范文一：高中物理选修3-3、4、5公式

高中物理公式定理定律概念大全

选修 3-3

第七章 分子动理论

一、分子动理论的基本内容:

分子理论是认识微观世界的基本理论,主要内容有三点。

1、物质是由大量分子组成的。

我们说物质是由大量分子组成的, 原因是分子太小了。 一般把分子看成球形, 分子直径 的数量级是 1010-米。

1摩尔的任何物质含有的微粒数都是 6.02×1023个,这个常数叫做阿伏加德罗常数。记 作:

N 6.0210mol 231=?-

阿伏加德罗常数是连接宏观世界和微观世界的桥梁。已知宏观的摩尔质量 M 和摩尔体 积 V ,通过常数 N 可以算出每个分子的质量和体积。

每个分子的质量 m M N =

每个分子的体积 v V N = 根据上述内容我们不难理解一般物体中的分子数目都是大得惊人的, 由此可知物质是由 大量分子组成的。

2、分子永不停息地做无规则运动。

①布朗运动间接地说明了分子永不停息地做无规则运动。

布朗运动的产生原因:被液体分子或气体分子包围着的悬浮微粒(直径约为 103

-mm , 称为 “布朗微粒” ) , 任何时刻受到来自各个方向的液体或气体分子的撞击作用不平衡, 颗粒 朝向撞击作用较强的方向运动, 使微粒发生了无规则运动。 应注意布朗运动并不是分子的运 动,而是分子运动的一种表现。

影响布朗运动明显程度的因素:固体颗粒越小, 撞击它的液体分子数越少, 这种不平衡 越明显;固体颗粒越小,质量也小,运动状态易于改变,因此固体颗粒越小,布朗运动越显 著。液体温度越高,布朗运动越激烈。

②热运动:分子的无规则运动与温度有关,因此分子的无规则运动又叫做热运动。

3、分子间存在着相互作用的引力和斥力。

①分子间同时存在着引力和斥力,实际表现出来的分子力是分子引力和斥力的合力。

②分子间相互作用的引力和斥力的大小都跟分子间的距离有关。 当分子间的距离 r r ==-01010m 时,分子间的引

力和斥力相等, 分子间不显示作用力; 当分子间距离从

r 0增大时,

分子间的引力和斥力都减小, 但斥力小得快, 分子间作用力表现为引力;当分子间距离从 r 0减小时,

斥力、引力都增在大,但斥力增大得快,分子间作用力

表现为斥力。

③分子力相互作用的距离很短,一般说来,当分子间距离超过它们直径 10倍以上,即 r >-109m 时,分子力已非常微弱,通常认为这时分子间已无相互作用。

二、内能:

1、 分子的动能:

由于组成任何物体的分子都是在不停地做无规则运动, 因此, 构成物体的每一个分子在 任何时刻都具有动能。

由于分子热运动的无规则性及分子间的频繁碰撞,任何一个分子的动能都是不断变化 的。即使一个物体在稳定的状态下,构成物体的每个分子动能的大小也是不相等的。组成 物体所有分子动能的平均值,叫做分子热运动的平均动能。平均动能的大小决定了物体所 处的状态,分子平均动能大小的宏观标志是物体的温度。物体的温度越高,分子平均动能 越大;反之,物体的温度越低,分子平均动能越小。

①分子无规则热运动的动能叫做分子的动能。一切分子都具有动能。

②温度是物体分子平均动能的标志。

做无规则运动的每个分子都具有动能。 但由于分子运动的无规则性, 每个分子的动能都 不相同, 讨论每个分子的动能是无意义的。 在研究热运动中, 有意义的是讨论所有分子动能 的平均值, 即分子的平均动能。 理论和实践均已证明, 温度和分子的平均动能有确定的函数 关系,因此温度是物体分子平均动能的标志。

2、 分子的势能:

由于分子间存在着相互作用力,且分子间又有间

隙, 分子间的距离可变, 这跟物体与地球间的关系相当。

物体与地球间存在着相互作用力 — 重力, 物体与地球间

有间隙 — 高度, 且距离可变。 地球上的重物有势能 — 由

相互作用的物体间相对位置决定的能, 那么, 分子间也

存在着分子势能 — 由分子间相对位置决定的势能叫分 子势能。

因为分子间的相互作用力比较复杂 — 既存在相互作用的引力又有相互作用的斥力, 所以 分子势能的规律也是复杂的。当分子间的距离为 r 0(=10-10m )时,分子处于平衡态势能最 低。 因为分子间的距离 r 大于 r 0时分子间的合作用表现为引力, 分子间的距离 r 小于 r 0时分 子间的合作用表现为斥力, 所以, 当分子间距离 r 大于 r 0时, 分子间距离越大分子势能越大, 当分子间距离 r 小于 r 0时,分子间距离越小分子势能越大。

综上所述,

分子势能的大小与分子间的距离是密切相关的。

宏观上看物体分子势能的变

化可由物体的体积及物体所处的态(固态、液态、气态)决定。

①分子间存在着由相对位置决定的势能叫分子势能。

②分子间势能与分子间的距离的关系可用右图来表示。当分子间的距离大到 10r 0时,

分子间的作用力可认为零,定义比位置势能为零。分子间距离从 10r

逐渐小,引力做正功,

分子势能减小,到 r 0 时,分子间势能减小到最小。当分子间距离从 r

继续减小时,斥力做

负功,即要克服斥力做功,分子间势能增加。

③分子势能与体积有关。

3、 物体的内能:

定义:构成物体所有分子动能与势能的总和,叫物体的内能。

显然, 物体内能的多少与各分子动能的大小有关, 与分子的势能大小有关, 与分子的总 量有关。宏观上看,物体内能的多少由物体的温度、物体的体积(及所处的态)和物体所 包含的分子数决定,即由三个参量决定。

比较两个物体所含内能多少时, 目前我们只能讨论相同物质构成的物体。 在比较相同物 质构成的物体内能时,一定要抓住两者三个参量中的相同因素。如:

1kg 的 15℃的水与 1kg 的 25℃的水相比,因为分子数相同,分子势能相同,前者分子 平均动能小,所以后者的内能多。

1kg 的 15℃的水与 2kg 的 15℃的水相比,因为分子势能相同, 分子的平均动相同,而 后者所含分子数多,所以后者的内能多。

1kg 的 0℃的冰与 1kg 的 0℃的水相比,因为分子数相同,分子的平均动相同,前者分 子势能比后者小,所以后者的内能多。

以上比较中它们只有一个参量不同, 若有两个或两个以上参量不同时, 问题就要复杂的 多了。如:

1kg 的 15℃的水与 2kg 的 25℃的水相比,因为,两者分子势能相同,而分子的平均动 能和分子数后者都大于前者,后者所含的内能多是可以确定的。

1kg 的 0℃的冰与 2kg 的 0℃的水相比,因为,两者分子动能相同,而分子的势能和分 子数后者都大于前者,后者所含的内能多也是可以确定的。

1kg 的 0℃的冰与 1kg 的 25℃的水相比,因为,两者分子数相同,而分子的平均动能和 分子势能后者都大于前者,所以,后者所含的内能多也是位移确定的。当然,若 1kg 的 0℃ 的冰与 2kg 的 25℃的水相比,因为,物体所含的分子数、分子的平均动能和分子势能后者 都大于前者,也是好比较的。

但是, 在三个参量中有两个相对的不同, 在我们不具有定量计算公式的情况下, 则不好 比较。如:

2kg 的 0℃的冰与 1kg 的 15℃的水相比,因为,前者分子势能和分子的平均动能都小于 后者,而分子数后者却大于前者,具体两者的内能哪个偏大则无法确定。

⒋几个需要说明的问题:

⑴分子势能的大小跟其它势能一样也是相对的。 若选分子间的距离无限大时分子势能为 零,那么,分子间的距离为 r 0时,分子势能不但最小且是负的最大值。

⑵物体分子动能、 分子势能的大小与物体运动的动能和物体重力势能的大小无关。 这两 者一个是微观的能量一个是宏观的能量,自身并没有必然的联系。你把一块冰举得再高, 且让它具有较大的速度,它的机械能可能很大,但它的内能并没有变。

⑶物体的内能发生变化时, 可能仅是物体分子动能发生变化, 也可能仅是物体分子势能 发生变化,当然可能是分子的动能和势能都发生了变化。

三、热和功:

⒈通过做功可以改变物体的内能。

⑴大家知道摩擦生热的道理, 我们把两块冰放在一起互相摩擦对冰做功, 过一会冰可以 变成水,使原来两块冰的内能(分子势能)增加;给自行车的车胎充气时,人通过气筒压缩 气体对气体做功,我们会发现气体的温度升高(使气筒变热) ,使原来的空气内能(主要是 分子的动能) 增加。 我们也可以举出一些例子说明通过做功不但使物体分子的动能增加还会 使物体分子势能增加。总之,外界对物体做功可以使物体的内能增加。

⑵四冲程内燃机工作时, “做功冲程”是高温、高压气体膨胀推动活塞运动对外做功, 其特点是气体温度降低(气体分子平均动能减少) ,气体内能减少。你知道电冰箱能够制冷 的基本原理是什么吗?先通过压缩机把致冷剂压缩, 在让被压缩的致冷剂在冰箱内的蒸发器 中迅速蒸发膨胀对外做功, 对外做功的同时致冷剂温度迅速下降。 这两个例子说明, 物体对 外做功(或称外界对物体做负功)时,物体的内能会减少。

综上所述, 通过做功的方式可以改变物体的内能。 要能理解好这个结论, 同学们还要多 思考,多注意周围所见的能证明这个结论的实例。

⒉热传递可以改变物体的内能。

⑴用烧热了的电烙铁与焊锡接触, 过一段时间焊锡就会熔化。 像这样把存在温差的两个 物体放在一起, 温度较高的物体过一段时间温度会下降, 而温度较低的物体过一段时间温度 会升高。 说明在这个过程中温度较高的物体把一部分内能传递给温度较低的物体 (有时把这 个过程叙述为温度较高的物体把一部分热量传递给温度较低的物体) ,结果使两个物体的温 差逐渐减小。 这个吸热和放热的过程叫做热传递, 能发生热传递的条件是两个物体必须存在 温差。

⑵一个物体吸热内能增加;放热内能减小。

⒊关于物体内能的变化。

应该指出的是, 做功和热传递的本质是完全不同的。 大家知道 “功是能量转换多少的量 度。 ”那么,通过做功改变物体内能时,一定存在着内能与其它形式能之间的转化;热传递 是内能在物体间转移,能量的形式并没有发生改变。

由上述分析可知:改变物体内能有两种方式, 即做功和热传递。 做功和热传递在改变物 体内能的问题上是完全等效的, 并不能由物体内能变化的情况来判定是做功的结果还是热传 递的表现。 物体内能发生变化也可能是既有做功又有热传递, 从能的转化和守恒定律来分析 自然可以得到这样的结论:外界对物体所做的功(W )与物体从外界吸收的热量(Q )之和 等于物体内能的增量(ΔE )这就是热力学第一定律。热力学第一定律的表达式为:ΔE=W+Q

1、改变内能的两种方式:做功和热传递都可以改变物体的内能。

2、做功和热传递的本质区别:做功和热传递在改变物体内能上是等效的。但二者本质 上有差别。 做功是把其他形式的能转化为内能。 而热传递是把内能从一个物体转移到另一个 物体上。

3、功、热量、内能改变量的关系——热力学第一定律。

①内容:在系统状态变化过程中, 它的内能的改变量等于这个过程中所做功和所传递热 量的总和。

②实质:是能量转化和守恒定律在热学中的体现。

③表达式:?E W Q

=+

④为了区别不同情况,对 ?E 、 W 、 Q 做如下符号规定:

?E > 0 表示内能增加

?E < 0="">

Q > 0 表示系统吸热

Q < 0="">

W > 0 表示外界对系统做功

W < 0="">

四、能的转化和守恒定律:

1、物质有许多不同的运动形式,每一种运动形式都有一种对应的能。

2、各种形式的能都可以互相转化,转化过程中遵守能的转化和守恒定律。

3、能的转化和守恒定律:能量既不能凭空产生,也不会凭空消失,它只能从一种形式 转化为别的形式,或者从一个物体转移到别的物体。

五、应注意的问题:

1、温度与热量:

①温度:温度是表示物体冷热程度的物理量。 从分子动理论观点看, 温度是物体分子平 均动能的标志。 温度是大量分子热运动的集体表现,含有统计意义,对个别分子来说, 温度 是没有意义的。 温度高低标志着物体内部的分子热运动的剧烈程度。 温度的变化反映了分子 平均动能的变化。

②热量:热量是热传递过程中内能的改变量。 离开过程(物体升温降温过程,状态变化 过程,燃烧过程等。 )讲热量,是没有意义的。

③温度和热量:温度和热量两个完全不同的物理量。 它们只是通过热传递过程建立联系。 2、内能与机械能:

①内能:物体内所有分子所具有的动能和势能的总和叫做物体的内能。 分子的动能跟温 度有关,分子的势能跟分子间的距离有关,所以物体的内能跟温度、体积有关。内能还跟物 体内所含分子的数目有关。

②内能与机械能:内能与机械能是截然不同的。 内能是由大量分子的热运动和分子间相 对位置所决定的能量。 机械能是物体作机械运动和物体形变所决定的能量。 机械能可以等于 零,而内能永远不会等于零。

第八章 气体

1、 气体的状态 :气体状态,指的是某一定量的气体作为一个热力学系统在不受 外界影响的条件下,宏观性质不随时间变化的状态,这种状态通常称为热力 学平衡态,简称平衡态。所说的不受外界影响是指系统和外界没有做功和热 传递的相互作用,这种热力学平衡,是一种动态平衡,系统的性质不随时间 变化,但在微观上分子仍永不住息地做热运动,而分子热运动的平均效果不 变。

2、气体的状态参量 :

(1)气体的体积(V )

① 由于气体分子间距离较大,相互作用力很小,气体向各个方向做直线运动 直到与其它分子碰撞或与器壁碰撞才改变运动方向, 所以它能充满所能达到的空

间,因此气体的体积是指气体所充满的容器的容积。 (注意:气体的体积并不是 所有气体分子的体积之和)

② 体积的单位:米 3(m 3) 分米 3(dm 3) 厘米 3(cm 3) 升(l ) 毫升 (ml )

(2)气体的温度(T )

① 意义:宏观上表示物体的冷热程度,微观上标志物体分子热运动的激烈程 度,是气体分子的平均动能大小的标志。

② 温度的单位:国际单位制中,温度以热力学温度开尔文(K )为单位。常用 单位为摄氏温度。摄氏度(℃)为单位。二者的关系:T=t+273

(3)气体的压强(P )

① 意义:气体对器壁单位面积上的压力。

② 产生:由于气体内大量分子做无规则运动过程中, 对容器壁频繁撞击的结 果。

③单位:国际单位:帕期卡(Pa )

常用单位:标准大气压(atm ) ,毫米汞柱(mmHg )

换算关系:1atm=760mmHg=1.013×105Pa

1mmHg=133.3Pa

3、 气体的状态变化 :一定质量的气体处于一定的平衡状态时, 有一组确定的状 态参量值。当气体的状态发生变化时,一般说来,三个参量都会发生变化,但在 一定条件下, 可以有一个参量保持不变, 另外两个参量同时改变。 只有一个参量 发生变化的状态变化过程是不存在的。

4、气体的三个实验定律

(1)等温变化过程——玻意耳定律

① 内容:一定质量的气体,在温度不变的情况下,它的压强跟体积成反比。 ② 表达式:2

211V p V p =或 C V P V P V P n n ====...... 2211 ③ 图象:在直角坐标系中,用横轴表示体积 V ,纵轴表示压强 P 。一定质量 的气体做等温变化时,压强与体积的关系图线在 P-V 图上是一条双曲线。若气 体第一次做等温变化时温度是 T 1,第地次做等温变化时温度是 T 2,从图上可以

T 2>T 1。

P-V

1坐标轴,不同温度下的等温线是 过原点的斜率不同的直线。 (如图 2)

④等温变化过程是吸放热过程

气体分子间距离约为 10-9m ,分子间相互作用力极小,分子间势能趋于零,可 以为分子的内能仅由分子的动能确定。温度不变,气体的内能不变,即 ΔE=0。 气体对外做功时,据热力学第一定律可知, ΔE=0, W<0,q>0,气体从外界吸热, 气体等温压缩时, Q<0,气体放热。所以,等温过程是个吸热或放热的过程。>

一定质量的气体, 分子总数不变。 在等温变化过程中, 气体分子的平均支能不 变, 气体分子碰撞器壁的平均冲量不变。 气体体积增大几倍, 气体单位体积内分 子总数减小为原来的 n

1, 单位时间内碰撞单位面积上的分子总数也减小为原来的 n

1,当压强减小时,结果相反。所以,对于一定质量的气体,温度不变时,压强 和体积成反比。

⑥玻意耳定律的适用条件

玻意耳定律是用真实气体通过实验得出的规律。 因此这个规律只能在气体压强 不太大,温度不太低的条件下适用。

(2)气体的等容变化——查理定律

① 内容 A :一定质量的气体, 在体积不变的情况下, 温度每升高 (或降低) 1℃,

它的压强的增加(或减少)量等于在 0℃时压强的 273

1。 B :一定质量的气体, 在体积不变的情况下, 它的压强跟热力学温度成正比。 ② 表达式:A :273

00P t P P t =- 或 ) 2731(0t P P t += P 0-0℃时一定质量的压强(不是大气压)

P t -t ℃时一定质量的压强(不是大气压)

B :2

121T T P P = ③ 图象:

A:P-t 图, 以直角坐标系的横轴表示气体的摄氏温度 t , 纵轴表示气体的压

强 P ,据查理定律表达式 ) 273

1(0t P P t +=可知一定质量气体在体积不变情况下, P-t 图上等容图线是一条斜直线。与纵轴交点坐标表示 0℃时压强。等容线延长 线通过横坐标 -273℃点。等容线的斜率与体积有关, V 大,斜率小。

B:P-T 图,在直角坐标系中,用横轴表示气体的热力学温度,纵轴表示气 体的压强, P-T 图中的等容线是一条延长线过原点的倾斜直线。 斜率与体积有关, 体积越大,斜率越小。 (由于气体温度降低到一定程度时,已不再遵守气体查理

)

一定质量的气体,分子总数不变,在等容变化中,单位体积内分子数不变。在 气体温度升高时, 气体分子的平均动能增大, 碰撞器壁的平均冲量增大, 气体的 压强随温度升高而增大。反之,温度降低时,气体的压强减小。

⑤查理定律适用条件

查理定理在气体的温度不太低,压强不太大的条件下适用。

(3)等压变化过程——盖·吕萨克定律

① 内容 A :一定质量的气体, 在压强不变的条件下, 温度每升高 (或降低) 1℃,

它的体积的增加(或减少)量等于 0℃时体积的 273

1。 B:一定质量的气体,在压强不变的条件下,它的体积跟热力学温度 成正比。

② 表达式:A :) 273

1(0t V V t += B:2

121T T V V = ③ 图象:在直角坐标系中,横轴分别表示摄氏温标,热力学温标;纵轴表示 气体的体积,一定质量气体的等压图线分别是图 5,图 6,如果进行两次等压变

P 1对应体积,所以 P 2<>

④ 盖·吕萨克定律的微观解释

一定质量的气体,气体的分子总数不变,当它温度升高时,分子的平均动 能增大 ,气体的压强要增大。这时使气体的体积适当增大,使单位体积内分子 数减小, 在单位时间内撞击单位面积器壁的分子数减小, 气体压强就可以保持不 变。

⑤ 盖·吕萨克定律的适应范围:

压强不太大,温度不太低的条件下适用。

5、理想气体的状态方程 :

(1)理想气体:能够严格遵守气体实验定律的气体,称为理想气体。理想气体 是一种理想化模型。 实际中的气体在压强不太大, 温度不太低的情况下, 均可视 为理想气体。

(2)理想气体的状态方程:C T

PV T V P T V P ==或 222111 一定质量的理想气体的状态发生变化时,它的压强和体积的乘积与热力学 温度的比值保持不变。即此值为—恒量。

6、克拉珀龙方程

由气态方程可知 =T

PV 恒量, 对于 1摩尔理想气体取 T=273K时, 可计算此恒 量 R=8.31J/mol, R 叫做普适气体恒量。对于任意质量 M 的理想气体,其摩尔数

为 n=u M (M-质量, u-摩尔质量)因而有 =T

PV u M R ,此方程叫克拉珀龙方程。 第九章

物态变化 第十章 热力学定律

选修 3-4

第十一章 机械振动

第十二章 机械波

第十三章 光(1、几何光学) 光的反射

1、反射定律

a

b

c

)

)

)

反射光线与入射光线和法线在同一平面内 反射光线和入射光线分层法线两侧

反射角等于入射角

?

?

?

?

?

2、镜面反射和漫反射都遵守反射定律

3、反射定律的应用

(1)平面镜对光线的作用

①不改变入射光的性质 ②控制光路

?

?

?

??

①不改变入射光的性质:

(见图二)

(图二)

②控制光路:

a :平面镜转过 θ角,其反射光线转过 2θ角(见图三)

b

:互相垂直的两平面镜,可使光线平行反向射光(见图四)

c :光线射到相互平行的两平面镜上,出射光线与入射光线平行(见图五)

(2)平面镜成像

① 像的形成 :如图所示 , 光源 “S” 发出的光线 , 经平面镜反射后 , 反射光线的反向沿长 线全部交于“ S '” , 即反射光线好像都从点“ S '” 。 (见图六)

② 平面镜成像作用

a . 已知点源 S , 作图确定像 S 的位置(见图七)

方法 : 根据反射定律作出两条入射光线的反射光线 , 反射光线的反向沿长线的交点即 像 S’

b . 已知光源 S’ 位置 , 作图确定能经平面镜观察到(见图八)

S 的像 S ', 眼睛所在的范围

方法 : ① 根据成像规律找到 S’

② 光线好象从 S ’ 射出

c . 已知眼睛上的位置 , 作图确定眼睛经平面镜所能观察到的范围 .

方法一 : 根据反射定律作用(见图九)

方法二 : 光线“好象”直接入射眼睛的像 E '(见图十

)

② 平面镜成像规律:正立、等大、虚像、像与物关于平面镜对称

光的折射:

(一) 、折射定律:

1、折射现象:

光从一种介质, 斜射入另一种介质的界面时, 其中一部分光进另一种介质中传播, 并且

改变了传播方向:这种现象叫折射观察 (光由一种介质, 垂直界面方向入射另一种介质时传 播方向不发生改变) 。 2、折射定律:

内容 ①折射光线跟入射光线和法线在同一平面上。 ②折射光线跟入射光线分居法线两侧。

③入射角正弦和折射角正弦之比等于常数。即 常数

sin sin i r =?

???

?

?? 3、折射率(n ) :

①定义:光从真空射入某介质时, 入射角正弦和折射角正弦的比, 称为该介质的折射率。 用 n 表示。

即 n i

r

=

sin sin ②折射率反映了介质对光的折射能力。如图光从真空以相同的 入射角 i ,入射不同介质时, n 越大,根据折射定律,折射角 r 越小, 则偏折角 θ越大。 ③折射率和光在该介质中传播速度有关。 a .折射率等于光在真空中速度 c ,与光在介质中速度 v 之比。

即 n c v

=

b .由于 c v >。所以 n >1

④光疏介质和光密介质: 光疏介质:折射率小的介质叫光疏介质。在光疏介质中,光速较大。 光密介质:折射率大的介质叫光密介质在光密介质中,光速较小。 4、反射和抑射现象中,光路可逆。 (二)全反射: 1、全反射现象: ①光从光密介质射入光疏介质时,折射角大于入射角, 当入射角增大到某一角度时,折射光消失,只剩下反射光, 光全部被反射回光密介质中,这种现象叫全反射。 ②增大入射角时,不但折射角和反射角增大,光的强度 也在变化, 即折射光越来越弱; 反射光越来越强; 全反射时, 入射光能量全部反射回到原来的介质中。 2、临界角(A ) : 定义:当光从某种介质射向真空时,折射角度为 90?时的入射角叫做临界角。 用 A 表示。根据折射定律:sin A n

=1 3、发生全反射的条件:

①光从光密介质入射光疏介质。 ②入射角大于临界角。

(三)棱镜:

1、棱镜的色散:

(1)棱镜对一束单色兴的作用:

一束光从空气,射向棱镜的一侧面时,经过两次折射, 出射光相对入射光方向偏折 δ角,出射光偏向底边。 (2)棱镜对白光的色散作用:

a .现象:白光通过三棱镜后被分解成不同的色光。并 按顺序排列为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫。

这种现象称色散现象。

b .说明:①白光是复色光,由不同颜色

的单色光组成。

②各种色光的偏折角度不同, 所

以介质对不同色光的折射率

不同。由于 n

c

v

=所以各种色

光在同一介质中的传播速度不同。

如图对红光偏折角最小;对红光折射率最小;红光在玻璃中传播速度最大。 对紫光偏折角最大;对紫光折射率最大;紫光在玻璃中传播速度最小。 2、全反射棱镜:

全反射棱镜, 为横截面是等腰直角三角形的棱镜它可以将光全部反射,

常用来控制光路。

(四) 、透镜:

1、透镜:是利用光的折射控制光路和成像的光学器材。

①透镜:是两个表面分别为球面(或一面为球面,另一面为平面)的透明体。

凸透镜:中间厚边缘薄的透镜。

凹透镜:中间薄边缘厚的透镜。

②透镜的光心、主轴、焦点和焦距的概念(略) 。

③本节研究的内容适用薄透镜、近轴光线。

2、透镜对光线的作用

凸透镜:对光线有会聚作用。

凹透镜:对光线有发散作用。

注意理解:

①透镜对光线的作用,是通过两次折射来实现的。 ②从凸透镜射出的光线不一定是会聚光束。 从凹透镜射出的光线也不一定是发散光束。 3、透镜成像规律:

4、透镜成像公式:

(1)公式: 111 u v f +=

符号:物距 u :取“ +” 。

像距 v :实像取“ +” ;虚像取“-” 。

焦距 f :凸透镜取“ +” ;凹透镜取“-” 。 (2)放大率(m ) :

5、透镜成像光路作图。

(1)三条基本光线。

a .

平行主轴的光线,经透镜折射后,出射光线过焦点。 b .过焦点的光线,经透镜折射后平行主轴。

c .过光心的光线,经透镜后不改变方向。

第十三章(2、 光的波动性 )

一、光的波动性

1、光的干涉

(1)双缝干涉实验

①装置:如图包括光源、单缝、双缝和屏

双缝的作用是将一束光分为两束

②现象: ③产生明暗条纹的条件:

如图两列完全相同的光波 , 射到屏上一点时 , 到两缝的路程差等于波长的整数倍 (即半波 长的偶数倍 ), 则该点产生明条纹 ; 到两缝的路程差等于半波长的奇数倍 , 则该点产生暗条纹。

即 ?S = λ

λ2

2

????

?????偶数 为明条纹

奇数 为暗条纹

P P

④ 光的干涉现象说明了光具有波动性。 由于红光入射双缝时,条纹间距较宽,所以红光波长较长,频率较小 紫光入射双缝时,条纹间距较窄,所以紫光波长较短,频率较大 ⑤ 光的传播速度,折射率与光的波长,频率的关系。 a ) v 与 n 的关系:v =

c n

b ) v , λ和 f 的关系:v =λf

(3)薄膜干涉 ①现象: 单色光照射薄膜,出现明暗相等距条纹 白色光照射薄膜,出现彩色条纹 实例:动膜、肥皂泡出现五颜六色 ②发生干涉的原因:是由于前表面的反射光线和反表面的反射光线叠加而成 (图 1) ③应用:a) 利用空气膜的干涉,检验工作是否平整(图 2) (图 1) (图 2

)

若工作平整则出现等间距明暗相同条纹 若工作某一点凹陷则在该点条纹将发生弯曲 若工作某一点有凸起,则在该点条纹将变为

b) 增透膜 2、光的衍射 (1)现象: ①单缝衍射

a) 单色光入射单缝时,出现明暗相同不等距条纹,中间亮条纹较宽,较亮两边亮 条纹较窄、较暗

b) 白光入射单缝时,出现彩色条纹 ② 园孔衍射: 光入射微小的圆孔时,出现明暗相间不等距的圆形条纹 ③ 泊松亮斑 光入射圆屏时,在园屏后的影区内有一亮斑 (2)光发生衍射的条件 障碍物或孔的尺寸与光波波长相差不多,甚至此光波波长还小时,出现明显 的衍射现象 3、光的电磁说

(1)麦克斯伟计算出电磁波传播速度与光速相同,说明光具有电磁本质

(3)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。

第十四章、电磁波

第十五章、相对论简介

选修 3-5

第十六章、动量守恒定律

第十七章、波粒二象性

一、光的核子性

1、光电效应

(1)光电效应在光(包括不可见光)的照射下,从物体发射出电子的现象称为光电 效应。

(2)光电效应的实验规律:

装置:

① 任 何 一 种 金 属 都 有 一 个 极 限 频 率 ,

入射光的频率必须大于这个极限频率才能

发生光电效应,低于极限频率的光不能发生光

电效应。

②光电子的最大初动能与入射光的强度无

关,光随入射光频率的增大而增大。

③大于极限频率的光照射金属时,光电流强度(反映单位时间发射出的光电子数的多 少) ,与入射光强度成正比。

④ 金属受到光照,光电子的发射一般不超过 10-9秒。

2、波动说在光电效应上遇到的困难

波动说认为:光的能量即光的强度是由光波的振幅决定的与光的频率无关。 所以波动说 对解释上述实验规律中的①②④条都遇到困难

3、光子说

(1)量子论:1900年德国物理学家普郎克提出:电磁波的发射和吸收是不连续的,而 是一份一份的,每一份电磁波的能量 E=hv

(2)光子论:1905年受因斯坦提出:空间传播的光也是不连续的,而是一份一份的, 每一份称为一个光子,光子具有的能量与光的频率成正比。

即:E=hv

其中 h 为普郎克恒量

h =6.63×10-34JS

4、光子论对光电效应的解释

金属中的自由电子, 获得光子后其动能增大, 当功能大于脱出功时, 电子即可脱离 金属表面, 入射光的频率越大, 光子能量越大,电子获得的能量才能越大, 飞出时最大初功

能也越大。

二、波粒二象性

1、光的干涉和衍射现象,说明光具有波动性,光电效应,说明光具有粒子性,所以光 具有波粒二象性。

2、个别粒子显示出粒子性,大量光子显示出波动性,频率越低波动性越显著,频率越 高粒子性越显著

3、光的波动性和粒子性与经典波和经典粒子的概念不同

(1)光波是几率波,明条纹是光子到达几率较大,暗条纹是光子达几率较小

这与经典波的振动叠加原理有所不同

(2)光的粒了性是指光的能量不连续性,能量是一份一份的光子,没有一定的形状, 也不占有一定空间,这与经典粒子概念有所不同

第十八章 原子结构

一、原子结构:

1、电子的发现和汤姆生的原子模型:

(1)电子的发现:

1897

电子的发现表明:原子存在精细结构,从而打破了原子不可再分的观念。

(2)汤姆生的原子模型:

1903年汤姆生设想原子是一个带电小球,它的正电荷均匀分布在整个球体内,而带负 电的电子镶嵌在正电荷中。

2、 α粒子散射实验和原子核结构模型

(1) α粒子散射实验:1909年,卢瑟福及助手盖革手吗斯顿完成

①装置:

②

a. 绝大多数 α粒子穿过金箔后,仍沿原来方向运动,不发生偏转。

b. 有少数 α粒子发生较大角度的偏转

c. 有极少数 α粒子的偏转角超过了 90度, 有的几乎达到 180度, 即被反向弹回。 (2)原子的核式结构模型:

由于 α粒子的质量是电子质量的七千多倍, 所以电子不会使 α粒子运动方向发生 明显的改变,只有原子中的正电荷才有可能对 α粒子的运动产生明显的影响。如果正电荷 在原子中的分布,像汤姆生模型那模均匀分布,穿过金箔的 α粒了所受正电荷的作用力在 各方向平衡, α粒了运动将不发生明显改变。散射实验现象证明,原子中正电荷不是均匀

分布在原子中的。

1911年,卢瑟福通过对 α

心存在一个很小的核, 称为原子核, 原子核集中了原子所有正电荷和几乎全部的质量, 带负 电荷的电子在核外空间绕核旋转。

原子核半径小于 10-14m ,原子轨道半径约 10-10m 。

3、玻尔的原子模型

(1)原子核式结构模型与经典电磁理论的矛盾(两方面)

a. 电子绕核作圆周运动是加速运动, 按照经典理论, 加速运动的电荷, 要不断地向周 围发射电磁波, 电子的能量就要不断减少, 最后电子要落到原子核上, 这与原子通常是稳定 的事实相矛盾。

b. 电子绕核旋转时辐射电磁波的频率应等于电子绕核旋转的频率, 随着旋转轨道的连 续变小, 电子辐射的电磁波的频率也应是连续变化, 因此按照这种推理原子光谱应是连续光 谱,这种原子光谱是线状光谱事实相矛盾。

(2)玻尔理论

上述两个矛盾说明, 经典电磁理论已不适用原子系统, 玻尔从光谱学成就得到启发, 利 用普朗克的能量量了化的概念,提了三个假设:

①定态假设:原子只能处于一系列不连续的能量状态中,在这些状态中原子是稳定的, 电子虽然做加速运动,但并不向外在辐射能量,这些状态叫定态。

②跃迁假设:原子从一个定态(设能量为 E 2)跃迁到另一定态(设能量为 E 1)时,它 辐射成吸收一定频率的光子,光子的能量由这两个定态的能量差决定,即 hv =E 2-E 1

③轨道量子化假设, 原子的不同能量状态, 跟电子不同的运行轨道相对应。 原子的能量 不连续因而电子可能轨道的分布也是不连续的。 即轨道半径跟电子动量 mv 的乘积等于 h/2π的 整 数 倍 , 即 :轨 道 半 径 跟 电 了 动 量 mv 的 乘 积 等 于 h/2π的 整 数 倍 , 即

mvr n h n

== 2 123

π

、 、 ??

n 为正整数,称量数数

(3)玻尔的氢子模型:

①氢原子的能级公式和轨道半径公式:玻尔在三条假设基础上, 利用经典电磁理论和牛 顿力学, 计算出氢原子核外电子的各条可能轨道的半径, 以及电子在各条轨道上运行时原子 的能量, (包括电子的动能和原子的热能。 )

氢原子中电子在第几条可能轨道上运动时,氢原子的能量 E n ,和电子轨道半径 r n 分别

为: E

E

n

r n r

n

n

n

=

=

?

?

?

??

=

1

2

1

123、 、 ??

其中 E 1、 r 1为离核最近的第一条轨道(即 n =1)的氢原子能量和轨道半径。即:E 1=-13.6ev, r1=0.53×10-10m (以电子距原子核无穷远时电势能为零计算 )

②氢原子的能级图:氢原子的各个定态的能量值, 叫氢原子的能级。 按能量的大小用图 开像的表示出来即能级图。

其中 n =1的定态称为基态。 n =2以上的定态,称为激发态。

第十九章、原子核 1、天然放射现象 (1)天然放射现象的发现:1896年法国物理学,贝克勒耳发现铀或铀矿石能放射出某 种人眼看不见的射线。这种射线可穿透黑纸而使照相底片感光。 放射性:物质能发射出上述射线的性质称放射性 放射性元素:具有放射性的元素称放射性 元素 天然放射现象:某种元素白发地放射射线 的现象,叫天然放射现象 是可以再分的 (2)放射线的成份和性质:用电场和磁场 来研究放射性元素射出的射线, 在电场中轨迹, 如图(1) :

2、原子核的衰变: (1)衰变:原子核由于放出某种粒子而转变成新核的变化称为衰变在原子核的衰变过 程中,电荷数和质量数守恒

γ射线是伴随 αβ、 衰变放射出来的高频光子流

在 β衰变中新核质子数多一个, 而质量数不变是由于反映中有一个中子变为一个质子和

一个电子,即:

(2) 半衰期:放射性元素的原子核的半数发生衰变所需要的时间, 称该元素的半衰期。

一放射性元素, 测得质量为 m, 半衰期为 T , 经时间 t 后, 剩余未衰变的放射性元素的质 量为 m m m t T

o =2/ 3、原子核的人工转变:原子核的人工转变是指用人工的方法(例如用高速粒子轰击原 子核)使原子核发生转变。

(1)质子的发现:1919年,卢瑟福用 α粒子轰击氦原子核发现了质子。

7142481711N He O H +→+

(2)中子的发现:1932年,查德威克用 α粒子轰击铍核,发现中子。

4、原子核的组成和放射性同位素

(1)原子核的组成:原子核是由质子和中子组成,质子和中子统称为核子

在原子核中:

质子数等于电荷数

核子数等于质量数

中子数等于质量数减电荷数

(2) 放射性同位素:具有相同的质子和不同中子数的原子互称同位素, 放射性同位素:具有放射性的同位素叫放射性同位素。

正电子的发现:用 α粒子轰击铝时,发生核反应。

发生 +β衰变,放出正电子

三、核能:

1、核能:核子结合成的子核或将原子核分解为核子时,都要放出或吸收能量,称为核 能。

例如:

2、质能方程:爱因斯坦提出物体的质量和能量的关系: E mc =2——质能方程

3、核能的计算:在核反应中,及应后的总质量,少于反应前的总质量即出现质量亏损, 这样的反就是放能反应,若反应后的总质量大于反应前的总质量,这样的反应是吸能反应。

吸收或放出的能量,与质量变化的关系为:??E mc =2 例:计算 ??m kg E ==?=-1166061027μ. ? 的质量相当的能量

()()

()??E m c J

ev mev =?=???=?=?=--2

278

210916606102997910149241009315109315. . . . .

为了计算方便以后在计算核能时我们用以下两种方法

方法一:若已知条件中 ?m 以千克作单位给出,用以下公式计算

??E m c =?2

公式中单位:??m kg C m s E J — — ; /; =

方法二:若已知条件中 ?m 以 μ作单位给出,用以下公式计算

()?E Dm Mev m =?9315. /

公式中单位:Dm kg — ; ?E =Mev

4、释放核能的途径——裂变和聚变

(1)裂变反应:

①裂变:重核在一定条件下转变成两个中等质量的核的反应,叫做原子核的裂变反应。 例如:

②链式反应:在裂变反应用产生的中子,再被其他铀核浮获使反应继续下去。

链式反应的条件:a b ) ) 裂变物质的体积,超过临界体积 有中子进入裂变物质 ??? ③ 裂变时平均每个核子放能约 1Mev 能量 1kg 全部裂变放出的能量相当于 2500吨优质煤完全燃烧放出能量

(2)聚变反应:

①聚变反应:轻的原子核聚合成较重的原子核的反应,称为聚变反应。

例如:12132401176H H He n Mev +→++.

②平均每个核子放出 3Mev 的能量 ③聚变反应的条件;几百万摄氏度的高温

范文二：人教版高中物理选修3-5公式总结

篇一:2015高中物理选修3-5_知识点总结

2015选修3-5知识汇总

一、弹性碰撞且一动(m1)一静(m2)

解题技巧 ? 明确物理过程，列动量守恒注意方向(正负号) ? 算相对位移用，摩擦生热等于系统动能减少量 ? 注意碰撞会有能量损失，过程需选碰撞后到共速 二、波粒二象性

1、1900年普朗克能量子假说，电磁波的发射和吸收是不连续的，而是一份一份的E=hv

2、赫兹发现了光电效应，1905年，爱因斯坦量解释了光电效应，提出光子说及光电效应方程 3、光电效应

? 每种金属都有对应的?c和W0，入射光的频率必须大于这种金属极限频率才能发生光电效应 ? 光电子的最大初动能与入射光的强度无关，光随入射光频率的增大而增大(EKm?h??W0)。 ?入射光频率一定时，光电流强度与入射光强度成正比。

1

,

? 光电子的发射时间一般不超过109秒，与频率和光强度无关。

4、光电效应和康普顿效应说明光的粒子性，干涉、衍射、偏振说明光的波动性 5(光电效应方程

EKm?h??W0 ?c=W0/h

6、光的波粒二象性 物质波 概率波 不确定性关系

? 大量光子表现出的波动性强，少量光子表现出的粒子性强;频率高的光子表现出的粒子性强，频

率低的光子表现出的波动性强(

? 实物粒子也具有波动性 ??

?

h

??

h

这种波称为德布罗意波，也叫物质波。 p

? 从光子的概念上看，光波是一种概率波 ? 不确定性关系:?x?p?

h

4?

三、原子核式结构模型

1、1897 2、?粒子散射实验和原子核结构模型 (1)?粒

2

子散射实验:1909年，卢瑟福?装置:? a. 绝大多数?粒子穿过金箔后，仍沿原来方向运动，不发生偏转。b. 有少数?粒子发生较大角度的偏转

c. 有极少数?粒子的偏转角超过了90度，有的几乎达到180度，即被反向弹回。 3、几个考点

? 卢瑟福的?粒子散射，说明了原子具有核式结构。 ? 汤姆孙发现电子，说明了原子可再分或原子有复杂结构 ? 放射性现象，说明了原子核具有复杂结构 4、玻尔理论 (1)经典电磁理论不适用原子系统，玻尔从光谱学成就得到启发，利用普朗克的能量量了化的概念，提了三个假设:

? 定态假设:原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些状态中原子是稳定的 ?跃迁假设:电子跃迁辐射成吸收一定频率的光子，光子的能量由Em-En =hv严格决定 ?轨道量子化假设，原子的不同能量状态，跟电子不同的运行轨道相对应。 (2)玻尔的氢子模型: ?氢原子的能级公式和轨道半径公式: 氢原子中电子在第几条可能轨道上运动时，氢原子的能量

E1?

?

En，和电子轨道半径rn分别为:2、3…… n2?n?1、

rn?n2r1??

En?

3

? 氢原子的能级图:n=3、4、5、6跃迁到n=2为可见光，频率由大到小?X光紫外线可见光

其中?射线来源于原子核，X光来源于核外内层电子跃迁，紫外线、可见光及红外线来源于最外

层电子跃迁

其中n=1的定态称为基态。n=2以上的定态，称为激发态。 ?光子E?h??h

c

?

2

，n=3跃迁到n=1发出三种光子(CN),?1??2??3则h

c

?1

?h

c

?2

?h

c

?3

(2)玻尔模型只能解释氢原子，不能解释其他原子

四、原子核的组成

2、衰变:电荷数和质量数守恒，但质子数和中子数不守恒

4

?射线是伴随?、?衰变放射出来的高频光子流，?、?衰变不能同时发生

在?衰变中新核质子数多一个，而质量数不变是由于

2、

半衰期:放射性元素的原子核的半数发生衰变所需要的时间，称该元素的半衰期。

半衰期与物理及化学环境无关 3、放射性的应用与防护 放射性同位素

人工放射性同位素1000多种，天然的只有40多种 正电子的发现:用?粒子轰击铝时，发生核反应。

1934年，约里奥?居里和伊丽芙?居里 (小居里) 发现经过α粒子轰击的铝片中含有放射性磷

27301

4

2He?13Al?15P?0n

发生+?衰变，放出正电子

与天然的放射性物质相比，人造放射性同位素: ? 放射强度容易控制 ? 可以制成各种需要的形状 ? 半衰期更短 ? 放射性废料容易处理 放射性同位素的应用

A、由于γ射线贯穿本领强，可以用来γ射线检查金属内部有没有砂眼或裂纹

B、利用射线的穿透本领与物质厚度密度的关系，来检查

5

各种产品的厚度和密封容器中液体的高度等，从而实现自动控制

C、利用射线使空气电离而把空气变成导电气体，以消除化纤、纺织品上的静电 D、利用射线照射植物，引起植物变异而培育良种，也可以利用它杀菌、治病等 二、作为示踪原子:用于工业、农业及生物研究等. 4、核力与结合能 质量亏损

核力是短程力、核力具有饱和性、核力与具有电荷无关性

比结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定。

质量亏损:核聚变与核裂变都会放出能量，质量都会减少，核电站与原子弹为核裂变，氢弹与太阳内部为核聚变

爱因斯坦质能方程E=mc2 ΔE=Δm?c2 1uc2=931.5MeV

(表示1u 的质量变化相当于931.5Me V的能量改变) 5、核反应方程

熟记一些实验事实的核反应方程式。 (1)卢瑟福用α粒子轰击氦核，发现质子:(2)贝克勒耳发现天然放射现象:

147

41

N?2He?17O?81H

α衰变 β衰变

2389223490

6

U?

23490

Th?

2

4

eH

Th?23491Pa??1e

4

2

9

(3) 查德威克用α粒子轰击铍核打出中子 4Be?

He?

12

6C?01 n

(4) 小居里(约里奥-居里)发现正电子

112

(5) 轻核聚变 0n?1H?1H??

27

13303014301

P?14Si?0e Al?2He?15P?0n和15

(6) 重核聚变2.熟记一些粒子的符号

235

7

9211

U?0n?136Xe?10540n

123410

α粒子(2、质子(1、中子(0、电子(?1、氘核(1、氚核(1H)H)H) He)n)e)

114(重核裂变 核聚变? 释放核能的途径——裂变和聚变 (1)裂变反应: ?裂变:重核在一定条件下转变成两个中等质量的核的反应，叫做原子核的裂变反应。

例如:

?链式反应:在裂变反应用产生的中子，再被其他铀核浮获使反应继续下去。

?a)裂变物质的体积，超过临界体积链式反应的条件:?

b)有中子进入裂变物质?

?1kg

裂变时平均每个核子放能约1Mev能量

全部裂变放出的能量相当于2500吨优质煤完全燃烧放出能量

(2)聚变反应:

?聚变反应:轻的原子核聚合成较重的原子核的反应，称为聚变反应。

2341例如:1H?1H?2He?0n?17.6Mev

?平均每个核子放出3Mev的能量 ?聚变反应的条件;

8

几百万摄氏度的高温

篇二:高中物理选修3-5知识点整理

高中物理选修3-5知识点梳理

一、动量动量守恒定律

1、动量:可以从两个侧面对动量进行定义或解释:?物体的质量跟其速度的乘积，叫做物体的动量。?动量是物体机械运动的一种量度。

动量的表达式P = mv。单位是kg?ms.动量是矢量，其方向就是瞬时速度的方向。因为速度是相对的，所以动量也是相对的。

2、动量守恒定律:当系统不受外力作用或所受合外力为零，则系统的总动量守恒。动量守恒定律根据实际情况有多种表达式，一般常用等号左右分别表示系统作用前后的总动量。

运用动量守恒定律要注意以下几个问题: ?动量守恒定律一般是针对物体系的，对单个物体谈动量守恒没有意义。 ?对于某些特定的问题, 例如碰撞、爆炸等，系统在一个非常短的时间内，系统内部各物体相互作用力，远比它们所受到外界作用力大，就可以把这些物体看作一个所受合外力为零的系统处理, 在这一短暂时间内遵循动量守恒定律。

?计算动量时要涉及速度，这时一个物体系内各物体的速度必须是相对于同一惯性参照系的，一般取地面为参照物。

9

?动量是矢量，因此“系统总动量”是指系统中所有物体动量的矢量和，而不是代数和。

?动量守恒定律也可以应用于分动量守恒的情况。有时虽然系统所受合外力不等于零，但只要在某一方面上的合外力分量为零，那么在这个方向上系统总动量的分量是守恒的。

?动量守恒定律有广泛的应用范围。只要系统不受外力或所受的合外力为零，那么系统内部各物体的相互作用，不论是万有引力、弹力、摩擦力，还是电力、磁力，动量守恒定律都适用。系统内部各物体相互作用时，不论具有相同或相反的运动方向;在相互作用时不论是否直接接触;在相互作用后不论是粘在一起，还是分裂成碎块，动量守恒定律也都适用。

3、动量与动能、动量守恒定律与机械能守恒定律的比较。

动量与动能的比较:

?动量是矢量, 动能是标量。 ?动量是用来描述机械运动互相转移的物理量而动能往往用来描述机械运动与其他运动(比如热、光、电等)相互转化的物理量。比如完全非弹性碰撞过程研究机械运动转移——速度的变化可以用动量守恒，若要研究碰撞过程改变成内能的机械能则要用动能为损失去计算了。所以动量和动能是从不同侧面反映和描述机械运动的物理量。

动量守恒定律与机械能守恒定律比较:前者是矢量式，有

10

广泛的适用范围，而

后者是标量式其适用范围则要窄得多。这些区别在使用中一定要注意。

4、碰撞:两个物体相互作用时间极短，作用力又很大，其他作用相对很小，运动状态发生显著化的现象叫做碰撞。

以物体间碰撞形式区分，可以分为“对心碰撞”(正碰), 而物体碰前速度沿它们质心的连线;“非对心碰撞”——中学阶段不研究。

以物体碰撞前后两物体总动能是否变化区分，可以分为:“弹性碰撞”。碰撞前后物体系总动能守恒;“非弹性碰撞”，完全非弹性碰撞是非弹性碰撞的特例，这种碰撞，物体在相碰后粘合在一起，动能损失最大。

各类碰撞都遵守动量守恒定律和能量守恒定律，不过在非弹性碰撞中，有一部分动能转变成了其他形式能量，因此动能不守恒了。

二、验证动量守恒定律(实验、探究) ?

【实验目的】研究在弹性碰撞的过程中，相

互作用的物体系统动量守恒(

【实验原理】利用图2-1的装置验证碰撞中

的动量守恒，让一个质量较大的球从斜槽上

滚下来，跟放在斜槽末端上的另一个质量较

小的球发生碰撞，两球均做平抛运动(由于

11

下落高度相同，从而导致飞行时间相等，我图2-1

们用它们平抛射程的大小代替其速度(小球的质量可以测出，速度也可间接地知道，如满足动量守恒式m1v1=m1v1,+m2v2,，则可验证动量守恒定律( 进一步分析可以知道，如果一个质量为m1，速度为v1的球与另一个质量为m2，速度为v2的球相碰撞，碰撞后两球的速度分别为v1,和v2,，则由动量守恒定律有:m1v1=m1v1,+m2v2,.

【实验器材】两个小球(大小相等，质量不等);斜槽;重锤线;白纸;复写纸;天平;刻度尺;圆规(

【实验步骤】

1.用天平分别称出两个小球的质量m1和m2;

2.按图2-1

安装好斜槽，注意使其末端切线水平，并在地面适

P 图2-2

当的位置放上白纸和复写纸，并在白纸上记下重锤线所指的位置O点.

3.首先在不放被碰小球的前提下，让入射小球从斜槽上同一位置从静止滚下，重复数次，便可在复写纸上打出多个点，用圆规作出尽可能小的圆，将这些点包括在圆内，则圆心就是不发生碰撞时入射小球的平均位置P点如图2-2。

4.将被碰小球放在斜槽末端上，使入射小球与被碰小球能发生正碰;

12

5.让入射小球由某一定高度从静止开始滚下，重复数次，使两球相碰，按照步骤(3)的办法求出入球落地点的平均位置M和被碰小球落地点的平均位置N;

6.过ON在纸上做一条直线，测出OM、OP、ON的长度;

7.将数据代入下列公式，验证公式两边数值是否相等(在实验误差允许的范围内):m1?OP=m1?OM+m2?ON

【注意事项】

1(“水平”和“正碰”是操作中应尽量予以满足的前提条件(

2(测定两球速度的方法，是以它们做平抛运动的水平位移代表相应的速度(

3(斜槽末端必须水平，检验方法是将小球放在平轨道上任何位置，看其能否都保持静止状态(

4(入射球的质量应大于被碰球的质量(

5(入射球每次都必须从斜槽上同一位置由静止开始滚下(方法是在斜槽上的适当高度处固定一档板，小球靠着档板后放手释放小球(

6(实验过程中，实验桌、斜槽、记录的白纸的位置要始终保持不变(

7(m1?OP=m1?OM+m2?ON式中相同的量取相同的单位即可(

【误差分析】

误差来源于实验操作中，两个小球没有达到水平正碰，一

13

是斜槽不够水平，二是两球球心不在同一水平面上，给实验带来误差(每次静止释放入射小球的释放点越高，两球相碰时作用力就越大，动量守恒的误差就越小(应进行多次碰撞，落点取平均位置来确定，以减小偶然误差(

下列一些原因可能使实验产生误差:

1(若两球不能正碰，则误差较大;

2(斜槽末端若不水平，则得不到准确的平抛运动而造成误差;

3(O、P、M、N各点定位不准确带来了误差;

4(测量和作图有偏差;

5(仪器和实验操作的重复性不好，使得每次做实验时不是统一标准(

三、弹性碰撞和非弹性碰撞 ?

篇三:高中物理3-5知识点_总结

物理选修3-5知识点总结

一、动量守恒定律

1、 动量守恒定律的条件:系统所受的总冲量为零(不受力、所受外力的矢量和为零或外力的作用远小于系统内物体间的相互作用力)，即系统所受外力的矢量和为零。(碰撞、爆炸、反冲) 注意:内力的冲量对系统动量是否守恒没有影响，但可改变系统内物体的动量。内力的冲量是系统内物体间动量传递的原因，而外力的冲量是改变系统总动量的原

14

因。

2、动量守恒定律的表达式m1v1+m2v2=m1v1+m2v2 (规定正方向) ?p1=—?p2

3、某一方向动量守恒的条件:系统所受外力矢量和不为零，但在某一方向上的力为零，则系统在这个方向上的动量守恒。必须注意区别总动量守恒与某一方向动量守恒。

4、碰撞

(1)完全非弹性碰撞:获得共同速度，动能损失最多动量守恒，;

(2)弹性碰撞:动量守恒，碰撞前后动能相等;动量守恒， ;动能守恒， ;

特例1:A、B两物体发生弹性碰撞，设碰前A初速度为v0，B静止，则碰后速度2mA/// vA?mA?mBmA?mBv0，vB=mA?mBv0(

特例2:对于一维弹性碰撞，若两个物体质量相等，则碰撞后两个物体互换速度(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)一般碰撞:有完整的压缩阶段，只有部分恢复阶段，动量守恒，动能减小。

5、人船模型——两个原来静止的物体(人和船)发生相互作用时，不受其它外力，对这两个物体组成的系统来说，动量守恒，且任一时刻的总动量均为零，由动量守恒定律，

15

有mv = MV (注意:几何关系)

二、量子理论的建立 黑体和黑体辐射

1、量子理论的建立:1900年德国物理学家普朗克提出振动着的带电微粒的能量只能是某个最小能量值ε的整数倍，这个不可再分的能量值ε叫做能量子ε= hν。h为普朗克常数(6.63×10J.S)

2、黑体:如果某种物体能够完全吸收入射的各种波长电磁波而不发生反射，这种物体就是绝对黑体，简称黑体。

3、黑体辐射:黑体辐射的规律为:温度越高各种波长的辐射强度都增加，同时，辐射强度的

第1 页， 共 7 页-34

极大值向波长较短的方向移动。(普朗克的能量子理论很好的解释了这一现象)

三、光电效应 光子说 光电效应方程

1、光电效应(表明光子具有能量)

(1)光的电磁说使光的波动理论发展到相当完美的地步，但是它并不能解释光电效应的现象。在光(包括不可见光)的照射下从物体发射出电子的现象叫做光电效应，发射出来的电子叫光电子。(实验图在课本)

(2)光电效应的研究结果:

新教材:?存在饱和电流，这表明入射光越强，单位时间内发射的光电子数越多;?存在遏止电压:强弱无关，当入

16

射光的频率低于截止频率时不能发生光电效应;?效应具有瞬时性:光电子的发射几乎是瞬时的，一般不超过10-9s。

老教材:?任何一种金属，都有一个极限频率，入射光的频率必须大于这个极限频率，才((((((((((((((((能产生

光电效应;低于这个频率的光不能产生光电效应;?光电子的最大初动能与入射((((((((((((光的强度无关，只随着入射光频率的增大而增大;?入射光照到金属上时，光电子的发(((((((((((((((射几乎是瞬时的，一般不超过10s;?当入射光的频率大于极限频率时，光电流的强度(((((((

与入射光的强度成正比。

(3)光电管的玻璃泡的内半壁涂有碱金属作为阴极K(与电源负极相连)，是因为碱金属有较小的逸出功。

2、光子说:光本身就是由一个个不可分割的能量子组成的，频率为ν的光的能量子为hν。这些能量子被成为光子。

3、光电效应方程:EK = h?- WO (掌握Ek/Uc—ν图象的物理意义)同时，h?截止 -9= WO(Ek

是光电子的最大初动能;W是逸出功，即从金属表面直接飞出的光电子克服正电荷引力(((((((((

所做的功。)

四、康普顿效应(表明光子具有动量)

1、1918-1922年康普顿(美)在研究石墨对X射线的散射时发现:光子在介质中和物质微粒相互作用，可以使光的传

17

播方向发生改变，这种现象叫光的散射。

2、在光的散射过程中，有些散射光的波长比入射光的波长略大，这种现象叫康普顿效应。 (

3、光子的动量:五、光的波粒二象性 物质波 概率波 不确定关系

1、光的波粒二象性:干涉、衍射和偏振以无可辩驳的事实表明光是一种波;光电效应和康普(((((((((((((((

第2 页， 共 7 页

顿效应又用无可辩驳的事实表明光是一种粒子，由于光既有波动性，又有粒子性，只能(((

认为光具有波粒二象性。但不可把光当成宏观观念中的波，也不可把光当成宏观观念中的粒子。少量的光子表现出粒子性，大量光子运动表现为波动性;光在传播时显示波动性，与物质发生作用时，往往显示粒子性;频率小波长大的波动性显著，频率大波长小的粒子性显著。(P41 电子干涉条纹对概率波的验证)

2、光子的能量E=hν，光子的动量p=h/λ表示式也可以看出，光的波动性和粒子性并不矛盾:

表示粒子性的粒子能量和动量的计算式中都含有表示波的特征的物理量——频率ν和波长λ。由以上两式和波速公式c=λν还可以得出:E = p c。

3、物质波:1924年德布罗意(法)提出，实物粒子和光

18

子一样具有波动性，任何一个运动((

着的物体都有一种与之对应的波，

这种波叫物质波，也叫德布罗意波。(P38 电子的衍射图样;电子显微镜的分辨率为何远远高于光学显微镜)

4、概率波:从光子的概念上看，光波是一种概率波。

5，?x表示粒子位置的不确定量，?p表示粒子在x方向上的动量的不确定量。 (为何粒子位置的不确定量?x越小，粒子动量的不确定量?p越大，用单缝衍射进行解释, P43 图)

六、原子核式模型机构

1、1897年汤姆生(英)发现了电子，提出原子的枣糕模型，揭开了研究原子结构的序幕。(谁发现了阴极射线,)

2、1909年起英国物理学家卢瑟福做了α粒子轰击金箔的实验，即α粒子散射实验(实验装置见必修本P257)得到出乎意料的结果:绝大多数粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进，少数α粒子却发生了较大的偏转，并且有极少数α粒子偏转角超过了90?，有的甚至被弹回，偏转角几乎达到180?。(P53 图) 3、卢瑟福在1911年提出原子的核式结构学说:在原子的中心有一个很小的核 ，叫做原子核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外空间里(((((((((((绕着核旋转。

按照这个学说，可很好地解释α粒子散射实验结果，α粒

19

子散射实验的数据还可以估(计原子核的大小(数量级为10m)和原子核的正电荷数。 原子序数=核电荷数=质子数=核外电子数。

七、氢原子的光谱

1、光谱的种类:(1)发射光谱:物质发光直接产生的光谱。炽热的固体、液体及高温高压

第3 页， 共 7 页-15

气体发光产生连续光谱;稀薄气体发光产生线状谱，不同元素的线状谱线不同，又称特征谱线。(2)吸收光谱:连续谱线中某些频率的光被稀薄气体吸收后产生的光谱，元素能发射出何种频率的光，就相应能吸收何种频率的光，因此吸收光谱也可作元素的特征谱线。

2、氢原子的光谱是线状的(这些亮线称为原子的特征谱线)，即辐射波长是分立的。

3、基尔霍夫开创了光谱分析的方法:利用元素的特征谱线(线状谱或吸收光谱)鉴别物质的分析方法。

八、原子的能级

1、卢瑟福的原子核式结构学说跟经典的电磁理论发生矛盾(矛盾为:a、原子是不稳定的;b、原子光谱是连续谱)，1913年玻尔(丹麦)在其基础上，把普朗克的量子理论运用到原子系统上，提出玻尔理论。

2、玻尔理论的假设:

20

(1)原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些状态中原子是稳定的，电子虽然绕核运动，但并不向外辐射能量，这些状态叫做定态。氢原子的各个定态的能量值，叫做它的能级。原子处于最低能级时电子在离核最近的轨道上运动，这种定态叫做基态;((原子处于较高能级时电子在离核较远的轨道上运动的这些定态叫做激发态。

(2)原子从一种定态(设能量为En)跃迁到另一种定态(设能量为Em)时，它辐射(或

吸收)一定频率的光子，光子的能量由这两种定态的能量差决定，即

(能级图见3-5第64页)

(3)原子的不同能量状态跟电子沿不同的圆形轨道绕核运动相对应。原子的定态是不连((续的，因此电子的可能轨道的分布也是不连续的。 (3、玻尔计算公式:rn =1 , En

= E1/n (n=1,2,3??)r1

=0.53?10 m , E1 = -13.6eV ,分别代表第一条(即离核最近的)可能轨道的半径和电子在这条轨道上运动时的能量。(选定离核无限远处的电势能为零，电子从离核无限远处移到任一轨道上，都是电场力做正功，电势能减少，所以在任一轨道上，电子的电势能都是负值，而且离核越近，电势能越小。)

4、原子从低能级向高能级跃迁时只能吸收一定频率的光子;而从某一能级到被电离可以吸收能量大于或等于电离能

21

的任何频率的光子。

第4 页， 共 7 页2 2-10

5、一群氢原子处于量子数为n的激发态时，可能辐射出的光谱线条数为N= 。

6、玻尔模型的成功之处在于它引入了量子概念(提出了能级和跃迁的概念，能解释气体导电时发光的机理、氢原子的线状谱)，局限之处在于它过多地保留了经典理论(经典粒子、轨道等)，无法解释复杂原子的光谱。

7、现代量子理论认为电子的轨道只能用电子云来描述。

8、光谱测量发现原子光谱是线状谱和夫兰克—赫兹实验证实了原子能量的量子化(即原子中分立能级的存在)

九、原子核的组成

1、1919年卢瑟福用α粒子轰击氮原子核发现质子即氢原子核。核反应方程______________。

2、卢瑟福预想到原子内存在质量跟质子相等的不带电的中性粒子，即中子。查德威克经过研究，证明:用天α射线轰击铍时，会产生一种看不见的贯穿能力很强(10-20厘米的铅板)的不带电粒子，用其轰击石蜡时，竟能从石蜡中打出质子，此贯穿能力极强的射线即为设想中的中子。核反应方程___ ______________。

3、质子和中子统称核子，原子核的电荷数等于其质子数，原子核的质量数等于其质子数与中子数的和。具有相同质子

22

数的原子属于同一种元素;具有相同的质子数和不同的中子数的原子互称同位素。

4、天然放射现象

(1)人类认识原子核有复杂结构和它的变化规律，是从天然放射现象开始的。 (((((((((((((((

(2)1896年贝克勒耳发现放射性，在他的建议下，玛丽?居里和皮埃尔?居里经过研究发

现了新元素钋和镭。

(3)用磁场来研究放射线的性质(图见3-5第74页):

?α射线带正电，偏转较小，α粒子就是氦原子核，贯穿本领很小，电离作用很强，使底片感光作用很强;?β射线带负电，偏转较大，是高速电子流，贯穿本领很强(几毫米的铝板)，电离作用较弱;?γ射线中电中性的，无偏转，是波长极短的电磁波，贯穿本领最强(几厘米的铅板)，电离作用很小。

1、原子核由于放出某种粒子而转变为新核的变化叫做原子核的衰变。在衰变中电荷数和质量数都是守恒的(注意:质量并不守恒。)。γ射线是伴随α射线或β((

独的γ衰变(γ衰变:原子核处于较高能级，辐射光子后跃迁到低能级。)。α衰变举(((((((

例 ;β衰变举例 。

第5 页， 共 7 页

23

24

范文三：高中物理选修3-5公式

物理选修3-5公式 一、碰撞与动量守恒

1、动量：p =mv ，矢量，单位：kg ·m/s 2、动量的变化：△p =mv 2－mv 1 (一维) 是矢量减法，一般选初速度方向为正方向

p 2

3、动量与动能的关系：p =2mE k ，E k =

2m

4、冲量： I =Ft ，矢量，单位：N ·s

5、动量定理： I =△p ，或Ft =mv 2－mv 1 (一维)

6、动量守恒定律： m 1v 1＋m 2v 2=m 1v 1′＋m 2v 2′ (一维) 条件：系统受到的合外力为零． 7、实验——验证动量守恒定律： m 1·OP=m1·ON+m2·O ′M 8、弹性碰撞：没有动能损失

v 1' =

m 1-m 21

v 0，v 2' =v

m 1+m 2m 1+m 20

(牛顿摆中m 1=m 2，故v 1′=0，v 2′=v 0，入射球损失的动能最多) ．．．9、完全非弹性碰撞：系统损失的动能最多 m 1v 0=(m 1＋m 2) v ′ ．．10、若m 、M 开始均静止，且系统动量守恒，则：mv 1=Mv 2，ms 1=Ms 2

二、波粒二象性 1、光子的能量：E =hv = v 为光的频率，λ为光的波长

λ

其中h =6.63×10－34J ·s

2

2、遏止电压：eU =1mv max =E km

2

23、爱因斯坦光电效应方程：hv =mv m ax +W

2

4、光源发出的光子数：n =

hc

5、康普顿效应——光子的动量：p =h

6、德布罗意波的波长：λ=

p

三、原子结构之谜

1、汤姆生用电磁场测定带电粒子的荷质比：

q

=B 2d 2

2、分子、原子的半径约为10－10m 原子核的半径约为10－14m 核子(质子、中子) 的半径约为10－15m 3、巴耳末系(可见光区) ： 1=R (12-12), n =3, 4, 5...

2

n

对于氢原子，R =1.097×107m －1

4、氢原子的能级公式和轨道半径公式： E n =2E 1，r n =n 2r 1

n

其中n 叫量子数，n =1, 2, 3…. E 1=－13.6eV ，r 1=0.53×105、能级跃迁：hv =E m －E n

四、原子核

1

1、剩余的放射性元素质量：m =m 0? 1??T

?2?t 1

2、剩余的放射性元素个数：n =n 0? 1??T 2

?2?

4171

3、卢瑟福发现质子：147N +2He →8O +1H 41214、査德威克发现中子：94B e +2He →6C +0n 23445、α衰变：23892U →90T h +2H e

23416、β衰变：23490T h →91P a +-1e +v (v 射线)

－10

m

7、居里夫妇发现放射性同位素：

274301

13A l +2He →15P +0n 3030015P →14S i +1e

+v (中微子)

8、爱因斯坦质能方程：E =m ?c 2，?E =?m ?c 2

1801441

9、重核的裂变：23592U +0n →36K r +56B a +30n 34110、轻核的聚变：21H +1H →2H e +0n

范文四：高中物理选修3-5

高中物理选修3-5知识点梳理

1、普朗克量子假说

1. 创立标志：1900年普朗克在德国的《物理年刊》发表《论正常光谱能量分布定律》的论文，标志着量子论的诞生。

2. 量子论的主要内容：①普朗克认为物质的辐射能量并不是无限可分的，其最小的、不可分的能量单元即“能量子”或称“量子”，也就是说组成能量的单元是量子。②物质的辐射能量不是连续的，而是以量子的整数倍跳跃式变化的。

3. 量子论的发展①1905年，爱因斯坦将量子概念推广到光的传播中，提出了光量子论。②1913年，英国物理学家玻尔把量子概念推广到原子内部的能量状态，提出了一种量子化的原子结构模型，丰富了量子论。③到1925年左右，量子力学最终建立。 4．实验规律：1）随着温度的升高，黑体的辐射强度都有增加； 2）随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长较短方向移动。

2、光电效应

1、光电效应⑴光电效应在光（包括不可见光）的照射下，从物体发射出电子的现象称为光电效应。⑵光电效应的实验规律：装置：如右图。①任何一种金属都有一个极限频率，入射光的频率必须大于这个极限频率才能发生光电效应，低于极限频率的光不能发生光电效应。②光电子的最大初动能与入射光的强度无关，光随入射光频率的增大而增大。③大于极限频率的光照射金属时，光电流强度（反映单位时间发射出的光电子数的

－9

多少），与入射光强度成正比。④ 金属受到光照，光电子的发射一般不超过10秒。 2、光子说⑴量子论：1900年德国物理学家普朗克提出：电磁波的发射和吸收是不连续的，而是一份一份的，每一份电磁波的能量ε=h ν. ⑵光子论：1905年爱因斯坦提出：空间传播的光也是不连续的，而是一份一份的，每一份称为一个光子，光子具有的能量与光的频率成正比。即：ε=h ν. （其中ν是电磁波的频率，h 为普朗克恒量：h =6.63×10－34J ?s 3、光子论对光电效应的解释

金属中的自由电子，获得光子后其动能增大，当功能大于脱出功时，电子即可脱离金属表面，入射光的频率越大，光子能量越大，电子获得的能量才能越大，飞出时最大初功能也越大。4．光电效应方程：E k =h ν-W 0

（E k 是光电子的最大初动能，当E k =0 时，νc 为极限频率，νc =

W 0

. ） h

3、光的波粒二象性

实物粒子也具有波动性，这种波称为德布罗意波，也叫物质波。满则下列关系：

εh ν=，λ=

h P

从光子的概念上看，光波是一种概率波.

4、原子核式结构模型

1、电子的发现和汤姆生的原子模型：

⑴电子的发现：1897年英国物理学家汤姆生，对阴极射线进行了一系列研究，从而发现了电子。

电子的发现表明：原子存在精细结构，从而打破了原子不可再分的观念。 ⑵汤姆生的原子模型：1903年汤姆生设想原子是一个带电小球，它的正电荷均匀分布在整个球体内，而带负电的电子镶嵌在正电荷中。

2、粒子散射实验和原子核结构模型⑴粒子散射实验：1909年，卢瑟福及助手盖革和马斯顿完成的. 现象：

a. 绝大多数粒子穿过金箔后，仍沿原来方向运动，不发生偏转。 b. 有少数粒子发生较大角度的偏转

c. 有极少数粒子的偏转角超过了90°，有的几乎达到180°，即被反向弹回。3，1911年，卢瑟福通过对粒子散射实验的分析计算提出原子核式结构模型：在原子中心存在一个很小的核，称为原子核，原子核集中了原子所有正电荷和几乎全部的质量，带负电荷的电子在核外空间绕核旋转。

5、氢原子光谱

1885年，巴耳末对当时已知的，在可见光区的14条谱线作了分析，发现这些谱线的波

111

长可以用一个公式表示：=R (2-2) n=3，4，5，…

λ2n

6、原子的能级

⑵玻尔理论

①定态假设：原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些状态中原子是稳定的，电子虽然做加速运动，但并不向外在辐射能量，这些状态叫定态。

②跃迁假设：原子从一个定态（设能量为E m ）跃迁到另一定态（设能量为E n ）时，它辐射成吸收一定频率的光子，光子的能量由这两个定态的能量差决定，即 hv =E m －E n ③轨道量子化假设，原子的不同能量状态，跟电子不同的运行轨道相对应。原子的能量不连续因而电子可能轨道的分布也是不连续的。

7、原子核的组成

1、天然放射现象

⑴天然放射现象的发现：1896年法国物理学，贝克勒耳发现铀或铀矿石能放射出某种人

原子核的组成：原子核是由质子和中子组成，质子和中子统称为核子

在原子核中有：质子数等于电荷数、核子数等于质量数、中子数等于质量数减电荷数

8、原子核的衰变

⑴衰变：原子核由于放出某种粒子而转变成新核的变化称为衰变在原子核的衰变过程中，电荷数和质量数守恒

在β衰变中新核质子数多一个，而质量数不变是由于反映中有一个中子变为一个质

110

子和一个电子，即：0n →1H +-1e .

γ辐射伴随着α衰变和β衰变产生，这时放射性物质发出的射线中就会同时具有α、

β和γ三种射线。

放射性元素衰变的快慢是由核内部自身因素决定的，跟原子所处的化学状态和外部条件没有关系。

9、放射性的应用与防护

30

1934年，约里奥—居里夫妇发现经过α粒子轰击的铝片中含有放射性磷15P ，

427301即：2He +13Al →15P +0n

10、核反应方程

4171⑴卢瑟福用α粒子轰击氦核打出质子：14N +He →O +7281H

⑵贝克勒耳和居里夫人发现天然放射现象：

2344α衰变：23892U →90Th +2He 2340β衰变：23490Th →91Pa +-1e

941⑶查德威克用α粒子轰击铍核打出中子：4Be +2He →126C +0n

⑷居里夫人发现正电子：30

15

27134301Al +2He →15P +0n

P →Si +e

30

1401

112

⑸轻核聚变：0n +1H →1H +γ

⑹重核裂变：235 1144891

92U +0n →56Ba +36Kr +30n 2. 熟记一些粒子的符号

4023

α粒子（2、质子（11H ）、中子（01n ）、电子（-1、氘核（1、氚核（1H ）H ） He ）e ）

235

92190

U +01n →13654Xe +100n +38Sr

3. 注意在核反应方程式中，质量数和电荷数是守恒的。

11、重核裂变 核聚变

释放核能的途径——裂变和聚变

⑴裂变反应：

①裂变：重核在一定条件下转变成两个中等质量的核的反应，叫做原子核的裂变反应。

1144891

例如：23592U +0n →56Ba +36Kr +30n

②链式反应：在裂变反应用产生的中子，再被其他铀核浮获使反应继续下去。 链式反应的条件： 临界体积，极高的温度. ③23592U 裂变时平均每个核子放能约200Mev 能量

1kg 23592U 全部裂变放出的能量相当于2800吨煤完全燃烧放出能量！ ⑵聚变反应：

①聚变反应：轻的原子核聚合成较重的原子核的反应，称为聚变反应。

2341

例如： 1H +1H →2He +0n +17. 6MeV

②一个氘核与一个氚核结合成一个氦核时（同时放出一个中子），释放出17.6MeV 的能量，平均每个核子放出的能量3MeV 以上。比列变反应中平均每个核子放出的能量大3~4倍。

③聚变反应的条件；几百万摄氏度的高温。

范文五：高中物理选修3-5

选修 3-5知识汇总

文档贡献:

smysl

一、弹性碰撞且一动(m 1)一静(m 2)

解题技巧

① 明确物理过程,列动量守恒注意方向(正负号) ② 算相对位移用,摩擦生热等于 系统 动能减少量 ③ 注意碰撞会有能量损失,过程需选碰撞后到共速 二、波粒二象性

1、 1900年普朗克 能量子 假说,电磁波的发射和吸收是不连续的,而是一份一份的 E=hv

2、赫兹 发现了 光电效应, 1905年,爱因斯坦量 解释了 光电效应,提出 光子说及光电效应方程 3、光电效应

① 每种金属都有对应的 c ν和 W 0,入射光的频率必须大于这种金属极限频率才能发生光电效应 ② 光电子的最大初动能 与入射光的强度无关 ,光随入射光频率的增大而增大(0W h E Km -=ν) 。 ③入射光频率一定时, 光电流强度与入射光强度成正比 。

④ 光电子的发射时间一般不超过 10-

9秒,与频率和光强度无关。

4、光电效应和康普顿效应说明光的粒子性,干涉、衍射、偏振说明光的波动性 5.光电效应方程

0W h E Km -=ν νc =W0/h

6、 光的波粒二象性 物质波 概率波 不确定性关系

① 大量光子表现出的波动性强,少量光子表现出的粒子性强;频率高的光子表现出的粒子性强,频

率低的光子表现出的波动性强.

② 实物粒子也具有波动性 h

ε

ν=

p

h

=

λ 这种波称为 德布罗意 波,也叫物质波。 ③ 从光子的概念上看,光波是一种概率波 ④ 不确定性关系:π

4h p x ≥

?? 三、原子核式结构模型

1、 1897 2、 粒子散射实验和原子核结构模型 (1) 粒子散射实验:1909年,卢瑟福 ①装置: ② a. 绝大多数 粒子穿过金箔后,仍沿原来方向运动,不发生偏转。 b. 有少数 粒子发生较大角度的偏转

c. 有极少数 粒子的偏转角超过了 90度,有的几乎达到 180度,即被反向弹回。 3、几个考点

① 卢瑟福的 粒子散射,说明了原子具有核式结构。 ② 汤姆孙发现电子,说明了原子可再分或原子有复杂结构 ③ 放射性现象,说明了原子核具有复杂结构 4、玻尔理论 (1)经典电磁理论不适用原子系统,玻尔从光谱学成就得到启发,利用普朗克的能量量了化的概念, 提了三个假设:

① 定态假设:原子只能处于一系列不连续的能量状态中,在这些状态中原子是稳定的 ②跃迁假设:电子跃迁辐射成吸收一定频率的光子,光子的能量由 E m -E n =hv严格决定 ③轨道量子化假设,原子的不同能量状态,跟电子不同的运行轨道相对应。 (2)玻尔的氢子模型: ①氢原子的能级公式和轨道半径公式: 氢原子中电子在第几条可能轨道上运动时,氢原子的能量

E n ,和电子轨道半径 r n 分别为:… … 、 、

3211221=??

?

??

==

n r n r n E E n n ② 氢原子的能级图:n=3、 4、 5、 6跃迁到 n=2为可见光,频率由大到小 γ>X光 >紫外线 >可见光

其中 γ射线来源于原子核, X 光来源于核外内层电子跃迁,紫外线、可见光及红外线来源于最外

层电子跃迁

其中 n =1的定态称为基态。 n =2以上的定态,称为激发态。 ③光子 λ

νc

h

h ==E , n=3跃迁到 n=1发出三种光子(2

N C ) , 321λλλ>>则 3

2

1

c

h

c

h

c

h

λλλ=+

(2) 玻尔模型只能解释氢原子,不能解释其他原子

四、 原子核的组成

2、 衰变 :电荷数和质量数守恒,但质子数和中子数不守恒

射线是伴随

衰变放射出来的高频光子流,

衰变不能同时发生

在

衰变中新核质子数多一个,而质量数不变是由于

2、 半衰期 :放射性元素的原子核的半数发生衰变所需要的时间,称该元素的半衰期。

半衰期与物理及化学环境无关 3、放射性的应用与防护 放射性同位素

人工放射性同位素 1000多种,天然的只有 40多种 正电子的发现:用 粒子轰击铝时,发生核反应。

1934年, 约里奥 ·居里和伊丽芙 ·居里 (小居里) 发现经过 α粒子轰击的铝片中含有放射性磷

发生 +

衰变,放出正电子

与天然的放射性物质相比,人造放射性同位素: ① 放射强度容易控制

② 可以制成各种需要的形状 ③ 半衰期更短

④ 放射性废料容易处理 放射性同位素的应用

A 、由于 γ射线贯穿本领强,可以用来 γ射线 检查金属内部 有没有砂眼或裂纹

B 、 利用射线的穿透本领与物质厚度密度的关系, 来检查各种产品的厚度和密封容器中液体的高度等, 从而实现 自动控制

C 、利用射线使空气电离而把空气变成导电气体,以消 除化纤、纺织品上的静电 D 、利用射线照射植物,引起植物变异而培育良种,也可以利用它 杀菌、治病 等 二、作为示踪原子:用于工业、农业及生物研究等 . 4、核力与结合能 质量亏损

核力是短程力、核力具有饱和性、核力与具有电荷无关性

比结合能越大,表示原子核中核子结合得越牢固,原子核越稳定。

质量亏损:核聚变与核裂变都会放出能量,质量都会减少,核电站与原子弹为核裂变,氢弹与太阳内 部为核聚变

爱因斯坦质能方程 E=mc2 ΔE=Δm·c2 1uc 2=931.5MeV

(表示 1u 的质量变化相当于 931.5Me V的能量改变 ) 5、核反应方程

熟记一些实验事实的核反应方程式。 (1) 卢瑟福 用 α粒子轰击氦核, 发现质子 :144171

7

281N He O H +→+

(2)贝克勒耳发现天然放射现象:

n P Al He 1

0301527134

2+→+

α衰变 2382344

9290

2

U T h H

e →

+

β衰变

2342340

90

911Th Pa e -→+

(3) 查德威克 用 α粒子轰击铍核打出 中子 9

4

12

14260B e H e C n

+

→

+ (4) 小居里(约里奥 -居里) 发现正电子

27

430113

2

15

0A l H e P n +→

+和 30301

15140P Si e →+

(5) 轻核聚变 112

011n H H γ+→+

(6) 重核聚变 235

11361

92054010U n Xe n +→+

2. 熟记一些粒子的符号

α粒子(42He ) 、 质子(11H ) 、 中子(10n ) 、 电子(01e -) 、 氘核(21H ) 、 氚核(3

1H )

114.重核裂变 核聚变Ⅰ 释放核能的途径 —— 裂变和聚变 (1)裂变反应: ①裂变:重核在一定条件下转变成两个中等质量的核的反应,叫做原子核的裂变反应。 例如:

②链式反应:在裂变反应用产生的中子,再被其他铀核浮获使反应继续下去。 链式反应的条件:

③ 裂变时平均每个核子放能约 1Mev 能量

1kg

全部裂变放出的能量相当于 2500吨优质煤完全燃烧放出能量

(2)聚变反应 :

①聚变反应:轻的原子核聚合成较重的原子核的反应,称为聚变反应。 例如:

②平均每个核子放出 3Mev 的能量

③聚变反应的条件;几百万摄氏度的高温

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