双缝到光屏中央距离相等,光程差为零,如果两光源振动完全一致,中央一定是亮纹,假如两光源振动正好相反,则中央为暗纹。&  (3)单色光颜色、频率、波长的关系:光的颜色由频率决定,光的频率由光源决定,在可见光中红光频率最低,紫光最高,真空中各色光速相同,由知,真空中红光波长最大,紫光最小。&  综合以上各点可知:(1)为了观察到清晰的干涉图样,必须使双缝距离d小到与波长相当,且使。(2)同样条件下,红光的干涉条纹间距最大,紫光最小。这就是白光干涉条纹中央为白色,两边出现彩色光带的原因。&  2.双缝干涉和棱镜使白光色散的比较&  (1)形成原因不同:双缝干涉是光的干涉现象,棱镜色散是光的折射现象。&  (2)发生条件比较:由和。&  可知,在同一种介质中,红光的频率最低,折射率最小,速度最大,波长最大,依次为红橙黄绿蓝靛紫,所以双缝干涉中红光相邻亮纹间距最大,紫光最小;棱镜色散中红光偏折角最小,紫光最大。&  3.光的干涉和光的衍射的比较&  (1)双缝干涉和单缝衍射都是波叠加的结果,只是干涉条纹是有限的几束光的叠加,而衍射条纹是极多且复杂的相干光的叠加。在双缝干涉实验中,光在通过其中的三个狭缝时,都发生了衍射而形成三个线光源,所以,一般现象中既有干涉又有衍射。&  (2)单缝衍射,照射光的波长越长,中央亮纹越宽,所以衍射和干涉都能使白光发生色散现象,且中央白光的边缘均呈红色。&  (3)干涉和衍射的图样有相似之处,都是明暗相间的条纹。只是干涉条纹中条纹宽度和亮纹亮度基本相同,衍射条纹中条纹宽度和亮纹亮度均不等,中央亮纹最宽最亮。&  三、考点应用&  例1 如图所示,在暗室中从单色点光源S直接射到屏上的一束光在Sb和Sd之间,从S射到平面镜MN再反射到屏上的另一束光在Ma和Nc之间(是S在平面镜MN的像)。关于这时屏上是否可能出现明暗相间的条纹,下列说法正确的是(&& &)&&  A.不可能&  B.可能,出现在a、b之间&  C.可能,出现在b、c之间&  D.可能,出现在c、d之间&  分析:由于是S的像,可当成两个相干光源,从S发出的光射到bd区域,(似乎)从射出的光(其实是反射光)射到ac区域,故bc区为共同传播的区域,即干涉区,必出现明暗相间的条纹,故选C。&  答案:C&  点评:本题主要考查光的干涉条件,并利用平面镜成像作图找到相干光源和相干区域。要明白发生干涉时必须是两束光相遇,即光束叠加。&  例2 频率为的单色光从和投射到屏上,并且与振动相同。若屏上的点P到与P到的路程差为,问P点是亮条纹还是暗条纹?设O为到和路程相等的点,则PO间有几条暗纹?几条亮纹?&  分析:先算出光的波长,由产生亮暗条纹的条件判断P点应出现亮条纹;又由解得k的值,再判断PO间亮纹和暗条纹数。&  解答:由公式得,满足产生亮纹的条件,则P点将出现亮纹;又由解得k =6,可判断PO间有6条暗纹,有5条亮纹(不包含P、O两点)&  点评:尽管机械波和光波的产生本质不同,但都是波,具有共同的特性,它们的运动变化规律很相似,研究方法和探索技巧同样适用,这样就可用研究机械波的方法、技巧、规律应用到光波中去,实现知识的迁移,能力的提高。&  例3 a、b两束平行的单色光,当它们从空气射入水中时,发现b的折射线更靠近法线,由此可判定(&&& )&  A.a比b容易发生衍射现象&  B.在水中a的波长较短&  C.在水中b的速度较大&  D.单色光b的频率较低&  分析:由折射程度判断折射率的大小。进而确定光波频率的高低、波速的大小和波长的长短。&  解答:由于b的折射角较小,由判断得:水对b光的折射率大(),b光在水中的速度小(),表示b光的频率大()。由波长、频率、波速的关系可知,b光的波长短,所以a光更容易发生衍射,则A正确。&  点评:本题不仅运用单缝衍射现象的知识,还应用光的折射率及光的波长、频率、波速的关系,综合分析、判断答案。&  例4 有关光的双缝干涉和衍射的现象中,下列说法正确的是(&&& )&  A.无论用什么色光做双缝干涉实验,中央一定是亮纹&  B.用白光做双缝干涉实验时,得到的彩色亮纹中最靠近中央的是红光&  C.用白光做单缝衍射实验,得到的彩色条纹中偏离中央最远的是红光&  D.涂有增透膜的照相机镜头看上去呈淡紫色,是由于增透膜增强了对紫光的透射&  分析:运用双缝干涉及单缝衍射的图样特征,分析ABC的正误;运用光的干涉原理判断D的正误。&  解答:因为中央到双缝的光程差恒为零,所以中央位置始终是亮纹,则A正确;因为双缝实验中屏上干涉条纹的间距与入射光波长成正比,白光中的紫光波长最短,所以得到的彩色条纹中最靠近中央的是紫色,则B错;白光中红光的波长最长,对同样的单缝,红光的衍射现象最明显,得到的中央亮纹最宽,所以彩条中偏离中央最远的是红光,则C对;照相机镜头涂的增透膜,通常是针对人眼最敏感的绿光设计的,使从镜头反射的绿光干涉相消,而对太阳光中红光和紫光并没有显著削弱,所以看上去呈淡紫色,并不是增强了对紫光的透射。&  答案:A、C&  点评:本题要求认真观察做好光的干涉、衍射实验的现象,还要比较这两种现象的差异,重视干涉、衍射在科技和生产中的应用。
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光的干涉考点1:双缝干涉原理(1)产生稳定干涉的条件只有两列光波的频率相同,位相差恒定,振动方向一致的相干光源,才能产生光的干涉。由两个普通独立光源发出的光,不可能具有相同的频率,更不可能存在固定的相差,因此,不能产生干涉现象。(2)条纹宽度(或条纹间距) 相邻两条亮(暗)条纹的间距Δx为: 上式说明,两缝间距离越小、缝到屏的距离越大,光波的波长越大,条纹的宽度就越大。当实验装置一定,红光的条纹间距最大,紫光的条纹间距最小。这表明不同色光的波长不同,红光最长,紫光最短。(3)【讨论】①教材中说:“杨氏又发现用狭缝代替小孔可以得到同样清晰但明亮得多的干涉图样”这“明亮得多”的原因是什么?用狭缝代替小孔,狭缝成为线光源,而线光源可以认为由许多个发光点沿一条线排列组成的,每个点光源分别产生自己的干涉图样,在屏上的干涉条纹则是各个点光源的干涉图样的叠加。由于这些点光源与双缝的相对位置完全一样,产生的干涉图样完全相同。虽然不同的点光源的光互不相干,但它们叠加起来仍与点光源产生干涉图样相似,只是强度增大而由亮点变成明线,易于观察。②在双缝干涉实验中,如果用红色滤光片遮住一个狭缝S1,再用绿滤光片遮住另一个狭缝S2,当用白光入射时,屏上是否会产生双缝干涉图样?这时在屏上将会出现红光单缝衍射光矢量和绿光单缝衍射光矢量振动的叠加。由于红光和绿光的频率不同,因此它们在屏上叠加时不能产生干涉,此时屏上将出现混合色二单缝衍射图样。③在双缝干涉实验中,如果遮闭其中一条缝,则在屏上出现的条纹有何变化?原来亮的地方会不会变暗?如果遮住双缝其中的一条缝,在屏上将由双缝干涉条纹演变为单缝衍射条纹,与干涉条纹相比,这时单缝衍射条纹亮度要减弱,而且明纹的宽度要增大,但由于干涉是受衍射调制的,所以原来亮的地方不会变暗。④双缝干涉的亮条纹或暗条纹是两列光波在光屏处叠加后加强或抵消而产生的,这是否违反了能量守恒定律?暗条纹处的光能量几乎是零,表明两列光波叠加,彼此相互抵消,这是按照光的传播规律,暗条纹处是没有光能量传到该处的原因,不是光能量损耗了或转变成了其它形式的能量。同样,亮条纹处的光能量比较强,光能量增加,也不是光的干涉可以产生能量,而是按照波的传播规律到达该处的光能量比较集中。双缝干涉实验不违反能量守恒定律。考点2:薄膜干涉及其应用(1)原理①干涉法检查精密部件的表面取一个透明的标准样板,放在待检查的部件表面并在一端垫一薄片,使样板的平面与被检查的平面间形成一个楔形空气膜,用单色光从上面照射,入射光从空气层的上下表面反射出两列光形成相干光,从反射光中就会看到干涉条纹,如图2-3甲所示。&如果被检表面是平的,那么空气层厚度相同的各点就位于一条直线上,产生的干涉条纹就是平行的(如图2-3乙);如果观察到的干涉条纹如图2-3丙所示,A、B处的凹凸情况可以这样分析:由丙图知,P、Q两点位于同一条亮纹上,故甲图中与P、Q对应的位置空气层厚度相同。由于Q位于P的右方(即远离楔尖),如果被检表面是平的,Q处厚度应该比P处大,所以,只有当A处凹陷时才能使P与Q处深度相同。同理可以判断与M对应的B处为凸起。②增透膜是在透镜、棱镜等光学元件表面涂的一层氟化镁薄膜。当薄膜的两个表面上反射光的路程差等于半个波长时,反射回来的光抵消。从而增强了透射光的强度。显然增透膜的厚度应该等于光在该介质中波长的1/4。由能量守恒可知,入射光总强度=反射光总强度+透射光总强度。&光恰好实现波峰与波谷相叠加,实现干涉相消,使其合振幅接近于零,即反射光的总强度接近于零,从总效果上看,相当于光几乎不发生反射而透过薄膜,因而大大减少了光的反射损失,增强了透射光的强度。增透膜只对人眼或感光胶片上最敏感的绿光起增透作用。当白光照到(垂直)增透膜上,绿光产生相消干涉,反射光中绿光的强度几乎是零。这时其他波长的光(如红光和紫光)并没有被完全抵消。因此,增透膜呈绿光的互补色――淡紫色。
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电场考点例析问题1:会解电荷守恒定律与库仑定律的综合题。求解这类问题关键进抓住“等大的带电金属球接触后先中和,后平分”,然后利用库仑定律求解。注意绝缘球带电是不能中和的。问题2:会解分析求解电场强度。&电场强度是静电学中极其重要的概念,也是高考中考点分布的重点区域之一。求电场强度的方法一般有:定义式法、点电荷场强公式法、匀强电场公式法、矢量叠加法等。&& 问题3:会根据给出的一条电场线,分析推断电势和场强的变化情况。问题4:会根据给定一簇电场线和带电粒子的运动轨迹,分析推断带电粒子的性质。带电粒子所受到的力指向轨迹的内侧问题5:会根据给定电势的分布情况,求作电场线。在匀强电场中,同一条电场线上相等距离的两点间的电势差相等。问题6:会求解带电体在电场中的平衡问题。问题7:会计算电场力的功。问题8:会应用W=qUAB计算电势差、电势、电势能。公式①W=qUAB;公式②UAB=ΦA-ΦB ;公式③UAC=UAB+UBC公式④UAB=-UBA电场力所做的功是恒量电势能变化的量度,若电场力做正功,电荷的电势能减少;若电场力做负功,电荷的电势能增加。问题9:会用力学方法分析求解带电粒子的运动问题。问题10:会用能量守恒的观点解题。问题11:会解带电粒子在电场中的偏转问题。问题12:会解带电粒子在交变电场中的运动问题。问题13:会解电场中的导体和电容器有关问题。问题14:会解电场中的临界问题。问题15:会解电场中的联系实际问题。电场中的联系实际问题有静电分选、静电除尘、静电复印、电容传感器等,同学们在复习必须注意弄清它们的原理。稳恒电路第一讲:稳恒电路基础知识与基本方法(一)电流的形成、电流强度I=q/t。1.电流的形成:电荷定向移动形成电流(注意它和热运动的区别)。2.形成电流条件:(1)存在自由电荷;(2)存在电势差(导体两端存在电热差)。3.电流强度:I=q/t(如果是正、负离子同时定向移动形成电流,q应是两种电荷量和)4.注意:I有大小,有方向,但属于标量(运算法则不符合平行四边形定则),电流传导速率就是电场传导速率不等于电荷定向移动的速率(电场传导速率等于光速)。(二)部分电路欧姆定律。1.公式I=U/R,U=IR,R=U/I.2.含义:R一定时,I∝U,I一定时,U∝R;U一定时,I∝l/R。(注意:R与U、I无关)3.适用范围:纯电阻用电器(例如:适用于金属、液体导电,不适用于气体导电)。4.图象表示:在R一定的情况下,I正比于U,所以I―U图线、U―I图线是过原点的直线,且R=U/I,所以在I―U图线中,R=cotθ=1/k斜率,斜率越大,R越小;在U―I图线中,R=tanθ=k斜率,斜率越大,R越大。注意:(1)应用公式I=U/R时,各量的对应关系,公式中的I、U、R是表示同一部分电路的电流强度、电压和电阻,切不可将不同部分的电流强度、电压和电阻代入公式,(2)I、U、R各物理量的单位均取国际单位,I(A)、U(A)、R(Ω);(3)当R一定时,I∝U;I一定时,U∝R;U一定时,I∝1/R,但R与I、U无关。&(三)电阻定律1.公式:R=ρL/S(注意:对某一导体,L变化时S也变化,L•S=V恒定)2.电阻率:ρ=RS/L,与物体的长度L、横截面积S无关,和物体的材料、温度有关。①金属材料的电阻率随温度的升高而增大,②半导体材料的电阻率随温度增加而减小③纯金属的电阻率较小,合金的电阻率较大,橡胶的电阻率最大。④当温度降低到绝对零度附近时,某些材料的电阻率突然减小到零,这种现象叫超导现象。⑤氧化物超导体叫做高温超导体。3、电阻阻值的计算①应用公式 ②对于确定的导体,其长度与横截面积的关系满足:L×S=V(恒量)闭合电路欧姆定律高考要求:电源的电动势和内电阻.闭合电路的欧姆定律.路端电压(Ⅱ)考点一:直流电路的动态分析分析方法:1、分析的顺序:外电路部分电路变化→R总变化→由 判断I&总的变化→由U=E-I总r判断U的变化→由部分电路欧姆定律分析固定电阻的电流、电压的变化欧→用串、并联规律分析变化电阻的电流、电压电功。2、几个有用的结论①外电路中任何一个电阻增大(或减少)时外电路的总电阻一定增大(或减少)②若开关的通断使串联的用电器增多时,总电阻增大;若开关的通断使并联的支路增多时,总电阻减少。③动态
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磁场对电流的作用1、判断安培力作用下物体运动方向的方法(1)电流元法把整段电流等效为多段直线电流元,运用左手定则判断出每小段电流元受到的安培力的方向,从而判断出整段电流所受合力的方向,最后确定运动方向。(2)等效法环形电流和通电螺线管都可以等效成条形磁铁,条形磁铁也可等效成环形电流或通电螺线管,通电螺线管也可以等效成很多匝的环形电流来分析。(3)利用结论法①&两电流相互平行时,同向电流相互吸引,反向电流相互排斥②&两电流不平行时,有转动到相互平行且方向相同的趋势,利用这些结论分析。(4)特殊位置法带电粒子在磁场中的运动A、处理方法――定圆心,求半径,画轨迹,算周期(1)、圆心的确定①&粒子线速度垂直半径,两半径的交点即为圆心②&圆心位置必定在圆中的一根弦的中垂线上。圆心也可认为是一个半径与弦的中垂线的交点。(2)、半径的确定①&由公式 计算②利用平面几何的关系求几何关系:如图12所示a、粒子速度的偏向角(Φ)等于回旋角(α)并等于AB弦与切线夹角(弦切角θ)的2倍。即Φ=α=2θ=ωtb、直径所对的圆顶角是直角c、圆的弧长s与圆心角关系有:S=rθ(3)、粒子在磁场中运动的时间①&利用公式: ②粒子在磁场中做匀速圆周运动 B、带电粒子在磁场中运动的问题分类①&求偏转角问题②求运动时间问题③求入射速度、粒子质量、磁感应强度等问题④磁场区域或粒子运动区域的大小问题C、洛伦兹力作用下的多解问题(1)带电粒子的电性的不确定形成多解(2)磁场方向不确定形成多解(3)临界状态不惟一形成多解(4)运动的重复性形成多解电磁感应的基本知识考点1、磁通量(Φ)(1)定义:穿过某一面积的磁感线的条数叫做穿过这一面积的磁通量。磁通量简称磁通。①若磁场方向与面积垂直,磁场的磁感应强度为B,平面的面积为S,则穿过该平面的磁通量为Φ=BS②若磁场方向与面积不垂直,则穿过该平面的磁通量等于磁感应强度与该平面在垂直于磁场方向上投影面积的乘积。③若磁感线沿相反方向穿过同一平面,且正向磁感线条数为Φ1,反向磁感线条数为Φ2,则磁通量为Φ=Φ1-Φ2(2)磁通量的变化量的计算①ΔΦ=Φ2-Φ1;ΔΦ=BΔS;ΔΦ=SΔB②开始和转过1800时平面都与磁场垂直,则磁通量的变化量ΔΦ=2BS(磁感应强度为B,平面的面积为S)(3)磁通量的变化率①磁通量的变化率:描述磁场中穿过某个面磁通量变化快慢的物理量。②大小计算: ③在数值上等于单匝线圈产生的感应电动势的大小。④在Φ―t图象中,图象的斜率表示 (4)引起某一回路磁通量变化的原因(1)磁感强度的变化(2)线圈面积的变化(部分导体做切割磁感线运动)(3)线圈平面的法线方向与磁场方向夹角 的变化考点2、感应电流的方向判断(1)判断的方法:①右手定则――部分导体做切割磁感线运动时产生的感应电流的方向②楞次定律(2)楞次定律的理解运用楞次定律判定感应电流方向的基本思路可归结为:“一原、二感、三电流”,即为:①明确原磁场:弄清原磁场的方向及磁通量的变化情况.②确定感应磁场:即根据楞次定律中的"阻碍"原则,结合原磁场磁通量变化情况,确定出感应电流产生的感应磁场的方向.③判定电流方向:即根据感应磁场的方向,运用安培定则判断出感应电流方向.(b)判断闭合电路(或电路中可动部分导体)相对运动类问题的分析策略在电磁感应问题中,有一类综合性较强的分析判断类问题,主要讲的是磁场中的闭合电路在一定条件下产生了感应电流,而此电流又处于磁场中,受到安培力作用,从而使闭合电路或电路中可动部分的导体发生了运动.对其运动趋势的分析判断可有两种思路方法:①常规法:据原磁场(B原方向及ΔΦ情况) 确定感应磁场(B感方向) 判断感应电流(I感方向) 导体受力及运动趋势. ②效果法由楞次定律可知,感应电流的“效果”总是阻碍引起感应电流的“原因”,深刻理解“阻碍”的含义.据"阻碍"原则,可直接对运动趋势作出判断,更简捷、迅速.a、 阻碍变化 阻碍原磁通的变化b 、阻碍变化 阻碍(导体间的)相对运动,即“来时拒,去时留”c、 阻碍变化 阻碍原电流的变化,应用在解释自感
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直线运动一、匀变速直线运动公式1.常用公式有以下四个: , ,&&& ⑴以上四个公式中共有五个物理量:s、t、a、V0、Vt,这五个物理量中只有三个是独立的,可以任意选定。只要其中三个物理量确定之后,另外两个就唯一确定了。每个公式中只有其中的四个物理量,当已知某三个而要求另一个时,往往选定一个公式就可以了。如果两个匀变速直线运动有三个物理量对应相等,那么另外的两个物理量也一定对应相等。⑵以上五个物理量中,除时间t外,s、V0、Vt、a均为矢量。一般以V0的方向为正方向,以t=0时刻的位移为零,这时s、Vt和a的正负就都有了确定的物理意义。应用公式注意的三个问题(1)注意公式的矢量性(2)注意公式中各量相对于同一个参照物(3)注意减速运动中设计时间问题2.匀变速直线运动中几个常用的结论①Δs=aT 2,即任意相邻相等时间内的位移之差相等。可以推广到sm-sn=(m-n)aT 2② ,某段时间的中间时刻的即时速度等于该段时间内的平均速度。 & ,某段位移的中间位置的即时速度公式(不等于该段位移内的平均速度)。可以证明,无论匀加速还是匀减速,都有 。3.初速度为零(或末速度为零)的匀变速直线运动做匀变速直线运动的物体,如果初速度为零,或者末速度为零,那么公式都可简化为:& &&&&& ,&&& ,&&& ,&& 以上各式都是单项式,因此可以方便地找到各物理量间的比例关系。4.初速为零的匀变速直线运动①前1s、前2s、前3s……内的位移之比为1∶4∶9∶……②第1s、第2s、第3s……内的位移之比为1∶3∶5∶……③前1m、前2m、前3m……所用的时间之比为1∶ ∶ ∶……④第1m、第2m、第3m……所用的时间之比为1∶ ∶( )∶……5、自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动,竖直上抛运动是匀减速直线运动,可分向上的匀减速运动和竖直向下匀加速直线运动。二、匀变速直线运动的基本处理方法1、公式法& 课本介绍的公式如 等,有些题根据题目条件选择恰当的公式即可。但对匀减速运动要注意两点,一是加速度在代入公式时一定是负值,二是题目所给的时间不一定是匀减速运动的时间,要判断是否是匀减速的时间后才能用。&2、比值关系法& 初速度为零的匀变速直线运动,设T为相等的时间间隔,则有:①T末、2T末、3T末&&……的瞬时速度之比为:v1:v2:v3:……vn=1:2:3:……:n&② T内、2T内、3T内……的位移之比为:s1:s2:s3: ……:sn=1:4:9:……:n2&③第一个T内、第二个T内、第三个T内……的位移之比为:&& sⅠ:sⅡ:sⅢ:……:sN=1:3:5: ……:(2N-1)&初速度为零的匀变速直线运动,设s为相等的位移间隔,则有:&④前一个s、前两个s、前三个s……所用的时间之比为:t1:t2:t3:……:tn=1: ……:& ⑤ 第一个s、第二个s、第三个s……所用的时间tⅠ、tⅡ、tⅢ ……tN之比为:& tⅠ:tⅡ:tⅢ :……:tN =1:&& ……: 3、平均速度求解法在匀变速直线运动中,整个过程的平均速度等于中间时刻的瞬时速度,也等于初、末速度和的一半,即: 。求位移时可以利用: 4、图象法5、逆向分析法6、对称性分析法7、间接求解法8、变换参照系法&在运动学问题中,相对运动问题是比较难的部分,若采用变换参照系法处理此类问题,可起到化难为易的效果。参照系变换的方法为把选为参照物的物理量如速度、加速度等方向移植到研究对象上,再对研究对象进行分析求解。三、匀变速直线运动规律的应用―自由落体与竖直上抛1、自由落体运动是初速度为零、加速度为g的匀加速直线运动。2、竖直上抛运动竖直上抛运动是匀变速直线运动,其上升阶段为匀减速运动,下落阶段为自由落体运动。它有如下特点:(1).上升和下降(至落回原处)的两个过程互为逆运动,具有对称性。有下列结论:①速度对称:上升和下降过程中质点经过同一位置的速度大小相等、方向相反。②时间对称:上升和下降经历的时间相等。(2).竖直上抛运动的特征量:①上升最大高度:Sm= .②上升最大高度和从最大高度点下落到抛出点两过程所经历的时间: .(3)处理竖直上抛
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光的直线传播的考点分析考点:平面镜的特点:①光线的角度变化关系入射角改变多少,反射角改变多少平面镜转动θ角,入射角改变θ,反射光线的反射角改变2θ角。②运动关系镜不动,物像移动的速度大小相等,方向相反。当物不动,平面镜与物像的连线的夹角为θ时,平面镜移动的速度V1和像移动的速度V2的关系为:V2=2V1sinθ。③物像关系(透视关系)大小相等,正立的虚像,像、物关于平面镜对称,左右颠倒(平面镜内成的像,若在平面镜后面透视,看到即为实际)④光源在两相交的平面镜内的成像个数&考点:平面镜成像作图物像对称定光路,入射、反射两角度;光路可逆巧应用,虚实、箭头尺规图。考点:发生折射的两个面平行,则出射光线与入射光线平行。考点:介质的折射率测定的方法1、用折射法测定1、如图所示,一储油桶,底面直径与高均为d,当桶内无油时,从某点A恰能看到桶底边缘上的某点B。当桶内油的深度等于桶高一半时,由A沿AB方向看去,看到桶底上的点C,两点C、B相距d/4,求油的折射率和光在油中传播速度。答案:如图所示,因底面直径与桶高相等,由此可知∠AOF=∠ABG=450;由OD=2CD可知∠COD的正弦&油的折射率&油中的传播速度& 2、如图所示,将刻度尺直立在装满某种透明液体的广口瓶中,从刻度尺上A和B两点射出的光线AC和BC在C点被折射和反射都沿直线CD传播,已知刻度尺上两相邻两根刻度线间的距离为10cm,刻度尺在右边缘与广口瓶右内壁之间的距离d=25cm,则瓶内流体的折射率为多少?2、全反射法测定液体的折射率考点:全反射的应用―光导纤维光在光导纤维中传播时,光程为纤维长度的n倍,其中n为纤维的折射率。S=nL1、如图所示,长为L、折射率为n的玻璃砖,若光线从A射入恰好在其中发生全反射,经过多次全反射后恰好从B端射出。光在真空中的速度为c,求光从A到B的时间。光线通信是一种现代化的通信手段,它可以提供大容量、高速度、高质量的通信服务,为了研究问题的方便,我们将光导纤维简化为一根长直的玻璃管,如下图所示,设此玻璃管长为L,折射率为n且光在玻璃内界面上恰好发生全反射,若光在真空中的传播速度为c,则光通过此段玻璃管所需的时间为A、&& B、&&&& C、&&& D、 答案:A如图5所示,一光导纤维内芯折射率为n1,外层折射率为n2,一束光信号与界面成α角由内芯射向外层,要在界面上发生全反射,必须满足什么条件A、n1&n2,α大于某一值&&& B、n1&n2,α大于某一值C、n1&n2,α小于某一值&&& D、n1&n2,α小于某一值答案:C一根直玻璃棒材料的折射率为n,要让从玻璃棒一端面射入的光线都能在玻璃棒内发生全反射而沿玻璃棒向前传播,则入射光线的入射角θ1应满足一定的条件,这条件是_____(答案: )如图所示,是光导纤维的一部分,它可以认为是处于空气中的一个折射率为n的圆柱型透明体。要使从端面进入的所有光线都不会从侧面射出,而是从另一个端面射出,这种透明体的折射率必须满足什么条件?解:光线从空气进入光导纤维,最大的入射角为900,此时的折射角为θ2: ………………①在光导纤维的面上仍能发生全反射,则入射角θ3=900-θ2θ3≥C,又sinC=1/n,&………………②又 …………………………③由①②③得: 一根直玻璃棒材料的折射率为n,要让从玻璃棒一端面射入的光线都能在玻璃棒内发生全反射而沿玻璃棒向前传播,则入射光线的入射角θ1应满足一定的条件,这条件是_____答案: 考点:各量的变化关系
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光电效应光量子(光子):E=hν实验结论&光子说的解释1、每种金属都有一个极限频率入射光的频率必须大于这个频率才能产生光电效应&电子从金属表面逸出,首先须克服金属原子核的引力做功(逸出功W),要使入射光子的能量不小于W,对应频率 即是极限频率。2、光电子的最大初动能与入射光的强度无关,只随入射光的频率增大而增大&电子吸收光子能量后,只有直接从金属表面飞出的光电子,才具有最大初动能即:&3、入射光照射到金属板上时光电子的发射机率是瞬时的,一般不会超过10-9S&光照射金属时,电子吸收一个光子(形成光电子)的能量后,动能立即增大,不需要积累能量的过程。4、当入射光的频率大于极限频率时,光电流强度与入射光强度成正比&当入射光的频率大于极限频率时,入射光越强,单位时间内入射到金属表面的光子数越多,产生的光电子数越多,射出的光电子作定向移动时形成的光电流越大。(1)产生光电效应的条件:①ν≥ν极;②hν≥W(2)发生光电效应后,入射光的强度与产生的光电流成正比。(3)光电效应方程 ,W=hν极;(4)光电管的应用能级一、核式结构模型与经典物理的矛盾(1)根据经典物理的观点推断:①在轨道上运动的电子带有电荷,运动中要辐射电磁波。②电子损失能量,它的轨道半径会变小,最终落到原子核上。③由于电子轨道的变化是连续的,辐射的电磁波的频率也会连续变化。事实上:①原子是稳定的;②辐射的电磁波频率也只是某些确定值。二、玻尔理论①轨道量子化:电子绕核运动的轨道半径只能是某些分立的数值。对应的氢原子的轨道半径为:rn=n2r1(n=1,2,3,…………),r1=0.53×10-10m。②能量状态量子化:原子只能处于一系列不连续的能量状态中,这些状态的能量值叫能级,能量最低的状态叫基态,其它状态叫激发态。原子处于称为定态的能量状态时,虽然电子做加速运动,但并不向外辐射能量.氢原子的各能量值为: ③跃迁假说:原子从一种定态跃迁到另一种定态要辐射(或吸收)一定频率的光子,即:hν=Em-En三、光子的发射和吸收(1)原子处于基态时最稳定,处于较高能级时会自发地向低能级跃迁,经过一次或几次跃迁到达基态,跃迁时以光子的形式放出能量。(2)原子在始末两个能级Em和En&(m&n)间跃迁时发射光子的频率为ν,其大小可由下式决定:hν=Em-En。(3)如果原子吸收一定频率的光子,原子得到能量后则从低能级向高能级跃迁。(4)原子处于第n能级时,可能观测到的不同波长种类N为:&考点分析:考点:波尔理论:定态假设;轨道假设;跃迁假设。考点:hν=Em-En考点:原子处于第n能级时,可能观测到的不同波长种类N为: 考点:原子的能量包括电子的动能和电势能(电势能为电子和原子共有)即:原子的能量En=EKn+EPn.轨道越低,电子的动能越大,但势能更小,原子的能量变小。电子的动能: ,r越小,EK越大。原子物理一、原子的核式结构&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& 二、天然放射现象、衰变衰变次数的计算方法:根据质量数的变化计算α次数,其次数n=质量数的变化量/4;根据电荷数的变化,计算β衰变次数。中子数的变化量=2×α衰变次数+β衰变次数。三、半衰期的计算半衰期计算公式: ;m为剩余质量;mO为原有质量;t为衰变时间;τ为半衰期。四、核反应方程五、核能的计算核反应释放的核能:ΔE=Δmc2或ΔE=Δm×931.5Mev
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电磁感应与电路结合问题一、等效法处理电磁感应与电路结合问题解决电磁感应电路问题的关键就是借鉴或利用相似原型来启发理解和变换物理模型,即把电磁感应的问题等效转换成稳恒直流电路,把产生感应电动势的那部分导体等效为内电路.感应电动势的大小相当于电源电动势.其余部分相当于外电路,并画出等效电路图.此时,处理问题的方法与闭合电路求解基本一致,惟一要注意的是电磁感应现象中,有时导体两端有电压,但没有电流流过,这类似电源两端有电势差但没有接入电路时,电流为零.二、电磁感应中的动力学问题这类问题覆盖面广,题型也多种多样;但解决这类问题的关键在于通过运动状态的分析来寻找过程中的临界状态,如速度、加速度取最大值或最小值的条件等,基本思路是:&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& 三、电磁感应中的能量、动量问题无论是使闭合回路的磁通量发生变化,还是使闭合回路的部分导体切割磁感线,都要消耗其它形式的能量,转化为回路中的电能。这个过程不仅体现了能量的转化,而且保持守恒,使我们进一步认识包含电和磁在内的能量的转化和守恒定律的普遍性。分析问题时,应当牢牢抓住能量守恒这一基本规律,分析清楚有哪些力做功,就可知道有哪些形式的能量参与了相互转化,如有摩擦力做功,必然有内能出现;重力做功,就可能有机械能参与转化;安培力做负功就将其它形式能转化为电能,做正功将电能转化为其它形式的能;然后利用能量守恒列出方程求解。(一)电磁感应中的“双杆问题” 电磁感应中“双杆问题”是学科内部综合的问题,涉及到电磁感应、安培力、牛顿运动定律和动量定理、动量守恒定律及能量守恒定律等。要求学生综合上述知识,认识题目所给的物理情景,找出物理量之间的关系,因此是较难的一类问题,也是近几年高考考察的热点。1、“双杆”向相反方向做匀速运动当两杆分别向相反方向运动时,相当于两个电池正向串联。2.“双杆”同向运动,但一杆加速另一杆减速当两杆分别沿相同方向运动时,相当于两个电池反向串联。3. “双杆”中两杆都做同方向上的加速运动。“双杆”中的一杆在外力作用下做加速运动,另一杆在安培力作用下做加速运动,最终两杆以同样加速度做匀加速直线运动。4.“双杆”在不等宽导轨上同向运动。“双杆”在不等宽导轨上同向运动时,两杆所受的安培力不等大反向,所以不能利用动量守恒定律解题。四、电量的计算Q=IΔt1、安培力的冲量公式求电量: 感应电流通过直导线时,直导线在磁场中要受到安培力的作用,当导线与磁场垂直时,安培力的大小为F=BLI。在时间△t内安培力的冲量 2、由法拉第电磁感应定律求:& &3、 五、电磁感应中的图象问题电磁感应现象中的图象问题通常分为两类:一类是由给出的电磁感应过程选出或画出正确的图象;二是由给定的有关图象分析电磁感应过程,求解相应物理量。分析此类问题时要抓住磁通量的变化是否均匀,从而推知感应电动势(电流)是否大小恒定,用愣次定律或右手定则判定感应电动势(电流)的方向,从而确定其正负.交变电流一、交流电中的各量:&电压&电流&适用范围&备注瞬时值&e=Emsinωt&i=Imsinωt&粒子在交变电场中的运动&最大值&εm=NBSω&Im=εm/R&电容器耐压&有效值&正弦&电流做功、电阻发热、保险丝的熔断、仪表读取的电压、电流&有效值是对能的平均&非正弦&根据电流的热效应计算&&平均值&计算通过的电量&平均值是对时间的平均变压器一、&变压器的原理1、构造由一个闭合铁芯、原线圈、副线圈组成&&&2、工作原理在同一铁芯上的磁通量的变化率处处相同3、理想变压器中的几个关系没有漏磁和发热损失的变压器即没有能量损失的变压器叫理想变压器(1)&电压关系在同一铁芯上只有一组副线圈时&当有几组副线圈时&(2)
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牛顿第二定律的理解与方法应用&一、牛顿第二定律的理解。1、矢量性合外力的方向决定了加速度的方向,合外力方向变,加速度方向变,加速度方向与合外力方向一致。其实牛顿第二定律的表达形式就是矢量式。2、瞬时性加速度与合外力是瞬时对应关系,它们同生、同灭、同变化。3、同一性(同体性)&中各物理量均指同一个研究对象。因此应用牛顿第二定律解题时,首先要处理好的问题是研究对象的选择与确定。4、相对性在 中,a是相对于惯性系的而不是相对于非惯性系的即a是相对于没有加速度参照系的。5、独立性理解一:F合产生的加速度a是物体的总加速度,根据矢量的合成与分解,则有物体在x方向的加速度ax;物体在y方向的合外力产生y方向的加速度ay。牛顿第二定律分量式为: 。二、方法与应用1、整体法与隔离法(同体性)选择研究对象是解答物理问题的首要环节,在很多问题中,涉及到相连接的几个物体,研究对象的选择方案不惟一。解答这类问题,应优先考虑整体法,因为整体法涉及研究对象少,未知量少,方程少,求解简便。但对于大多数平衡问题单纯用整体法不能解决,通常采用“先整体,后隔离”的分析方法。2、牛顿第二定律瞬时性解题法(瞬时性)牛顿第二定律的核心是加速度与合外力的瞬时对应关系,做变加速运动的物体,其加速度时刻都在变化,某时刻的加速度叫瞬时加速度,而加速度由合外力决定,当合外力恒定时,加速度也恒定,合外力变化时,加速度也随之变化,且瞬时力决定瞬时加速度。解决这类问题要注意:(1)确定瞬时加速度的关键是正确确定瞬时合外力。(2)当指定某个力变化时,是否还隐含着其它力也发生变化。(3)整体法、隔离法的合力应用。3、动态分析法4、正交分解法(独立性)(1)、平行四边形定则是矢量合成的普遍法则,若二力合成,通常应用平行四边形定则,若是多个力共同作用,则往往应用正交分解法(2)正交分解法:即把力向两个相互垂直的方向分解,分解到直角坐标系的两个轴上,再进行合成,以便于计算解题。5、结论求解法:结论:物体由竖直圆周的顶点从静止出发,沿不同的光滑直线轨道运动至圆周上另外任一点所用的时间相同。三、牛顿定律的应用1、脱离问题一起运动的两物体发生脱离时,两物体接触,物体间的弹力为零,两物体的速度、加速度相等。曲线运动、运动的合成与分解、平抛运动1、深刻理解曲线运动的条件和特点(1)曲线运动的条件:运动物体所受合外力的方向跟其速度方向不在一条直线上时,物体做曲线运动。(2)曲线运动的特点:○1在曲线运动中,运动质点在某一点的瞬时速度方向,就是通过这一点的曲线的切线方向。②曲线运动是变速运动,这是因为曲线运动的速度方向是不断变化的。○3做曲线运动的质点,其所受的合外力一定不为零,一定具有加速度。(3)曲线运动物体所受合外力方向和速度方向不在一直线上,且一定指向曲线的凹侧。2、深刻理解运动的合成与分解(1)物体的实际运动往往是由几个独立的分运动合成的,由已知的分运动求跟它们等效的合运动叫做运动的合成;由已知的合运动求跟它等效的分运动叫做运动的分解。运动的合成与分解基本关系:○1分运动的独立性;○2运动的等效性(合运动和分运动是等效替代关系,不能并存);○3运动的等时性;○4运动的矢量性(加速度、速度、位移都是矢量,其合成和分解遵循平行四边形定则。)(2)互成角度的两个分运动的合运动的判断合运动的情况取决于两分运动的速度的合速度与两分运动的加速度的合加速度,两者是否在同一直线上,在同一直线上作直线运动,不在同一直线上将作曲线运动。①两个直线运动的合运动仍然是匀速直线运动。②一个匀速直线运动和一个匀加速直线运动的合运动是曲线运动。③两个初速度为零的匀加速直线运动的合运动仍然是匀加速直线运动。④两个初速度不为零的匀加速直线运动的合运动可能是直线运动也可能是曲线运动。当两个分运动的初速度的合速度的方向与这两个分运动的合加速度方向在同一直线上时,合运动是匀加速直线运动,否则是曲线运动。(3)怎样确定合运动和分运动①合运动一定是物体的实际运动②如果选择运动的物体作为参照物,则参照物的运动和物体相对参照物的运动是分运动,物体相对地面的运动是合运动。

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