1、能力提升振动和波动的图象 1. 波动图象描述的是在同一时刻，沿波的传播方向上的各个质点偏离平衡位置的位移.在时间上具有周期性、空间上具有重复性和双向性的特点.2. 深刻理解波动中的质点振动.质点振动的周期(频率)=波源的周期(频率)=波的传播周期(频率).3. 要画好、用好振动图象，并正确地与实际情境相对应.要正确画出波形图，准确写出波形平移距离、质点振动时间与波长、周期的单一解或多解表达式.4. 分析简谐运动中各物理量的变化情况时，一定要以位移为桥梁，位移增大时，振动质点的回复力、加速度、势能均增大，速度、动能均减小;反之，则产生相反的变化.另外，各矢量均在其值为零时改变方向.5. “一分、
2、一看、二找”巧解波动图象与振动图象的综合问题.(1) 分清振动图象与波动图象.只要看清横坐标即可，横坐标为x则为波动图象，横坐标为t则为振动图象.(2) 看清横、纵坐标的单位.尤其要注意单位前的数量级.(3) 找准波动图象对应的时刻.(4) 找准振动图象对应的质点.例1(2013江苏)如图所示，甲为某一列简谐波t=t0时刻的图象，乙是这列波上P点从这一时刻起的振动图象，试讨论:(1) 波的传播方向和传播速度.(2) 求02.3 s内P质点通过的路程.思维轨迹:解题突破口是怎样判断t0时刻P点的运动从而判断波的传播方向，如何求得波的周期，从而求得路程.解析:根据振动图象可以判断P质点在t=t0时
3、刻在平衡位置且向负的最大位移方向运动，由此可确定波沿x轴正方向传播.由t=t0时刻该波的图象可知=2.0 m，根据v=f，波传播的频率与波源振动频率相同，而波源振动的频率与介质中各质点的振动频率相同.由P质点的振动图象可知f= Hz=2.5 Hz，所以v=f=2.02.5 m/s=5.0 m/s.由于T=0.4 s，所以2.3 s=5T，路程x=4A5+3A=23A=2.3 m.答案:(1) x轴正方向5.0 m/s(2) 2.3 m变式训练1(2013四川)图甲是一列简谐横波在t=1.25 s时的波形图，已知c位置的质点比a位置的质点晚0.5 s起振，则图乙所示的振动图象对应的质点可能位于.
4、A. axbB. bxc C. cxdD. dxe解析:c位置的质点比a位置的质点晚0.5 s起振，结合波形图分析可知，周期T=20.5 s=1 s，波沿x轴正方向传播.由振动图象可知，在t=1.25 s时，此质点的振动方向沿y轴的负方向且靠近平衡位置，结合波形图并由“上下坡法”可知，振动图象对应的质点可能在0xa和dxe两个区域内，选项D正确.答案:D变式训练2(2013新课标)如图所示，a、b、c、d是均匀介质中x轴上的四个质点.相邻两点的间距依次为2 m、4 m和6 m，一列简谐横波以2 m/s的波速沿x轴正方向传播，在t=0时刻到达质点a处，质点a由平衡位置开始竖直向下运动，t=3 s
5、时a第一次到达最高点.下列说法中正确的是.A. 在t=6 s时刻波恰好传到质点d处B. 在t=5 s时刻质点c恰好到达最高点C. 质点b开始振动后，其振动周期为4 sD. 在4 st6 s的时间内质点c向上运动E. 当质点d向下运动时，质点b一定向上运动解析:当t=6 s时，x=vt=12 m，波刚好传播到距a点12 m的d点，所以A选项正确;波传到c质点所需时间为t1=3 s，由题意知T=3 s，所以T=4 s，c质点又振动=2 s回到平衡位置向上运动，所以B选项错误;T=4 s，则各质点的振动周期均为4 s，所以C选项正确;t1=3 s时，c质点刚开始向下振动，又经1 s，c质点运动到负方
6、向最大位移处，再经2 s，c质点运动到正方向最大位移处，所以4 stC.此光线在N点发生全反射，三棱镜的AC边没有光线透出.答案:(1) (2) 没有光线透出变式训练3(2013山东)如图所示，ABCD是一直角梯形棱镜的横截面，位于截面所在的平面内有一束光线由O点垂直AD边射入.已知棱镜的折射率n=，AB=BC=8 cm，OA=2 cm，OAB=60.(1) 求光线第一次射出棱镜时，出射光线的方向.(2) 第一次的出射点距C多远?解析:(1) 设发生全反射的临界角为C，由折射定律得sin C=，代入数据得C=45.光路图如图所示，由几何关系可知光线在AB边和BC边的入射角均为60，均发生全反射
7、.设光线在CD边的入射角为，折射角为，由几何关系得=30，小于临界角，则光线第一次射出棱镜是在CD边上，由折射定律得n=，代入数据得=45.(2) 根据几何关系求得第一次的出射点距C的距离为 cm.答案:(1) 从CD边射出，出射光线与CD边成45角斜向左下方(2) cm变式训练4(2014苏锡常镇二模)如图所示，折射率为的平行板玻璃砖，下表面涂有反射物质，右端垂直地放置一标尺MN.一细束光线以45角入射到玻璃砖的上表面，会在标尺上的两个位置留下光点，若两光点之间的距离为a(图中未画出)，则光通过玻璃砖的时间是多少?(设光在真空中的速度为c)解析:如图所示，由光的折射定律可知n=，得r=30.
8、所以在玻璃砖内的光线与玻璃砖的上表面构成等边三角形，其边长等于a.光在玻璃中的速度为v=.则t玻=.答案:光和波的特有现象1. 机械波和光波都能发生干涉、衍射、多普勒效应等现象，是波特有的现象.偏振现象是横波的特有现象.要观察到稳定的干涉现象和明显的衍射现象需要一定的条件.2. 机械波的干涉图样中，实线和实线的交点、虚线和虚线的交点及其连线为振动加强处;实线和虚线的交点及其连线处为振动减弱处.振动加强点有时位移也为零.只是振幅为两列波的振幅之和，显得振动剧烈.3. 光的双缝干涉条纹间距x=: L、d相同时，x，可见光中的红光条纹间距最大，紫光最小; 间隔均匀，亮度均匀，中央为亮条纹; 如用白光
9、做实验，中间为白色，两边为由紫到红的彩色.4. 光的干涉现象:薄膜干涉(油膜、空气膜、增透膜、牛顿环);光的衍射现象:圆孔衍射、泊松亮斑.例3如图所示为红光或紫光通过双缝或单缝后所呈现的图样，则.A. 甲为紫光的干涉图样B. 乙为紫光的干涉图样C. 丙为红光的干涉图样D. 丁为红光的干涉图样思维轨迹:干涉和衍射的条纹间距不同，且均与波长有关，回忆有关知识点即可求解.解析:干涉条纹间距均匀，衍射条纹间距不均匀，由此可知A、B为干涉图样，C、D为衍射图样;条纹间距与波长有关，波长越大，间距越大，且红光波长大，紫光波长小，所以，甲为红光干涉图样，乙为紫光干涉图样，丙为红光衍射图样，丁为紫光衍射图样.
10、答案:B变式训练5下列属于光的干涉现象的是 .解析:A是单缝衍射现象，D是光的色散现象，BC都属于薄膜干涉现象.答案:BC变式训练6(2014苏锡常镇二模)如图所示为两列简谐横波在同一绳上传播时某时刻的波形图，甲波的速度为v1，乙波的速度为v2，质点M的平衡位置为x=0.2 m.则下列说法中正确的是.A. 这两列波会发生干涉现象，且质点M的振动始终加强B. 由图示时刻开始，再经过甲波周期，M将位于波峰C. 甲波的速度v1与乙波的速度v2一样大D. 因波的周期未知，故两列波的波速大小无法比较解析:波的传播速度只与介质有关，所以甲波的速度v1与乙波的速度v2一样大，C项正确，D项错误;根据图示，两
11、列波的波长一样大，所以频率一样大，则这两列波在同一绳上传播时发生干涉现象，由图示得两列波的波峰到M点的距离差值为波长的整数倍，则M点为振动加强点，A项正确;根据图示，两列波的波峰要到达M点，最短时间为T，B项错误.答案:AC相对论与质能关系1. 理解并记住狭义相对论的两个基本假设(1) 力学规律和电磁学规律在任何惯性系中都是一样的.(2) 光速不变原理:光在真空中运动的速度在任何惯性参考系中测得的数值都是相同的光速与参考系的选取无关.2. 理解并记住时间的相对性(1) 同时的相对性运动参考系中同时发生的两个事件，静止参考系中的人认为不同时，“后面”的事件先发生;静止参考系中同时发生的两个事件，
12、运动参考系中的人认为不同时，“前面”的事件先发生.(2) 动钟变慢:从地面上观察高速列车上的时间进程变慢了;同理，高速列车中的观察者测定地面上的时间进程也变慢了.3. 动尺变短车上的观察者用车上的尺测定车上木棒的长度为l0，地面观察者用地面上的尺测定车上木棒的长度为l .可以推出:ll0.长度缩短效应只发生在相对运动的方向上.与此垂直的方向上无长度缩短效应.4. 爱因斯坦质能方程E=mc2表达了物体的质量和它所具有的能量之间的关系，一定的质量总是和一定的能量相对应，或E=mc2.表明物体吸收和放出能量时，必伴随着质量的增加或减少.例4(2014苏锡常镇二模)相对论认为时间和空间与物体的运动有关
13、，在高速前进列车的中点处，某乘客突然按亮一盏灯，使其发出一道闪光，该乘客认为闪光向前、向后传播的速度相等，都为c;站在铁轨旁边地面上的观察者认为闪光向前、向后传播的速度 (填“相等”或“不等”).车上的乘客认为，电灯的闪光同时到达列车的前、后壁;地面上的观察者认为电灯的闪光先到达列车的(填“前”或“后”)壁.思维轨迹:掌握光速不变原理，思考地面观察者“看”到了什么.地面观察者“看”到了光传到后壁时，还未传到前壁，因为车前进了一段距离.因此，闪光先到达后壁.解析:列车里面的乘客以列车为惯性系，闪光向前向后的速度相同，距离相同，所以同时到达列车的前后壁;地面也是一个惯性系，闪光向前后传播的速度对地
14、面是相同的，但是在闪光飞向两壁的过程中，车厢向前行进了一段距离，所以光向前传播的路程长一些，到达前壁的时刻也就晚些，这两个事件不同时发生.答案:相等后变式训练7如图所示，沿平直铁路线上有间距均为L的三座铁塔A、B和C，三座铁塔的高也均为L.假想有一列火车沿AC方向以接近光速的速度行驶，列车上的观测者测得塔高(填“小于”、“等于”或“大于”)相邻塔间的间距，当铁塔B发出一个闪光，列车上的观测者测得铁塔(填“A”或“C”)先被照亮.答案:大于C变式训练8宇航员在地面上将两只钟校准到零时刻(如图甲所示)，其中一只留在地面上，另一只跟随宇航员一起乘坐高速运行的飞船.从零时刻开始计时，宇航员根据随身携带的手表指示，经过了半个小时，宇航员观察飞船内钟的分针指示可能是图，宇航员观察地面上钟的分针指示可能为图.答案:乙丙
