資源簡介

選修3-4 1頁——39頁
選修3-5 40頁——61頁
一、新舊教材的比較
第十一章 機械振動
1、第一節對簡諧運動的表述，教材中從圖象著手（重視科學方法：一種處理實驗數據的方法），P4說：“如果質點的位置與時間的關系遵從正弦函數的規律，即它的振動圖象（x-t圖象）是一條正弦曲線，這樣的振動叫簡諧運動。”（新教材增加的內容）這是運動學的定義，它告訴我們，什么樣的運動是簡諧運動。P12“簡諧運動的回復力和能量”一節中說：“如果質點所受的力與它偏離平衡位置位移的大小成正比，并且總是指向平衡位置，質點的運動就是簡諧運動。”這里告訴我們，在什么力的作用下物體做簡諧運動。
2、第二節簡諧運動的描述，增加了物理量“相位”和“簡諧運動的表達式”。教材中的習題全是“簡諧運動的表達式”的應用，因此在復習中要讓學生弄清“簡諧運動的表達式”中各量的意義，并能結合圖象處理問題。
3、第三節簡諧運動的回復力和能量，教材中增加了兩道證明物體的運動是簡諧運動的習題，這是新課改的要求，07年高考中已經有了體現。
4、第四節單擺，我們在復習時仍然要重視物理學中的一種重要思想----“近似處理”，教材中在說明單擺的運動是簡諧運動時，用了近似處理的方法，P15用到了兩個近似：擺角很小時①弧和弦相等；②,如果學生掌握了，07年高考的那道證明題就可能順手一些，因為有不少學生找到了回復力，就是找不到常數K。第二將“用單擺測定重力加速度”實驗前移，且變成了“探究單擺周期與擺長的關系”并在實驗中增加了誤差的分析和減小誤差的思路。要特別說明的是方法的重要性：在這兒再次遇到通過作圖判斷兩個量的關系的方法（不是線性的，化成線性關系）；科學方法----在惠更斯那個時代，周期公式不是理論推導出來的，也不是單純的實驗數據的歸納，但實驗的啟示十分重要。
5、第五節外力作用下的振動，與原教材相當。
第十二章 機械波
1、第一節波的形成和傳播；與原教材大致相同，P27最上面的兩段，強調了波可能傳遞能量，也可以傳播信息，這是目前我們利用波的兩個途徑。
2、第二節波的圖象與過去的教材大致相同，只是P28最下面增加了兩句話“它們的意義是不同的。波形曲線表示介質中的“各個質點”在“某一時刻”的位移，振動圖象則表示介質中“某個質點”在“各個時刻”的位移。”
3、第三節波長、頻率和波速的內容和呈現方式與原教材一樣。
4 、第四節波的反射和折射，這是新增加的內容，P34的波面和波線是新內容，波面（波陣面）：振動狀態全是相同的點的集合。波線：與波面垂直的那些線。但教材沒有給出這樣的定義，而是用舉例的方法介紹。課程標準要求不高，只要學生了解惠更斯原理，能用其分析波的反射和折射。我認為能處理教材上的習題就要以了。
5、第五節波的衍射，（1）增加了用惠更斯原理說明波的衍射，（2）增加了兩道題，只要能簡單的分析。
6、第六節波的干涉和第七節多普勒效應與原教材比沒有多大變化，只是多普勒效應一節后增加了3 道習題。也是簡單的應用。
第十三章 光
將光的傳播和光的波動性合為一章，而且刪除了光的直線傳播和光的電磁說，全章內容基本是以光的發展史來安排的。
　　1、光的折射這一節增加了相對和絕對折射率的概念，并把測定玻璃的折射率也包含在其中，課本上的例題和習題沒有發生變化。
　　2、光的干涉 這一節減少了薄膜干涉這一塊內容
　　3、實驗：用雙縫干涉測量光的波長這一節增加了詳細推導條紋間距公式的內容，在推導公式的過程中再一次體現了近似的思想。
4、光的顏色 色散這一節內容進行重新組合，且對光的色散這個概念進行了準確的定義，原教材第三冊P16中說“復色光在介質中由于折射率不同而分解成單色光的現象，叫做光的色散。”而新教材P61說“含有多種顏色的光被分解為單色光的現象叫做光的色散。”這樣就有反射色散和折射色散，如薄膜干涉現象就是反射色散，白光通過三棱鏡就是折射色散。也就是說現行教材是對現象的描寫，本書是色散的定義。
P60不同顏色的光，波長瑣。新教材從干涉引入色散，更容易接觸顏色的本質。思路如下：
定量的分析得出--------
不同波長的波干涉時產生的條紋間距不同

白光干涉時出現了彩色條紋
說明①不同顏色的光的波長不同②白光由不同顏色的單色交組成
棱鏡使不同的色光有不同的偏折
說明同樣的玻璃對不同波長的光的折射率不同
比原教材更具條理性
課本上的習題沒有變化。
　　5、光的衍射 這一節增加了衍射光柵，讓學生了解就行了，
　　6、光的偏振和全反射這兩節與原教材比沒有變化。
　　7、激光這一節對相干光的闡述比原教材精確。原教材第三冊P36說“只有頻率相同、并滿足一定條件的光是相干光”，現教材3-4P78說“只有頻率相同，相位差恒定，偏振方向一致的光才是相干光。”而且是黑體字。復習時要注意。另外教材中增加了“全息照相”，我認為是屬于了解層面的。
第十四章 電磁波
1、電磁波的發現這一節基本上沒有變化。
這一節主要是科學本質和科學方法的教育。復習時要讓學生理解麥克斯韋電磁場理論。
　　2、電磁振蕩這一節原教材中也有，但近幾年高考一直沒有作要求，復習時必須講清一個周期中電容器極板上的電量q、電容器里的電場強度E、線圈里的磁感應強度B、電路中的電流i等物理量的變化情況，有助于對周期和頻率公式的了解。
　　3、電磁波的發射和接收這一節沒有變化。只要大致了解。
　　4、電磁波與信息化社會這一節將閱讀材料“移動電話”轉為正文，另增加了因特網，這些都屬于了解層面的。
　　5、電磁波譜是將原教材中“光的電磁說”的內容移過來了，把“X射線”和“射線”作了比較，增加了“可見光” 、“電磁波的能量”和“太陽輻射”。
第十五章 相對論簡介
　　1、相對論的誕生
　　2、時間和空間的相對性
　　3、狹義相對論的其他結論
　　4、廣義相對論簡介
這一章是增加的內容，要求不高，我認為只要將教材上的內容和習題讓學生弄懂就行了。
二、大綱與課標的對比
（一）機械振動與機械波
全國大綱
江蘇課標
內容
要求
目標
要求
簡諧運動
I
1．通過觀察和分析，理解簡諧運動的特征。能用公式和圖象描述簡諧運動的特征。
2．通過實驗，探究單擺的周期與擺長的關系。
3．知道單擺周期與擺長、重力加速度的關系。會用單擺測定重力加速度。
4．通過實驗，認識受迫振動的特點。了解產生共振的條件以及在技術上的應用。
5．通過觀察，認識波是振動傳播的形式和能量傳播的形式。能區別橫波和縱波。能用圖象描述橫波。理解波速、波長和頻率（周期）的關系。
6．了解惠更斯原理，能用其分析波的反射和折射。
7．通過實驗，認識波的干涉現象、衍射現象。
8．通過實驗感受多普勒效應。解釋多普勒效應產生的原因。列舉多普勒效應的應用實例。
1．簡諧運動
通過彈簧振子的運動情況分析，理解簡諧運動的定義、條件。
理解回復力的概念, 理解簡諧運動回復力的特點。
了解簡諧運動中能量的轉化。（不要求分析豎直放置的彈簧振子振動過程中能量的轉化）
2．簡諧運動的描述
理解描述簡諧運動的物理量及其特點。
（對彈簧振子振動的周期公式不作要求）
通過砂擺實驗或頻閃照片的分析，認識簡諧運動圖象的物理意義。
能運用圖象、公式描述簡諧運動的特征。
通過兩個相同擺長的單擺振動情況的比較，了解初相和相位差的概念。
3．單擺
知道單擺及單擺做簡諧運動的條件與特征。
通過實驗，探究單擺的周期與擺長和重力加速度的關系，知道單擺的周期公式，并能用來進行有關的計算。
會用單擺測定重力加速度。
（不要求單擺周期公式的推導。）
4．受迫振動
通過實驗，了解受迫振動的特點。
了解產生共振的條件以及在技術上的應用。
5．波的形成和傳播
通過實例，知道機械波的形成過程。
知道什么是橫波，知道波峰和波谷。
知道什么是縱波，知道疏部和密部。
能區別橫波和縱波。
通過觀察，認識波是振動傳播的形式和能量傳播的形式。
6．波長、頻率和波速
理解波長、頻率和波速的物理意義。
理解波長、頻率和波速之間的關系，并會應用這一關系式進行計算和分析問題。
7．波的圖象
知道波的圖象的物理意義。
能運用簡諧橫波（正弦波）的圖象描述橫波，解決簡單的實際問題。
通過對波的圖象和振動圖象的比較，知道波的圖象與質點振動圖象的區別。
不要求討論縱波的波形圖。
8．波的反射和折射
通過實例，了解惠更斯原理，能用其分析波的反射和折射。
9．波的衍射
通過實驗，認識波的衍射現象，知道波發生明顯衍射現象的條件。
知道衍射是波特有的現象。
10．波的干涉
知道波的疊加原理。
通過實驗，認識波的干涉現象。知道產生穩定干涉現象的條件。
知道干涉是波特有的現象。
11．多普勒效應
通過實驗，感受多普勒效應。
解釋多普勒效應產生的原因。
通過列舉多普勒效應的應用實例，了解多普勒效應的應用。
簡諧運動的公式和圖像
II
單擺、周期公式
I
受迫振動和共振
I
機械波
I
橫波和縱波
I
橫波的圖像
II
波速、波長和頻率（周期）的關系
II
波的干涉和衍射現象
I
（二）電磁振蕩與電磁波
全國大綱
江蘇課標
內容
要求
目標
要求
變化的磁場產生電場，變化的電場產生磁場，電磁波及其傳播
I
1．初步了解麥克斯韋電磁場理論的基本思想以及在物理學發展史上的意義。
2．了解電磁波的產生。通過電磁波體會電磁場的物質性。
3．了解電磁波的發射、傳播和接收。
4．通過實例認識電磁波譜，知道光是電磁波。
5．了解電磁波的應用和在科技、經濟、社會發展中的作用。
1．麥克斯韋電磁場理論
初步了解麥克斯韋電磁場理論的基本思想以及在物理學發展史上的意義。
2．電磁波
了解電磁波的產生。
通過赫茲電火花實驗，感受電磁波的存在。體會電磁場的物質性。
了解電磁波的周期、頻率、波長和波速以及他們之間的關系，知道電磁波在真空中的傳播速度等于光速。
3．電磁振蕩
初步了解LC電路的振蕩過程。
初步了解LC電路的振蕩周期和頻率與電感L和容C的關系。（不要求知道電容器極板上的電量、電路中的振蕩電流隨時間的具體變化規律。不要求用周期、頻率公試進行計算。）
4．電磁波的發射和接收
了解無線電波的發射和調制。
了解無線電波的接收過程中的調諧和解調。
5．電磁波的應用
通過實例，了解電磁波的應用。
了解電磁污染，增強防護電磁污染的意識。
了解電磁波對科技、經濟和社會發展的重要作用。
6．電磁波譜
知道光是電磁波。
通過實例認識電磁波譜，知道電磁波譜中按頻率（或波長）大小的排列順序。
了解無線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線和γ射線的主要作用。
電磁波的產生、發射和接收
I
電磁波譜
I
（三）光
全國大綱
江蘇課標
內容
要求
目標
要求
光的
折射
定律
II
1．通過實驗，理解光的折射定律。
2．測定材料的折射率
3．認識光的全反射現象。初步了解光導纖維的工作原理和光纖在生產、生活中的應用。認識光纖技術對經濟社會生活的重大影響。
4．觀察光的干涉、衍射和偏振現象。知道產生干涉、衍射現象的條件。用雙縫干涉實驗測定光的波長。
5．了解激光的特性和應用。用激光觀察全息照相。
1．光的折射
通過實驗了解光的折射現象。經歷光的折射定律的探究過程，理解折射定律。
理解介質折射率的定義、會用折射率公式進行有關計算。
（不要求知道相對折射率。）
會測定玻璃的折射率。
2．全反射
通過觀察和實驗，認識光的全反射現象和產生光的全反射的條件。
初步了解光導纖維的工作原理和光纖在生產、生活中的應用。認識光纖技術對經濟社會生活的重大影響。
3．光的干涉
通過實驗，觀察光的干涉現象，知道產生光的干涉現象的條件，知道雙縫干涉的規律。
會用雙縫干涉實驗測定光的波長。
觀察光的薄膜干涉現象。
4．光的衍射
通過實驗，觀察光的衍射現象。
知道產生光的衍射現象的條件。
5．光的偏振
通過實驗，觀察光的偏振現象，知道光波是橫波。
了解光的偏振現象的應用。
6．激光
了解激光的特性和應用。
通過實驗觀察全息照相。
（不要求知道激光的產生原理。）
折射
率
I
全反
射、
光導
纖維
I
光的
干涉
、衍
射和偏折
現象
I
（四）相對論
全國大綱
江蘇課標
內容
要求
目標
要求
狹義相對論
的
基本
假設
I
1．知道狹義相對論的實驗基礎、基本原理和主要結論。
2．了解經典時空觀與相對論時空觀的主要區別。體會相對論的建立對人類認識世界的影響。
3．初步了解廣義相對論的幾個主要觀點以及主要觀測證據。
4．關注宇宙學研究的新進展。
1．狹義相對論的兩個基本假設
知道相對性原理和光速不變原理。
知道麥克耳孫——莫雷實驗是光速不變原理的實驗基礎。
2．時間和空間的相對性
通過分析，知道“同時”的相對性。
知道長度的相對性。
知道時間間隔的相對性。
了解相對論時空觀與經典物理時空觀的主要區別。體會相對論的建立對人類認識世界的影響。
3．狹義相對論的其他結論
初步了解相對論速度變換公式。
了解相對論質量公式。
知道相對論質能關系。
4．廣義相對論
初步了解廣義相對性原理和廣義相對論等效原理。
初步了解廣義相對論的時空結構及重要實驗觀測證據。
5．探索宇宙
關注宇宙學研究的新進展。
（相對論的所有公式都只作定性要求，不要求定量計算。）
質
速
關系
、
質
能
關系
I
相對論質能關系
式
I
三、復習建議及課時分配
一、機械振動和機械波
[復習課時]約8課時
（一）機械振動
一、簡諧運動
1、平衡位置
2、彈簧振子
3、簡諧運動: 如果質點的位移與時間的關系遵從正弦函數的規律，即它的振動圖象（x-t）是一條正弦曲線，這樣的振動叫簡諧運動。
簡諧運動的特點：變加速運動
4、簡諧運動的圖象
①簡諧運動的圖象：以橫軸表示時間t，以縱軸表示位移x，建立坐標系，畫出的簡諧運動的位移—時間圖象稱為________圖象，也叫_____________。都是__________________曲線．
②振動圖象的含義：振動圖象表示了___________________________________變化的規律．
③圖象的用途：從圖象中可以知道：
A．任一個時刻質點的位移 B．振幅A、周期T C．位移x、回復力F、加速度a、速度v、動能EK、勢能EP在任意時刻的變化趨勢及位移x、回復力F、加速度a、速度v在任意時刻的方向。
④注意：A．簡諧運動的圖象不是振動質點的軌跡． B．簡諧運動的周期性，體現在振動圖象上是曲線的重復性．簡諧運動是一種復雜的非勻變速運動．但運動的特點具有簡單的周期性、重復性、對稱性．所以用圖象研究要比用方程要直觀、簡便．
二、簡諧運動的描述
1、振幅A：
（1）定義：振動物體離開平衡位置的最大距離
（2）振幅單位：cm，標量
①A與x的區別和聯系：
②A的大小反映振動的強弱
③簡諧運動的振幅不變，而位移在時刻變化。
2、全振動：
3、周期（T）：完成一次全振動所需要的時間
（1）與振幅無關
（2）與振子的質量和彈簧的勁度系數有關
4、頻率（f）：單位時間內完成全振動的次數
單位：赫茲（Hz）
5、角速度(ω):
6、相位（φ）
相位差
7、簡諧運動的表達式: x=Asin(ωt+φ)
8、簡諧運動的動力學特征：F=-kx（“－”表示回復力與位移的方向相反）
9、簡諧運動的運動學特征：（“－”表示加速度方向與位移的方向相反）
三、簡諧運動的回復力和能量
1、定義：力的方向始終指向平衡位置，它的作用總是要把物體拉回平衡位置，這種力稱為回復力
2、回復力是按效果命名的，不是什么新的性質的力
3、簡諧運動的能量：做簡諧運動的物體在振動中經過某一位置時所具有的勢能和動能之和。
4、做簡諧運動的物體的能量變化規律：只有動能和勢能之間的轉化，對彈簧振子，機械能守恒。
5、簡諧運動中的能量跟振幅有關，振幅越大，振動的能量越大
四、單擺
1、單擺的概念：在細線的一端拴一小球，另一端固定在懸點上，如果懸掛小球的細線的伸縮和質量可以忽略，線長又比球的直徑大得多，這樣的裝置就叫做單擺。
2、單擺的回復力：
大小： F回=Gsinθ=mgsinθ方向：沿切線指向平衡位置
擺球重力的分力G2始終沿軌跡切向，指向平衡位置O
3、單擺的周期：
(1)周期公式：
(2)荷蘭物理學家惠更斯首先發現
注意：擺長 L＝細繩長度＋小球半徑；單擺周期與擺長和重力加速度有關，與振幅和質量無關；擺長、重力加速度都一定時，周期和頻率也一定，通常稱為單擺的固有周期和固有頻率。
五、外力作用下的振動
1、受迫振動
在驅動力作用下的振動叫受迫振動
物體在驅動力下振動時，振動穩定后的頻率等于驅動力的頻率，跟物體的固有頻率沒有關系.
2、共振：
如果驅動力的頻率等于物體的固有頻率時，振動物體的振幅將達到最大.
六、用單擺測定重力加速度
1．用單擺測定當地的重力加速度
（1）利用單擺測定當地的重力加速度。
（2）鞏固和加深對單擺周期公式的理解
2．實驗原理
單擺在偏角很小（小于100）時的擺動，可以看成是簡諧運動，其固有周期為，由此可得，據此，只要測出擺長L和周期T，即可計算出當地的重力加速度。
3．實驗步驟
　（1）組成單擺。實驗器材有：帶有鐵夾的鐵架臺，中心有孔的金屬小球，約1m長的細線。在細線的一端打一個比小球的孔徑稍大些的結，將細線穿過球上的小孔，制成一個單擺；將單擺固定有鐵架臺上，使球自由下垂。
　（2）測擺長。實驗器材有：毫米刻度尺和游標卡尺。讓擺球處于自由下垂狀時，用刻度尺量出懸線長l，用游標卡尺測出擺球的直徑（2r），則擺長為L=l+r。
　（3）測周期。實驗儀器有：秒表。把擺球拉離平衡位置一個小角度（100），使單擺在豎直面內擺動，測量其完成全振動30次（或50次）所用的時間，求出完成一次全振動所用的平均時間，即為周期T；
　（4）求重力加速度和減小誤差。將L和T代入，求g的值；變更擺長3次，重測每次的擺長和周期，再取重力加速度的平均值，即得本地的重力加速度。
4．實驗注意事項
　（1）單擺是一理想模型，應是一根輕繩系一質點組成。因此本實驗中線要輕而長（且不易伸長），球應重而小，應選用密度大的金屬球。
　（2）實驗時，懸線上的懸點不能動。擺線偏離豎直方向的夾角不超過100，擺球必需在同一豎直平面內擺動，不能形成圓錐擺。
　（3）實驗的誤差來源主要是周期，測量時，除用累積法外，還應從擺球通過最低位置時開始計時，以后擺球從同一方向通過最低位置時進行計數，且在數“零”的同時按下秒表，開始計時計數。
　（4）為了減小誤差，處理實驗數據，還可以用圖像法，即根據幾組T、L的值，畫出T2-L的圖像，求得直線的斜率k，即得。
七、典型問題
問題1:簡諧運動中各物理量的變化特點
簡諧運動涉及到的物理量較多，但都與簡諧運動物體相對平衡位置的位移x存在直接或間接關系：
例1． 有一彈簧振子做簡諧運動，則 （ ）
A．加速度最大時，速度最大 B．速度最大時，位移最大
C．位移最大時，回復力最大 D．回復力最大時，加速度最大
例2．如圖所示，質量為m的小球放在勁度為k的輕彈簧上，使小球上下振動
而又始終未脫離彈簧。（1）最大振幅A是多大？
（2）在這個振幅下彈簧對小球的最大彈力Fm是多大？
問題2：簡諧運動的對稱性
簡諧運動的對稱性是指振子經過關于平衡位置對稱的兩位置時，振子的位移、回復力、加速度、速度、動能、勢能等均是等大（位移、回復力、加速度的方向相反，速度的方向不確定）。運動時間也具有對稱性，即在平衡位置對稱兩段位移間運動的時間相等。
理解好對稱性這一點對解決有關問題很有幫助。
例3．如圖所示。彈簧振子在振動過程中，振子經a、b兩點的速度相同，若它從a到b歷時0.2s,從b再回到a的最短時間為0.4s,則該振子的振動頻率為：
A．1Hz; B．1.25Hz; C．2Hz; D．2.5Hz.
例4．如圖所示，一輕質彈簧豎直放置，下端固定在水平面上，上端處于a位置，當一重球放在彈簧上端靜止時，彈簧上端被壓縮到b位置。現將重球（視為質點）從高于位置a的c位置沿彈簧中軸線自由下落，彈簧被重球壓縮到最低位置d。以下關于重球運動過程的正確說法應是：
A．重球下落壓縮彈簧由a至d的過程中，重球一直做減速運動。
B．重球下落至b處獲得最大速度。
C．重球下落至d處獲得最大加速度。
D．由a至d過程中重球克服彈簧彈力做的功等于小球由c下落至d處重力勢能減少量。
問題3：簡諧運動的周期性
簡諧運動具有周期性，其運動周期T的大小由振動系統本身的性質決定。理解了這一點，在解決相關問題時就不易出錯。
例5．有人利用安裝在氣球載人艙內的單擺來確定氣球的高度。已知該單擺在海平面處的周期是T0，當氣球停在某一高度時，測得該單擺周期為T。求該氣球此時離海平面的高度h。把地球看作質量均勻分布的半徑為R的球體。
例6．一彈簧振子作簡諧運動，周期為T ，則下列說法中正確的是：
A．若t時刻和(t+△t)時刻振子運動位移的大小相等、方向相同，則△t一定等于T的整數倍；
B．若t時刻和(t+△t)時刻振子運動速度的大小相等、方向相反，則△t一定等于T/2的整數倍；
C．若△t=T，則在t時刻和(t+△t)時刻振子運動的加速度一定相等；
D．若△t=T/2 ，則在t時刻和(t+△t)時刻彈簧的長度一定相等。
問題4：簡諧運動圖象
簡諧運動圖象能夠反映簡諧運動的運動規律，因此將簡諧運動圖象跟具體運動過程聯系起來是討論簡諧運動的一種好方法。
例7．如圖，若質點在A對應的時刻，則其速度v、加速度a的大小的變化情況為：
A．v變大，a變小 B．v變小，a變小
C．v變大，a變小 D．v變小，a變大
例8．一水平彈簧振子，規定水平向右為正方向。它的振動圖象如圖所示，則：
A．圖中A點對應的時刻，振子所受彈力方向水平向右
B．圖中A點對應的時刻，振子的速度方向水平向右
C．在0～4s內振子作了1．75次全振動
D．在0～4s內振子通過的路程為0．35cm，位移為0
問題5：證明簡諧運動
例9（07江蘇）如圖所示，帶電量分別為4q和－q的小球Ａ、Ｂ固定在水平放置的光滑絕緣細桿上，相距為d。若桿上套一帶電小環Ｃ，帶電體Ａ、Ｂ和Ｃ均可視為點電荷。
（１）求小環Ｃ的平衡位置。
（２）若小環Ｃ帶電量為q，將小環拉離平衡位置一小位移x(∣x∣<（３）若小環Ｃ帶電量為－q，將小環拉離平衡位置一小位移x(∣x∣<（提示：當<<1時，則 ）
問題6：機械振動與機械能綜合問題
例10．如圖所示為一單擺的共振曲線，求：
①該單擺的擺長約為多少？（近似認為g=m/s2）
②共振時擺球的最大速度大小是多少？
③若擺球的質量為50克，則擺線的最大拉力是多少？
問題7：根據共振的條件分析求解相關問題。
例11．如圖所示，在一根張緊的水平繩上，懸掛有 a、b、c、d、e五個單擺，讓a擺略偏離平衡位置后無初速釋放，在垂直紙面的平面內振動；接著其余各擺也開始振動。下列說法中正確的有：
A．各擺的振動周期與a擺相同
B．各擺的振幅大小不同，c擺的振幅最大
C．各擺的振動周期不同，c擺的周期最長
D．各擺均做自由振動
例12．如圖所示。曲軸上掛一個彈簧振子，轉動搖把，曲軸可帶動彈簧振子上下振動。開始時不轉動搖把，讓振子自由振動，測得其頻率為2Hz.現勻速轉動搖把，轉速為240r/min。（1）當振子穩定振動時，它的振動周期是多大？（2）轉速多大時，彈簧振子的振幅最大？
問題8：用單擺測定重力加速度。
例13．（上海物理卷18）有一測量微小時間差的裝置，是由兩個擺長略有微小差別的單擺同軸水平懸掛構成．兩個單擺擺動平面前后相互平行．
（1）現測得兩單擺完成 50 次全振動的時間分別為 50.0 s 和 49.0 s，則兩單擺的周期差＝_______s；
（2）某同學利用此裝置測量小于單擺周期的微小時間差，具體操作如下：把兩擺球向右拉至相同的擺角處，先釋放長擺擺球，接著再釋放短擺擺球，測得短擺經過若干次全振動后，兩擺恰好第一次同時同方向通過某位置， 由此可得出釋放兩擺的微小時間差．若測得釋放兩擺的時間差Δt＝0.165s，則在短擺釋放_____________s（填時間）后，兩擺恰好第一次同時向______________（填方向）通過___________（填位置）；
（3）為了能更準確地測量微小的時間差，你認為此裝置還可做的改進是________________________________________________________________________________。
例14．（四川理綜卷22（1））在“用單擺測定重力加速度”的實驗中，①測擺長時，若正確測出懸線長l和擺球直徑d,則擺長為_____________；②測周期時，當擺球經過______________位置時開始計時并計數l次，測出經過該位置N次（約60~100次）的時間為t，則周期為______________。
此外，請你從下列器材中選用所需器材，再設計一個實驗，粗略測出重力加速度g，并參照示例填寫下表（示例的方法不能再用）。
A．天平；B．刻度尺；C．彈簧秤；D．電磁打點計時器；E．帶夾子的重錘；F．紙帶；G．導線若干；H．鐵架臺；I．低壓交流電源；J．低壓直流電源；K．小車；L．螺旋測微器；M．斜面（高度可調，粗糙程度均勻）。
所選器材（只填器材序號）
簡述實驗方法（不要求寫出具體步驟）
示例
B、D、E、F、G、H、I
安裝儀器，接通電源，讓紙帶隨重錘豎直下落。用刻度尺測出所需數據，處理數據，得出結果。
實驗設計
（二）機械波
一、知識網絡
二、知識要點及典型例題
（一）、波的圖象及應用
（1）波速v：運動狀態或波形在介質中傳播的速率；同一種波的波速由介質決定。
注：在橫波中，某一波峰（波谷）在單位時間內傳播的距離等于波速。
（2）周期T：即質點的振動周期；由波源決定。
（3）波長λ：在波動中，振動位移總是相同的兩個相鄰質點間的距離。
注：在橫波中，兩個相鄰波峰（波谷）之間的距離為一個波長。
結論：
（1）波在一個周期內傳播的距離恰好為波長。
由此：①v=λ/T=λf；λ=vT. ②波長由波源和介質決定。
（2）質點振動nT（波傳播nλ）時，波形不變。
（3）相隔波長整數倍的兩質點，振動狀態總相同；相隔半波長奇數倍的兩質點，振動狀態總相反。
（4）波的圖象中，波的圖形、波的傳播方向、某一介質質點的瞬時速度方向，這三者中已知任意兩者，可以判定另一個。（口訣為“上坡下，下坡上” ；或者“右上右、左上左）
二、波的干涉、衍射、多普勒效應
（1）波的干涉
條件：兩列機械波的頻率必須相同、相差恒定。
干涉區域內某點是振動最強點還是振動最弱點的充要條件：
①最強：該點到兩個波源的路程之差是波長的整數倍，即δ=nλ
②最弱：該點到兩個波源的路程之差是半波長的奇數倍，即
現象：在穩定的干涉區域內，振動加強點始終加強；振動減弱點始終減弱。
（2）波的衍射
①波繞過障礙物的現象叫做波的衍射。
②能夠發生明顯的衍射現象的條件是：障礙物或孔的尺寸比波長小，或者跟波長相差不多。
（3）多普勒效應
當波源或者接受者相對于介質運動時，接受者會發現波的頻率發生了變化，這種現象叫多普勒效應。
①當波源以速率v勻速靠近靜止的觀察者A時，觀察者“感覺”到的頻率變大了。但不是“越來越大”。
②當波源靜止，觀察者以速率v勻速靠近波源時，觀察者“感覺”到的頻率也變大了。
③當波源與觀察者相向運動時，觀察者“感覺”到的頻率變大。
④當波源與觀察者背向運動時，觀察者“感覺”到的頻率變小。
典型問題
1、波的形成及描述
例1、關于波下列說法正確的是（ ）
A．質點振動方向總是垂直于波傳播的方向
B．波在傳播的過程中，沿波的傳播方向上的介質質點依次做受迫振動
C．如果振源停止振動，在介質中傳播的振動也立即停止
D．物體做機械振動，一定產生機械波
例2、是一列簡諧橫波在某時刻的波形圖，已知圖中b位置的質點起振比a位置的質點晚0.5s，b和c之間的距離是5m，則此列波的波長和頻率應分別為
A．5m，1Hz B．10m，2Hz
C．5m，2Hz D．10m，1Hz
2、波的圖象的畫法及波動圖象于振動圖象的聯系
例3、如圖，在均勻介質中有一振源S，它以50Hz的頻率上下振動，該振動以40m/s的速度沿彈性繩向左右兩邊傳播，t＝0時刻S的速度方向向下，試畫出在t＝0.03s時刻的波形圖。
3、波的傳播問題
例4、如圖所示，是一列簡諧橫波在t=0時刻的波形圖，并且此時波沿x軸正方向傳播到x=2.5cm處，已知從t=0到t=1.1s時間內，P點第三次出現在波峰位置，則P點的振動周期是_____S，經過______S另一質點Q第一次到達波峰。
4、波的問題的多解性
例5、如圖，實線是一列簡諧波在某一時刻的波形圖，虛線是0.2S后它的波形圖，這列波可能的傳播速度是_______ __。
5、波的干涉
例6、如圖所示，S1、S2是兩個相干波源，它們振動同步且振幅相同。實線和虛線分別表示在某一時刻它們所發出的波的波峰和波谷。關于圖中所標的a、b、c、d四點，下列說法中正確的有 （ ）
A.該時刻a質點振動最弱，b、c質點振動最強，d質點振動既不是最強也不是最弱
B.該時刻a質點振動最弱，b、c、d質點振動都最強
C. a質點的振動始終是最弱的， b、c、d質點的振動始終是最強的
D.再過T/4后的時刻a、b、c三個質點都將處于各自的平衡位置，因此振動最弱
6、波的衍射
例7、圖中是觀察水面波衍射的實驗裝置，AC和BD是兩塊擋板，AB是一個孔，O為波源，圖中已畫出波源所在區域波的傳播情況，每兩條相鄰波紋（圖中曲線）之間距離表示一個波長，則波經過孔之后的傳播情況，下列描述正確的是：
A．此時能明顯觀察到波的衍射現象
B．擋板前后波紋間距離相等
C．如果將孔AB擴大，有可能觀察不到明顯的衍射現象
D．如果孔的大小不變，使波源頻率增大，能更明顯地觀察到衍射現象
6、多普勒效應
__________________________________________________，這種現象叫多普勒效應。
①當波源以速率v勻速靠近靜止的觀察者A時，觀察者“感覺”到的頻率_________。
②當波源靜止，觀察者以速率v勻速靠近波源時，觀察者“感覺”到的頻率________。
③當波源與觀察者相向運動時，觀察者“感覺”到的頻率_______。
④當波源與觀察者背向運動時，觀察者“感覺”到的頻率________。
例8、a為聲源，發出聲波；b為接收者，接收a發出的聲波。a、b若運動，只限于在沿兩者連線方向上，下列說法正確的是
A．a靜止，b向a運動，則b收到的聲頻比a發出的高
B．a、b向同一方向運動，則b收到的聲頻一定比a發出的高
C．a、b向同一方向運動，則b收到的聲頻一定比a發出的低
D．a、b都向相互背離的方向運動，則b收到的聲頻比a發出的高
例9、（全國理綜II卷16）頻率一定的聲源在空氣中向著靜止的接收器勻速運動。以u表示聲源的速度，V表示聲波的速度（u＜V），v表示接收器接收到的頻率。若u增大，則（　）
A．v增大，V增大 B．v增大，V不變
C．v不變，V增大 D．v減少，V不變
7、解釋生活中的自然現象
聞其聲而不見其人是聲波的 現象。
夏日雷聲隆隆，是聲波的 現象。
圍繞發聲的音叉走一圈，聽到聲音忽強忽弱，是聲波的 現象。
在墻外聽到墻內的人講話，這是聲波的 現象。
在由同一聲源帶動的兩個揚聲器之間走動時，聽到聲音時強時弱，這是聲波 現象。
在路邊聽迎面駛來的汽車的鳴笛聲與在汽車上的駕駛員聽到的聲音不一樣是聲波的 。
高速公路邊上的測速儀是利用超聲波的 。
二、電磁振蕩和電磁波
[復習課時]2節課
[復習建議]本章是了解層面的要求，對于電磁振蕩還必須象新授課一樣把一個周期的過程講清楚，其余的內容以掌握教材為主。
[復習內容]
一、本章知識脈絡
二、知識要點及典型例題
（一）電磁波的發現
一、麥克斯韋電磁理論
1．變化的磁場能在周圍空間產生電場，變化的電場能在周圍空間產生磁場。
2．均勻變化的磁場（B是t的一次函數）只能產生恒定的電場，均勻變化的電場產生恒定的磁場。
恒定的磁場不能產生電場，恒定的電場也不能產生磁場。
3．非均勻變化的磁場才能產生變化的電場，非均勻變化的電場才能產生變化的磁場。
振蕩（按正弦規律變化）的磁場產生同頻率振蕩的電場，反之也然。
【例1】右圖中，內壁光滑、水平放置的玻璃圓環內，有一直徑略小于環口徑的帶正電的小球，正以速率v0沿逆時針方向勻速轉動。若在此空間突然加上豎直向上、磁感應強度B隨時間成正比例增加的變化磁場，設小球運動過程中的電量不變，那么（ ）
A．小球對玻璃環的壓力不斷增大
B．小球受到的磁場力不斷增大
C．小球先沿逆時針方向做減速運動，過一段時間后，沿順時針方向做加速運動
D．磁場力一直對小球不做功
分析：因為玻璃環所處有均勻變化的磁場，在周圍產生穩定的渦旋電場，對帶正電的小球做功，由楞次定律，判斷電場方向為順時針，在電場力的作用下，小球先沿逆時針方向做減速運動，過一段時間后，沿順時針方向做加速運動。小球在水平面內沿軌跡半徑方向受兩個力：環的彈力N和磁場的洛侖茲力f，而且兩個力的矢量和始終提供向心力，考慮到小球速度大小的變化和方向的變化以及磁場強弱的變化，彈力和洛侖茲力不一定始終在增大。洛侖茲力始終和運動方向垂直，所以磁場力不做功。正確為CD。
二．電磁波
1．麥克斯韋預言：非均勻變化的電場和非均勻變化的磁場交替產生、由近及遠在空間傳播時，在周圍空間存在電磁波。
2．赫茲第一個證實并觀察到了電磁波的存在。
3．特點：（1）電磁波是橫波；
（2）電磁波在空間傳播不需要介質，可以在真空中傳播；
（3）在真空中，電磁波傳播的速度為光速C=3.0×108m/s；
（4）電磁波在空間傳播時，在任一位置（或時刻），E、B和V三者兩兩垂直，且E和B這兩個物理量隨時間和空間做周期性的變化；
（5）電磁波傳播的過程，也是電磁場能量的傳播過程。
（二）電磁振蕩
1．振蕩電流：大小和方向都做周期性迅速變化的電流，叫做振蕩電流。
2．振蕩電路：能產生振蕩電流的電路叫做振蕩電路。LC振蕩電路是最簡單的振蕩電路，它是由線圈L和電容C組成的電路。
3．LC回路的電磁振蕩過程：可以用圖象來形象分析電容器充、放電過程中各物理量的變化規律，如圖所示。
4．振蕩過程中各物理量的變化：
（1）放電過程：Q變小， E變小，E電變小；
I變大，B變大，E磁變大，能量由電場能向磁場能轉化。
（2）放電完畢（也即反向充電開始）：Q=0，E=0，E電=0；
I最大，B最大，E磁最大，電場能全部轉變成磁場能。
（3）反向充電過程：Q變大， E變大，E電變大，E方向改變；
I變小，B變小，E磁變小，能量由磁場能向電場能轉化。
（4）充電完畢：Q最大，E最大，E電最大；
I=0，B=0，E磁=0，磁場能全部轉變成電場能。
5．電磁振蕩的周期和頻率：
（1）周期：電磁振蕩完成一次周期性變化需要的時間叫做周期。
公式：
影響因素：電容器的正對面積、板間距離、電介質；
電感線圈的大小、形狀、匝數以及有無鐵心。
（2）頻率：1s內完成的周期性變化的次數叫做頻率。
公式：
（3）在一個周期內，電容器充、放電各一次；
E、B、I方向各改變一次。
注意：（1）LC回路的T、f只與電路本身性質L、C有關
（2）電磁振蕩的周期很小，頻率很高，這是振蕩電流與普通交變電流的區別。
分析電磁振蕩要掌握以下三個要點（突出能量守恒的觀點）：
⑴理想的LC回路中電場能E電和磁場能E磁在轉化過程中的總和不變。
⑵回路中電流越大時，L中的磁場能越大（磁通量越大）。
⑶極板上電荷量越大時，C中電場能越大（板間場強越大、兩板間電壓越高、磁通量變化率越大）。
LC回路中的電流圖象和電荷圖象總是互為余函數（見右圖）。
6．等幅振蕩：如果沒有能量損失，振蕩可以永遠持續下去，振蕩的振幅保持不變，這樣的電磁振蕩稱為等幅振蕩。
實際的振蕩電路都有電阻，電路中有一部分能量會轉化為內能；另外一部分能量以電磁波的形式向外輻射能量。因此，振蕩電路中的能量會逐漸減少，直到停止。
如果適時通過晶體管等電子器件為LC電路補充能量，可得到等幅振蕩。
【例2】 某時刻LC回路中電容器中的電場方向和線圈中的磁場方向如右圖所示。則這時電容器正在_____（充電還是放電），電流大小正在______（增大還是減小）。
解：用安培定則可知回路中的電流方向為逆時針方向，而上極板是正極板，所以這時電容器正在充電；因為充電過程電場能增大，
所以磁場能減小，電流在減小。
【例3】右邊兩圖中電容器的電容都是C=4×10-6F，電感都是L=9×10－4H，左圖中電鍵K先接a，充電結束后將K扳到b；右圖中電鍵K先閉合，穩定后斷開。兩圖中LC回路開始電磁振蕩t=3.14×10－4s時刻，C1的上極板正在____電（充電還是放電）,帶_____電（正電還是負電）；L2中的電流方向向____(左還是右)，磁場能正在_____（增大還是減小）。
解：先由周期公式求出=1.2π×10－4s， t=3.14×10－4s時刻是開始振蕩后的。再看與左圖對應的q-t圖象（以上極板帶正電為正）和與右圖對應的i-t圖象（以LC回路中有逆時針方向電流為正），圖象都為余弦函數圖象。在時刻，從左圖對應的q-t圖象看出，上極板正在充正電；從右圖對應的i-t圖象看出，L2中的電流向左，正在增大，所以磁場能正在增大。
（三）無線電波的發射和接收
1．電磁波的發射
（1）有效發射電磁波的條件：
1）要有足夠高的振蕩頻率。頻率越高，發射電磁波的本領越大。
2）電路必須開放，使振蕩電路的電場和磁場分散到盡可能大的空間。
（2）實際的開放電路：線圈的一端用導線與大地相連，叫做地線；
線圈的另一端與高高架在空中的天線相連。
（3）調制：使電磁波隨各種信號（如：聲音、圖象等）而改變的技術叫做調制。
調幅：使高頻電磁波的振幅隨信號的強弱而改變，這種調制叫做調幅（AM）。
調頻：使高頻電磁波的頻率隨信號的強弱而改變，這種調制叫做調頻（FM）。
2．電磁波的接收
（1）接收原理：電磁波在傳播時，如果遇到導體（接收天線），會使導體中感應出電流。
（2）電諧振：調節接收電路的固有頻率跟收到的電磁波的頻率相同時，接收電路中產生的振蕩電流最強，這種現象叫做電諧振。相當于機械振動中的共振。
調諧：使接收電路產生電諧振的過程叫做調諧。
解調：從接收到的高頻信號中還原出所攜帶的聲音或圖像信號的過程。
調幅波的解調叫做檢波。
（3）接收過程：調諧→解調→放大→顯示器（揚聲器）
（四）電磁波的應用
１．電視
在電視發射端，由攝像管攝取景物并將景物反射過來的光轉化為電信號。
在電視接收端，由電視接收機的顯像管把電信號還原成景物的像。
2．雷達
雷達是利用無線電波來測定物體的位置的無線電設備。
原理：電磁波遇到障礙物時要發生反射，被雷達接收。
工作過程：雷達向某一方向發射無線電波時，在顯示器的熒光屏上呈現發射的尖形波；無線電波遇到障礙物反射回來，被雷達接收，在顯示器的熒光屏上出現第二個尖形波。根據兩個尖形波間的距離。可得到障礙物到雷達站的距離，再根據發射無線電波的方向和仰角，便可判定障礙物的位置。
3．移動電話
4．因特網
【例4】 一臺收音機，把它的調諧電路中的可變電容器的動片從完全旋入到完全旋出，仍然收不到某一較高頻率的電臺信號。要想收到該電臺信號，應該______（增大還是減小）電感線圈的匝數。
解：調諧電路的頻率和被接受電臺的頻率相同時，發生電諧振，才能收到電臺信號。由公式可知，L、C越小，f越大。當調節C達不到目的時，肯定是L太大，所以應減小L，因此要減小匝數。
【例5】 某防空雷達發射的電磁波頻率為f=3×103MHZ，屏幕上尖形波顯示，從發射到接受經歷時間Δt=0.4ms，那么被監視的目標到雷達的距離為______km。該雷達發出的電磁波的波長為______m。
解：由s= cΔt=1.2×105m=120km。這是電磁波往返的路程，所以目標到雷達的距離為60km。由c= fλ可得λ= 0.1m
【例6】“神州五號”載人飛船成功發射，如果你想通過同步衛星轉發的無線電話與楊利偉通話，則在你講完話后，至少要等多長時間才能聽到對方的回話？（已知地球的質量為 M=6.0×1024kg，地球半徑為R=6.4×106m，萬有引力恒量G=6.67×10－11Nm2/kg2）
解：同步衛星是相對于地面靜止的，它的運動周期T=3600×24s，設衛星離地面距離為h，它繞地球轉動的向心力是它對地球的萬有引力，即，代入，h=3.59×107m。最短通信距離是發話人和聽話人均在同步衛星的正下方，這時電磁波傳播的最短距離為s=2h，所以最短時間為t=2×2h/c=0.48s。
（五）電磁波譜
1．電磁波譜：按電磁波的波長或頻率大小的順序排列成譜，叫電磁波譜。
2．不同電磁波的產生機理、特性和用途
三、光
[復習課時]5課時
[復習內容]
光的折射
一、反射定律
二、折射定律：入射角的正弦跟折射角的正弦成正比．如果用n來表示這個比例常數，就有也叫斯涅耳定律．
三、折射率
1、折射率的定義：光從一種介質射入另一種介質時，雖然入射角的正弦跟折射角的正弦之比為一常數n，但是對不同的介質來說，這個常數n是不同的．這個常數n跟介質有關系，是一個反映介質的光學性質的物理量，我們把它叫做介質的折射率．
2、對折射率的幾點說明
a.若光從介質進入真空.則入射角正弦與折射角正弦之比=
b.光從空氣進入介質近似于光從真空進入介質
c.介質對真空的折射率也叫絕對折射率，簡稱折射率.若光從水中進入玻璃中，則入射角正弦與折射角正弦之比叫玻璃對水的折射率.也叫相對折射率.若水為介質Ⅰ，玻璃為介質Ⅱ,則寫作n21=
3.折射率的決定因素
a.光折射的原因是：光在不同介質中的速度不同.
b.折射率n的決定式：n=
c.n＞1
d.仿照n=可寫出相對折射率n21===
【例1】 如圖所示，一束光線以60°的入射角射到一水平放置的平面鏡上，反射后在正上方與平面鏡平行的光屏上留下一光點P 。現將一塊上下兩面平行的透明體平放在平面鏡上，如圖中虛線所示，則進入透明體的光線經平面境反射后再從透明體的上表面射出，打在光屏上的光點P′與原來相比向左平移了3.46cm ，已知透明體對光的折射率為。
（1）作出后來的光路示意圖，標出P′ 位置；
（2）透明體的厚度為多大？
（3）光在透明體里運動的時間多長？
解析 （1）光路示意圖如圖所示（注意出射光線平行，各處光線的箭頭）
（2）由sinα = n sinβ ， 得β=30°
設透明體的厚度為d ，由題意及光路有
2 d tan60° ―2 d tan30° = △s
解得d =1.5cm
（3）光在透明體里運動的速度
v =
光在透明體里運動的路程
∴　光在透明體里運動時間s = 2×10－10 s
【例2】（07江蘇）如圖所示，巡查員站立于一空的貯液池邊，檢查池角處出液口的安全情況。已知池寬為Ｌ，照明燈到池底的距離為Ｈ。若保持照明光束方向不變，向貯液池中注入某種液體，當液面高為Ｈ／２時，池底的光斑距離出液口Ｌ／４。
（１）試求當液面高為２Ｈ／３時，池底的光斑到出液口的距離x。
（２）控制出液口緩慢地排出液體，使液面以v0的速率勻速下降，試求池底的光斑移動的速率v x 。
四、視深問題
分析光的折射時，一般需作出光路圖，以便于應用折射定律及光路圖中提供的幾何關系來解答。在實際應用中，常見的方法是①三角形邊角關系。②近似法，即利用小角度時，θ≈tanθ≈sinθ的近似關系求解。
【例3】某水池實際深度是h，垂直于水面往下看視深度為多少？（水的折射率為n）
解析：設入射角i，折射角r，由幾何關系可知，
，
因為i、r很小，所以sini=tani， tanr=tanr
由折射定律 ：
所以：
第二節、全反射
1．全反射現象．
光傳播到兩種介質的界面上時，通常要同時發生反射和折射現象，若滿足了某種條件，光線不再發生折射現象，而全部返回到原介質中傳播的現象叫全反射現象．
2．發生全反射現象的條件．
(1)光密介質和光疏介質．
(2)臨界角C．折射角等于90°時的入射角叫做臨界角，用符號C表示．光從折射率為n的某種介質射到空氣(或真空)時的臨界角C就是折射角等于90°時的入射角，根據折射定律可得：
(3)發生全反射的條件．
①光從光密介質進入光疏介質；
②入射角等于或大于臨界角．
【例1】某棱鏡頂角θ=41.30°，一束白光以較大的入射角從棱鏡的一個側面射入，通過棱鏡后從另一個側面射出，在光屏上形成由紅到紫的彩色光帶如右圖所示，當入射角i逐漸減小到零的過程中，彩色光帶變化情況是（ ）
色光
紫
藍
綠
黃
橙
紅
折射率
1.532
1.528
1.519
1.517
1.514
1.513
臨界角
40.75°
40.88°
41.17°
41.23°
41.34°
41.37°
A．紫光最先消失，最后只剩下橙光、紅光
B．紫光最先消失，最后只剩下黃光、橙光和紅光
C．紅光最先消失，最后只剩下紫光、靛光和藍光
D．紅光最先消失，最后只剩下紫光、靛光和藍光和綠光
解析：屏上的彩色光帶最上端為紅色，最下端為紫色，當入射角i減小時，光線在棱鏡右側面的入射角變大，因紫光臨界角最小，所以紫光最先達到臨界而發生全反射，故紫色最先在屏上消失，當入射角減小到i′=0時，僅剩下紅光和橙光未達到臨界角而射出，到達光屏，故選A。
【例2】 在一個圓形輕木塞的中心插上一根大頭針，然后把它倒放在水面上，調節針插入的深度，使觀察者不論在什么位置都剛好不能看到水下的大頭針，如圖所示，量出針露出的長度為d，木塞得半徑為r，求水的折射率。
解析：當調節針插入的深度后，使觀察者不論在什么位置都剛好 不能看到水下的大頭針時，表明此時A點發出的光線發生了全反射。
如圖所示，
從A 點發出的光到達B點恰好以臨界角C入射，因此sinC=1/n，
在AOB中tanC=r/d，
而，
所以n=
【例3】（07海南卷）如圖，置于空氣中的一不透明容器中盛滿某種透明液體。容器底部靠近器壁處有一豎直放置的6.0cm長的線光源。靠近線光源一側的液面上蓋有一遮光板，另一側有一水平放置的與液面等高的望遠鏡，用來觀察線光源。開始時通過望遠鏡不能看到線光源的任何一部分。將一光源沿容器底向望遠鏡一側平移至某處時，通過望遠鏡剛好可能看到線光源底端。再將線光源沿同一方向移動8.0cm，剛好可以看到其頂端。求此液體的折射率n。
第三節、光的干涉
1、干涉條件：相干光源
2、干涉圖樣：中央亮條紋、明暗相間、間距相等的條紋
3、圖樣分析：
（1）光屏上出現亮條紋（或暗條紋）的條件：
亮條紋： （n=0、1、2、3…）
暗條紋：（n=0、1、2、3…）
（2）相鄰的亮條紋（或暗條紋）的間距：
4、應用：
（1）測波長：
（2）白光的雙縫干涉圖樣分析：明暗相間的彩色條紋
【例1】能產生干涉現象的兩束光是（ ）
A．頻率相同、振幅相同的兩束光
B．頻率相同、相位差恒定的兩束光
C．兩只完全相同的燈光發出的光
D．同一光源的兩個發光部分發出的光
解析：只有頻率相同、相差恒定、振動方向相同的光波，在它們相遇的空間里能夠產生穩定的干涉，觀察到穩定的干涉圖樣，但是，光波并不是一列連續波，它是由一段段不連續的具有有限長度的所謂“波列”組合而成的，并且波動間的間歇也是不規則的。兩個獨立光源發出的光，即使是“頻率相同的單色光（實際上嚴格的單色光并不存在），也不能保持有恒定的相差。因此，為了得到相干光波，通常是把同一光源發出的一束光分成兩束。楊氏雙縫干涉實驗中，所以在光源和雙縫間設置一個狹縫，就是讓點光源發出的一束光，先經第一個縫產生衍射，使得由雙縫得到的兩束光成為相干光波。
光源發光是以原子為發光單位的，由前面分析可知，我們無法使兩只完全相同的燈泡、同一光源的兩個發光部分發出頻率相同、相差恒定的光。這樣的光源不會產生穩定的干涉現象，無法觀察到干涉圖樣。所以應選B。
【例2】 (1997·全國)在雙縫干涉實驗中，以白光為光源，在屏幕上觀察到了彩色干涉條紋．若在雙縫中 的一縫前放一紅色濾光片(只能透過紅光)，另一縫 前放一綠色濾光片(只能透過綠光)，這時( )．
　A．只有紅色和綠色的雙縫干涉條紋，其他顏色的雙縫干涉條紋消失
　 B．紅色和綠色的雙縫干涉條紋消失，其他顏色的干涉條紋依然存在
　 C．任何顏色的雙縫干涉條紋都不存在，但屏上仍有光亮
　D．屏上無任何光亮
【例3】用單色光做雙縫干涉實驗，下列說法中正確的是 （ ）
A．相鄰干涉條紋之間的距離相等
B．中央明條紋寬度是兩邊明條紋寬度的2倍
C．屏與雙縫間距離減小，則在屏上條紋間距增大
D．在實驗裝置不變的情況下，紅光的條紋間距小于藍光的條紋間距
第四節、光的顏色 色散
一、光的顏色 色散1、白光雙縫干涉條紋特點：
（1）彩色條紋
（2）中央明條紋是白色的
2光的色散：含有多種顏色的光被分解為單色光的現象
3人眼視網膜上的兩種感光細胞
（1）視桿細胞：對光敏感，不能區分不同波長（頻率）的光
（2）視錐細胞：對光敏感度不如視桿細胞，但能區分不同波長（頻率）的光。
4、波速、波長和頻率的關系：波速等于波長和頻率的乘積，這個關系對一切波都是適用的．不同的色光在真空中的傳播速度相同，所以波長不同的色光，它們的頻率也不同：波長越長，頻率越小；波長越短，頻率越大．二、薄膜干涉中的色散1、一束光經薄膜的兩個表面反射后，形成的兩束反射光產生的干涉現象叫薄膜干涉．2、在薄膜干涉中，前、后表面反射光的路程差由膜的厚度決定，所以薄膜干涉中同一明條紋（暗條紋）應出現在膜的厚度相等的地方．由于光波波長極短，所以微薄膜干涉時，介質膜應足夠薄，才能觀察到干涉條紋．
3、用手緊壓兩塊玻璃板看到彩色條紋，陽光下的肥皂泡和水面飄浮油膜出現彩色等都是薄膜干涉．
薄膜干涉的應用（一）
——檢查表面的平整程度
如果被檢表面是平的，產生的干涉條紋就是平行的,如圖（b）所示；如果觀察到的干涉條紋如圖（c）所示，則表示被檢測表面微有凸起或凹下，這些凸起或凹下的地方的干涉條紋就彎曲。從彎曲的程度就可以了解被測表面的平整情況。這種測量精度可達10-6cm。
（2）薄膜干涉的應用（二）
——增透膜在透鏡或棱鏡的表面上涂上一層薄膜(一般用氟化鎂)。當薄膜的厚度適當時，在薄膜的兩個表面上反射路程度恰好等于半個波長，因而互相抵，這就大大減小光的反射損失，增強了透射光的強度，這種薄膜叫增透膜。
薄膜的厚度至少是入射光在薄膜中波長的1/4。因為人眼對綠光最敏感，所以一般增強綠光的透射，即薄膜的厚度是綠光在薄膜中波長的1/4。由于其它色光不能被有效透射，故反射較強，這樣的鏡頭呈淡紫色。
三、折射時的色散
1、三棱鏡――橫截面為三角形的三棱柱透明體稱三棱鏡。
三棱鏡對光線的作用：
① 光密三棱鏡：當光線從一側面射入，從另一側面射出時，光線兩次均向底面偏折。
② 光疏三棱鏡：當光線從一側面射入，從另一側面射出時，光線兩次均向頂角偏折。
③ 全反射棱鏡（等腰直角棱鏡）：當光線從一直角邊垂直射入時，在斜邊發生全反射，從另一直角邊垂直射出。當光線垂直于斜邊射入時，在兩直角邊發生全反射后又垂直于斜邊射出。
三棱鏡成像：當物體發出的光線從三棱鏡的一側面射入，從另一側面射出時，逆著出射光線可以看到物體的虛像。
2、一束白光經過棱鏡后會發生色散。白光經過棱鏡后在光屏上形成一條彩色的光帶，紅光在上端，紫光在最下端，不同色光通過棱鏡的后的偏折角度不同石因為棱鏡材料對不同色光的折射率不同．
由n=c/v知；在同一物質中，不同波長的光波的傳播速度不一樣，波長越短（頻率越大），波速越慢。例題：
1、下列現象屬于薄膜干涉的有: （ ）
A.在水面上的油膜呈現的彩色花紋;
B.雨后天空中呈現的彩虹;
C.陽光下通過三棱鏡得到的彩色條紋
D.肥皂泡上呈現的彩色環紋。
2、用單色光照射肥皂薄膜:（ ）
A.看到的干涉圖樣是明暗相間的條紋;
B.從光源發出的光與肥皂膜表面反射的光發
生干涉,形成干涉圖樣。
C.一束入射光從薄膜的前表面和后表面分別
反射出來,形成兩列波,這兩列波頻率相同,
所以可以產生干涉;
D.若改用白光照射則看不到干涉條紋。
3、如圖所示為一顯示薄膜干涉現象的實驗裝置，P是附有肥皂膜的鐵絲圈，S是一點燃的酒精燈。往火焰上灑些鹽后，在肥皂膜上觀察到的干涉圖象應是下圖中的（ ）
4、如右圖是用干涉法檢查某種厚玻璃的上表面是否平的裝置，所用單色光是用普通光源加濾光片產生的，檢查中所觀察到的干涉條紋是由哪兩個表面反射的光疊加而成的( )A．a的上表面和b的下表面
B．a的上表面和b的上表面C．a的下表面和b的上表面D．a的下表面和b的下表面　
5、劈尖干涉是一種薄膜干涉，其裝置如圖所示。將一塊平板玻璃放置在另一平板玻璃之上，在一端夾入兩張紙片，從而在兩玻璃表面之間形成一個劈形空氣薄膜。當光垂直入射后，從上往下看到的干涉條紋如圖下所示。干涉條紋有如下特點：⑴任意一條明條紋或暗條紋所在位置下面的薄膜厚度相等；⑵任意相鄰明條紋或暗條紋所對應的薄膜厚度差恒定。現若在圖上裝置中抽去一張紙片，則當光垂直入射到新的劈形空氣薄膜后，從上往下觀察到的干涉條紋將（ ）
A.變疏????? B.變密????? C.不變????? D.消失
6、有關光學儀器上鏡頭的增透膜，下列說法正確的是：A．增透膜是為了減少光的反射損失而增強透光的強度；B．增透膜的厚度等于入射光在真空中波長的；C．增透膜的厚度等于入射光在薄膜中波長的；
D．因為增透膜厚度一般選適合綠光反射相互抵消的厚度，紅光紫光反射不能完全抵消的厚度，所以涂有增透膜的鏡頭呈淡紫色。
7、將波長為λ的單色光從空氣垂直入射到折射率為n的透明介質膜上，要使透射光得到加強，薄膜的厚度最少應為（ ）
A，λ/4n； B，λ/2n； C，λ/4； D，λ/2
第五節、光的衍射、光的偏振、激光
一、、光的衍射現象
1、現象：光繞過障礙物的現象。
2、意義：光的衍射現象進一步表明光是波。
3、條件：從理論上講衍射是無條件的，但需發生明顯的衍射現象，其條件是阻礙物（或孔）的尺寸與光波可比（接近光波長或小于光波長）。
4、單縫衍射：光通過單縫照射到屏上時，屏上將出現“有明有暗，明暗相間”的衍射條紋，與雙縫干涉的干涉條紋不同的是：干涉條紋均勻分布，而衍射條紋的中央明紋較寬，較亮。
5、泊松亮斑：光照射到不透光的小圓板上時，在圓板陰影中心處出現的衍射亮斑。
6、光的衍射和光的直進的辯證關系
光是一種波，遇到障礙物時不可避免地要發生衍射現象，但在一般情況下，障礙物的尺寸比光的波長大的多，衍射現象很不明顯。當衍射現象可以忽略時，可以認為光是沿直線傳播的。
7、 光的干涉和衍射的聯系與主要區別
聯系：本質上都是波的疊加形成的結果.干涉只是兩束光的疊加,而衍射是無數光線的疊加.
區別：（1）干涉圖樣中亮暗條紋數較多，而衍射圖樣中亮暗條紋數較少；
（2）干涉圖樣中亮條紋的光強幾乎相等，而衍射圖樣中光強隨著級數的增大迅速衰減；
（3）雙縫干涉圖樣中亮暗條紋的寬度都是相等的，而單縫衍射圖樣中中央亮紋較寬，兩側亮紋較窄。
例1.在做單縫衍射實驗中，下列說法中正確的是：（ ）
A.將入射光由黃色換成綠色，衍射條紋間距變窄
B.使單縫寬度變小，衍射條紋間距變窄
C.換用波長較長的光照射，衍射條紋間距變寬
D.增大單縫到屏的距離，衍射條紋間距變寬
例2.（01.全國）某同學以線狀白熾燈為光源，利用游標卡尺兩測腳間形成的狹縫觀察光的衍射現象后，總結以下幾點，你認為正確的是：（ ）
A.若狹縫與燈泡平行，衍射條紋與狹縫平行
B.若狹縫與燈泡垂直，衍射條紋與狹縫垂直
C.衍射條紋的疏密程度與狹縫的寬度有關
D.衍射條紋的間距與光的波長有關
例3.一光源射出的光線穿過一個周圍不透光的圓孔后射到光屏上，當圓孔由大逐漸變小時，先在光屏上得到一個光斑，孔再小時，屏上生成倒立的光源的像，這是由于 的緣故，孔繼續縮小，屏上得到一些亮暗相間的圓環，這是光的 現象。
二、光的偏振現象
1、偏振片一種特殊的光學器件，由特定的材料制成。它上面有一個特殊的方向（透振方向），只有振動方向與透振方向平行的光波才能通過偏振片。
2、幾個概念
（1）自然光——沿各個方向均勻分布振動的光
（2）偏振光——沿著特定方向振動的光
（3）起偏器——自然光通過后變為偏振光的偏振片
（4）檢偏器——檢測投射光是否為偏振光的偏振片
3、自然光與偏振光：沿著各個方向振動的強度均相同的光稱自然光；只沿某一特定方向振動的光稱偏振光。
4、偏振現象：自然光經過某一偏振片（起偏器）A后即變為偏振光；若再使光經過另一偏振片（檢偏器）B并逐漸轉動偏振片B使A與B的偏振化方向相互垂直，則光就完全不能透過偏振片B。這樣的現象叫做光的偏振現象。
5、意義：光的偏振現象充分表明光波是橫波。因為偏振現象是橫波所特有的現象。
【例1】如圖所示，讓白熾燈發出的光通過偏振片P和Q，以光的傳播方向為軸旋轉偏振片P和Q，可以看到透射光的強度會發生變化，這是光的偏振現象。這個實驗表明（ ）
A. 光是電磁波
B. 光是一種橫波
C. 光是一種縱波
D. 光是概率波
【解析】B（光的偏振現象說名光是橫波）
三、激光
1、什么是激光？
光是從物質的原子中發射出來的，原子獲得能量后處于不穩定狀態，它會以光子的形式將能量發射出去。
2、激光的特性
(1)高相干性----頻率相同，相位恒定
(2)高定向性 ----平行度好(3)高單色性----頻率單一
(4)高亮度　高功率----能量在很小的空間，很短時間內集中3、激光的應用
由于激光的特殊性質，它在生產、技術、生活等很多領域有著廣泛的應用。（1）加工領域：
數控激光切割雕刻機激光焊接機；激光打標機（2）醫療領域
激光在醫療領域中也有廣泛的應用
醫療診斷
激光治療包括：輻照、燒灼、汽化、光刀切割以及光針針灸等。激光美容 （3）軍事領域 軍事激光技術幾十年來發展迅速，目前已在制導、探測、通信和致盲等方面應用，高能的激光武器也在研制之中。從發展趨勢看，軍事激光技術必將對現代戰爭帶來重大影響。
激光武器
激光武器用于殺傷敵重武器裝備時，需要較高的能量，通常稱為高能激光武器或稱激光炮。目前美國已研制出機載和車載激光炮。激光炮的威力強大，命中率極高。激光測距與激光雷達 （4）生活領域
激光條碼機；激光唱片（5）科研領域：激光控制核聚變
第六節、用雙縫干涉測光的波長
1、實驗目的
觀察雙縫干涉現象。
學會利用雙縫干涉測定光波波長的方法。
2、實驗原理
如圖實所示，燈絲發出的光，經過濾光片后變成單色光，單色光通過單縫S，這時單縫S相當于一單色光源，光波同時達到雙縫S1和S2， S1、S2雙縫相當于兩個步調完全一致的單色相干光源，通過S1、S2后的單色光在屏上相遇并疊加．當路程差 （k=0、1、2…）時，在P1點疊加時得到明條紋；當路程差 （k=0、1、2…）時，在P2點疊加時得到暗條紋．相鄰兩條明條紋間距Δx，與入射光波長λ，雙縫S1、S2間距d及雙縫與屏的距離L有關，其關系式為：Δx=λ，只要測出l、d、Δx，根據這一關系就可求出光波波長λ.
3、測量方法
參見課本上的有關示意圖，兩條相鄰明（暗）條紋間的距離Δx1用測量頭測出．測量頭由分劃板、目鏡、手輪等構成，轉動手輪，分劃板會左、右移動．測量時，應使分劃板中心刻線對齊條紋的中心，記下此時手輪上的讀數a1，轉動手輪，使分劃板向一側移動，當分劃板中心刻線對齊另一條相鄰的明條紋中心時，記下手輪上的刻度數a2，兩次讀數之差就是相鄰兩條明條紋間的距離，即Δx=|a1－a2|．
Δx很小，直接測量時相對誤差較大，通常測出n條明條紋間距離a，再推算相鄰兩條明（暗）條紋間的距離，即條紋寬度Δx=.
4、實驗注意事項
單縫與雙縫的距離大約為5—10cm，且相互平行。
單縫、雙縫的中心應大致位于遮光筒的軸線上。
測n條亮紋之間的距離a時，分劃線應在條紋的中心。
計算相鄰的亮（或暗）條紋的間距時，應注意
【例1】如圖所示是雙縫干涉實驗裝置，屏上O點到雙縫S1、S2的距離相等。當用波長為0.75μm的單色光照射時，P是位于O上方的第二條亮紋位置，若換用波長為0.6μm的單色光做實驗，P處是亮紋還是暗紋？在OP之間共有幾條暗紋？
解：當用波長為λ1=0.75μm單色光時P為O上方第二條亮紋，所以P到雙縫S1、S2的距離差△r=2λ1=2×0.75μm=1.5μm.改用λ2=0.6μm.的單色光時，路程差△r=λ2，所以P為暗紋，從O到P路程差由零逐漸增大，必有路程差為和λ2的兩點，即OP之間還有兩條暗紋。
【例2】用紅光做光的雙縫干涉實驗，光屏上出現明、暗相間直間距均勻的紅色的干涉條紋，今用不透光的障礙物堵起一條縫，則屏上（ ）
A．一片黑暗； B．一片紅色；
C．仍然是紅色的干涉條紋，只是亮相減弱；
D．仍然是明、暗相間的紅色條紋，但條紋間距不相同
解：堵起一條縫后紅光只能透過單縫而射到屏上發生單縫衍射現象，也應將在屏上產生明、暗相間的紅色條紋，只是單縫衍射所產生的衍射條紋間距不均勻，由此知：此例應選D。
1、07廣東卷關于光的性質，下列說法正確的是
A．光在介質中的速度大于光在真空中的速度
B．雙縫干涉說明光具有波動性
C．光在同種介質種沿直線傳播
D．光的偏振現象說明光是縱波
2、07江蘇卷光的偏振現象說明光是橫波，下列現象中不能反映光的偏振特性的是
A、一束自然光相繼通過兩個偏振片，以光束為軸旋轉其中一個偏振片，透射光的強度發生變化
B、一束自然光入射到兩種介質的分界面上，當反射光與折射光線之間的夾角恰好是900時，反射光是偏振光
C、日落時分，拍攝水面下的景物，在照相機鏡頭前裝上偏振光片可以使景象更清晰
D、通過手指間的縫隙觀察日光燈，可以看到秋色條紋
3、07全國卷Ⅱ如圖，P是一偏振片，P的透振方向（用帶箭頭的實線表示）為豎直方向。下列四種入射光束中哪幾種照射P時能在P的另一側觀察到透射光？
A、太陽光 B、沿豎直方向振動的光
C、沿水平方向振動的光 D、沿與豎直方向成450角振動的光
4．某同學在做“用雙縫干涉測光的波長”實驗時，第一次分劃板中心刻度對齊A條紋中心時（圖1），游標卡尺的示數如圖2所示，第二次分劃板中心刻度對齊B條紋中心時（圖3），游標卡尺的示數如圖4所示，已知雙縫間距離為0.05mm雙縫到屏的距離為1m，則圖2中游標卡尺的讀數為______mm，則圖4中游標卡尺的讀數為_______mm。實驗時測量多條干涉條紋寬度的目的是_______。所測光波的波長為_________m。（保留兩位有效數字）
四、相對論
[復習課時]2節課
[復習建議]本章屬于了解性的內容，學生只要將教材上的內容掌握就行了，但由于學生對這部分難理解，且不能與其他知識綜合運用，所以容易遺忘，新授到現在已隔了好長時間，所以要用2節課復習，并讓學生將教材上的題完成。
[復習內容]
一、相對論的誕生
19世紀末期在物理學明朗的天空中還有兩朵烏云，其中一朵與黑體輻射有關，另一朵與光的速度有關。
1．經典的相對性原理（伽利略相對性原理）：
（1）慣性系：如果牛頓運動定律在某個參考系中成立，這個參考系叫做慣性系。相對于一個慣性系做勻速直線運動的另一個參考系也是慣性系。
在不同的慣性系中觀察，同一物體的運動情況可能不同。
（2）伽利略相對性原理：力學規律在任何慣性系中都是相同的。
也就是說：在一個慣性系內進行的任何力學實驗，都不能判斷這個慣性系是否相對于另一個慣性系做勻素直線運動。
或者說：任何慣性系都是平權的。
2．相對性原理與電磁規律
只有牛頓運動定律并不能求出某個物體在未來某時刻的速度，還必須知道運動的初始條件。例如：求平拋運動的末速度，必須知道拋射的初速度。
對于電磁波，根據麥克斯韋電磁理論，可以直接得到真空中電磁波的速度，而并不需要初始條件。即：電磁波在真空中的傳播速度肯定是C。
麥克耳孫-莫雷實驗：
（1）現象：不論光源與觀測者做怎樣的相對運動，光速都是一樣的。
（2）意義：說明麥克斯韋電磁理論對任何慣性系都是一樣的。
3．愛因斯坦狹義相對性原理的兩個基本假設：
（1）狹義相對性原理：在不同的慣性參考系中，一切物理定律（不論力學規律還是電磁規律）都是相同的。
（2）光速不變原理：真空中的光速在不同的慣性系中都是相同的。即光速與光源、觀測者間的相對運動沒有關系。
二、時間和空間的相對性
1．同時的相對性：指兩個事件，在一個慣性系中觀察是同時的，但在另外一個慣性系中觀察卻不再是同時的。
2．長度的相對性：指相對于觀察者運動的物體，在其運動方向的長度，總是小于物體靜止時的長度。而在垂直于運動方向上，其長度保持不變。
長度收縮公式： （注意：各字母的含義？）
3．時間間隔的相對性：指某兩個事件在不同的慣性系中觀察，它們發生的時間間隔是不同的。
公式表示：
式中：表示與物體相對靜止的觀察者測得的時間間隔
表示與物體相對運動的觀察者測得的時間間隔
V表示觀察者與物體之間的相對速度
意義：動鐘變慢（或稱時間膨脹）。
實驗驗證：μ子的存在。
4．相對論的時空觀
經典物理學的時空觀（牛頓物理學的絕對時空觀）：時間和空間是脫離物質而存在的，是絕對的，空間與時間之間沒有任何聯系。
相對論的時空觀（愛因斯坦相對論的相對時空觀）：空間和時間都與物質的運動狀態有關。
相對論的時空觀更具有普遍性，但是經典物理學作為相對論的特例，在宏觀低速運動時仍將發揮作用。
三、狹義相對論的其他結論
1．相對論速度變換公式
情境：設車對地面的速度為v，車上的人以速度u’沿著火車前進的方向相對火車運動，那么人相對于地面的速度u。
公式：
適用條件：只適用于同一直線上運動物體的速度疊加。
意義：人對地面的速度u要比u’和v之和要小。
2．相對論質量
公式：
式中：m表示物體以速度v運動時的質量（即動質量）
m0表示物體靜止時的質量（即靜質量）
意義：物體運動時的質量m總要大于靜止時的質量m0。
3．質能方程
公式：（或）
式中：m是物體的質量
E是物體具有的能量
意義：（1）質量為m的物體，對應（不能說“具有”）的能量為mc2。
（2）當質量減少（增加）△m時，就要釋放出（吸收）的能量。
愛因斯坦質能方程從理論上預言了核能釋放及原子能利用和原子彈研制的可能性。
四、廣義相對論簡介
1．廣義相對性原理：在任何參考系（包括慣性系和非慣性系）中，物理規律都是相同的。
2．等效原理：一個均勻的引力場與一個做勻加速運動的參考系等價。
意義：通過等效原理，愛因斯坦將萬有引力和非慣性系的問題聯系了起來。
3．廣義相對論的幾個結論：
（1）物質的引力使光線彎曲（或稱：光線經過強引力場時會發生彎曲）。
（2）引力場的存在使得空間不同位置的時間進程出現差別。例如：在強引力的星球附近，時間進程會變慢。
實例：在矮星表面，時間進程比較慢，原子發光頻率比同種原子在地球上的低，看起來偏紅，這個現象叫做引力紅移
選 修 3-5
第十六章 碰撞與動量守恒定律
一、新、舊教材的對比分析
1．新舊教材內容及呈現方式上的比較：
舊教材是通過具體實例，得出，并直接引入“動量”和“沖量”的概念，然后推導動量定理，并說明前式是動量定理的特殊情形。由動量定理和牛頓第三定律相結合再推出動量守恒定律。其特點是注重突出幾個物理概念定義的給出。從方法上講注重的是演繹法。
新教材關注的不僅是的定義，而是更關注在追尋“不變量”的實驗基礎上，由碰撞前后矢量和保持不變的啟示，自然引出“動量”的概念的過程。新教材強調的是從科學史的角度，展示幾代科學家在追尋“不變量”的努力中，逐漸明確“動量”概念形成的歷史過程，通篇只在本章最后一節中才給出了“沖量”的概念。同時給學生一個明確的提示，任何科學概念、規律的形成都不是簡單拼湊得出的，它需要嚴格的科學論證過程。體現了在注重知識和技能目標的同時，更關注情感、態度和價值觀方面的教育意義。從方法上講更注重歸納法。
2．新舊教材練習題的比較
舊教材的練習，強調基礎訓練，如何運用動量定理和動量守恒定律解決問題及解決問題過程中需要注意的地方，需要用到“沖量”和動量定理解決的問題比較多。比較側重的是解題方法上的訓練。
新教材的練習，也強調基礎訓練，但更注重通過問題訓練學生的問題意識、探究意識，體會實際中的一些問題需要我們怎樣運用所學知識去處理。通篇的題目滲透著探究“守恒量”和運用守恒去處理問題的意識，也非常關注實際研究中產生的問題。如課本第18頁上“科學足跡”中介紹了“中子的發現”情景，在接下來的“問題與練習”的第5題中，就將查德威克測定的實驗數據直接給出了，這樣學生不僅解決了問題，更體驗了科學發現的樂趣。
3．新舊教材對比對08高考復習的啟示
本人覺得復習時須注意以下兩點：①將舊教材中以“概念”和“規律”演繹整體的知識體系優點借鑒過來，引導學生自主構建本章的知識體系。②復習時通過設計一些問題，引導學生體驗新教材的“靈魂”——科學思想和科學方法。
二、對本章內容教學要求的比較分析
2007年考試大綱
江蘇2007年高考考試要求與說明
物理課程標準有關內容
課程標準教學要求（江蘇）
動量、沖量、動量定理 （Ⅱ）
理解動量、沖量，注意它們的矢量性。能應用動量定理解決一維情形的實際問題，解釋實際生活中的有關物理現象
探究物體彈性碰撞的一些特點。知道彈性碰撞和非彈性碰撞。
動量 理解動量的概念，知道動量是矢量。
理解動量變化量的意義，會計算一維動量的變化。（對動量定理不做要求）
動量守恒定律 （Ⅱ）
掌握動量守恒定律及其推導過程、適用條件。能應用動量守恒定律解決一維情況的物理問題
通過實驗，理解動量和動量守恒定律。能用動量守恒定律定量分析一維碰撞問題。知道動量守恒定律的普遍意義。
動量守恒定律 通過實驗探究一維碰撞中的不變量。
理解動量守恒定律，知道動量守恒定律的普遍意義，并通過動量守恒定律體會自然界的和諧與統一。
知道動量守恒定律成立的條件，能用動量守恒定律解釋有關現象并解決有關問題。
動量知識和機械能知識的應用（包括碰撞、反沖、火箭） （Ⅱ）
通過物理學中的守恒定律，體會自然界的和諧與統一
碰撞 了解不同類型的碰撞，知道彈性碰撞和非彈性碰撞的主要特征，并分析、解決一維碰撞中相關問題。
通過探究一維彈性碰撞的特點，體驗科學探究的過程，掌握科學探究的方法。
航天技術的發展和宇宙航行 （Ⅰ）
反沖運動 了解反沖運動
會用動量守恒定律解決反沖運動問題。
通過以上比較可以發現：課程標準教學要求與課程標準基本一樣，只不過是細化和具體化了；而課程標準教學要求與2007年高考考試說明相比較就有了較大的變化，從知識點上看課程標準教學要求中沒有涉及沖量，明確指出動量定理不做要求。從呈現方式上看課程標準教學要求把碰撞和反沖運動作為知識點單獨列出來。從具體要求上看考試說明對動量守恒定律側重理論推導，而標準要求中則側重于動量守恒定律的探究過程。因此，在復習過程要大膽刪去傳統訓練中的一些對沖量和動量定理要求較高的題目，重點要放在從動量和能量守恒的角度分析、判斷有關問題。
三、課時分配
按照江蘇省普通高中課程標準教學要求，可以把本章內容重新組合為以下三個單元：
第1單元：動量及用其表示牛頓第二定律、動量守恒定律 （2課時）
在這一單元中可適當涉及沖量和動量定理的基本內容，把它們作為理解動量和動量守恒定律的另一個角度。
第2單元：動量守恒定律的應用（碰撞、反沖運動） （3課時）
本單元的復習中要通過碰撞、反沖運動這兩個典型，進一步深化對動量守恒定律的理解，在運用中體會動量守恒定律在微觀世界和宇宙航行中的重要應用。
第3單元：動量和能量的綜合應用 （3課時）
這一部分內容在舊高考中往往是出壓軸題的地方，平時復習中的題目難度非常大，可以說，我們很多老師已習慣在此進行高難度的訓練。這一點在今年的復習中一定要注意避免，因為現在這一內容是作為了選考模塊，高考中各選考模塊的難度一定要相當，才能體現高考的公平性，因此高考中不可能出現高難度的題目。

四、復習建議
1．知識網絡及內容比較
ΣF=ma
動量守恒定律與機械能守恒定律的比較
項 目
動 量 守 恒 定 律
機 械 能 守 恒 定 律
表
述
如果系統不受外力或所受外力的合力為零，這個系統的總動量就保持不變．
一物體系，只有內部重力和彈力做功的情況下，系統的動能和勢能發生相互轉化．但機械能的總量保持不變．
公
式
、或
（式中動量的和是矢量和）．
E1= E2，或
（式中動能與勢能的和是代數和）．
研
究
對
象
是相互作用的兩個或兩個以上物體組成的系統．
另有原來為一個物體后分裂（如爆炸）為兩個或兩個以上的物體．
對單一物體的動量守恒一般沒有討論的必要．
原則上是物體和地球組成的系統，但應用時習慣上把勢能的變化全部作為物體的勢能變化，因此形式上看本定律的研究對象可以是單一物體或幾個物體．
適
用
條
件
系統不受外力或合外力為零．
（對系統內力沒有任何限制）
只有系統內部的重力和彈力做功．（合外力可不為零，但要求除內部重力和彈力外，外力和其他內力的功為零．）
共
同
點
應用機械能守恒定律和動量守恒定律時，有一個不同于牛頓運動定律的共同特點：只需考慮過程的初始狀態和末了狀態系統具有的總機械能或總動量，而完全不必考慮中間過程細節，使得問題的解決過程大為簡化．
2．典型例題
例1：光子不僅有能量，還有動量，光照射到某個面上就會產生壓力，宇宙飛船可以采用光壓作為動力．給飛船安上面積很大的薄膜，正對著太陽光，靠太陽光在薄膜上產生壓力推動宇宙飛船前進.第一次安裝的是反射率極高的薄膜，第二次安裝的是吸收率極高的薄膜，那么（ ）
A．安裝反射率極高的薄膜，飛船的加速度大
B．安裝吸收率極高的薄膜，飛船的加速度大
C．兩種情況下，由于飛船的質量一樣，飛船的加速度大小都一樣
D．兩種情況下，飛船的加速度不好比較
選題目的：通過本題的訓練使學生明白，除了實物粒子有動量外，像光子等場物質也具有動量。同時明確動量的矢量性，體會光照射到兩種薄膜上的不同點。
答案：A
例 2：從塔頂以相同速率拋出A、B、C三小球，A豎直上拋，B平拋，C豎直下拋．另有D球從塔頂起自由下落，四小球質量相同，落到同一水平面上．則 （ ）
A．落地時動能相同的小球是A、B、C
B．落地時動量相同的小球是A、B、C
C．從離開塔頂到落地過程中，動能增量相同的小球只有A、B、C
D．從離開塔頂到落地過程中，動量增量相同的小球是B、D
選題目的：讓學生了解從動量角度考慮問題與從能量角度考慮問題的異同點，同時讓學生簡要了解動量定理。
[解析]四個小球在運動過程中機械能均守恒．拋出時動能相同的小球，機械能相同，落地時它們機械能一定也相同，即落地時動能相同，故A對．動量是矢量，落地時B的速度方向與A、C不同，故B的動量與A、C不同，B錯．四小球運動過程中的動能增量均為ΔEK = mgh，均相同，C錯．小球運動過程中的動量增量為ΔP= mg·t ，只有B、D運動時間相同，故D對．
[點評]（1）動量是矢量，質量相同的物體，速率相等，動能相同．但因方向可能不同，故動量可能不相同．（2）本題中，物體只受重力作用，動能增量等于重力所做功，它與軌跡是直線還是曲線無關，當小球的部分路徑重復時（如A球）仍可只計起終點高度差去計算重力的功．小球動量增量等于重力的沖量，它也與軌跡是直線還是曲線無關，但路徑重復時，所經時間仍要計為重力作用的時間．
例3：如圖所示，木塊B與水平面間的摩擦不計，子彈A沿水平方向射入木塊并在極短時間內相對于木塊靜止下來，然后木塊壓縮彈簧至彈簧最短．將子彈射入木塊到剛相對于靜止的過程稱為I，此后木塊壓縮的過程稱為II，則
A．過程I中，子彈和木塊所組成的系統機械能不守恒且動量也不守恒．
B．過程I中，子彈和木塊所組成的系統機械能不守恒，動量守恒．
C．過程II中，子彈、木塊及彈簧所組成的系統機械能守恒且動量也守恒．
D．過程II中，子彈、木塊及彈簧所組成的系統機械能守恒，動量不守恒．
選題目的： 機械能守恒和動量守恒的條件是不一樣的，注意體會它們的區別。
疑難辨析 子彈與木塊相互作用所經時間極短，在這段時間內彈簧對木塊的沖量可忽略，子彈、木塊系統動量守恒．子彈射入木塊過程中，系統有動能損失，系統機械能不守恒．子彈相對于木塊靜止后，木塊壓縮彈簧，子彈、木塊、彈簧所組成系統機械能守恒．但系統受墻對彈簧的沖量不為零（壓縮過程時間不是無限小），系統動量不守恒．
答案 B D
例4：一小車在光滑水平地面上勻速滑行，以下幾種情形中，小車的速度仍保持不變的是（ ）
A．車外的物體自空中豎直落入車內
B．車廂內的沙粒持續地從車廂的縫隙流漏到車外
C．從車上同時水平向前、向后以對地相同的速率拋出等質量的兩物體
D．從車上同時水平向前、向后以對車相同的速率拋出等質量的兩物體
選題目的： 體會對作用過程運用動量守恒定律，列式進行分析討論。
疑難辨析 不能正確的寫出作用前后系統的總動量，是很多同學出錯的主要原因。
答案 B D
例5：如圖是新興的冰上體育比賽“冰壺運動”的場地（水平冰面）示意圖，實際尺寸如圖為已知，要令球隊獲勝你需要推出你的冰壺石以使其停留在以Ｏ為圓心的圓心線之內，并把對手的冰壺石擊出同樣以Ｏ為圓心的圓壘之外。已知圓心線半徑r=0.6m，而圓壘的半徑R=1.8 m，在某次比賽中，甲隊隊員以速度將質量m=19kg的冰壺石從左側欄線A處向右推出，冰壺石沿中心線運動并恰好停在O處，乙隊隊員以速度將質量的冰壺石也從A處向右推出，冰壺石也沿中心線運動到O點并和甲隊冰壺石發生碰撞，設兩個冰壺石均可看成質點且碰撞前后均沿中心線運動，不計碰撞時的動能損失，兩個冰壺石與水平冰面的動摩擦因數相同，g取10m/s2.
（1）求冰壺石與水平冰面間的動摩擦因數；
（2）乙隊的冰壺石能否停在圓心線區域之內并把甲隊冰壺石擊出圓壘之外從而取勝？你必須通過計算得出結論．
選題目的：讓學生體會動量守恒定律在實際問題中的應用，從方法上使學生學會將復雜問題分解為幾個簡單問題的處理能力。
題目解析：（1）對甲隊員推出的冰壺石有：

（2）設乙隊員推出的冰壺石運動到O點時的速度為，則有：

兩冰壺石碰撞后，設甲隊冰壺石的速度，乙隊冰壺石速度為，則有：

解得：
碰撞后，對甲冰壺石：
對乙冰壺石：
由于，，因而乙隊取勝．
3．課時內容框架
第一單元：動量及用其表示牛頓第二定律、動量守恒定律（第1課時）
【學習目標】
（1）理解動量的概念，知道動量是矢量。理解動量變化量的意義，會計算一維動量的變化。
（2）理解動量守恒定律，知道動量守恒定律的普遍意義，并通過動量守恒定律體會自然界的和諧與統一。知道動量守恒定律成立的條件，能用動量守恒定律解釋有關現象并解決有關問題。
（3）通過設計實驗探究一維碰撞中的動量變化特點，體會自然界的和諧與統一。
【自主復習】
自主設計一個探究一維碰撞中動量變化特點的實驗
動量的定義：
動量的矢量性的理解：
用動量概念如何來表示牛頓第二定律：

比較牛頓第二定律的兩種表示方法，說說看你對它們的理解和體會：

動量守恒定律的內容：

動量守恒定律的條件：
你認為運用動量守恒定律解決問題時需要注意哪些問題：

請你比較動量、動量變化和動量變化率的區別和聯系：

（以上自主復習的內容一定要讓學生在課堂上進行一定的表達，其他同學進行適當地評價。）
【例題研究】
例題略
【當堂檢測】
題目略（時間控制在10-20分鐘的范圍內）
【自我小結與反思】（老師要做到在下一節上課前，抽一部分學生的進行學情了解）

第十七章 波粒二象性
一、新、舊教材的對比分析
1．新舊教材內容及呈現方式上的比較：

章節
內容
教材
第一節
第二節
第三節
第四節
第五節
舊教材
光電效應 光子
光的波粒二象性
能級
物質波
不確定性關系
新教材
能量量子化：物理學的新紀元
科學的轉折：光的粒子性
嶄新的一頁：粒子的波動性
概率波
不確定性關系
從內容上看，舊教材將能級這一內容放在這一章中，而新教材將這一內容放在原子結構中。其它基本相同，但在內容的陳述上有一些變化，特別是關于光電效應，新教材比舊教材在現象的描述和規律的敘述上都要詳細得多，具體表現在對光電效應規律的研究過程闡述得非常細，既通過圖像來反映其規律，又通過較多篇幅的文字對飽和電流及遏止電壓等進行了詳細的敘述，這樣的結果就使得高考出題者在這一部分可以做很多的文章。
從呈現方式上看，舊教材中作為閱讀材料的黑體輻射和康普頓效應等內容，在新教材中都作為正文出現，特別是黑體輻射這一內容在新教材中單獨作為一節內容列出來，而康普頓效應與動量內容結合起來將使光子的粒子性的考查變得余地較大。
從以上比較可以看出，新教材更強調概念規律的得出過程，如：光電效應內容的陳述，對如何研究光電效應，通過光電效應的裝置還可以研究哪些問題等，涉及都比較多，而舊教材則側重在光電效應的現象和規律上。
2．新舊教材練習題的比較
新舊教材在練習題的題型呈現上也有較大的不同，同樣我們可以比較光電效應這一節后面的題目：舊教材中的題目主要涉及到光子的能量、波長等和運用光電效應方程進行的這兩大類問題的有關計算；新教材則除了有以上兩大類問題的計算外，還對涉及光電效應的研究電路和康普頓效應設計問題進行考查。新教材的練習題豐富了高考出題的題源，同時也是2008年高考復習中一些值得注意的問題。
3．新舊教材對比對08高考復習的啟示
本人覺得對本章復習時須注意：對這一部分內容不僅在知識層面上做好復習鞏固工作，更要在科學方法的層面上引領學生體會科學家的獨特思考和探索，接受科學思維和科學方法的熏陶，領悟科學探究的精髓。
二、對本章內容教學要求的比較分析
2007年高考考試大綱
江蘇2007年高考考試要求與說明
物理課程標準有關內容
課程標準教學要求（江蘇）
光電效應
光子

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