江蘇省高考物理選修3-5知識(shí)點(diǎn)梳理(共14頁(yè))

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上選修3-5 動(dòng)量 動(dòng)量守恒定律1、沖量沖量可以從兩個(gè)側(cè)面的定義或解釋。作用在物體上的力和力的作用時(shí)間的乘積, 叫做該力對(duì)這物體的沖量。沖量是力對(duì)時(shí)間的累積效應(yīng)。力對(duì)物體的沖量, 使物體的動(dòng)量發(fā)生變化; 而且沖量等于物體動(dòng)量的變化。沖量的表達(dá)式I = F·t。單位是牛頓·秒沖量是矢量, 其大小為力和作用時(shí)間的乘積, 其方向沿力的作用方向。如果物體在時(shí)間t內(nèi)受到幾個(gè)恒力的作用, 則合力的沖量等于各力沖量的矢量和, 其合成規(guī)律遵守平行四邊形法則。2、動(dòng)量可以從兩個(gè)側(cè)面對(duì)動(dòng)量進(jìn)行定義或解釋。物體的質(zhì)量跟其速度的乘積, 叫做物體的動(dòng)量。動(dòng)量是物體機(jī)械運(yùn)動(dòng)的一

2、種量度。動(dòng)量的表達(dá)式P = mv。單位是千克米 / 秒。動(dòng)量是矢量, 其方向就是瞬時(shí)速度的方向。因?yàn)樗俣仁窍鄬?duì)的, 所以動(dòng)量也是相對(duì)的, 我們啊3、動(dòng)量定理物體動(dòng)量的增量, 等于相應(yīng)時(shí)間間隔力, 物體所受合外力的沖量。表達(dá)式為I = 或。運(yùn)用動(dòng)量定理要注意動(dòng)量定理是矢量式。合外力的沖量與動(dòng)量變化方向一致, 合外力的沖量方向與初末動(dòng)量方向無直接聯(lián)系。合外力可以是恒力, 也可以是變力。在合外力為變力時(shí), F可以視為在時(shí)間間隔t內(nèi)的平均作用力。動(dòng)量定理不僅適用于單個(gè)物體, 而且可以推廣到物體系。4、動(dòng)量守恒定律當(dāng)系統(tǒng)不受外力作用或所受合外力為零, 則系統(tǒng)的總動(dòng)量守恒。動(dòng)量守恒定律根據(jù)實(shí)際情況有多種表

3、達(dá)式, 一般常用等號(hào)左右分別表示系統(tǒng)作用前后的總動(dòng)量。運(yùn)用動(dòng)量守恒定律要注意以下幾個(gè)問題: 動(dòng)量守恒定律一般是針對(duì)物體系的, 對(duì)單個(gè)物體談動(dòng)量守恒沒有意義。對(duì)于某些特定的問題, 例如碰撞、爆炸等, 系統(tǒng)在一個(gè)非常短的時(shí)間內(nèi), 系統(tǒng)內(nèi)部各物體相互作用力, 遠(yuǎn)比它們所受到外界作用力大, 就可以把這些物體看作一個(gè)所受合外力為零的系統(tǒng)處理, 在這一短暫時(shí)間內(nèi)遵循動(dòng)量守恒定律。計(jì)算動(dòng)量時(shí)要涉及速度, 這時(shí)一個(gè)物體系內(nèi)各物體的速度必須是相對(duì)于同一慣性參照系的, 一般取地面為參照物。動(dòng)量是矢量, 因此“系統(tǒng)總動(dòng)量”是指系統(tǒng)中所有物體動(dòng)量的矢量和, 而不是代數(shù)和。動(dòng)量守恒定律也可以應(yīng)用于分動(dòng)量守恒的情況。有時(shí)

4、雖然系統(tǒng)所受合外力不等于零, 但只要在某一方面上的合外力分量為零, 那么在這個(gè)方向上系統(tǒng)總動(dòng)量的分量是守恒的。動(dòng)量守恒定律有廣泛的應(yīng)用范圍。只要系統(tǒng)不受外力或所受的合外力為零, 那么系統(tǒng)內(nèi)部各物體的相互作用, 不論是萬有引力、彈力、摩擦力, 還是電力、磁力, 動(dòng)量守恒定律都適用。系統(tǒng)內(nèi)部各物體相互作用時(shí), 不論具有相同或相反的運(yùn)動(dòng)方向; 在相互作用時(shí)不論是否直接接觸; 在相互作用后不論是粘在一起, 還是分裂成碎塊, 動(dòng)量守恒定律也都適用。5、動(dòng)量與動(dòng)能、沖量與功、動(dòng)量定理與動(dòng)能定理、動(dòng)量守恒定律與機(jī)械能守恒定律的比較。動(dòng)量與動(dòng)能的比較:動(dòng)量是矢量, 動(dòng)能是標(biāo)量。動(dòng)量是用來描述機(jī)械運(yùn)動(dòng)互相轉(zhuǎn)移的

5、物理量而動(dòng)能往往用來描述機(jī)械運(yùn)動(dòng)與其他運(yùn)動(dòng)(比如熱、光、電等)相互轉(zhuǎn)化的物理量。比如完全非彈性碰撞過程研究機(jī)械運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)移速度的變化可以用動(dòng)量守恒, 若要研究碰撞過程改變成內(nèi)能的機(jī)械能則要用動(dòng)能為損失去計(jì)算了。所以動(dòng)量和動(dòng)能是從不同側(cè)面反映和描述機(jī)械運(yùn)動(dòng)的物理量。沖量與功的比較, 沖量描述的是力的時(shí)間累積效應(yīng), 功是力的空間累積效應(yīng)。沖量是矢量, 功是標(biāo)量。沖量過程一般伴隨著動(dòng)量的變化過程, 而做功過程一般伴隨著動(dòng)能的改變過程。至于究竟從哪一角度來研究, 要根據(jù)實(shí)際需要來決定。動(dòng)量定理與動(dòng)能定理的比較, 兩個(gè)定理是沖量與動(dòng)量變化, 功與動(dòng)能變化之間關(guān)系的具體表述。前一個(gè)是矢量式, 后一個(gè)是標(biāo)量式。

6、在一個(gè)物體系內(nèi), 作用力與反作用力沖量總是等值反向, 并在一條直線上, 內(nèi)力沖量的矢量和等于零, 但內(nèi)力功的代數(shù)和不一定為零, 在子彈打木塊的問題中一對(duì)滑動(dòng)摩擦力做功的代數(shù)和等于系統(tǒng)內(nèi)能的增量。動(dòng)量守恒定律與機(jī)械能守恒定律比較, 前者是矢量式, 有廣泛的適用范圍, 而后者是標(biāo)量式其適用范圍則要窄得多。這些區(qū)別在使用中一定要注意。6、碰撞兩個(gè)物體相互作用時(shí)間極短, 作用力又很大, 其他作用相對(duì)很小, 運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生顯著化的現(xiàn)象叫做碰撞。以物體間碰撞形式區(qū)分, 可以分為“對(duì)心碰撞”(正碰), 而物體碰前速度沿它們質(zhì)心的連線; “非對(duì)心碰撞”中學(xué)階段不研究。以物體碰撞前后兩物體總動(dòng)能是否變化區(qū)分, 可

7、以分為:“彈性碰撞”。碰撞前后物體系總動(dòng)能守恒; “非彈性碰撞”, 完全非彈性碰撞是非彈性碰撞的特例, 這種碰撞, 物體在相碰后粘合在一起, 動(dòng)能損失最大。各類碰撞都遵守動(dòng)量守恒定律和能量守恒定律, 不過在非彈性碰撞中, 有一部分動(dòng)能轉(zhuǎn)變成了其他形式能量, 因此動(dòng)能不守恒了。驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律（實(shí)驗(yàn)、探究）【實(shí)驗(yàn)?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(dòng)量守恒【實(shí)驗(yàn)原理】圖-1利用圖-1的裝置驗(yàn)證碰撞中的動(dòng)量守恒，讓一個(gè)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(gè)質(zhì)量較小的球發(fā)生碰撞，兩球均做平拋運(yùn)動(dòng)由于下落高度相同，從而導(dǎo)致飛行時(shí)間相等，我們用它們平拋射程的大小代替其速度小球的

8、質(zhì)量可以測(cè)出，速度也可間接地知道，如滿足動(dòng)量守恒式m1v1=m1v1+m2v2，則可驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律進(jìn)一步分析可以知道，如果一個(gè)質(zhì)量為m1，速度為v1的球與另一個(gè)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和v2，則由動(dòng)量守恒定律有：m1v1+m2v2=m1v1+m2v2【實(shí)驗(yàn)器材】圖-2兩個(gè)小球（大小相等，質(zhì)量不等）；斜槽；重錘線；白紙；復(fù)寫紙；天平；刻度尺；圓規(guī)【實(shí)驗(yàn)步驟】1.用天平分別稱出兩個(gè)小球的質(zhì)量m1和m2；2.按圖-2安裝好斜槽，注意使其末端切線水平，并在地面適當(dāng)?shù)奈恢梅派习准埡蛷?fù)寫紙，并在白紙上記下重錘線所指的位置O點(diǎn).3.首先在不放被碰小球的前提下，讓入射小球

9、從斜槽上同一位置從靜止?jié)L下，重復(fù)數(shù)次，便可在復(fù)寫紙上打出多個(gè)點(diǎn)，用圓規(guī)作出盡可能小的圓，將這些點(diǎn)包括在圓內(nèi)，則圓心就是不發(fā)生碰撞時(shí)入射小球的平均位置P點(diǎn)（圖-40）；4.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；5.讓入射小球由某一定高度從靜止開始滾下，重復(fù)數(shù)次，使兩球相碰，按照步驟(3)的辦法求出入球落地點(diǎn)的平均位置M和被碰小球落地點(diǎn)的平均位置N；6.過ON在紙上做一條直線，測(cè)出OM、OP、ON的長(zhǎng)度；7.將數(shù)據(jù)代入下列公式，驗(yàn)證公式兩邊數(shù)值是否相等（在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)）：m1·OP=m1·OM+m2·ON【注意事項(xiàng)】1“水平”和“正碰”是操

10、作中應(yīng)盡量予以滿足的前提條件2測(cè)定兩球速度的方法，是以它們做平拋運(yùn)動(dòng)的水平位移代表相應(yīng)的速度 3斜槽末端必須水平，檢驗(yàn)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?fàn)顟B(tài)4入射球的質(zhì)量應(yīng)大于被碰球的質(zhì)量5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(dāng)高度處固定一檔板，小球靠著檔板后放手釋放小球6實(shí)驗(yàn)過程中，實(shí)驗(yàn)桌、斜槽、記錄的白紙的位置要始終保持不變7m1·OP=m1·OM+m2·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(shí)驗(yàn)操作中，兩個(gè)小球沒有達(dá)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(shí)驗(yàn)帶來誤差每次靜止

11、釋放入射小球的釋放點(diǎn)越高，兩球相碰時(shí)作用力就越大，動(dòng)量守恒的誤差就越小應(yīng)進(jìn)行多次碰撞，落點(diǎn)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(shí)驗(yàn)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(zhǔn)確的平拋運(yùn)動(dòng)而造成誤差；3O、P、M、N各點(diǎn)定位不準(zhǔn)確帶來了誤差；4測(cè)量和作圖有偏差；5儀器和實(shí)驗(yàn)操作的重復(fù)性不好，使得每次做實(shí)驗(yàn)時(shí)不是統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)【典型例題】圖-3圖-4例1（2000年全國(guó)高考）某同學(xué)用如圖-3所示裝置通過半徑相同的A、B兩球的碰撞來驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律圖中PQ是斜槽，QR為水平槽實(shí)驗(yàn)時(shí)先使A球從斜槽上某一固定位置G由靜止開始滾下，落到位于水平地面的記錄紙上，留下痕跡重復(fù)

12、上述操作10次，得到10個(gè)落點(diǎn)痕跡，再把B球放在水平槽上靠近槽末端的地方，讓A球仍從位置G由靜止開始滾下，和B球碰撞后，A、B球分別在記錄紙上留下各自的落點(diǎn)痕跡重復(fù)這種操作10次如圖-41中O點(diǎn)是水平槽末端R在記錄紙上的垂直投影點(diǎn)B球落點(diǎn)痕跡如圖-41所示，其中米尺水平放置，且平行于G、R、O所在的平面，米尺的零點(diǎn)與O點(diǎn)對(duì)齊（1）碰撞后B球的水平射程應(yīng)取為_cm（2）在以下選項(xiàng)中，哪些是本次實(shí)驗(yàn)必須進(jìn)行的測(cè)量？答：_（填選項(xiàng)號(hào)）    A. 水平槽上未放B球時(shí)，測(cè)量A球落點(diǎn)位置到O點(diǎn)的距離    B. A球與B球碰撞后，測(cè)量A球落點(diǎn)位

13、置到O點(diǎn)的距離    C. 測(cè)量A球或B球的直徑    D. 測(cè)量A球和B球的質(zhì)量（或兩球質(zhì)量之比）    E. 測(cè)量G點(diǎn)相對(duì)于水平槽面的高度解析（1）如圖-4中畫出了B球的10個(gè)落點(diǎn)位置，實(shí)驗(yàn)中應(yīng)取平均位置 方法是：用最小的圓將所有點(diǎn)圈在里面，圓心位置即為落點(diǎn)平均位置，找準(zhǔn)平均位置，讀數(shù)時(shí)應(yīng)在刻度尺的最小刻度后面再估讀一位答案為64.7cm（從64.2cm到65.2cm的范圍內(nèi)都正確）（2）本實(shí)驗(yàn)的裝置將教材上的實(shí)驗(yàn)裝置作了微小變化，把放被碰小球的支座去掉，而把被碰小球放在靠近槽末端的的地方，

14、使得被碰小球B和入射小球A都從O點(diǎn)開始做平拋運(yùn)動(dòng)，且兩球平拋時(shí)間相同，以平拋時(shí)間為時(shí)間單位，則平拋的水平距離在數(shù)值上等于平拋初速度設(shè)A未碰B，平拋水平位移為sA；A、B相碰后，A、B兩球的水平位移分別為sA、sB，A、B質(zhì)量分別為mA、mB，則碰前A的動(dòng)量可寫成mAsA，碰后A、B總動(dòng)量為mAsA+mBsB，要驗(yàn)證動(dòng)量是否守恒，即驗(yàn)證以上兩動(dòng)量是否相等，所以該實(shí)驗(yàn)應(yīng)測(cè)量的物理量有：mA、mB、sA、sA、sB該題答案是ABD答案 64.7cm ABD評(píng)注 本題改變實(shí)驗(yàn)條件，在新的情景中尋求需測(cè)量的物理量，注重發(fā)現(xiàn)問題的能力和創(chuàng)新能力的考查例2實(shí)驗(yàn)中的小球必須使用光滑堅(jiān)硬的小球，這是為什么？解析

15、 這是為了兩球在碰撞時(shí)盡量減小能量損失因?yàn)樵谂鲎矔r(shí)若為非理想的彈性碰撞，則內(nèi)力之功一部分要變?yōu)閮?nèi)能由于采用了光滑的鋼球，這個(gè)影響不太大，誤差約在3以內(nèi)，倘若球不夠堅(jiān)硬，或其表面粗糙，影響就較嚴(yán)重了評(píng)注 這項(xiàng)注意事項(xiàng)是做好這個(gè)實(shí)驗(yàn)的一個(gè)很重要的措施圖-5例3某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律的實(shí)驗(yàn)，在小車A的前端黏有橡皮泥，設(shè)法使小車A做勻速直線運(yùn)動(dòng)，然后與原來靜止的小車B相碰并黏在一起，繼續(xù)做勻速運(yùn)動(dòng)，設(shè)計(jì)如圖-5所示：圖-6在小車A的后面連著紙帶，電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的頻率為50Hz，長(zhǎng)木板下墊著小木片用以平衡摩擦力（1）若已得到打點(diǎn)紙帶如圖-6所示，并測(cè)得各計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離在圖上標(biāo)出A為

16、運(yùn)動(dòng)起始的點(diǎn)，則應(yīng)選_段來計(jì)算A碰前的速度，應(yīng)選_段來計(jì)算A和B碰后的共同速度（2）已測(cè)得小車A的質(zhì)量mA=0.4kg，小車B的質(zhì)量mB=0.20kg，則由以上結(jié)果可得碰前總動(dòng)量=_kg·m/s，碰后總動(dòng)量=_kg·m/s解析 因?yàn)樾≤嘇與B碰撞前、后都做勻速運(yùn)動(dòng)，且碰后A與B粘合在一起，其共同速度比A原來的速度小所以應(yīng)選點(diǎn)跡分布均勻且點(diǎn)距較大的BC段計(jì)算A的碰前速度，點(diǎn)間距小的DE段計(jì)算A和B碰后的共同速度由圖可知，碰前A的速度和碰后AB的共同速度分別為 故碰撞前后的總動(dòng)量分別為：P=mAvA=0.40 ×1.05kg· m/s=0.42kg·

17、; m/sP=（mA+mB）vA=（0.40+0.20）×0.695kg·m/s=0.417kg·m/s評(píng)注 本題說明了另外一種驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律的例子，值得注意其方法，課本上還列舉了用氣墊導(dǎo)軌做實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證動(dòng)量守恒的實(shí)例，有條件可以做一做彈性碰撞和非彈性碰撞 反沖運(yùn)動(dòng)1、 碰撞：相互運(yùn)動(dòng)的物體相遇，在極短的時(shí)間內(nèi)，通過相互作用，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生顯著變化的過程叫碰撞。以物體間碰撞形式分類以物體間碰撞前后兩物體的總動(dòng)能是否發(fā)生變化分類碰撞的種類正碰斜碰彈性碰撞非彈性碰撞完全非彈性碰撞 2、 （1）完全彈性碰撞：在彈性力的作用下，系統(tǒng)內(nèi)只發(fā)生機(jī)械能的轉(zhuǎn)移，無機(jī)械能的損失，稱完全

18、彈性碰撞。（2）非彈性碰撞：非彈性碰撞：在非彈性力的作用下，部分機(jī)械能轉(zhuǎn)化為物體的內(nèi)能，機(jī)械能有了損失，稱非彈性碰撞。（3）完全非彈性碰撞：在完全非彈性力的作用下，機(jī)械能損失最大（轉(zhuǎn)化為內(nèi)能等），稱完全非彈性碰撞。碰撞物體粘合在一起，具有相同的速度。例題：在光滑的水平面上，有質(zhì)量分別為m1、m2的鋼球沿一條直線同向運(yùn)動(dòng)， m1、 m2的速度分別是v1、v2，(v1、v2)m1與m2發(fā)生彈性正碰。求碰后兩鋼球的速度。則由動(dòng)量守恒定律和動(dòng)能守恒可以列出以下方程利用（3）式和（4）式，可討論以下兩種特殊情況：A如果兩物體質(zhì)量相等，即m1=m2，則可得 B如果一個(gè)物體是靜止的，例如質(zhì)量為m2的物體在碰

19、撞前是靜止的，即v2=0，則可得這里又可有以下幾種情況：ab質(zhì)量較大的物體向前運(yùn)動(dòng)。cd以原速率反彈回來，而質(zhì)量很大的物體幾乎不動(dòng)。例如橡皮球與墻壁的碰撞。e速度幾乎不變，而質(zhì)量很小的物體獲得的速度是原來運(yùn)動(dòng)物體速度的2倍，這是原來靜止的物體通過碰撞可以獲得的最大速度。3、反沖運(yùn)動(dòng)：某個(gè)物體向某一方向高速噴射出大量的液體，氣體或彈彈射出一個(gè)小物體，從而使物體本身獲得一反向速度的現(xiàn)象，叫反沖運(yùn)動(dòng)在反沖現(xiàn)象中，系統(tǒng)所做的合外力一般不為零；但是反沖運(yùn)動(dòng)中如果屬于內(nèi)力遠(yuǎn)大于外力的情況，可以認(rèn)為反沖運(yùn)動(dòng)中系統(tǒng)動(dòng)量守恒。量子論的建立 黑體和黑體輻射一、量子論1.創(chuàng)立標(biāo)志：1900年普朗克在德國(guó)的物理年刊上

20、發(fā)表論正常光譜能量分布定律的論文，標(biāo)志著量子論的誕生。2.量子論的主要內(nèi)容：普朗克認(rèn)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。3.量子論的發(fā)展1905年，愛因斯坦獎(jiǎng)量子概念推廣到光的傳播中，提出了光量子論。1913年，英國(guó)物理學(xué)家玻爾把量子概念推廣到原子內(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(xué)最終建立。4.量子論的意義與量子論等一起，引起物理學(xué)的一場(chǎng)重大革命，并促進(jìn)了現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的突破性發(fā)展。量子論的革命性觀念揭開了

21、微觀世界的奧秘，深刻改變了人們對(duì)整個(gè)物質(zhì)世界的認(rèn)識(shí)。量子論成功的揭示了諸多物質(zhì)現(xiàn)象，如光量子論揭示了光電效應(yīng)量子概念是一個(gè)重要基石，現(xiàn)代物理學(xué)中的許多領(lǐng)域都是從量子概念基礎(chǔ)上衍生出來的。量子論的形成標(biāo)志著人類對(duì)客觀規(guī)律的認(rèn)識(shí)，開始從宏觀世界深入到微觀世界；同時(shí)，在量子論的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的量子論學(xué)，極大地促進(jìn)了原子物理、固體物理和原子核物理等科學(xué)的發(fā)展。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(zhǎng)的電磁波，并且其輻射能量的大小及輻射能量按波長(zhǎng)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(huì)輻射能量。.物體既會(huì)輻射能

22、量，也會(huì)吸收能量。物體在某個(gè)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(shí)稱為熱平衡。此時(shí)溫度恒定不變。實(shí)驗(yàn)表明：物體輻射能多少?zèng)Q定于物體的溫度（T）、輻射的波長(zhǎng)、時(shí)間的長(zhǎng)短和發(fā)射的面積。2.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(zhǎng)的輻射的物體。3實(shí)驗(yàn)規(guī)律：1）隨著溫度的升高，黑體的輻射強(qiáng)度都有增加；2）隨著溫度的升高，輻射強(qiáng)度的極大值向波長(zhǎng)較短方向移動(dòng)。光電效應(yīng) 光子說 光電效應(yīng)方程1、光電效應(yīng)（1）光電效應(yīng)在光（包括不可見光）的照射下，從物體發(fā)射出電子的現(xiàn)象稱為光電效應(yīng)。（2）光電

23、效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律：裝置：任何一種金屬都有一個(gè)極限頻率，入射光的頻率必須大于這個(gè)極限頻率才能發(fā)生光電效應(yīng)，低于極限頻率的光不能發(fā)生光電效應(yīng)。光電子的最大初動(dòng)能與入射光的強(qiáng)度無關(guān)，光隨入射光頻率的增大而增大。大于極限頻率的光照射金屬時(shí)，光電流強(qiáng)度（反映單位時(shí)間發(fā)射出的光電子數(shù)的多少），與入射光強(qiáng)度成正比。 金屬受到光照，光電子的發(fā)射一般不超過109秒。2、波動(dòng)說在光電效應(yīng)上遇到的困難波動(dòng)說認(rèn)為：光的能量即光的強(qiáng)度是由光波的振幅決定的與光的頻率無關(guān)。所以波動(dòng)說對(duì)解釋上述實(shí)驗(yàn)規(guī)律中的條都遇到困難3、光子說（1）量子論：1900年德國(guó)物理學(xué)家普郎克提出：電磁波的發(fā)射和吸收是不連續(xù)的，而是一份一份的，每一份

24、電磁波的能量E=hv（2）光子論：1905年受因斯坦提出：空間傳播的光也是不連續(xù)的，而是一份一份的，每一份稱為一個(gè)光子，光子具有的能量與光的頻率成正比。即：E=hv 其中h為普郎克恒量h=6.63×1034JS4、光子論對(duì)光電效應(yīng)的解釋金屬中的自由電子，獲得光子后其動(dòng)能增大，當(dāng)功能大于脫出功時(shí)，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(shí)最大初功能也越大。5光電效應(yīng)方程 當(dāng)Vm=0 時(shí)，n為極限頻率n0 ， n0=W0/h104康普頓效應(yīng)康普頓效應(yīng)是光子和電子作彈性碰撞的結(jié)果，具體解釋如下： 1. 若光子和外層電子相碰撞，光子有一部分能量傳給電

25、子,散射光子的能量減少，于是散射光的波長(zhǎng)大于入射光的波長(zhǎng)。 2. 若光子和束縛很緊的內(nèi)層電子相碰撞，光子將與整個(gè)原子交換能量,由于光子質(zhì)量遠(yuǎn)小于原子質(zhì)量，根據(jù)碰撞理論， 碰撞前后光子能量幾乎不變，波長(zhǎng)不變。3. 因?yàn)榕鲎仓薪粨Q的能量和碰撞的角度有關(guān)，所以波長(zhǎng)改變和散射角有關(guān)?？灯疹D效應(yīng)說明光具有粒子性。光的波粒二象性 物質(zhì)波 概率波 不確定性關(guān)系光既表現(xiàn)出波動(dòng)性，又表現(xiàn)出粒子性大量光子表現(xiàn)出的波動(dòng)性強(qiáng)，少量光子表現(xiàn)出的粒子性強(qiáng)；頻率高的光子表現(xiàn)出的粒子性強(qiáng)，頻率低的光子表現(xiàn)出的波動(dòng)性強(qiáng)實(shí)物粒子也具有波動(dòng)性 這種波稱為德布羅意波，也叫物質(zhì)波。從光子的概念上看，光波是一種概率波不確定性關(guān)系：原子核

26、式結(jié)構(gòu)模型1、電子的發(fā)現(xiàn)和湯姆生的原子模型：（1）電子的發(fā)現(xiàn)：1897年英國(guó)物理學(xué)家湯姆生，對(duì)陰極射線進(jìn)行了一系列的研究，從而發(fā)現(xiàn)了電子。電子的發(fā)現(xiàn)表明：原子存在精細(xì)結(jié)構(gòu)，從而打破了原子不可再分的觀念。（2）湯姆生的原子模型：1903年湯姆生設(shè)想原子是一個(gè)帶電小球，它的正電荷均勻分布在整個(gè)球體內(nèi)，而帶負(fù)電的電子鑲嵌在正電荷中。2、粒子散射實(shí)驗(yàn)和原子核結(jié)構(gòu)模型（1）粒子散射實(shí)驗(yàn)：1909年，盧瑟福及助手蓋革手嗎斯頓完成 裝置： 現(xiàn)象： a. 絕大多數(shù)粒子穿過金箔后，仍沿原來方向運(yùn)動(dòng)，不發(fā)生偏轉(zhuǎn)。b. 有少數(shù)粒子發(fā)生較大角度的偏轉(zhuǎn) c. 有極少數(shù)粒子的偏轉(zhuǎn)角超過了90度，有的幾乎達(dá)到180度，即被

27、反向彈回。（2）原子的核式結(jié)構(gòu)模型：由于粒子的質(zhì)量是電子質(zhì)量的七千多倍，所以電子不會(huì)使粒子運(yùn)動(dòng)方向發(fā)生明顯的改變，只有原子中的正電荷才有可能對(duì)粒子的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)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方向平衡，粒了運(yùn)動(dòng)將不發(fā)生明顯改變。散射實(shí)驗(yàn)現(xiàn)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(duì)粒子散射實(shí)驗(yàn)的分析計(jì)算提出原子核式結(jié)構(gòu)模型：在原子中心存在一個(gè)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(zhì)量，帶負(fù)電荷的電子在核外空間繞核旋轉(zhuǎn)。原子核半徑小于10-14m，原子軌道半徑約10-10m。氫原子光譜氫

28、原子是最簡(jiǎn)單的原子，其光譜也最簡(jiǎn)單。1885年，巴耳末對(duì)當(dāng)時(shí)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(zhǎng)可以用一個(gè)公式表示：除了巴耳末系，后來發(fā)現(xiàn)的氫光譜在紅外和紫個(gè)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。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。原子的能級(jí)玻爾的原子模型（1）原子核式結(jié)構(gòu)模型與經(jīng)典電磁理論的矛盾（兩方面）a.電子繞核作圓周運(yùn)動(dòng)是加速運(yùn)動(dòng)，按照經(jīng)典理論，加速運(yùn)動(dòng)的電荷，要不斷地向周圍發(fā)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(wěn)定的事實(shí)相矛盾。b.電子繞核旋轉(zhuǎn)時(shí)輻射電磁波的頻率應(yīng)等于電子繞核旋轉(zhuǎn)的頻率，隨著旋

29、轉(zhuǎn)軌道的連續(xù)變小，電子輻射的電磁波的頻率也應(yīng)是連續(xù)變化，因此按照這種推理原子光譜應(yīng)是連續(xù)光譜，這種原子光譜是線狀光譜事實(shí)相矛盾。（2）玻爾理論上述兩個(gè)矛盾說明，經(jīng)典電磁理論已不適用原子系統(tǒng)，玻爾從光譜學(xué)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(gè)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，電子雖然做加速運(yùn)動(dòng)，但并不向外在輻射能量，這些狀態(tài)叫定態(tài)。躍遷假設(shè)：原子從一個(gè)定態(tài)（設(shè)能量為E2）躍遷到另一定態(tài)（設(shè)能量為E1）時(shí)，它輻射成吸收一定頻率的光子，光子的能量由這兩個(gè)定態(tài)的能量差決定，即 hv=E2-E1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(yùn)

30、行軌道相對(duì)應(yīng)。原子的能量不連續(xù)因而電子可能軌道的分布也是不連續(xù)的。即軌道半徑跟電子動(dòng)量mv的乘積等于h/2的整數(shù)倍，即：軌道半徑跟電了動(dòng)量mv的乘積等于h/的整數(shù)倍，即n為正整數(shù)，稱量數(shù)數(shù)（3）玻爾的氫子模型：氫原子的能級(jí)公式和軌道半徑公式：玻爾在三條假設(shè)基礎(chǔ)上，利用經(jīng)典電磁理論和牛頓力學(xué)，計(jì)算出氫原子核外電子的各條可能軌道的半徑，以及電子在各條軌道上運(yùn)行時(shí)原子的能量，（包括電子的動(dòng)能和原子的熱能。）氫原子中電子在第幾條可能軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)，氫原子的能量En，和電子軌道半徑rn分別為：其中E1、r1為離核最近的第一條軌道（即n=1）的氫原子能量和軌道半徑。即：E1=13.6ev, r1=0.53&

31、#215;10-10m(以電子距原子核無窮遠(yuǎn)時(shí)電勢(shì)能為零計(jì)算)氫原子的能級(jí)圖：氫原子的各個(gè)定態(tài)的能量值，叫氫原子的能級(jí)。按能量的大小用圖開像的表示出來即能級(jí)圖。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)。原子核的組成原子核1、天然放射現(xiàn)象（1）天然放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)：1896年法國(guó)物理學(xué)，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：某種元素白發(fā)地放射射線的現(xiàn)象，叫天然放射現(xiàn)象天然放射現(xiàn)象：表明原子核存在精細(xì)結(jié)構(gòu)，是可以再分的（2）放射線的成份和性質(zhì)

32、：用電場(chǎng)和磁場(chǎng)來研究放射性元素射出的射線，在電場(chǎng)中軌跡，如圖（1）：成 份組 成性 質(zhì)電離作用貫穿能力 射 線氦核組成的粒子流很 強(qiáng)很 弱 射 線高速電子流較 強(qiáng)較 強(qiáng) 射 線高頻光子很 弱很 強(qiáng)2、原子核的組成（1）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：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)原子核的衰變 半衰期（1）衰變：原子核由于放出某種粒子而轉(zhuǎn)變成新核的變化稱為衰變?cè)谠雍说乃プ冞^程中，電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)守恒類 型衰變方程規(guī) 律 衰 變新 核 衰 變新核射線是伴隨衰變放射出來的高頻光子流在衰變中新核質(zhì)子數(shù)多一個(gè)，而質(zhì)量數(shù)不變是由于反映中有

33、一個(gè)中子變?yōu)橐粋€(gè)質(zhì)子和一個(gè)電子，即：（2）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(shí)間，稱該元素的半衰期。一放射性元素，測(cè)得質(zhì)量為m,半衰期為T，經(jīng)時(shí)間t后，剩余未衰變的放射性元素的質(zhì)量為m放射性的應(yīng)用與防護(hù) 放射性同位素人工放射性同位素：有些同位素具有放射性，叫做放射性同位素放射性同位素：具有相同的質(zhì)子和不同中子數(shù)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。正電子的發(fā)現(xiàn)：用粒子轟擊鋁時(shí)，發(fā)生核反應(yīng)。1934年，約里奧·居里和伊麗芙·居里 發(fā)現(xiàn)經(jīng)過粒子轟擊的鋁片中含有放射性磷反應(yīng)生成物P是磷的一種同位素，自然界沒有天然的，它是通過核反應(yīng)生成的人

34、工放射性同位素。發(fā)生+衰變，放出正電子與天然的放射性物質(zhì)相比，人造放射性同位素：1、放射強(qiáng)度容易控制2、可以制成各種需要的形狀3、半衰期更短4、放射性廢料容易處理放射性同位素的應(yīng)用一、利用它的射線A、由于射線貫穿本領(lǐng)強(qiáng)，可以用來射線檢查金屬內(nèi)部有沒有砂眼或裂紋，所用的設(shè)備叫射線探傷儀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(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制C、利用射線使空氣電離而把空氣變成導(dǎo)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.棉花在結(jié)桃、開花的時(shí)候需

35、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(shí)候的吸收率最高、磷在作物體內(nèi)能存留多長(zhǎng)時(shí)間、磷在作物體內(nèi)的分布情況等，用通常的方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(shí)間用探測(cè)器測(cè)量棉株各部位的放射性強(qiáng)度，上面的問題就很容易解決放射性的防護(hù)（1）在核電站的核反應(yīng)堆外層用厚厚的水泥來防止放射線的外泄（2）用過的核廢料要放在很厚很厚的重金屬箱內(nèi)，并埋在深海里（3）在生活中要有防范意識(shí)，盡可能遠(yuǎn)離放射源核力與結(jié)合能 質(zhì)量虧損核力：能夠把核中的各種核子聯(lián)系在一起的強(qiáng)大的力叫做核力1. 核力是四種相互作用中的強(qiáng)相互作用（強(qiáng)力）的一種表現(xiàn)。2. 核力是短程力。約在 10-15m量級(jí)時(shí)起作用，距離大于0.8×10-15m時(shí)為引力, 距離為10&#