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高二物理知识大全汇总

来源:101教育网整理 2014-10-30 字体大小: 分享到:

  第八章电场
  一、三种产生电荷的方式:
  1、摩擦起电:(1)正点荷:用绸子摩擦过的玻璃棒所带电荷;(2)负电荷:用毛皮摩擦过的橡胶棒所带电荷;(3)实质:电子从一物体转移到另一物体;
  2、接触起电:(1)实质:电荷从一物体移到另一物体;(2)两个完全相同的物体相互接触后电荷平分;(3)、电荷的中和:等量的异种电荷相互接触,电荷相合抵消而对外不显电性,这种现象叫电荷的中和;
  3、感应起电:把电荷移近不带电的导体,可以使导体带电;(1)电荷的基本性质:同种电荷相互排斥、异种电荷相互吸引;(2)实质:使导体的电荷从一部分移到另一部分;(3)感应起电时,导体离电荷近的一端带异种电荷,远端带同种电荷;
  4、电荷的基本性质:能吸引轻小物体;
  二、电荷守恒定律:电荷既不能被创生,亦不能被消失,它只能从一个物体转移到另一物体,或者从物体的一部分转移到另一部分;在转移过程中,电荷的总量不变。
  三、元电荷:一个电子所带的电荷叫元电荷,用e表示。1、e=1.6×10-19c;2、一个质子所带电荷亦等于元电荷;3、任何带电物体所带电荷都是元电荷的整数倍;
  四、库仑定律:真空中两个静止点电荷间的相互作用力,跟它们所带电荷量的乘积成正比,跟它们之间距离的二次方成反比,作用力的方向在它们的连线上。电荷间的这种力叫库仑力,1、计算公式:F=kQ1Q2/r2(k=9.0×109N.m2/kg2)2、库仑定律只适用于点电荷(电荷的体积可以忽略不计)3、库仑力不是万有引力;
  五、电场:电场是使点电荷之间产生静电力的一种物质。1、只要有电荷存在,在电荷周围就一定存在电场;2、电场的基本性质:电场对放入其中的电荷(静止、运动)有力的作用;这种力叫电场力;3、电场、磁场、重力场都是一种物质
  六、电场强度:放入电场中某点的电荷所受电场力F跟它的电荷量Q的比值叫该点的电场强度;1、定义式:E=F/q;E是电场强度;F是电场力;q是试探电荷;2、电场强度是矢量,电场中某一点的场强方向就是放在该点的正电荷所受电场力的方向(与负电荷所受电场力的方向相反)3、该公式适用于一切电场;?4、点电荷的电场强度公式:E=kQ/r2?
  七、电场的叠加:在空间若有几个点电荷同时存在,则空间某点的电场强度,为这几个点电荷在该点的电场强度的矢量和;解题方法:分别作出表示这几个点电荷在该点场强的有向线段,用平行四边形定则求出合场强;
  八、电场线:电场线是人们为了形象的描述电场特性而人为假设的线。1、电场线不是客观存在的线;2、电场线的形状:电场线起于正电荷终于负电荷;G:\用锯木屑观测电场线.DAT(1)只有一个正电荷:电场线起于正电荷终于无穷远;(2)只有一个负电荷:起于无穷远,终于负电荷;(3)既有正电荷又有负电荷:起于正电荷终于负电荷;3、电场线的作用:1、表示电场的强弱:电场线密则电场强(电场强度大);电场线疏则电场弱电场强度小);2、表示电场强度的方向:电场线上某点的切线方向就是该点的场强方向;4、电场线的特点:1、电场线不是封闭曲线;2、同一电场中的电场线不向交;
  九、匀强电场:电场强度的大小、方向处处相同的电场;匀强电场的电场线平行、且分布均匀;1、匀强电场的电场线是一簇等间距的平行线;2、平行板电容器间的电是匀强电场;场
  十、电势差:电荷在电场中由一点移到另一点时,电场力所作的功WAB与电荷量q的比值叫电势差,又名电压。1、定义式:UAB=WAB/q;2、电场力作的功与路径无关;
  3、电势差又命电压,国际单位是伏特;
  十一、电场中某点的电势,等于单位正电荷由该点移到参考点(零势点)时电场力作的功;1、电势具有相对性,和零势面的选择有关;2、电势是标量,单位是伏特V;3、电势差和电势间的关系:UAB=φA-φB;4、电势沿电场线的方向降低;时,电场力要作功,则两点电势差不为零,就不是等势面;4、相同电荷在同一等势面的任意位置,电势能相同;原因:电荷从一点移到另一点时,电场力不作功,所以电势能不变;5、电场线总是由电势高的地方指向电势低的地方;6、等势面的画法:相临等势面间的距离相等;
  十二、电场强度和电势差间的关系:在匀强电场中,沿场强方向的两点间的电势差等于场强与这两点的距离的乘积。1、数学表达式:U=Ed;2、该公式的使适用条件是,仅仅适用于匀强电场;3、d是两等势面间的垂直距离;
  十三、电容器:储存电荷(电场能)的装置。1、结构:由两个彼此绝缘的金属导体组成;2、最常见的电容器:平行板电容器;
  十四、电容:电容器所带电荷量Q与两电容器量极板间电势差U的比值;用“C”来表示。1、定义式:C=Q/U;2、电容是表示电容器储存电荷本领强弱的物理量;3、国际单位:法拉简称:法,用F表示4、电容器的电容是电容器的属性,与Q、U无关;
  十五、平行板电容器的决定式:C=εs/4πkd;(其中d为两极板间的垂直距离,又称板间距;k是静电力常数,k=9.0×109N.m2/c2;ε是电介质的介电常数,空气的介电常数最小;s表示两极板间的正对面积;)1、电容器的两极板与电源相连时,两板间的电势差不变,等于电源的电压;2、当电容器未与电路相连通时电容器两板所带电荷量不变;
  十六、带电粒子的加速:1、条件:带电粒子运动方向和场强方向垂直,忽略重力;2、原理:动能定理:电场力做的功等于动能的变化:W=Uq=1/2mvt2-1/2mv02;3、推论:当初速度为零时,Uq=1/2mvt2;4、使带电粒子速度变大的电场又名加速电场;


  九章 恒定电流
  一、电流:电荷的定向移动行成电流。1、产生电流的条件:(1)自由电荷;(2)电场;2、电流是标量,但有方向:我们规定:正电荷定向移动的方向是电流的方向;
  注:在电源外部,电流从电源的正极流向负极;在电源的内部,电流从负极流向正极;3、电流的大小:通过导体横截面的电荷量Q跟通过这些电量所用时间t的比值叫电流I表示;(1)数学表达式:I=Q/t;(2)电流的国际单位:安培A
  (3)常用单位:毫安mA、微安uA;(4)1A=103mA=106uA
  二、欧姆定律:导体中的电流跟导体两端的电压U成正比,跟导体的电阻R成反比;1、定义式:I=U/R;2、推论:R=U/I;??3、电阻的国际单位时欧姆,用Ω表示;?
  1kΩ=103Ω,1MΩ=106Ω;4、伏安特性曲线:
  三、闭合电路:由电源、导线、用电器、电键组成;1、电动势:电源的电动势等于电源没接入电路时两极间的电压;用E表示;
  2、外电路:电源外部的电路叫外电路;外电路的电阻叫外电阻;用R表示;其两端电压叫外电压;3、内电路:电源内部的电路叫内电阻,内点路的电阻叫内电阻;用r表示;其两端电压叫内电压;如:发电机的线圈、干电池内的溶液是内电路,其电阻是内电阻;4、电源的电动势等于内、外电压之和;
  E=U内+U外;U外=RI;E=(R+r)I
  四、闭合电路的欧姆定律:闭合电路里的电流跟电源的电动势成正比,跟内、外电路的电阻之和成反比;1、数学表达式:I=E/(R+r)?2、当外电路断开时,外电阻无穷大,电源电动势等于路端电压;就是电源电动势的定义;3、当外电阻为零(短路)时,因内阻很小,电流很大,会烧坏电路;
  五、半导体:导电能力在导体和绝缘体之间;半导体的电阻随温升越高而减小;
  六:导体的电阻随温度的升高而升高,当温度降低到某一值时电阻消失,成为超导;


  第十章 磁场
  一、磁场:
  1、磁场的基本性质:磁场对放入其中的磁极、电流有磁场力的作用;
  2、磁铁、电流都能能产生磁场;
  3、磁极和磁极之间,磁极和电流之间,电流和电流之间都通过磁场发生相互作用;
  4、磁场的方向:磁场中小磁针北极的指向就是该点磁场的方向;
  二、磁感线:在磁场中画一条有向的曲线,在这些曲线中每点的切线方向就是该点的磁场方向;
  1、磁感线是人们为了描述磁场而人为假设的线;
  2、磁铁的磁感线,在外部从北极到南极,内部从南极到北极;3、磁感线是封闭曲线;
  三、安培定则:
  1、通电直导线的磁感线:用右手握住通电导线,让伸直的大拇指所指方向跟电流方向一致,弯曲的四指所指的方向就是磁感线的环绕方向;
  2、环形电流的磁感线:让右手弯曲的四指和环形电流方向一致,伸直的大拇指所指的方向就是环形导线中心轴上磁感线的方向;
  3、通电螺旋管的磁场:用右手握住螺旋管,让弯曲的四指方向和电流方向一致,大拇指所指的方向就是螺旋管内部磁感线的方向;
  四、地磁场:地球本身产生的磁场;从地磁北极(地理南极)到地磁南极(地理北极);
  五、磁感应强度:磁感应强度是描述磁场强弱的物理量。1、磁感应强度的大小:在磁场中垂直于磁场方向的通电导线,所受的安培力F跟电流I和导线长度L的乘积的比值,叫磁感应强度。B=F/IL2、磁感应强度的方向就是该点磁场的方向(放在该点的小磁针北极的指向)3、磁感应强度的国际单位:特斯拉?T,1T=1N/A。m
  六、安培力:磁场对电流的作用力;1、大小:在匀强磁场中,当通电导线与磁场垂直时,电流所受安培力F等于磁感应强度B、电流I和导线长度L三者的乘积。2、定义式F=BIL(适用于匀强电场、导线很短时)3、安培力的方向:左手定则:伸开左手,使大拇指根其余四个手指垂直,并且跟手掌在同一个平面内,把手放入磁场中,让磁感线垂直穿过手心,并使伸开四指指向电流的方向,那么大拇指所指的方向就是通电导线所受安培力的方向。
  七、磁铁和电流都可产生磁场;
  八、磁场对电流有力的作用;
  九、电流和电流之间亦有力的作用;(1)同向电流产生引力;(2)异向电流产生斥力;十、分子电流假说:所有磁场都是由电流产生的;
  十一、磁性材料:能够被强烈磁化的物质叫磁性材料:(1)软磁材料:磁化后容易去磁的材料;例:软铁;硅钢;应用:制造电磁铁、变压器、(2)硬磁材料:磁化后不容易去磁的材料;例:碳钢、钨钢、制造:永久磁铁;
  十二、磁场对运动电荷的作用力,叫做洛伦兹力
  1、洛仑兹力的方向由左手定则判断:伸开左手让大拇指和其余四指共面且垂直,把左手放入磁场中,让磁感线垂直穿过手心,四指为正电荷运动方向(与负电荷运动方向相反)大拇指所指方向就是洛仑兹力的方向;
  (1)洛仑兹力F一定和B、V决定的平面垂直。
  (2)洛仑兹力只改变速度的方向而不改变其大小
  (3)洛伦兹力永远不做功。
  2、洛伦兹力的大小
  (1)当v平行于B时:F=0
  (2)当v垂直于B时:F=qvB
  电阻定律:导体两端电阻与导体长度、横截面积及材料性质有关。
  R=pl/S(电阻的决定式)
  P只与导体材料性质有关。
  R与温度有关。
  2、伏安特性曲线:描述电压与电流之间的函数关系的图象。
  3、二极管:单向导电性;正极与电源正极相连。
  4、串联特点:
  ①总电压等于各部分电压之和。
  ②电流处处相等
  ③总电阻等于各部分电阻和
  ④总功率等于各部分功率和
  5、并联特点:
  ①总电压等于各支路电压
  ②总电流等于各支路电流和
  ③总电阻的倒数等于各支路电阻倒数之和
  ④总功率等于各支路功率和
  6、伏安法:(1)限流式;(2)分压式。
  7、等效图的接法:(1)节点搭桥法;(2)等电势法(拉扯法)。
  8、电动势:
  (1)定义:非静电力对电荷所做的功与被移送的电荷量
  (2)物理意义:反映电源提供电能的本领。
  (3)公式:E电动势=W其/q
  (4)电动势只与电源性质有关
  (5)电动势、内阻是电源性质的衡量指标。电动势以大为好,内阻以小为好。
  9、闭合电路欧姆定律:E=U外+U内
  10、外阻与路端电压成正比。
  11、测量电源电动势与内阻的方法:伏安法、伏箱法、安箱法。
  12、外接、内接的原则:观察分压、分流效果哪个明显。
  外接、内接的口诀:小外偏小、大内偏大。
  13、表头改装电压表须串联大电阻
  表头改装电流表须并联小电阻
  14、多用电表→闭合电路欧姆定律→标欧姆表的刻度
  15、功率
  16、纯电阻电路:电能全部转化为热能的电路。
  17、电源总功率:EI=IU外+IU内
  18、与门电路、或门电路、非门电路(我只了解了解)
  19、电学黑箱问题(我也了解一下)
  20、I=Q/t=nqvSS指电荷通过的截面;V指电荷定向移动的速度
  10.欧姆表测电阻
  (1)电路组成(2)测量原理
  两表笔短接后,调节Ro使电表指针满偏,得
  Ig=E/(r+Rg+Ro)
  接入被测电阻Rx后通过电表的电流为
  Ix=E/(r+Rg+Ro+Rx)=E/(R中+Rx)
  由于Ix与Rx对应,因此可指示被测电阻大小
  (3)使用方法:机械调零、选择量程、欧姆调零、测量读数{注意挡位(倍率)}、拨off挡。
  (4)注意:测量电阻时,要与原电路断开,选择量程使指针在中央附近,每次换挡要重新短接欧姆调零。
  11.伏安法测电阻
  电流表内接法:
  电压表示数:U=UR+UA
  电流表外接法:
  电流表示数:I=IR+IV
  Rx的测量值=U/I=(UA+UR)/IR=RA+Rx>R真
  Rx的测量值=U/I=UR/(IR+IV)=RVRx/(RV+R)<R真
  选用电路条件Rx>>RA[或Rx>(RARV)1/2]
  选用电路条件Rx<<RV[或Rx<(RARV)1/2]
  12.滑动变阻器在电路中的限流接法与分压接法
  限流接法
  电压调节范围小,电路简单,功耗小
  便于调节电压的选择条件Rp>Rx
  电压调节范围大,电路复杂,功耗较大
  便于调节电压的选择条件Rp<Rx
  注1)单位换算:1A=103mA=106μA;1kV=103V=106mA;1MΩ=103kΩ=106Ω
  (2)各种材料的电阻率都随温度的变化而变化,金属电阻率随温度升高而增大;
  (3)串联总电阻大于任何一个分电阻,并联总电阻小于任何一个分电阻;
  (4)当电源有内阻时,外电路电阻增大时,总电流减小,路端电压增大;
  (5)当外电路电阻等于电源电阻时,电源输出功率最大,此时的输出功率为E2/(2r);
  (6)其它相关内容:电阻率与温度的关系半导体及其应用超导及其应用〔见第二册P127〕。
  十三、电磁感应
  1.[感应电动势的大小计算公式]
  1)E=nΔΦ/Δt(普适公式){法拉第电磁感应定律,E:感应电动势(V),n:感应线圈匝数,ΔΦ/Δt:磁通量的变化率}
  2)E=BLV垂(切割磁感线运动){L:有效长度(m)}
  3)Em=nBSω(交流发电机最大的感应电动势){Em:感应电动势峰值}
  4)E=BL2ω/2(导体一端固定以ω旋转切割){ω:角速度(rad/s),V:速度(m/s)}
  2.磁通量Φ=BS{Φ:磁通量(Wb),B:匀强磁场的磁感应强度(T),S:正对面积(m2)}
  3.感应电动势的正负极可利用感应电流方向判定{电源内部的电流方向:由负极流向正极}
  *4.自感电动势E自=nΔΦ/Δt=LΔI/Δt{L:自感系数(H)(线圈L有铁芯比无铁芯时要大),ΔI:变化电流,?t:所用时间,ΔI/Δt:自感电流变化率(变化的快慢)}
  注:(1)感应电流的方向可用楞次定律或右手定则判定,楞次定律应用要点〔见第二册P173〕;(2)自感电流总是阻碍引起自感电动势的电流的变化;(3)单位换算:1H=103mH=106μH。(4)其它相关内容:自感〔见第二册P178〕/日光灯〔见第二册P180〕。
  十四、交变电流(正弦式交变电流)
  1.电压瞬时值e=Emsinωt电流瞬时值i=Imsinωt;(ω=2πf)
  2.电动势峰值Em=nBSω=2BLv电流峰值(纯电阻电路中)Im=Em/R总
  3.正(余)弦式交变电流有效值:E=Em/(2)1/2;U=Um/(2)1/2;I=Im/(2)1/2
  4.理想变压器原副线圈中的电压与电流及功率关系
  U1/U2=n1/n2;I1/I2=n2/n2;P入=P出
  5.在远距离输电中,采用高压输送电能可以减少电能在输电线上的损失损′=(P/U)2R;(P损′:输电线上损失的功率,P:输送电能的总功率,U:输送电压,R:输电线电阻)〔见第二册P198〕;
  6.公式1、2、3、4中物理量及单位:ω:角频率(rad/s);t:时间(s);n:线圈匝数;B:磁感强度(T);
  S:线圈的面积(m2);U输出)电压(V);I:电流强度(A);P:功率(W)。
  注:
  (1)交变电流的变化频率与发电机中线圈的转动的频率相同即:ω电=ω线,f电=f线;
  (2)发电机中,线圈在中性面位置磁通量最大,感应电动势为零,过中性面电流方向就改变;
  (3)有效值是根据电流热效应定义的,没有特别说明的交流数值都指有效值;
  (4)理想变压器的匝数比一定时,输出电压由输入电压决定,输入电流由输出电流决定,输入功率等于输出功率,当负载的消耗的功率增大时输入功率也增大,即P出决定P入;
  (5)其它相关内容:正弦交流电图象〔见第二册P190〕/电阻、电感和电容对交变电流的作用〔见第二册P193〕。
  普适式){U:电压(V),I:电流(A),t:通电时间(s)}
  82.简谐运动?简谐运动的表达式和图象Ⅱ
  1、机械振动:
  物体(或物体的一部分)在某一中心位置两侧来回做往复运动,叫做机械振动。机械振动产生的条件是:(1)回复力不为零。(2)阻力很小。使振动物体回到平衡位置的力叫做回复力,回复力属于效果力,在具体问题中要注意分析什么力提供了回复力。
  2、简谐振动:
  在机械振动中最简单的一种理想化的振动。对简谐振动可以从两个方面进行定义或理解:
  (1)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,叫做简谐振动。
  (2)物体的振动参量,随时间按正弦或余弦规律变化的振动,叫做简谐振动,在高中物理教材中是以弹簧振子和单摆这两个特例来认识和掌握简谐振动规律的。
  3、描述振动的物理量,研究振动除了要用到位移、速度、加速度、动能、势能等物理量以外,为适应振动特点还要引入一些新的物理量。
  (1)位移x:由平衡位置指向振动质点所在位置的有向线段叫做位移。位移是矢量,其最大值等于振幅。
  (2)振幅A:做机械振动的物体离开平衡位置的最大距离叫做振幅,振幅是标量,表示振动的强弱。振幅越大表示振动的机械能越大,做简揩振动物体的振幅大小不影响简揩振动的周期和频率。
  (3)周期T:振动物体完成一次余振动所经历的时间叫做周期。所谓全振动是指物体从某一位置开始计时,物体第一次以相同的速度方向回到初始位置,叫做完成了一次全振动。
  (4)频率f:振动物体单位时间内完成全振动的次数。
  (5)角频率:角频率也叫角速度,即圆周运动物体单位时间转过的弧度数。引入这个参量来描述振动的原因是人们在研究质点做匀速圆周运动的射影的运动规律时,发现质点射影做的是简谐振动。因此处理复杂的简谐振动问题时,可以将其转化为匀速圆周运动的射影进行处理,这种方法高考大纲不要求掌握。
  周期、频率、角频率的关系是:。
  (6)相位:表示振动步调的物理量。现行中学教材中只要求知道同相和反相两种情况。
  4、研究简谐振动规律的几个思路:
  (1)用动力学方法研究,受力特征:回复力F=-Kx;加速度,简谐振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。
  (2)用运动学方法研究:简谐振动的速度、加速度、位移都随时间作正弦或余弦规律的变化,这种用正弦或余弦表示的公式法在高中阶段不要求学生掌握。
  (3)用图象法研究:熟练掌握用位移时间图象来研究简谐振动有关特征是本章学习的重点之一。
  (4)从能量角度进行研究:简谐振动过程,系统动能和势能相互转化,总机械能守恒,振动能量和振幅有关。
  5、简谐运动的表达式
  ?振幅A,周期T,相位,初相
  6、简谐运动图象描述振动的物理量
  1.直接描述量:
  ①振幅A;②周期T;③任意时刻的位移t。
  2.间接描述量:
  ③x-t图线上一点的切线的斜率等于V。
  3.从振动图象中的x分析有关物理量(v,a,F)
  简谐运动的特点是周期性。在回复力的作用下,物体的运动在空间上有往复性,即在平衡位置附近做往复的变加速(或变减速)运动;在时间上有周期性,即每经过一定时间,运动就要重复一次。我们能否利用振动图象来判断质点x,F,v,a的变化,它们变化的周期虽相等,但变化步调不同,只有真正理解振动图象的物理意义,才能进一步判断质点的运动情况。
  小结:1.简谐运动的图象是正弦或余弦曲线,与运动轨迹不同。
  2.简谐运动图象反应了物体位移随时间变化的关系。
  3.根据简谐运动图象可以知道物体的振幅、周期、任一时刻的位移。
  83.单摆的周期与摆长的关系(实验、探究)Ⅰ
  单摆周期公式
  上述公式是高考要考查的重点内容之一。对周期公式的理解和应用注意以下几个问题:①简谐振动物体的周期和频率是由振动系统本身的条件决定的。②单摆周期公式中的L是指摆动圆弧的圆心到摆球重心的距离,一般也叫等效摆长。
  例如图1中,三根等长的绳L1、L2、L3共同系住一个密度均匀的小球m,球直径为d,L2、L3与天花板的夹角<30。若摆球在纸面内作小角度的左右摆动,则摆的圆弧的圆心在O1外,故等效摆长为,周期T1=2;若摆球做垂直纸面的小角度摆动,叫摆动圆弧的圆心在O处,故等效摆长为,周期T2=.
  单摆周期公式中的g,由单摆所在的空间位置决定,还由单摆系统的运动状态决定。所以g也叫等效重力加速度。由可知,地球表面不同位置、不同高度,不同星球表面g值都不相同,因此应求出单摆所在地的等效g值代入公式,即g不一定等于9.8m/s2。单摆系统运动状态不同g值也不相同。例如单摆在向上加速发射的航天飞机内,设加速度为a,此时摆球处于超重状态,沿圆弧切线的回复力变大,摆球质量不变,则重力加速度等效值g=g+a。再比如在轨道上运行的航天飞机内的单摆、摆球完全失重,回复力为零,则重力加速度等效值g=0,周期无穷大,即单摆不摆动了。g还由单摆所处的物理环境决定。如带小电球做成的单摆在竖直方向的匀强电场中,回复力应是重力和竖直的电场合力在圆弧切向方向的分力,所以也有-g的问题。一般情况下g值等于摆球静止在平衡位置时,摆线张力与摆球质量的比值。
  84.受迫振动和共振Ⅰ
  物体在周期性外力作用下的振动叫受迫振动。受迫振动的规律是:物体做受迫振动的频率等于策动力的频率,而跟物体固有频率无关。当策动力的频率跟物体固有频率相等时,受迫振动的振幅最大,这种现象叫共振。共振是受迫振动的一种特殊情况。
  85.机械波横波和纵波横波的图象Ⅰ
  机械波: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。
  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。质点的振动方向与波的传播方向在同一直线上的叫纵波。气体、液体、固体都能传播纵波,但气体和液体不能传播横波,声波在空气中是纵波,声波的频率从20到2万赫兹。
  机械波的特点:
  (1)每一质点都以它的平衡位置为中心做简振振动;后一质点的振动总是落后于带动它的前一质点的振动。
  (2)波只是传播运动形式(振动)和振动能量,介质并不随波迁移。
  横波的图象
  用横坐标x表示在波的传播方向上各质点的平衡位置,纵坐标y表示某一时刻各质点偏离平衡位置的位移。
  简谐波的图象是正弦曲线,也叫正弦波
  简谐波的波形曲线与质点的振动图象都是正弦曲线,但他们的意义是不同的。波形曲线表示介质中的“各个质点”在“某一时刻”的位移,振动图象则表示介质中“某个质点”在“各个时刻”的位移。
  86.波长、波速和频率(周期)的关系Ⅰ
  描述机械波的物理量
  (1)波长: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。振动在一个周期内在介质中传播的距离等于波长。
  (2)频率f:波的频率由波源决定,在任何介质中频率保持不变。
  (3)波速v:单位时间内振动向外传播的距离。波速的大小由介质决定。
  波速与波长和频率的关系:,
  87.波的反射和折射波的干涉和衍射Ⅰ
  1.惠更斯原理:介质中任一波面上的各点,都可以看作发射子波的波源,而后任意时刻,这些子波在波前进方向的包络面便是新的波面。
  2.根据惠更斯原理,只要知道某一时刻的波阵面,就可以确定下一时刻的波阵面。
  波的反射
  1.波遇到障碍物会返回来继续传播,这种现象叫做波的反射.
  2.反射规律
  反射定律:入射线、法线、反射线在同一平面内,入射线与反射线分居法线两侧,反射角等于入射角。
  入射角(i)和反射角(i’):入射波的波线与平面法线的夹角i叫做入射角.反射波的波线与平面法线的夹角i’叫做反射角.
  反射波的波长、频率、波速都跟入射波相同.
  波遇到两种介质界面时,总存在反射
  波的折射
  1.波的折射:波从一种介质进入另一种介质时,波的传播方向发生了改变的现象叫做波的折射.
  2.折射规律:
  (1).折射角(r):折射波的波线与两介质界面法线的夹角r叫做折射角.
  (2).折射定律:入射线、法线、折射线在同一平面内,入射线与折射线分居法线两侧.入射角的正弦跟折射角的正弦之比等于波在第一种介质中的速度跟波在第二种介质中的速度之比:
  当入射速度大于折射速度时,折射角折向法线.
  当入射速度小于折射速度时,折射角折离法线.
  当垂直界面入射时,传播方向不改变,属折射中的特例.
  在波的折射中,波的频率不改变,波速和波长都发生改变.
  波发生折射的原因:是波在不同介质中的速度不同.
  波的干涉和衍射
  衍射:波绕过障碍物或小孔继续传播的现象。产生显著衍射的条件是障碍物或孔的尺寸比波长小或与波长相差不多。
  干涉:频率相同的两列波叠加,使某些区域的振动加强,使某些区域振动减弱,并且振动加强和振动减弱区域相互间隔的现象。产生稳定干涉现象的条件是:两列波的频率相同,相差恒定。
  稳定的干涉现象中,振动加强区和减弱区的空间位置是不变的,加强区的振幅等于两列波振幅之和,减弱区振幅等于两列波振幅之差。判断加强与减弱区域的方法一般有两种:一是画峰谷波形图,峰峰或谷谷相遇增强,峰谷相遇减弱。二是相干波源振动相同时,某点到二波源程波差是波长整数倍时振动增强,是半波长奇数倍时振动减弱。干涉和衍射是波所特有的现象。
  88.多普勒效应Ⅰ
  1.多普勒效应:由于波源和观察者之间有相对运动,使观察者感到频率变化的现象叫做多普勒效应。他是奥地利物理学家多普勒在1842年发现的。
  2.多普勒效应的成因:声源完成一次全振动,向外发出一个波长的波,频率表示单位时间内完成的全振动的次数,因此波源的频率等于单位时间内波源发出的完全波的个数,而观察者听到的声音的音调,是由观察者接受到的频率,即单位时间接收到的完全波的个数决定的。
  3.多普勒效应是波动过程共有的特征,不仅机械波,电磁波和光波也会发生多普勒效应。
  4.多普勒效应的应用:①现代医学上使用的胎心检测器、血流测定仪等有许多都是根据这种原理制成。②根据汽笛声判断火车的运动方向和快慢,以炮弹飞行的尖叫声判断炮弹的飞行方向等。③红移现象:在20世纪初,科学家们发现许多星系的谱线有“红衣现象”,所谓“红衣现象”,就是整个光谱结构向光谱红色的一端偏移,这种现象可以用多普勒效应加以解释:由于星系远离我们运动,接收到的星光的频率变小,谱线就向频率变小(即波长变大)的红端移动。科学家从红移的大小还可以算出这种远离运动的速度。这种现象,是证明宇宙在膨胀的一个有力证据。
  89.电磁波电磁波的传播Ⅰ
  一、麦克斯韦电磁场理论
  1、电磁场理论的核心之一:变化的磁场产生电场
  在变化的磁场中所产生的电场的电场线是闭合的?(涡旋电场)
  ◎理解:(1)均匀变化的磁场产生稳定电场
  (2)非均匀变化的磁场产生变化电场
  2、电磁场理论的核心之二:变化的电场产生磁场
  麦克斯韦假设:变化的电场就像导线中的电流一样,会在空间产生磁场,即变化的电场产生磁场
  ◎理解:(1)均匀变化的电场产生稳定磁场
  (2)非均匀变化的电场产生变化磁场
  〖规律总结〗
  1、麦克斯韦电磁场理论的理解:
  恒定的电场不产生磁场
  恒定的磁场不产生电场
  均匀变化的电场在周围空间产生恒定的磁场
  均匀变化的磁场在周围空间产生恒定的电场
  振荡电场产生同频率的振荡磁场
  振荡磁场产生同频率的振荡电场
  2、电场和磁场的变化关系
  二、电磁波
  1、电磁场:如果在空间某区域中有周期性变化的电场,那么这个变化的电场就在它周围空间产生周期性变化的磁场;这个变化的磁场又在它周围空间产生新的周期性变化的电场,变化的电场和变化的磁场是相互联系着的,形成不可分割的统一体,这就是电磁场
  这个过程可以用下图表达。
  2、电磁波:
  电磁场由发生区域向远处的传播就是电磁波.
  3、电磁波的特点:
  (1)电磁波是横波,电场强度E和磁感应强度B按正弦规律变化,二者相互垂直,均与波的传播方向垂直
  (2)电磁波可以在真空中传播,速度和光速相同.??v=λf
  (3)电磁波具有波的特性
  三、赫兹的电火花
  赫兹观察到了电磁波的反射,折射,干涉,偏振和衍射等现象.,他还测量出电磁波和光有相同的速度.这样赫兹证实了麦克斯韦关于光的电磁理论,赫兹在人类历史上首先捕捉到了电磁波。
  90.电磁振荡电磁波的发射和接收Ⅰ
  LC回路振荡电流的产生
  先给电容器充电,把能以电场能的形式储存在电容器中。
  (1)闭合电路,电容器C通过电感线圈L开始放电。由于线圈中产生的自感电动势的阻碍作用。放电开始瞬时电路中电流为零,磁场能为零,极板上电荷量最大。随后,电路中电流加大,磁场能加大,电场能减少,直到电容器C两端电压为零。放电结束,电流达到最大、磁场能最多。
  (2)由于电感线圈L中自感电动势的阻碍作用电流不会立即消失,保持原来电流方向,对电容器反方向充电,磁场能减少,电场能增多。充电流由大到小,充电结束时,电流为零。
  接着电容器又开始放电,重复(1)、(2)过程,但电流方向与(1)时的电流方向相反。
  电磁波的发射和接收
  有效的向外发射电磁波的条件:
  (1)要有足够高的振荡频率,因为频率越高,发射电磁波的本领越大。
  (2)振荡电路的电场和磁场必须分散到尽可能大的空间,才有可能有效的将电磁场的能量传播出去。
  采用什么手段可以有效的向外界发射电磁波?
  改造振荡电路——由闭合电路成开放电路
  电磁波的接收条件
  ①电谐振:当接收电路的固有频率跟接收到的电磁波的频率相同时,接收电路中产生的振荡电流最强,这种现象叫做电谐振。
  ②调谐:使接收电路产生电谐振的过程。通过改变电容器电容来改变调谐电路的频率。
  ③检波:从接收到的高频振荡中“检”出所携带的信号。
  91.电磁波谱及其应用Ⅰ
  光的电磁说
  (1)麦克斯韦计算出电磁波传播速度与光速相同,说明光具有电磁本质
  (2)电磁波谱
  电磁波谱无线电波红外线可见光紫外线X射线射线
  产生机理在振荡电路中,自由电子作周期性运动产生
  原子的外层电子受到激发产生的
  原子的内层电子受到激发后产生的原子核受到激发后产生的
  (3)光谱①观察光谱的仪器,分光镜②光谱的分类,产生和特征
  发射光谱连续光谱产生特征
  由炽热的固体、液体和高压气体发光产生的由连续分布的,一切波长的光组成
  明线光谱由稀薄气体发光产生的由不连续的一些亮线组成
  吸收光谱高温物体发出的白光,通过物质后某些波长的光被吸收而产生的在连续光谱的背景上,由一些不连续的暗线组成的光谱
  ③光谱分析:
  一种元素,在高温下发出一些特点波长的光,在低温下,也吸收这些波长的光,所以把明线光波中的亮线和吸收光谱中的暗线都称为该种元素的特征谱线,用来进行光谱分析。
  电磁波的应用:
  1、电视
  简单地说:电视信号是电视台先把影像信号转变为可以发射的电信号,发射出去后被接收的电信号通过还原,被还原为光的图象重现荧光屏。电子束把一幅图象按照各点的明暗情况,逐点变为强弱不同的信号电流,通过天线把带有图象信号的电磁波发射出去。
  2、雷达工作原理
  利用发射与接收之间的时间差,计算出物体的距离。
  3、手机
  在待机状态下,手机不断的发射电磁波,与周围环境交换信息。
  手机在建立连接的过程中发射的电磁波特别强。
  电磁波与机械波的比较:
  共同点:都能产生干涉和衍射现象;它们波动的频率都取决于波源的频率;在不同介质中传播,频率都不变.???
  不同点:机械波的传播一定需要介质,其波速与介质的性质有关,与波的频率无关.而电磁波本身就是一种物质,它可以在真空中传播,也可以在介质中传播.电磁波在真空中传播的速度均为3.0×108m/s,在介质中传播时,波速和波长不仅与介质性质有关,还与频率有关.
  不同电磁波产生的机理
  无线电波是振荡电路中自由电子作周期性的运动产生的.
  红外线、可见光、紫外线是原子外层电子受激发产生的.
  伦琴射线是原子内层电子受激发产生的.
  γ射线是原子核受激发产生的.
  频率(波长)不同的电磁波表现出作用不同.
  红外线主要作用是热作用,可以利用红外线来加热物体和进行红外线遥感;
  紫外线主要作用是化学作用,可用来杀菌和消毒;
  伦琴射线有较强的穿透本领,利用其穿透本领与物质的密度有关,进行对人体的透视和检查部件的缺陷;
  γ射线的穿透本领更大,在工业和医学等领域有广泛的应用,如探伤,测厚或用γ刀进行手术.
  92.光的折射定律折射率Ⅱ
  光的折射定律,也叫斯涅耳定律:入射角的正弦跟折射角的正弦成正比.如果用n来表示这个比例常数,就有
  折射率:光从一种介质射入另一种介质时,虽然入射角的正弦跟折射角的正弦之比为一常数n,但是对不同的介质来说,这个常数n是不同的.这个常数n跟介质有关系,是一个反映介质的光学性质的物理量,我们把它叫做介质的折射率.
  i是光线在真空中与法线之间的夹角.
  r是光线在介质中与法线之间的夹角.光从真空射入某种介质时的折射率,叫做该种介质的绝对折射率,也简称为某种介质的折射率
  1.光的直线传播
  (1)光在同一种均匀介质中沿直线传播.小孔成像,影的形成,日食和月食都是光直线传播的例证.(2)影是光被不透光的物体挡住所形成的暗区.影可分为本影和半影,在本影区域内完全看不到光源发出的光,在半影区域内只能看到光源的某部分发出的光.点光源只形成本影,非点光源一般会形成本影和半影.本影区域的大小与光源的面积有关,发光面越大,本影区越小.(3)日食和月食:
  人位于月球的本影内能看到日全食,位于月球的半影内能看到日偏食,位于月球本影的延伸区域(即“伪本影”)能看到日环食;当月球全部进入地球的本影区域时,人可看到月全食.月球部分进入地球的本影区域时,看到的是月偏食.
  2.光的反射现象---:光线入射到两种介质的界面上时,其中一部分光线在原介质中改变传播方向的现象.
  (1)光的反射定律:
  ①反射光线、入射光线和法线在同一平面内,反射光线和入射光线分居于法线两侧.②反射角等于入射角.
  (2)反射定律表明,对于每一条入射光线,反射光线是唯一的,在反射现象中光路是可逆的.
  3.★平面镜成像
  (1.)像的特点---------平面镜成的像是正立等大的虚像,像与物关于镜面为对称。
  (2.)光路图作法-----------根据平面镜成像的特点,在作光路图时,可以先画像,后补光路图。
  (3).充分利用光路可逆-------在平面镜的计算和作图中要充分利用光路可逆。(眼睛在某点A通过平面镜所能看到的范围和在A点放一个点光源,该电光源发出的光经平面镜反射后照亮的范围是完全相同的。)
  4.光的折射--光由一种介质射入另一种介质时,在两种介质的界面上将发生光的传播方向改变的现象叫光的折射.
  (2)光的折射定律---①折射光线,入射光线和法线在同一平面内,折射光线和入射光线分居于法线两侧.
  ②入射角的正弦跟折射角的正弦成正比,即sini/sinr=常数.(3)在折射现象中,光路是可逆的.
  ★5.折射率---光从真空射入某种介质时,入射角的正弦与折射角的正弦之比,叫做这种介质的折射率,折射率用n表示,即n=sini/sinr.
  某种介质的折射率,等于光在真空中的传播速度c跟光在这种介质中的传播速度v之比,即n=c/v,因c>v,所以任何介质的折射率n都大于1.两种介质相比较,n较大的介质称为光密介质,n较小的介质称为光疏介质.
  ★6.全反射和临界角
  (1)全反射:光从光密介质射入光疏介质,或光从介质射入真空(或空气)时,当入射角增大到某一角度,使折射角达到90°时,折射光线完全消失,只剩下反射光线,这种现象叫做全反射.(2)全反射的条件
  ①光从光密介质射入光疏介质,或光从介质射入真空(或空气).②入射角大于或等于临界角
  (3)临界角:折射角等于90°时的入射角叫临界角,用C表示sinC=1/n
  7.光的色散:白光通过三棱镜后,出射光束变为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种色光的光束,这种现象叫做光的色散.
  (1)同一种介质对红光折射率小,对紫光折射率大.
  (2)在同一种介质中,红光的速度最大,紫光的速度最小.
  (3)由同一种介质射向空气时,红光发生全反射的临界角大,紫光发生全反射的临界角小.
  8.全反射棱镜-------横截面是等腰直角三角形的棱镜叫全反射棱镜。选择适当的入射点,可以使入射光线经过全反射棱镜的作用在射出后偏转90o(右图1)或180o(右图2)。要特别注意两种用法中光线在哪个表面发生全反射。
  .玻璃砖-----所谓玻璃砖一般指横截面为矩形的棱柱。当光线从上表面入射,从下表面射出时,其特点是:⑴射出光线和入射光线平行;⑵各种色光在第一次入射后就发生色散;⑶射出光线的侧移和折射率、入射角、玻璃砖的厚度有关;⑷可利用玻璃砖测定玻璃的折射率。

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