第四节 选修3-4解读
 
    波动是一种常见而重要的运动形式。自20世纪初以来，随着电磁波的广泛应用和对微观世界的深入研究，与波相关的物理学内容的重要性日益突出。在这个模块中，学生将首先通过机械波的学习认识波动的一般规律，进而学习电磁波和光。
电磁场和光现象的深入研究使物理学的探索进入了高速运动的领域，发现了不同于日常生活经验的规律，诞生了相对论。在本模块中，学生将初步接触相对论的知识，从而拓展视野，激发进一步探索科学奥秘的兴趣。
本模块是继续学习物理学和其他科学技术的基础，也是了解现代科学技术的基础。
 
    本模块划分为以下四个二级主题：
    1. 机械振动与机械波
    2. 电磁振荡与电磁波
    3. 光
    4. 相对论
 
（一）机械振动与机械波
   （1）通过观察和分析，理解简谐运动的特征，能用公式和图像描述简谐运动的特征。
可以通过观察弹簧振子的运动，分析回复力与位移的关系，并用F＝－kx来表示，进而得到简谐运动的一般概念。应该认识到简谐运动是一种变加速运动并能用图象描述运动的位移与时间的关系，能从图象找出振动的周期和振幅。
学生应能分析弹簧振子在不同位置的速度大小、速度方向、加速度大小、加速度方向，以及动能和弹性势能间的转化。
学生应通过观察定性了解振动的相位及相位差的概念。
 
（2）通过实验，探究单摆的周期与摆长的关系。
学生应能通过实验收集单摆的周期和摆长关系的数椐、尝试用不同曲线拟合实验曲线，得出周期与摆长的二次方根成正比的关系。有条件时应该练习用计算机处理实验数据。
 
（3）知道单摆的周期与摆长、重力加速度的关系。会用单摆测定重力加速度。
学生只需知道通过摆长、重力加速度计算周期的公式，不要求推导这个公式。
“用单摆测定重力加速度”是一个学生实验。
 
（4）通过实验，认识受迫振动的特点。了解产生共振的条件及其在技术上的应用。
通过演示和各种实例认识受迫振动的特点，例如受迫振动的频率等于驱动力的频率，与振动物体的因有频率无关等。“共振现象的产生条件”无阻尼情况下的共振条件。
例：初步了解管乐器和弦乐器的工作原理。
 
（5）通过观察，认识波是振动传播的形式和能量传播的形式。能区别横波和纵波。能用图像描述横波。理解波速、波长和频率（周期）的关系。
可以通过水波槽中浮子的运动及其他实例，认识波是振动的传播形式，不是媒质粒子的宏观运动。波是能量传播的形式也可以通过这个实验和其他实例来说明。
可以用横波、纵波发生演示器来演示它们的发生过程。也可让学生站成一行，依次起立和下蹲来演示横波。
要注意波的图像与振动图像的区别。不要求用图像描述纵波。
知道波长、波速的含义，知道波的周期和频率由波源决定，而波速与介质的性质有关。能在具体情景中应用波速、频率（周期）、波长三者的关系。
知道横波图像与振动图像的差别，会在波的图像上找出波长、振幅。
 
（6）了解惠更斯原理，能用来分析波的反射和折射。
惠更斯原理提供了一种判断波的传播方向的形象化手段，对惠更斯原理的要求是“了解”，即最低的要求。为了学习惠更斯原理，要知道波阵面和波线的概念。可以把波的反射、折射、衍射的分析，作为惠更斯原理的应用来处理。
 
（7）通过实验认识波的干涉现象、衍射现象。
可以通过水波槽的实验认识波的干涉现象和衍射现象。应该认识到干涉和衍射是波所特有的两个现象。
波的叠加是干涉现象的基础，例4就是这个意思。应该能用波的叠加解释干涉花样的形成，知道只有两列波的频率相同时它们才能发生干涉。
声波是除了水波之外可以用来演示干涉和衍射的另一种波。
例：用声波的衍射解释“隔墙有耳”的现象。
例：操场上两个扬声器播放同样的声音，在操场上行走时，感到有的地点声音大，有的地点声音小。这个现象可以用声波的干涉来解释。
 
（8）通过实验感受多普勒效应，解释多普勒效应产生的原因，列举多普勒效应的应用实例。
可以用图示解释多普勒效应。
例：转动一端系哨子的绳子，可以听到音调在变化。响着车铃的自行车驶过我们身边时也能听到音调的变化。
例：交通警察利用超声波的多普勒效应测量公路上的车速。
 
（二）电磁振荡与电磁波
    （1）初步了解麦克斯韦电磁场理论的基本思想及其在物理学发展史上的意义。
关于麦克斯韦电磁场理论的基本思想，学生要知道，“变化的磁场可以激发电场”，这是一个假设，但比较容易想到，可以从电磁感应现象引伸而来；还要知道，“变化的电场也能激发磁场”，这也是一个假设，是从电与磁应该“对称”的思想出发做出的。在这些假设的基础上，麦克斯韦建立了完整的电磁理论，但理论的正确与否（主要是假设的正确与否）要靠实验事实来判定。麦克斯韦的理论预言，在一定条件下电场与磁场的相互激发，电磁场能够以波的形式传播。后来的实验的确证实了这个理论。
学生要通过这部分内容的学习体会科学探究中的猜想与假设和运用数学工具进行的推理论证对物理学发展的意义。在这部分内容的学习中，学生应该感受物理学的和谐之美与简单之美。
 
（2）了解电磁波的产生，通过电磁波体会电磁场的物质性。
知道电场与磁场在一定条件下的相互激发就产生的电磁波。知道赫兹实验证

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