1、高中物理班級:高中物理班級:姓名: 高中物理選修3-5知識清單一、動量守恒定律1、動量守恒定律的條件：系統(tǒng)所受的總沖量為零（不受力、所受外力的矢量和為零或外力的作用遠小于系統(tǒng)內(nèi)物體間的相互作用力），即系統(tǒng)所受外力的矢量和為零。（碰撞、爆炸、反沖）注意：內(nèi)力的沖量對系統(tǒng)動量是否守恒沒有影響，但可改變系統(tǒng)內(nèi)物體的動量。內(nèi)力的沖量是 系統(tǒng)內(nèi)物體間動量傳遞的原因，而外力的沖量是改變系統(tǒng)總動量的原因。2、 動量守恒定律的表達式m 1V1+mv2=mv+mv （規(guī)定正方向） pi=A p/3、某一方向動量守恒的條件：系統(tǒng)所受外力矢量和不為零，但在某一方向上的力為零，則系統(tǒng)在這 個方向上的動量守恒。必須注意

2、區(qū)別總動量守恒與某一方向動量守恒。4、碰撞（1）完全非彈性碰撞：獲得共同速度，動能損失最多，動量守恒:mv+mv2= （ m+m ） V ；二、驗證動量守恒定律（實驗、探究）【實驗?zāi)康摹垦芯吭趶椥耘鲎驳倪^程中，相互作用的物體系統(tǒng)動量守恒.【實驗原理】利用圖2-1的裝置驗證碰撞中的動量守恒， 一個質(zhì)量較大的球從斜槽上滾下來，跟放在斜槽末端上的 另一個質(zhì)量較小的球發(fā)生碰撞，兩球均做平拋運動由于 下落高度相同，從而導致飛行時間相等，我們用它們平拋 射程的大小代替其速度.小球的質(zhì)量可以測出，速度也可 間接地知道，如滿足動量守恒式m1v1=m1v/ +m2v2Z,則可驗證動量守恒定律.進一步分析可以知道

3、，如果一個質(zhì)量為m1,速度為v1的球與另一個質(zhì)量為 m2,速度為v2的球相碰撞，碰撞后兩球的 速度分別為v1 Z和，則由動量守恒定律有：【實驗器材】兩個小球（大小相等，質(zhì)量不等） 圓規(guī).【實驗步驟】 1用天平分別稱出兩個小球的質(zhì)量m1和m2；2按圖2-1安裝好斜槽，注意使其末端切線水平， 復寫紙，并在白紙上記下重錘線所指的位置-AAJ J YFwF 1圖2-1m1v1 =m1v1Z;斜槽；重錘線；白紙；復寫紙；天平；刻度尺;+m2v2z并在地面適當?shù)奈恢梅派习准埡?O點.（2）彈性碰撞：動量守恒，碰撞前后動能相等；動量守恒mvo=mv+mv2動能守恒1 2 1 2 1 2V om1V12 V2

4、222mA mB特例1： A、B兩物體發(fā)生彈性碰撞，設(shè)碰前A初速度為v0，B靜止，則碰后速度 VA - -W，m A m BVB=2mAmA mBvo解題技巧明確物理過程，列動量守恒注意方向（正負號）算相對位移用，摩擦生熱等于系統(tǒng)動能減少量注意碰撞會有能量損失，過程需選碰撞后到共速首先在不放被碰小球的前提下，讓入射小球從斜槽上同一位置從靜止?jié)L下，重復數(shù)次，便可在復寫紙上打出多個點，用圓規(guī)作出盡可能小的圓，將這些點包括在圓 內(nèi)，則圓心就是不發(fā)生碰撞時入射小球的平均位置P點如圖2-2。將被碰小球放在斜槽末端上，使入射小球與被碰小球能發(fā)生正碰；讓入射小球由某一定高度從靜止開始滾下，重復數(shù)次，使兩球相

5、碰，按照步驟落地點的平均位置 M和被碰小球落地點的平均位置N ; 過ON在紙上做一條直線，測出 OM、OP、ON的長度；將數(shù)據(jù)代入下列公式，驗證公式兩邊數(shù)值是否相等（在實驗誤差允許的范圍內(nèi)）： m1 OP=m 1 OM+m 2 ON【注意事項】圖2-2（3）的辦法求出入球特例2:對于一維彈性碰撞，若兩個物體質(zhì)量相等，則碰撞后兩個物體互換速度（即碰后A的速度等于碰前B的速度，碰后 B的速度等于碰前 A的速度）（3） 般碰撞：有完整的壓縮階段，只有部分恢復階段，動量守恒，動能減小。.水平”和 正碰”是操作中應(yīng)盡量予以滿足的前提條件.測定兩球速度的方法，是以它們做平拋運動的水平位移代表相應(yīng)的速度.斜

6、槽末端必須水平，檢驗方法是將小球放在平軌道上任何位置，看其能否都保持靜止狀態(tài).入射球的質(zhì)量應(yīng)大于被碰球的質(zhì)量.入射球每次都必須從斜槽上同一位置由靜止開始滾下.方法是在斜槽上的適當高度處固定一檔 板，小球靠著檔板后放手釋放小球.5、人船模型一一兩個原來靜止的物體（人和船）發(fā)生相互作用時，不受其它外力，對這兩個物體組成的系統(tǒng)來說，動量守恒，且任一時刻的總動量均為零，由動量守恒定律，有mv = MV （注意:幾何關(guān)系）6 .實驗過程中，實驗桌、斜槽、記錄的白紙的位置要始終保持不變.7. m1 OP=m1 OM+m 2 ON式中相同的量取相同的單位即可.【誤差分析】誤差來源于實驗操作中，兩個小球沒有達

7、到水平正碰，一是斜槽不夠水平，二是兩球球心不在同一 水平面上，給實驗帶來誤差.每次靜止釋放入射小球的釋放點越高，兩球相碰時作用力就越大，動 量守恒的誤差就越小.應(yīng)進行多次碰撞，落點取平均位置來確定，以減小偶然誤差.下列一些原因可能使實驗產(chǎn)生誤差：1若兩球不能正碰，則誤差較大；2 斜槽末端若不水平，則得不到準確的平拋運動而造成誤差；3. 0、P、M、N各點定位不準確帶來了誤差；4測量和作圖有偏差；儀器和實驗操作的重復性不好，使得每次做實驗時不是統(tǒng)一標準.四、波粒二象性1、 1900年普朗克 能量子假說，電磁波的發(fā)射和吸收是不連續(xù)的，而是一份一份的E=hv2、赫茲發(fā)現(xiàn)了光電效應(yīng)，1905年，愛因斯

8、坦量 解釋了光電效應(yīng)，提出 光子說及光電效應(yīng)方程3、光電效應(yīng)每種金屬都有對應(yīng)的C和Wo,入射光的頻率必須大于這種金屬極限頻率才能發(fā)生光電效應(yīng)三、量子理論的建立 黑體和黑體輻射（一）、量子論1創(chuàng)立標志：1900年普朗克在德國的物理年刊上發(fā)表論正常光譜能量分布定律的論文，標 志著量子論的誕生。量子論的主要內(nèi)容：普朗克認為物質(zhì)的輻射能量并不是無限可分的，其最小的、不可分的能量單元即 能量子”或稱 量子”也就是說組成能量的單元是量子。物質(zhì)的輻射能量不是連續(xù)的，而是以量子的整數(shù)倍跳躍式變化的。量子論的發(fā)展1905年，愛因斯坦獎量子概念推廣到光的傳播中，提出了光量子論。1913年，英國物理學家玻爾把量子概

9、念推廣到原子內(nèi)部的能量狀態(tài)，提出了一種量子化的原子 結(jié)構(gòu)模型，豐富了量子論。到1925年左右，量子力學最終建立。（二）、黑體和黑體輻射1熱輻射現(xiàn)象任何物體在任何溫度下都要發(fā)射各種波長的電磁波，并且其輻射能量的大小及輻射能量按波長的分布都與溫度有關(guān)。這種由于物質(zhì)中的分子、原子受到熱激發(fā)而發(fā)射電磁波的現(xiàn)象稱為熱輻射。.物體在任何溫度下都會輻射能量。.物體既會輻射能量，也會吸收能量。物體在某個頻率范圍內(nèi)發(fā)射電磁波能力越大，則它吸收該 頻率范圍內(nèi)電磁波能力也越大。輻射和吸收的能量恰相等時稱為熱平衡。此時溫度恒定不變。實驗表明：物體輻射能多少決定于物體的溫度（ T）、輻射的 波長、時間的長短和發(fā)射的面積

10、。黑體物體具有向四周輻射能量的本領(lǐng)，又有吸收外界輻射來的能量的本領(lǐng)。黑體是指在任何溫度下，全部吸收任何波長的輻射的物體。實驗規(guī)律：1。隨著溫度的升高，黑體的輻射強度都有增加；2）隨著溫度的升高，輻射強度的極大值向波長較短方向移動。光電子的最大初動能與入射光的強度無關(guān)，光隨入射光頻率的增大而增大（EKm hWo ）。入射光頻率一定時，光電流強度與入射光強度成正比 。光電子的發(fā)射時間一般不超過109秒，與頻率和光強度無關(guān)。4、光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)說明光的粒子性，干涉、衍射、偏振說明光的波動性5 .光電效應(yīng)方程EKm hW0c=W 0/h6、光的波粒二象性物質(zhì)波概率波不確定性關(guān)系大量光子表現(xiàn)出的波動

11、性強，少量光子表現(xiàn)出的粒子性強；頻率高的光子表現(xiàn)出的粒子性 強，頻率低的光子表現(xiàn)出的波動性強.實物粒子也具有波動性- 這種波稱為德布羅意波，也叫物質(zhì)波。hP從光子的概念上看，光波是一種概率波不確定性關(guān)系：x p 4五、原子核式結(jié)構(gòu)模型1、 1897年英國物理學家湯姆生， 對陰極射線進行了一系列的研 究，從而發(fā)現(xiàn)了電子。2、粒子散射實驗和原子核結(jié)構(gòu)模型（1）粒子散射實驗：1909年，盧瑟福裝置：現(xiàn)象:絕大多數(shù) 粒子穿過金箔后，仍沿原來方向運動，不發(fā)生偏轉(zhuǎn)。有少數(shù)粒子發(fā)生較大角度的偏轉(zhuǎn)有極少數(shù)粒子的偏轉(zhuǎn)角超過了 90度，有的幾乎達到180度，即被反向彈回。3、幾個考點 盧瑟福的 粒子散射，說明了原

12、子具有核式結(jié)構(gòu)。湯姆孫發(fā)現(xiàn)電子，說明了原子可再分或原子有復雜結(jié)構(gòu)放射性現(xiàn)象，說明了原子核具有復雜結(jié)構(gòu)4、玻爾理論(1)經(jīng)典電磁理論不適用原子系統(tǒng)，玻爾從光譜學成就得到啟發(fā)，利用普朗克的能量量了化 的概念，提了三個假設(shè)：定態(tài)假設(shè)：原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)中，在這些狀態(tài)中原子是穩(wěn)定的躍遷假設(shè)：電子躍遷輻射成吸收一定頻率的光子，光子的能量由Em-En =hV嚴格決定軌道量子化假設(shè)，原子的不同能量狀態(tài)，跟電子不同的運行軌道相對應(yīng)。(2 )玻爾的氫子模型：光譜分析：一種元素，在高溫下發(fā)出一些特點波長的光，在低溫下，也吸收這些波長的光，所以把明線光 波中的亮線和吸收光譜中的暗線都稱為該種元素的特

13、征譜線，用來進行光譜分析。(4)氫原子光譜氫原子是最簡單的原子，其光譜也最簡單。1885年，巴耳末對當時已知的，在可見光區(qū)的14條譜線作了分析，發(fā)現(xiàn)這些譜線的波長可以用一氫原子的能級公式和軌道半徑公式：氫原子中電子在第幾條可能軌道上運動 時，氫原子的能量 En,和電子軌道半徑rn分別E旦為：n n2 n 1、2、32rn n r1氫原子的能級圖：n=3、4、5、6躍遷 到n=2為可見光，頻率由大到小 X光紫外線 可見光其中 射線來源于原子核， X光來源于核外內(nèi)層電子躍遷，紫外線、 可見光及紅外線來源于最外層電子躍遷其中n=1的定態(tài)稱為基態(tài)。n=2以上 的定態(tài)，稱為激發(fā)態(tài)。光子EhhC,n=3躍

14、遷到n=1發(fā)出三種光子(CN),123則I CICI Chh -h -123一 1 1 1個公式表示： R(2)22 n2式中R叫做里德伯常量，這個公式 成為巴爾末公式。除了巴耳末系，后來發(fā)現(xiàn)的氫光譜 在紅外和紫個光區(qū)的其它譜線也 都滿足與巴耳末公式類似的關(guān)系 式。n =3, 4, 5,410.29397.12434.17486.27656.47 nm玻爾模型只能解釋氫原子，不能解釋其他原子光譜發(fā)射光譜連續(xù)光譜產(chǎn) 生特征由熾熱的固體、液體和 高壓氣體發(fā)光產(chǎn)生的由連續(xù)分布的，一切波 長的光組成明線光譜由稀薄氣體發(fā)光產(chǎn)生的由不連續(xù)的一些亮線組成吸收光譜高溫物體發(fā)出的白光， 通過物質(zhì)后某些波長的光被

15、吸收而產(chǎn)生的在連續(xù)光譜的背景上， 由一些不連續(xù)的暗線組成的光譜觀察光譜的儀器，分光鏡光譜的分類，產(chǎn)生和特征H HYd H氫原子光譜是線狀譜，具有分立特征，用經(jīng)典的電磁理論無法解釋。六、原子核的組成1、原子核的組成原子核的組成：原子核是由質(zhì)子和中子組成，質(zhì)子和中子統(tǒng)稱為核子在原子核中有：質(zhì)子數(shù)等于電荷數(shù)、核子數(shù)等于質(zhì)量數(shù)、中子數(shù)等于質(zhì)量數(shù)減電荷數(shù)2、天然放射現(xiàn)象天然放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)：1896年法國物理學，貝克勒耳發(fā)現(xiàn)鈾或鈾 礦石能放射出某種人眼看不見的射線。這種射線可穿透黑紙而使照 相底片感光。放射性：物質(zhì)能發(fā)射出上述射線的性質(zhì)稱放射性 放射性元素：具有放射性的元素稱放射性元素 天然放射現(xiàn)象：某種

16、元素自發(fā)地放射射線的現(xiàn)象，叫天然放射現(xiàn)象。這表明原子核存在精細結(jié)構(gòu)，是可以再分的。放射線的成份和性質(zhì)：用電場和磁場來研究放射性元素射出的射 線，在電場中軌跡，如：圖1Fcf粒子t敞射源種類組成電荷量質(zhì)量貫穿本領(lǐng)電離射線4 He2e4mp最弱很強射線01eemp1 836較強較弱丫射線光子(電磁波)0靜止質(zhì)量為零最強很弱類型衰變方程規(guī)律衰變弋F電荷數(shù)減少2 新核質(zhì)量數(shù)減少4衰變2li z+If-I亠電荷數(shù)增加1 新核質(zhì)量數(shù)不變3、衰變：電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)守恒，但質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)不守恒射線是伴隨 、 衰變放射出來的高頻光子流,衰變不能同時發(fā)生7、核反應(yīng)方程熟記一些實驗事實的核反應(yīng)方程式。衰變中新核質(zhì)子數(shù)

17、多一個，而質(zhì)量數(shù)不變是由于：H +-4、半衰期：放射性元素的原子核的半數(shù)發(fā)生衰變所需要的時間，稱該元素的半衰期。半衰期與物理及化學環(huán)境無關(guān)5、 放射性的應(yīng)用與防護放射性同位素人工放射性同位素 1000多種，天然的只有 40多種 正電子的發(fā)現(xiàn)：用粒子轟擊鋁時，發(fā)生核反應(yīng)。1934年，約里奧居里和伊麗芙居里（小居里）發(fā)現(xiàn)經(jīng)過粒子轟擊的鋁片中含有放射性磷 ：He 2a 35p 0nV發(fā)生+ 衰變，放出正電子 丄與天然的放射性物質(zhì)相比，人造放射性同位素：放射強度容易控制可以制成各種需要的形狀半衰期更短放射性廢料容易處理 放射性同位素的應(yīng)用A、 由于丫射線貫穿本領(lǐng)強，可以用來丫射線檢查金屬內(nèi)部 有沒有砂

18、眼或裂紋B、利用射線的穿透本領(lǐng)與物質(zhì)厚度密度的關(guān)系，來檢查各種產(chǎn)品的厚度和密封容器中液體的 高度等，從而實現(xiàn) 自動控制C、 禾U用射線使空氣電離而把空氣變成導電氣體，以消除化纖、紡織品上的靜電D、 利用射線照射植物，引起植物變異而培育良種，也可以利用它殺菌、治病等二、作為示蹤原子：用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)及生物研究等6、核力與結(jié)合能質(zhì)量虧損核力是短程力、核力具有飽和性、核力與具有電荷無關(guān)性比結(jié)合能越大，表示原子核中核子結(jié)合得越牢固，原子核越穩(wěn)定。質(zhì)量虧損：核聚變與核裂變都會放出能量，質(zhì)量都會減少，核電站與原子彈為核裂變，氫彈與 太陽內(nèi)部為核聚變愛因斯坦質(zhì)能方程E=mc2 E= m 2 C1uc2=931.5MeV（表示I