xxx公司物理選修3-5_知識點總結文件編號：文件日期：修訂次數：第1.0次更改批準審核制定方案設計，管理制度高中物理選修3-5知識點梳理一、動量動量守恒定律1、動量：P=mv。單位是.動量是矢量，其向就是瞬時速度的向。因為速度是相對的，所以動量也是相對的。沖量：沖量是矢量，在作用時間力的向不變時，沖量的向與力的向相同；如果力的向是變化的，則沖量的向與相應時間物體動量變化量的向相同。若力為同一向均勻變化的力，該力的沖量可以用平均力計算；若力為一般變力，則不能直接計算沖量。同一向上動量的變化量=這一向上各力的沖量和。動量定理：動量與力的關系：物體動量的變化率等于它所受的力。動量守恒定律：當系統不受外力作用或所受合外力為零，則系統的總動量守恒。（適用于目前物理學研究的一切領域。） 動量守恒定律成立的條件：①系統不受外力作用。②系統雖受到了外力的作用，但所受合外力為零。③系統所受的外力遠遠小于系統各物體間的力時，系統的總動量近似守恒（碰撞，擊打，爆炸，反沖）。④系統所受的合外力不為零，但在某一向上合外力為零，則系統在該向上動量守恒。⑤系統受外力，但在某一向上力遠大于外力，也可認為在這一向上系統的動量守恒。常見類型：①由彈簧組成的系統，在物體間發生相互作用的過程中，當彈簧被壓縮到最短或拉伸到最長時，彈簧兩端的兩個物體的速度必然相等。②在物體滑上斜面（斜面放在光滑水平面上）的過程中，由于物體間彈力的作用，斜面在水平向上將做加速運動，物體滑到斜面上最高點的臨界條件是物體與斜面沿水平向具有共同的速度，物體到達斜面頂端時，在豎直向上的分速度等于零。③子彈剛好擊穿木塊的臨界條件為子彈穿出時的速度與木塊的速度相同，子彈位移為木塊位移與木塊厚度之和。 二、驗證動量守恒定律（實驗、探究）Ⅰ【注意事項】1．“水平”和“正碰”是操作中應盡量予以滿足的前提條件．2．入射球的質量應大于被碰球的質量．3．入射球每次都必須從斜槽上同一位置由靜止開始滾下．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．4.若利用氣墊導軌進行實驗，調整氣墊導軌時注意利用水平儀器確保導軌水平。【誤差分析】誤差來源于實驗操作中，兩個小球沒有達到水平正碰，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．應進行多次碰撞，落點取平均位置來確定，以減小偶然誤差．碰撞與爆炸1.碰撞的特點：①相互作用的時間極短，可忽略不計。②系統的力遠大于外力，外力可忽略。③速度發生突變，物體發生的位移極小，可認為碰撞前后物體處于同一位置。2.爆炸的特點：作用時間短，力非常大，機械能增加，動能會增加。3.碰撞中遵循的規律：動量守恒，動能不增加。4.一維碰撞：兩個物體碰撞前后斗艷同一直線運動，這種碰撞叫做一維碰撞。5.碰撞的廣義性：只要通過短時間作用，物體的動量發生了明顯的變化，都可視為碰撞，與物體是否發生“接觸”無關。6.碰撞的分類從運動角度分類；碰撞前后兩球的運動速度向與兩球心的連線在同一條直線上的碰撞稱為正碰（對心碰撞）；反之則為斜碰（非對心碰撞）。從能量角度分類：①彈性碰撞：碰撞過程中無機械能的損失（碰撞后能分離）②非彈性碰撞：碰撞過程中機械能有了損失③完全非彈性碰撞：非彈性碰撞的一種，機械能損失最大（轉化為能等），碰撞物體粘合在一起，或具有相同的速度。7.彈性正碰的討論在光滑水平面上質量為m1的小球以速度v0與質量為m2的靜止小球發生彈性正碰，碰撞后它們的速度分別為v1，v2結論：①當m1＝m2時，v1＝0，v2＝v0，即碰撞后小球A靜止，小球B以小球A的初速度運動，兩球交換速度，且小球A的動能完全傳遞給小球B，因此，m1＝m2是動能傳遞最大的條件。②當m1＞m2時，v1＞0，即小球A、B向同一向運動，因＜，所以速度大小為v1＜v2，即兩小球不會發生第二次碰撞。若m1>>m2時，v1＝v0，v2＝2v0，即當質量很大的物體A碰撞質量很小的物體B時，物體A的速度幾乎不變，物體B以2倍于物體A的速度向前運動。③當m1＜m2時，則v1＜0，即物體A反向運動。若m1<<m2時，v1＝－v0，v2＝0，即物體A以原來大小的速度反向運動，而物體B不動，物體A的動能完全沒有傳給物體B，因此，m1<<m2是動能傳遞最小的條件。反沖運動人船模型反沖：一個靜止的物體在力作用下分裂為兩部分，一部分向某一個向運動，另一部分必然向相反的向運動的現象。（實質是相互作用的物體或同一物體的兩部分之間的作用力和反作用力產生的效果。物體間發生相互作用時，有其他形式的能轉變為機械能，所以系統的總動能增加，作用力和反作用力都做正功。）2.反沖運動中有時遇到的速度是兩物體的相對速度，應將相對速度轉換成對地速度。3.人船模型：兩個原來靜止的物體發生相互作用，若所受外力的矢量和零，則當其中一個物體相對于另一物體運動時，另一物體反向運動，這樣的問題為“人船模型”。滿足m1v1-m2v2=0m1x1-m2v2=0L船=X船+X人V人相對于船=V船+V人V噴出氣體相對于火箭=V火箭+V氣體五、波粒二象性一、黑體和黑體輻射1．熱輻射現象任物體在任溫度下都要發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。這種由于物質中的分子、原子受到熱激發而發射電磁波的現象稱為熱輻射。①.物體在任溫度下都會輻射能量。②.物體既會輻射能量，也會吸收能量。物體在某個頻率圍發射電磁波能力越大，則它吸收該頻率圍電磁波能力也越大。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、時間的長短和發射的面積。2.黑體黑體是指在任溫度下，全部吸收任波長的輻射的物體。（只與黑體的溫度有關）3．實驗規律：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向移動。二、量子論量子論的主要容：普朗克認為振動著的帶電粒子的能量只能是某一最小能量的整數倍，這個不可再分的最小能量值叫做能量子；并且=h，是電磁波的頻率，h為普朗克常量，h=6.6310J·s；光子的能量為h。三、光的粒子性Ⅰ1、光電效應⑴光電效應在光（包括不可見光）的照射下，從物體發射出電子的現象稱為光電效應。照射到金屬表面的光使金屬中的電子從表面逸出的現象；逸出的電子稱為光電子。⑵光電效應的實驗規律：裝置：如右圖。①任一種金屬都有一個截止頻率，入射光的頻率必須大于這個截止頻率才能發生光電效應。②光電子的最大初動能與入射光的強度無關，隨入射光頻率的增大而增大。從金屬表面直接飛出的光電子才具有最大初動能。③大于截止頻率的光照射金屬時，光電流強度（反映單位時間發射出的光電子數的多少），與入射光強度成正比。④金屬受到光照，光電子的發射一般不超過10－9秒。⑤遏止電壓：使光電流減小到0的反向電壓Uc。對于一定顏色的光，無論光的強弱如，遏止電壓都相同。2、光子說⑴.光子論：1905年愛因斯坦提出：空間傳播的光本身就是由一個個不可分割的能量子組成的，這些能量子被稱為光子。4、光子論對光電效應的解釋金屬中的自由電子，獲得光子后其動能增大，當功能大于脫出功時，電子即可脫離金屬表面，入射光的頻率越大，光子能量越大，電子獲得的能量才能越大，飛出時最大初功能也越大。⑵光電效應程：Ek是光電子的最大初動能，當Ek=0時，W。為金屬的逸出功。c為極限頻率，c=.康普頓效應①光的散射：光在介質中與物質微粒相互作用，因而傳播向發生改變的現象。②康普頓效應：在光的散射中，除了與入射波長相同的成分外，還有波長大于入射波長的成分的現象。表明光子除了能量之外還有動量，深入地及時了光的粒子性的一面。4.光子的動量:p==。四、光的波粒二象性物質波不確定性關系Ⅰ1.光既表現出波動性，又表現出粒子性。光既不同于宏觀概念的粒子，也不同于宏觀概念的波。2.光的波動性的實驗基礎：干涉，衍射。3.大量光子表現出的波動性強，少量光子表現出的粒子性強；頻率高的光子表現出的粒子性強，頻率低的光子表現出的波動性強．4.實物粒子也具有波動性，這種波稱為德布羅意波，也叫物質波。物質波具有普遍性。物質波不同于機械波。滿足下列關系：5.從光子的概念上看，光波是一種概率波。物質波也是概率波。6.不確定性關系：在微觀物理學中，不可能同時準確的知道微觀粒子位置和動量，這種關系叫不確定關系。表達式△x△p≥h/4π.其中△x表示粒子位置的不確定量，△p表示粒子在x向上的動量的不確定量，h是普朗克常量。五、原子核式結構模型Ⅰ1、電子的發現和湯姆生的原子模型：⑴電子的發現：1897年英國物理學家湯姆生，對陰極射線進行了一系列研究，從而發現了電子。電子的發現表明：原子存在精細結構，從而打破了原子不可再分的觀念。且進一步研究發現電子是原子的組成部分。⑵湯姆生的原子模型：1903年湯姆生設想原子是一個帶電小球，它的正電荷均勻分布在整個球體，而帶負電的電子鑲嵌在正電荷中。2、粒子散射實驗和原子核結構模型⑴α粒子散射實驗：1909年，盧瑟福及助手蓋革和馬斯頓完成的.（α射線：從放射性物質中發射出來的快速運動的粒子，帶有兩個單位的正電荷，質量為氫原子的4倍。）①裝置：如右圖（在真空中）。②現象：a.絕大多數粒子穿過金箔后，仍沿原來向運動，不發生偏轉。b.有少數粒子發生較大角度的偏轉c.有極少數粒子的偏轉角超過了90°，有的幾乎達到180°，即被反向彈回。⑵原子的核式結構模型： 由于粒子的質量是電子質量的七千多倍，所以電子不會使粒子運動向發生明顯的改變，只有原子中的正電荷才有可能對粒子的運動產生明顯的影響。如果正電荷在原子中的分布，像湯姆生模型那模均勻分布，穿過金箔的粒了所受正電荷的作用力在各向平衡，粒了運動將不發生明顯改變。散射實驗現象證明，原子中正電荷不是均勻分布在原子中的。 1911年，盧瑟福通過對粒子散射實驗的分析計算提出原子核式結構模型：在原子中心存在一個很小的核，稱為原子核，原子核集中了原子所有正電荷和幾乎全部的質量，帶負電荷的電子在核外空間繞核旋轉。 原子核半徑約為10-15m，原子軌道半徑約為10-10m。⑶光譜 ①觀察光譜的儀器，分光鏡（光柵或棱鏡）②光譜的分類，產生和特征 發射光譜連續光譜產生特征由熾熱的固體、液體和高壓氣體發光產生的由連續分布的，一切波長的光組成明線光譜由稀薄氣體或金屬的蒸汽發光產生的由不連續的一些亮線組成。吸收光譜高溫物體發出的白光，通過物質后某些波長的光被吸收而產生的，（得到的是所經物質的光譜）如太譜。在連續光譜的背景上，由一些不連續的暗線組成的光譜③光譜分析： 一種元素，在高溫下發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征譜線，（各種原子的線狀譜中的明線比它的吸收光譜中的暗線多一些。）用來進行光譜分析。只有線狀譜和吸收光譜可用于光譜分析。（不能通過光譜分析鑒別月球的物質成分，因為月球是靠反射太才能使我們看到它。）六、氫原子光譜Ⅰ（原子光譜可間接反映原子結構的特征）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，在可見光區的14條譜線作了分析，發現這些譜線的波長可以用一個公式表示：n=3，4，5，…式中R叫做里德伯常量，=1.10×107m-1這個公式稱為巴爾末公式。（n>7時氫原子所發出的光肉眼不能直接觀察到。）氫原子光譜是線狀譜，具有分立特征。用經典的電磁理論無法解釋原子的穩定性和原子光譜的分立特征。七、原子的能級Ⅰ玻爾的原子模型⑴原子核式結構模型與經典電磁理論的矛盾（兩面） a電子繞核作圓運動是加速運動，按照經典理論，加速運動的電荷，要不斷地向圍發射電磁波，電子的能量就要不斷減少，最后電子要落到原子核上，這與原子通常是穩定的事實相矛盾。 b電子繞核旋轉時輻射電磁波的頻率應等于電子繞核旋轉的頻率，隨著旋轉軌道的連續變小，電子輻射的電磁波的頻率也應是連續變化，因此按照這種推理原子光譜應是連續光譜，這種原子光譜是線狀光譜事實相矛盾。⑵玻爾理論 ①定態假設：原子只能處于一系列不連續的能量狀態中，在這些狀態中原子是穩定的，電子雖然做加速運動，但并不向外在輻射能量，這些狀態叫定態。 ②躍遷假設：原子從一個定態（設能量為Em）躍遷到另一定態（設能量為En）時，它輻射或吸收一定頻率的光子，它的電子會放出或吸收能量，光子的能量由這兩個定態的能量差決定，即hv=Em－En ③軌道量子化假設，原子的不同能量狀態，跟電子不同的運行軌道相對應。原子的能量不連續因而電子可能軌道的分布也是不連續的。⑶玻爾的氫子模型： ①氫原子的能級公式和軌道半徑公式：玻爾在三條假設基礎上，利用經典電磁理論和牛頓力學，計算出氫原子核外電子的各條可能軌道的半徑rn=n2r1，n=1,2,3，...（其中r1=0.053nm）；以及電子在各條軌道上運行時原子的能量，對氫原子有En=E1/n2，n=1,2,3...（其中E1=-13.6eV）（包括電子的動能和原子的熱能。） ②氫原子的能級圖：氫原子的各個定態的能量值，叫氫原子的能級。按能量的大小用圖開像的表示出來即能級圖。 其中n=1的定態稱為基態。n=2以上的定態，稱為激發態。③處于n能級的電子向低能級躍遷時有Cn2種可能情況。⑶試原子發生躍遷的兩種粒子：①原子若是吸收光子的能量而被激發，其光子的能量必須等于兩能級的能量差，否則不被吸收。（但當光子能量E≥13.6eV時，氫原子仍能吸收此光子并發生電離。）②原子還可吸收外來實物粒子（例如自由電子）的能量而被激發，由于實物粒子的動能可全部或部分地被原子吸收，所以只要入射粒子的能量大于或等于兩能級的能量差就可使原子發生能級躍遷。（電子撞擊原子時其能量不能全部傳遞給原子，光子照射原子時其能量可全部被原子吸收。）⑷當原子從高能級向低能級躍遷時，軌道半徑減小，庫侖引力做正功，原子的電勢能減小，電子動能增大，原子能量減小。反之，原子電勢能增大，電子動能減小，原子能量增大。⑸玻爾理論的局限性：無法解釋復雜一些的原子的光譜現象。保留了經典粒子的觀念，把電子的運動看做經典力學描述下的軌道運動。八、原子核的組成Ⅰ原子核1、天然放射現象⑴天然放射現象的發現：1896年法國物理學，貝克勒耳發現鈾或鈾礦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：物質能發射出上述射線的性質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象：某種元素自發地放射射線的現象，叫天然放射現象。這表明原子核存在精細結構，是可以再分的。⑵放射線的成份和性質：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1（三種射線都來自原子核。）射線種類射線組成性質電離作用貫穿能力射線氦核組成的粒子流很強很弱（用紙能擋住）射線高速電子流較強較強（穿透幾毫米的鋁板）射線高頻光子（電磁波）很弱很強（穿透幾厘米的鉛板）2、元素的放射性與元素以單質還是化合物的存在形式無關，放射性強度也不受溫度，外界壓強的影響。3、原子核的組成原子核的組成：原子核是由質子和中子組成，質子和中子統稱為核子在原子核中有：質子數等于電荷數、核子數等于質量數、中子數等于質量數減電荷數九、原子核的衰變半衰期Ⅰ ⑴衰變：原子核由于放出某種粒子而轉變成新核的變化稱為衰變在原子核的衰變過程中，電荷數和質量數守恒 衰變類型衰變程衰變規律衰變新核衰變新核 輻射伴隨著衰變和衰變產生，不能單獨發生衰變，這時放射性物質發出的射線中就會同時具有、和三種射線。勻強的磁場中靜止的原子核發生衰變時，粒子與新生核的軌跡外切，若發生衰變，粒子與新生核的軌跡切。 ⑵半衰期：放射性元素的原子核的半數發生衰變所需要的時間，稱該元素的半衰期。（質量減少很小） 放射性元素衰變的快慢是由核部自身因素決定的，跟原子所處的化學狀態和外部條件沒有關系。N余=N原（1/2）t/TN原表示衰變前的原子數，N余表示衰變后的尚未發生衰變的原子數，t表示衰變時間，T表示半衰期。十.放射性的應用與防護放射性同位素1.探測放射線的法主要是利用放射線粒子與其他物質作用時產生的一些現象來探知放射線的存在，這些現象主要是：①使氣體或液體電離，放射線中的粒子可使過飽和蒸氣產生霧滴或使過熱液體產生氣泡；②放射線中的粒子會使照相樹膠感光；③放射線中的粒子會使熒光物質產生熒光。儀器：威爾遜云室，氣泡室，蓋革-米勒計數器。2.放射性同位素：有些同位素具有放射性，叫做放射性同位素3.同位素：具有相同的質子和不同中子數的原子互稱同位素，放射性同位素：具有放射性的同位素叫放射性同位素。4.正電子的發現：用粒子轟擊鋁時，發生核反應。（實質：用栗子轟擊原子核并不是粒子與核碰撞將原子核打開，而是粒子打入原子核部使核子重組，形成新核。）5.與天然的放射性物質相比，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。6.放射性同位素的應用：①利用它的射線A、由于γ射線貫穿本領強，可以用來γ射線檢查金屬部有沒有砂眼或裂紋，所用的設備叫γ射線探傷儀．B、利用射線的穿透本領與物質厚度密度的關系，來檢查各種產品的厚度和密封容器中液體的高度等，從而實現自動控制C、利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②作為示蹤原子：用于工業、農業及生物研究等.棉花在結桃、開花的時候需要較多的磷肥，把磷肥噴在棉花葉子上，磷肥也能被吸收．但是，什么時候的吸收率最高、磷在作物體能存留多長時間、磷在作物體的分布情況等，用通常的法很難研究．如果用磷的放射性同位素制成肥料噴在棉花葉面上，然后每隔一定時間用探測器測量棉株各部位的放射性強度，上面的問題就很容易解決．7.放射性的防護：⑴在核電站的核反應堆外層用厚厚的水泥來防止放射線的外泄⑵用過的核廢料要放在很厚很厚的重金屬箱，并埋在深海里⑶在生活中要有防意識，盡可能遠離放射源十一、核反應程Ⅰ1.熟記一些實驗事實的核反應程式。⑴盧瑟福用α粒子轟擊氦核打出質子：⑵貝克勒耳和居里夫人發現天然放射現象：α衰變：β衰變：⑶查德威克用α粒子轟擊鈹核打出中子：⑷居里夫人發現正電子：⑸輕核聚變：⑹重核裂變：2.熟記一些粒子的符號α粒子（）、質子（）、中子（）、電子（）、氘核（）、氚核（）3.注意在核反應程式中，質量數和電荷數是守恒的。四種基本相互作用1.核力（強力）：把核子緊緊的束縛在核，形成穩定原子核的力。在原子核的尺度，核力比庫侖力大得多。核力作用圍在1.5*10-15m之，核力在大于0.8*10-15m時表現為吸引力，且隨距離增大而減小，超過1.5*10-15m，核力急劇下降幾乎消失；而在距離小于0.8*10-15m時，核力表現為斥力。每個核子之和臨近的核子發生核力作用。2.弱力：存在于原子核，是引起原子核衰變的原因。力程為10-18m，作用強度比電磁力小。3.四種基本相互作用包括短程力（強相互作用，弱相互作用），長程力（電磁力，萬有引力）（在相同距離上，電磁力大約比萬有引力強1035倍。4.萬有引力在宏觀和宇觀尺度上維系了行星、恒星、星系團的運轉關系，電磁力使電子繞原子核運轉而構成原子，原子又組成分子，形成固體、液體、氣體；核力使核子聚集在一起且不能融合在一起而構成原子核；弱相互作用使中子和質子轉變，引起衰變。5.已發現的粒子分為：強子（質子、中子、介子、超子）；輕子（電子、電子中微子、μ子、μ子中微子、τ子、τ子中微子）；媒介子（光子、中間玻色子、膠子）6.強子由夸克構成，電子電荷不再是電荷的最小單元，即存在分數電荷。十三．原子核中質子和中子的比例自然界中較輕的原子核，質子數和中子數大致相等；較重的原子核，中子數大于質子數，且越重的元素，兩者差越多。十四、結合能和質量虧損1.結合能：原子核是核子憑借核力結合在一起構成的，要把它們分開，也需要能量，這就是原子核的結合能。（核力把核子緊緊地束縛在一起，核力做正功，放出能量，即為結合能。）2.比結合能：原子核的結合能與其核子數之比，也叫平均結合能。比結合能越大，原子核中的核子結合得越牢固，原子核越穩定。中等質量的原子核最穩定。3.質量虧損:原子核的質量小于組成它的核子的質量之