新編魯科版高中物理選修3-5全冊(cè)導(dǎo)學(xué)案

魯科版高中物理選修3-5

全冊(cè)導(dǎo)學(xué)案

目錄

1.1《動(dòng)量定理》

1.2《動(dòng)量守恒定律_》

1.3《科學(xué)探究--維彈性碰撞》

2.1《電子的發(fā)現(xiàn)與湯姆孫模型》

2.2《原子的核式結(jié)構(gòu)模型》

2.3《波爾的原子模型》

2.4《氫原子光譜與能級(jí)結(jié)構(gòu)》

3.1《原子核結(jié)構(gòu)》

3.2《原子核衰變及半衰期》

3.3《放射性的應(yīng)用與防護(hù)》

4.1《核力與核能》

4.2《核裂變》

4.3《核聚變》

4.4《核能的利用與環(huán)境保護(hù)》

5.1《光電效應(yīng)》

5.2《康普頓效應(yīng)》

5.3《實(shí)物粒子的波粒二象性》

5.4《“基本粒子”與恒星演化》

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1.1《動(dòng)量定理》學(xué)案3

【學(xué)習(xí)目標(biāo)】

1.理解和掌握動(dòng)量的概念，強(qiáng)調(diào)動(dòng)量的矢量性，并能正確計(jì)算一維空間內(nèi)

物體動(dòng)量的變化。

2.理解和掌握沖量的概念，強(qiáng)調(diào)沖量的矢量性。

3.學(xué)習(xí)動(dòng)量定理，理解和掌握沖量和動(dòng)量改變的關(guān)系

【學(xué)習(xí)重點(diǎn)】

理解動(dòng)量、沖量的概念；掌握使用動(dòng)量定理

【知識(shí)要點(diǎn)】

1.動(dòng)量

運(yùn)動(dòng)物體的質(zhì)量和速度的乘積叫動(dòng)量。動(dòng)量通常用字母p表示。

p=mv

(1)單位：kg?m,

(2)動(dòng)量是矢量，動(dòng)量的方向就是速度的方向。

如果物體沿直線運(yùn)動(dòng)，動(dòng)量的方向可用正、負(fù)號(hào)表示。

2.動(dòng)量定理

1).沖量

力和時(shí)間的乘積在改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)方面，具有一定的物理意義。

力F和力作用時(shí)間t的乘積，叫做力的沖量。用I表示沖量，I=Ft。

(1)單位：N-So(2)沖量是矢量

2).動(dòng)量定理

物理意義是：物體動(dòng)量的改變，等于物體所受外力沖量的總和。

這就是動(dòng)量定理。用公式表示：I=p'-p

動(dòng)量定理反映了物體受到所有外力的沖量總和和物體動(dòng)量的改變?cè)跀?shù)值和

方向上的等值同向關(guān)系。在使用時(shí)一定要注意方向。

【典型例題】

例1：質(zhì)量為機(jī)的小球，從沙坑上方自由下落，經(jīng)過時(shí)間外到達(dá)沙坑表面，又經(jīng)

過時(shí)間勿停在沙坑里。求：⑴沙對(duì)小球的平均阻力F;⑵小球在沙坑里下落過程

所受的總沖量/。

解：設(shè)剛開始下落的位置為A,剛好接觸沙的位置為8,在沙中到達(dá)的最低點(diǎn)為

Co⑴在下落的全過程對(duì)小球用動(dòng)量定理：重力作用時(shí)間為力+勿而阻力作用時(shí)

間僅為殳，以豎直向下為正方向，有：

mg(h+t2)-Ft2=O,解得：一一癡+人)

，2

⑵仍然在下落的全過程對(duì)小球用動(dòng)量定理：在人時(shí)間內(nèi)只有重力的沖量，在

/2時(shí)間內(nèi)只有總沖量(已包括重力沖量在內(nèi))，以豎直向下為正方向，有：

mgt\"/=0,/.I=mgt]

【達(dá)標(biāo)訓(xùn)練】

1.以初速度V0豎直向上拋出一物體，空氣阻力不可忽略。關(guān)于物體受到的沖

量，以下說法中正確的是[]

A.物體上升階段和下落階段受到重力的沖量方向相反

B.物體上升階段和下落階段受到空氣阻力沖量的方向相反

1

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C.物體在下落階段受到重力的沖量大于上升階段受到重力的沖量

D.物體從拋出到返回拋出點(diǎn)，所受各力沖量的總和方向向下

2.質(zhì)量為〃?的質(zhì)點(diǎn)以速度。繞半徑R的圓周軌道做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，在半個(gè)周期

內(nèi)動(dòng)量的改變量大小為（）

A.0B.mvC.2mi）D.條件不足，無法確定

3.如圖所示質(zhì)量為機(jī)的物塊沿傾角為。的斜面由底端向上滑去，

經(jīng)過時(shí)間。速度為零后又下滑，經(jīng)過時(shí)間打回到斜面底端，在

整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中，重力對(duì)物塊的總沖量為（）

A.0B.mgsinOQi+a）C.mgsinOQi-勿）D.

4.在距地面高為力，同時(shí)以相等初速內(nèi)分別平拋，豎直上拋，豎直下拋一質(zhì)量

相等的物體〃2,當(dāng)它們從拋出到落地時(shí)，比較它們的動(dòng)量的增量Z\P,有（）

A.平拋過程較大B.豎直上拋過程較大

C.豎直下拋過程較大D.三者一樣大

5.從同樣高度落下的玻璃杯，掉在水泥地上容易打碎，而掉在草地上不容易打

碎，其原因是（）

A.掉在水泥地上的玻璃杯動(dòng)量大，而掉在草地上的玻璃杯動(dòng)量小

B.掉在水泥地上的玻璃杯動(dòng)量改變大，掉在草地上的玻璃杯動(dòng)量改變小

C.掉在水泥地上的玻璃杯動(dòng)量改變快，掉在草地上的玻璃杯動(dòng)量改變慢

D.掉在水泥地上的玻璃杯與地面接觸時(shí)，相互作用時(shí)間短，而掉在草地上

的玻璃杯與地面接觸時(shí)間長(zhǎng)。

6.如圖所示，一恒力P與水平方向夾角為仇作用在置于光滑水平面上，質(zhì)

量為機(jī)的物體上，作用時(shí)間為則力尸的沖量為（）

A.FtB.mgtC.FcosOtD.（mg-FsinO）t

答案：

1、BCD2、C3、D4、B5、CD6、A

【反思】

收

獲

疑

2

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1.2《動(dòng)量守恒定律》學(xué)案3

【學(xué)習(xí)目標(biāo)】

1.知道動(dòng)量守恒定律的內(nèi)容，掌握動(dòng)量守恒定律成立的條件，并在具體問

題中判斷動(dòng)量是否守恒。

2.會(huì)應(yīng)用動(dòng)量守恒定律解決反沖物體相互作用的問題

【學(xué)習(xí)重點(diǎn)】

動(dòng)量守恒康律及其守恒條件

【知識(shí)要點(diǎn)】

1.動(dòng)量守恒嗎？

一個(gè)系統(tǒng)不受外力或者所受外力的和為零，這個(gè)系統(tǒng)的總動(dòng)量保持不變。這

個(gè)結(jié)論叫做動(dòng)量守恒定律。

7Z

公式：m,V,+m2u2=ni1v?1+m2u2

2.動(dòng)量守恒定律的推導(dǎo)

設(shè)碰撞過程中兩球相互作用力分別是E和R,力的作用時(shí)間是t。根據(jù)動(dòng)量

定理，oh球受到的沖量是Fit=miv'nh球受到的沖量是F2t=m2v'2-m2V2。

根據(jù)牛頓第三定律，M和艮大小相等，方向相反，即Fit=-Fzt。

,

板書：F1t=m1v-niiV)①

,

F2t=m2v2-m2V2②

F|t=-F2t③

將①、②兩式代入③式應(yīng)有nV,「miVi=-(m2V'2-m2V2)

整理后可得mN'i+m2V'2=mNi+m2V2

或?qū)懗蓀'i+P'2=Pi+Pz就是p'=p

(1)動(dòng)量守恒的條件：系統(tǒng)不受外力或合外力為零時(shí)系統(tǒng)的動(dòng)量守恒。

(2)動(dòng)量守恒定律適用的范圍：適用于兩個(gè)或兩個(gè)以上物體組成的系統(tǒng)。動(dòng)

量守恒定律是自然界普遍適用的基本規(guī)律，對(duì)高速或低速運(yùn)動(dòng)的物體系統(tǒng)，對(duì)宏

觀或微觀系統(tǒng)它都是適用的。

3.反沖運(yùn)動(dòng)與火箭

當(dāng)物體的一部分以一定的速度離開物體時(shí)，剩余部分將獲得一個(gè)反向沖量

而向相反方向運(yùn)動(dòng)，這種向相反方向的運(yùn)動(dòng)，通常叫做反沖運(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

【典型例題】質(zhì)量為30kg的小孩以8m/s的水平速度跳上一輛靜止在水平軌

道上的平板車，已知平板車的質(zhì)量是80kg,求小孩跳上車后他們共同的速度。

解析：對(duì)于小孩和平板車系統(tǒng)，由于車輪和軌道間的滾動(dòng)摩擦很小，可以不

予考慮，所以可以認(rèn)為系統(tǒng)不受外力，即對(duì)人、車系統(tǒng)動(dòng)量守恒。

跳上車前系統(tǒng)的總動(dòng)量p=mv

跳上車后系統(tǒng)的總動(dòng)量p'=(m+M)V

由動(dòng)量守恒定律有mv=(m+M)V

3

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解得

mv30X8

v=---TV=工_—m/s=3m/

m+M30+50

【達(dá)標(biāo)訓(xùn)練】

1.把一支槍水平固定在小車上，小車放在光滑的水平地面上，槍發(fā)射出子彈時(shí),

關(guān)于槍、子彈、車的下列說法中正確的是

()

A.槍和子彈組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒

B.槍和車組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒

C.若忽略不計(jì)子彈和槍筒之間的摩擦，槍、車和子彈組成系統(tǒng)的動(dòng)量才近

似守恒

D.槍、子彈、車組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒

2.如圖1所示，A、5兩物體質(zhì)量如=2/”B，水平面光滑，當(dāng)燒斷細(xì)線后(原來

彈簧被壓縮)，則下列說法正確的是

()

A.彈開過程中A的速率小于8的速率

B.彈開過程中A的動(dòng)量小于8的動(dòng)量\ApvvwwvlB\

C.A,8同時(shí)達(dá)到速度最大值......

D.當(dāng)彈簧恢復(fù)原長(zhǎng)時(shí)兩物體同時(shí)脫離彈簧圖?

3.下列說法中，違反動(dòng)量守恒定律的是

()

A,兩個(gè)運(yùn)動(dòng)物體A和8相碰后合為一體，A減少的動(dòng)量等于8增加的動(dòng)量

B.質(zhì)量相等的兩個(gè)物體，以相同速率相向運(yùn)動(dòng)，做正碰后以原來的速率分

開

C.質(zhì)量不等的兩個(gè)物體，以相同的速率相向運(yùn)動(dòng)，做正碰以后以某一相同

速率向同一方向運(yùn)動(dòng)

D.質(zhì)量不等的兩個(gè)物體，以相同的速率相向運(yùn)動(dòng)，做正碰后各以原來的速

率分開

4.如圖2所示，人站在小車上，不斷用鐵錘敲擊小車的一端.下列各種說法哪些

是正確的

()

①如果地面水平、堅(jiān)硬光滑，則小車將在原地附近做往復(fù)無一

②如果地面的阻力較大，則小車有可能斷斷續(xù)續(xù)地水平向彳”

③因?yàn)榍么驎r(shí)，鐵錘跟小車間的相互作用力屬于內(nèi)力，小斗?

能發(fā)生運(yùn)動(dòng)丹

④小車能否運(yùn)動(dòng)，取決于小車跟鐵錘的質(zhì)量之比，跟其他因素?zé)o關(guān)圖2

A.①②B.只有①C.只有③D.只有④

5.如圖3所示，在光滑水平面上，有一質(zhì)量為M=3kg的薄板和質(zhì)量為m=1kg

的物塊.都以v=4m/s的初速度朝相反方向運(yùn)動(dòng)，它們之間有摩擦，薄板足夠

長(zhǎng)，當(dāng)薄板的速度為2.4m/s時(shí)，'而.的片"佳歹亙

()________J叫j

A.彳故力口I束二衣互力'，，，，，〉,，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，*，，，，

B.做減速運(yùn)動(dòng)圖3

C.做勻速運(yùn)動(dòng)

D.以上運(yùn)動(dòng)都可能

4

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6.質(zhì)量相同的三個(gè)小球。、b.c,在光滑水平面上以相同的速率分別與原來靜

止的三個(gè)小球A、B.C發(fā)生正碰；。與A碰后，a球繼續(xù)沿原來方向運(yùn)動(dòng)；

匕與3相碰后，b球靜止不動(dòng)；c與C碰后，c球被彈回而反向運(yùn)動(dòng).可知碰

后A、8、C三球動(dòng)量大小的關(guān)系是（）

A.PA<PB<PCB.pA>Pi3>PcC.pis>Pc>PA

D.PA=PB=PC

7.機(jī)關(guān)槍重8kg,射出的子彈質(zhì)量為20克，若子彈的出口速度是1000m/s,

則機(jī)槍的后退速度是多少？

參考答案

1?【解析】槍和子彈組成的系統(tǒng)，在發(fā)射子彈的過程中，受到車施加的水平外

力，故動(dòng)量不守恒，A選項(xiàng)錯(cuò).槍和車組成的系統(tǒng)，在發(fā)射子彈時(shí)，受到子彈的

作用力，故動(dòng)量不守恒.B選項(xiàng)錯(cuò).對(duì)槍、子彈和車組成的系統(tǒng)中，子彈和槍間的

作用力為內(nèi)力，不影響系統(tǒng)的動(dòng)量守恒.C選項(xiàng)錯(cuò).槍、子彈和車組成的系統(tǒng)，水

平方向不受外力，豎直方向上重力和支持力的合力為零，動(dòng)量守恒.D選項(xiàng)對(duì).

2.【解析】整個(gè)過程中，A、B系統(tǒng)動(dòng)量守恒.二者動(dòng)量大小相等、方向相反，

由于%=2〃勿所以臣=迎2.當(dāng)彈簧恢復(fù)原長(zhǎng)時(shí)，彈簧對(duì)兩物體的推力消失，A、B

的速度達(dá)到最大，之后均勻速運(yùn)動(dòng).

3.【解析】?jī)蛇\(yùn)動(dòng)物體碰后合為一體，A減少的動(dòng)量等于8增加的動(dòng)量，知總動(dòng)

量不變；B選項(xiàng)敘述的情景，碰撞前后總動(dòng)量為零，也符合動(dòng)量守恒定律；質(zhì)量

不等的兩個(gè)物體，速率不同且相向運(yùn)動(dòng)，系統(tǒng)的總動(dòng)量不為零，故碰后二者以相

等速率運(yùn)動(dòng)的方向必與系統(tǒng)總動(dòng)量的方向一致，C選項(xiàng)不違反動(dòng)量守恒定律；質(zhì)

量相等的兩物體，以相同速率相向而行，其總動(dòng)量必與速率大的物體同向，若正

碰后各以原速率返回，則系統(tǒng)的總動(dòng)量方向發(fā)生了改變，不再守恒.

4.【解析】如果地面水平且堅(jiān)硬光滑，據(jù)鐵錘下擺過程中系統(tǒng)水平方向動(dòng)量守恒

可以判斷小車向左移動(dòng)；敲擊后鐵錘彈起上擺時(shí)，小車向右運(yùn)動(dòng)，即小車做往復(fù)

運(yùn)動(dòng).如果地面的阻力足夠大，小車可能不運(yùn)動(dòng)；如果阻力不太大，而鐵錘打擊

力較大，致使小車受向右的合外力而斷斷續(xù)續(xù)地水平向右運(yùn)動(dòng).

5【解析】薄板足夠長(zhǎng)，則最終物塊和薄板達(dá)到共同速度M,由動(dòng)量守恒定

律得（取薄板運(yùn)動(dòng)方向?yàn)檎?Mv-mv=CM+m）v'

丫,="/“串=（3二1）><4m/s=2m/s.共同運(yùn)動(dòng)速度的方向與薄板初速度的

Mm3+1

方向相同.

在物塊和薄板相互作用過程中，薄板一直做勻減速運(yùn)動(dòng)，而物塊先沿負(fù)方向

減速到速度為零，再沿正方向加速到2m/s.當(dāng)薄板速度為修=2.4m/s時(shí)，設(shè)

物塊的速度為也，由動(dòng)量守恒定律得Mv-mv=Mv\+mv2

-ni）v-Mv,2x4-3x2.4八仆

V2=-------------------=-----------------m/s=0.8m/s

-m1

5

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即此時(shí)物塊的速度方向沿正方向，故物塊正做加速運(yùn)動(dòng)，A選項(xiàng)正確.

6.【答案】A【解析】對(duì)a、A：mv=mva'+PA.對(duì)b、B：mv-pB.

對(duì)c、C：mv=-mvc'+pc.所以PC>PB>PA.

7.解:設(shè)子彈速度v,質(zhì)量m；機(jī)槍后退速度V,質(zhì)量M。

則由動(dòng)量守恒有MV=mv

mv0.02X1000,

V=--=---------------m/s=2.5m/s

M8

【反思】

收

獲

疑

6

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第三節(jié)科學(xué)探究一一維彈性碰撞學(xué)案

【學(xué)習(xí)目標(biāo)】

認(rèn)識(shí)彈性碰撞與非彈性碰撞，認(rèn)識(shí)對(duì)心碰撞與非對(duì)心碰撞；

【學(xué)習(xí)重點(diǎn)】

用動(dòng)量守恒定律、機(jī)械能守恒定律討論碰撞問題

【知識(shí)要點(diǎn)】

碰撞過程是物體之間相互作用時(shí)間非常短暫的一種特殊過程，因而碰撞具有如下特點(diǎn):

（1）碰撞過程中動(dòng)量守恒。（因相互作用時(shí)間短暫，因此一般滿足F內(nèi)＞＞F外的條件）

（2）碰撞過程中，物體沒有宏觀的位移，但每個(gè)物體的速度可在短暫的時(shí)間內(nèi)發(fā)生改變。

（3）碰撞過程中，系統(tǒng)的總動(dòng)能只能不變或減少，不可能增加。

在一光滑水平面上有兩個(gè)質(zhì)量分別為mI、加2的剛性小球{和氏以初速度匕、叱運(yùn)

動(dòng)，若它們能發(fā)生碰撞（為一維彈性碰撞），碰撞后它們的速度分別為匕和匕。我們的任務(wù)

是得出用機(jī)I、加2、%、匕表達(dá)A和心的公式。

匕、乙、打、心是以地面為參考系的，將1和8看作系統(tǒng)。

由碰撞過程中系統(tǒng)動(dòng)量守恒，有肛4+m2v2-+m2v2...①

iclcl.21.2—

有彈性碰撞中沒有機(jī)械能損失，有2mH+］機(jī)2田=］叫匕+/機(jī)2匕...②

v-v

由①得m］（匕一4）=加2（22）

222

由②得叫（V,-V,）=m2{yl-v2）

將上兩式左右相比，可得匕+%=，+為

即%-X=~（v2_yJ或匕_%=_（匕一彩）...③

碰撞前6相對(duì)于A的速度為v21=v2-v,,碰撞后6相對(duì)于A的速度為v2l=為一匕，

同理碰撞前4相對(duì)于6的速度為匕2=Vj-v2,碰撞后4相對(duì)于6的速度為匕2=V］-v2,

故③式為V21--V2|或%=—%，

其物理意義是：

碰撞后8相對(duì)于A的速度與碰撞前8相對(duì)于A的速度大小相等，方向相反；

碰撞后力相對(duì)于6的速度與碰撞前［相對(duì)于占的速度大小相等，方向相反；

【典型例題】

例題1：如圖所示，乒乓球質(zhì)量為如彈性鋼球質(zhì)量為物（必＞加，它們一起自高度方高處自

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由下落，不計(jì)空氣阻力，設(shè)地面上鋪有彈性鋼板，球與鋼板之間的碰撞及乒乓球與鋼球之間

的碰撞均為彈性碰撞，試計(jì)算鋼球著地后乒乓球能夠上升的最大高度。

解析：乒乓球和彈性鋼球自狀態(tài)1自由下落，至彈性鋼球剛著地（狀態(tài)2）時(shí)，兩者速度相

等/=2gh則v=12gh

彈性鋼球跟彈性鋼板碰撞后瞬間（狀態(tài)3）,彈性鋼球速率仍為右方向變?yōu)樨Q直向上,

緊接著，彈性鋼球與乒乓球碰，碰后瞬間（狀態(tài)4）乒乓球速率變?yōu)関'彈性鋼球與乒乓球

碰后彈性鋼球速度保持不變（速率仍為心

方向?yàn)樨Q直向上）；

彈性鋼球與乒乓球碰前瞬間（狀態(tài)3）

乒乓球相對(duì)于彈性鋼球的速度為2%方向

為豎直向下，彈性鋼球與乒乓球碰后瞬間

（狀態(tài)4）乒乓球相對(duì)于彈性鋼球的速度

為2%方向?yàn)樨Q直向上。

則：/=3r

由v--2gH

得："=匚=①t=9。

2g2g

【達(dá)標(biāo)訓(xùn)練】

1.如圖1所示，與輕彈簧相連的物體A停放在光滑的水平面上。物體B沿水平方向向右運(yùn)

動(dòng)，跟與4相連的輕彈簧相碰。在8跟彈簧相碰后，對(duì)于4、8和輕彈簧組成的系統(tǒng),

下列說法中正確的是（）

A.彈簧壓縮量最大時(shí)，A、8的速度相同

B.彈簧壓縮量最大時(shí)，A、B的動(dòng)能之和最小

C.彈簧被壓縮的過程中系統(tǒng)的總動(dòng)量不斷減小

D.物體A的速度最大時(shí)，彈簧的彈性勢(shì)能為零

2.如圖2所示，一輕彈簧左端固定在長(zhǎng)木板M的左端，右端

與小木塊機(jī)連接，且相、例及M與地面間接觸光滑。開始時(shí)，機(jī)和M均靜止，現(xiàn)同時(shí)

對(duì)小〃施加等大反向的水平恒力吊和從兩物體開始運(yùn)動(dòng)以后的整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中，

彈簧形變不超過其彈性限度，對(duì)于m、M和彈簧組成的系統(tǒng)（）

A.由于人、尸2等大反向，故系統(tǒng)機(jī)械能守恒n廣

B.當(dāng)彈簧彈力大小與Q、尸2大小相等時(shí)，膽、M各自的動(dòng)能最大.

C.由于丹、尸2大小不變，所以加、“各自一直做勻加速運(yùn)動(dòng),矛"少"力J

D.由于為、尸2圖2

3.如圖3所示，小車在光滑水平面上向左勻速運(yùn)動(dòng)，輕質(zhì)彈簧左端固定在A點(diǎn)，物體用線

拉在A點(diǎn)將彈簧壓縮，某時(shí)刻線斷了，物體沿車滑動(dòng)到8端粘在8端的油泥上，則下

8

V/////?//////////////////

魯科版高中物理選修3-5導(dǎo)學(xué)案

述說法中正確的是（）

①若物體滑動(dòng)中不受摩擦力，則全過程機(jī)械能守恒

②若物體滑動(dòng)中有摩擦力，則全過程動(dòng)量守恒

③兩種情況下，小車的最終速度與斷線前相同

④兩種情況下，系統(tǒng)損失的機(jī)械能相同

A.①②③B.②③④C.①③④D.①②③④

4.在光滑水平地面上有兩個(gè)相同的彈性小球A、B,質(zhì)量都為九現(xiàn)8球靜止，A球向B球

運(yùn)動(dòng)，發(fā)生正碰.已知碰撞過程中總機(jī)械能守恒，兩球壓縮最緊時(shí)的彈性勢(shì)能為昂，則碰前

A球的速度等于（）

5.在光滑水平面上，動(dòng)能為&）、動(dòng)量的大小為po的小鋼球1與靜止小鋼球2發(fā)生碰撞，碰

撞前后球1的運(yùn)動(dòng)方向相反.將碰撞后球1的動(dòng)能和動(dòng)量的大小分別記為2、0,球2

的動(dòng)能和動(dòng)量的大小分別記為E2、a，則下列說法中不正確的是

（）

A.Ei<￡oB.pi〈poC.E2>EQD.P2>PO

6.甲、乙兩個(gè)小孩各乘一輛冰車在水平冰面上游戲，如圖6所示.甲和她的冰車質(zhì)量共為30

kg,乙和他的冰車質(zhì)量也是30kg.游戲時(shí)，甲推著一個(gè)質(zhì)量為15kg的箱子，共同以2m/s

的速度滑行.乙以同樣大小的速率迎面滑來.為避免相撞，甲突然將箱子沿冰面推給乙.

箱子滑到乙處時(shí)乙迅速把它抓住.若不計(jì)摩擦.甲要以如下哪個(gè)速度（相對(duì)于冰面）將箱

子推出，才能避免與乙相撞（）

①4m/s②5m/s③6m/s④7m/s

A.①②③④都可以

B.②③④都可以

C.③④都可以

D.只有④可以

7.如圖7所示，A、B兩小球在光滑水平面上分別以動(dòng)量pi=4kg.m/s和p2=6kg.m/s（向右

為參考正方向）做勻速直線運(yùn)動(dòng)，則在A球追上B球并與之碰撞的過程中，兩小球的

動(dòng)量變化量Api和AP2可能分別為

A.-2kg-m/s,3kg-m/sp0

B.-8kg-m/s,8kg-m/s十K

C.1kg-m/s,-1kg-m/s7777x77777777^

AR

D.-2kg-m/s,2kg-m/s

8.質(zhì)量為4.0kg的物體A靜止在水平桌面上，另一個(gè)疆為2.0kg的物體8以5.0m/s的

水平速度與物體4相撞，碰撞后物體B以1.0m/s的速度反向彈回.相撞過程中損失的機(jī)

械能為.

參考答案圖8

1.ABD2.BD3,B4.C5.C6.C

7.【解析】考慮到碰撞過程動(dòng)量必須是守恒的，對(duì)于選項(xiàng)A,有△pi+Ap2=-2kg?m/s+3

kg.m/s=lkg-m/s^O可以判斷A選項(xiàng)是錯(cuò)誤的.考慮到碰撞過程中，兩球的動(dòng)能不可能增

9

魯科版高中物理選修3-5導(dǎo)學(xué)案

加，對(duì)選項(xiàng)B,碰撞前兩球的總動(dòng)能為瓦=2」+—=-§-+曳碰后兩球的總動(dòng)能為

2mx2m2m}fn2

，2，2

p!-P\Pi(〃1+Ap>+A〃2)898

□k------1-----=------------1------------=----1----

2W]2m22m]2m2m}m2

由于瓦'>Ek，可以判斷B選項(xiàng)是錯(cuò)誤的.從動(dòng)力學(xué)的角度出發(fā)考慮，碰撞過程中43

所受的力應(yīng)分別向左和向右，這樣應(yīng)有：ApiVOAp2>0顯然C選項(xiàng)是錯(cuò)誤的.

8.【解析】取物體8碰撞前速度的方向?yàn)檎较?，由題意知，〃以=4.0kg,加〃=2.0kg,療

5.0m/s,VB'=-1.0m/s,療0,令碰后A的速度為匕「，據(jù)動(dòng)量守恒定律，

1

有mAvA+tnRV[i=tnAvA+加加'代入數(shù)值解得以'=3m/s

據(jù)能量守怛，有一"7呼8~=一也在/+—〃?6口8'?+△E

222

解得損失的機(jī)械能為E=6J

【學(xué)后反思】

收

獲

疑

10

魯科版高中物理選修3-5導(dǎo)學(xué)案

第一節(jié)電子的發(fā)現(xiàn)與湯姆孫模型學(xué)案

【學(xué)習(xí)目標(biāo)】

(1)了解陰極射線及電子發(fā)現(xiàn)的過程；

(2)知道湯姆孫研究陰極射線發(fā)現(xiàn)電子的實(shí)驗(yàn)及理論推導(dǎo)。

【學(xué)習(xí)重點(diǎn)】

陰極射線的研究，湯姆孫發(fā)現(xiàn)電子的理論推導(dǎo)。

【知識(shí)要點(diǎn)】

1、陰極射線

氣體分子在高壓電場(chǎng)下可以發(fā)生電離，使本來不帶電的空氣分子變成具有等量正、負(fù)電

荷的帶電粒子，使不導(dǎo)電的空氣變成導(dǎo)體。

2、湯姆孫的研究

英國物理學(xué)家湯姆孫在研究陰極射線時(shí)發(fā)現(xiàn)了電子。實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示，從高壓電場(chǎng)的

陰極發(fā)出的陰極射線，穿過G&后沿直線打在熒光屏A'上。

(1)當(dāng)在平行極板上加一如圖所示的電場(chǎng)，域現(xiàn)陰極射線打在熒光屏上的位置向下偏，則

可判定，陰極射線帶有負(fù)電荷。

(2)為使陰極射線不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，則請(qǐng)思考可在平行極板區(qū)域采取什么措施。

在平行極板區(qū)域加一磁場(chǎng)，且磁場(chǎng)方向必須垂直紙面向外。當(dāng)滿足條件：qv0B=qE

F

時(shí)，則陰極射線不發(fā)生偏轉(zhuǎn)。貝v0=-

B

(3)根據(jù)帶電的陰極射線在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)情況可知，其速度偏轉(zhuǎn)角為：tan6=%

?%

又因?yàn)椋簍an^=--------—

則：L―學(xué)—

M(D+|)B2L

根據(jù)已知量，可求出陰極射線的比荷。湯姆生把新發(fā)現(xiàn)的這種粒子稱之為電子。電子的

電荷量e=L60217733X10T9c

【典型例題】

湯姆生用來測(cè)定電子的比荷(電子的電荷量與質(zhì)量之比)的實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示，真空管

內(nèi)的陰極K發(fā)出的電子(不計(jì)初速、重力和電子間的相互作用)經(jīng)加速電壓加速后，穿過

4中心的小孔沿中心軸00的方向進(jìn)入到兩塊水平正對(duì)放置的平行極板P和P間的區(qū)域.當(dāng)

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魯科版高中物理選修3-5導(dǎo)學(xué)案

極板間不加偏轉(zhuǎn)電壓時(shí)，電子束打在熒光屏的中心。點(diǎn)處，形成了一個(gè)亮點(diǎn)；加上偏轉(zhuǎn)電

壓U后，亮點(diǎn)偏離到0"點(diǎn)，（O'與0點(diǎn)的豎直間距為d,水平間距可忽略不計(jì).此時(shí)，在尸

和尸'間的區(qū)域，再加上一個(gè)方向垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng).調(diào)節(jié)磁場(chǎng)的強(qiáng)弱，當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)

度的大小為B時(shí)，亮點(diǎn)重新回到。點(diǎn).已知極板水平方向的長(zhǎng)度為L(zhǎng)”極板間距為b,極

板右端到熒光屏的距離為心（如圖所示）.

（1）求打在熒光屏。點(diǎn)的電子速度的大小。

（2）推導(dǎo)出電子的比荷的表達(dá)式

解：（1）當(dāng)電子受到的電場(chǎng)力與洛倫茲力平衡時(shí)，電子做勻速直線運(yùn)動(dòng)，亮點(diǎn)重新回復(fù)

到中心O點(diǎn)，設(shè)電子的速度為V,則evB=eE……①

pI]

得v=—……②即v=—……③

BBb

（2）當(dāng)極板間僅有偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)時(shí)，電子以速度v進(jìn)入后，豎直方向作勻加速運(yùn)動(dòng)，加速

度為a="...④

mb

水平作勻速運(yùn)動(dòng)，在電場(chǎng)內(nèi)時(shí)間t1=—……⑤

V

這樣，電子在電場(chǎng)中，豎直向上偏轉(zhuǎn)的距離為彳=且匕……⑥

22mvb

離開電場(chǎng)時(shí)豎直向上的分速度為匕=。4=也〃……⑦

mvl

電子離開電場(chǎng)后做勻速直線運(yùn)動(dòng)，經(jīng)々時(shí)間到達(dá)熒光屏t、="……⑧

V

時(shí)間內(nèi)向上運(yùn)動(dòng)的距離為d,=VLt2=----.......⑨

mvb

iiL

這樣，電子向上的總偏轉(zhuǎn)距離為d=4+d）=「e-Li（L,+」）……⑩

mvb2

e_Ud

可解得

~m~2)

【學(xué)后反思】

收

獲

疑

12

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13

魯科版高中物理選修3-5導(dǎo)學(xué)案

第二節(jié)原子的核式結(jié)構(gòu)模型學(xué)案

【學(xué)習(xí)目標(biāo)】

(1)了解原子結(jié)構(gòu)模型建立的歷史過程及各種模型建立的依據(jù)；

(2)知道a粒子散射實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，及原子核式結(jié)構(gòu)模型的主要內(nèi)容。

【學(xué)習(xí)重點(diǎn)】

思考討論在于對(duì)a粒子散射實(shí)驗(yàn)的結(jié)果分析從而否定葡萄干布丁模型，得出原子的核式結(jié)

構(gòu)；

【知識(shí)要點(diǎn)】

1、a粒子散射實(shí)驗(yàn)原理、裝置

(1)a粒子散射實(shí)驗(yàn)原理：

需要用高速粒子對(duì)它進(jìn)行轟擊。而a粒子具有足夠的能量，可以接近原子中心。它還

可以使熒光屏物質(zhì)發(fā)光。

(2)a粒子散射實(shí)驗(yàn)裝置

a粒子散射實(shí)驗(yàn)的裝置，主要由放射源、金箔、熒光屏、望遠(yuǎn)鏡和轉(zhuǎn)動(dòng)圓盤幾部

分組成。

(3)實(shí)驗(yàn)的觀察結(jié)果

明確：入射的a粒子分為三部分。大部分沿原來的方向前進(jìn)，少數(shù)發(fā)生了較大偏轉(zhuǎn)，極少

數(shù)發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)。

小結(jié)：實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)極少數(shù)a粒子發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)，甚至反彈回來，表明這些a粒子在原

子中某個(gè)地方受到了質(zhì)量、電量均比它本身大得多的物體的作用，可見原子中的正電荷、質(zhì)

量應(yīng)都集中在一個(gè)中心上。

①絕大多數(shù)a粒子不偏移一原子內(nèi)部絕大部分是“空”的。

②少數(shù)a粒子發(fā)生較大偏轉(zhuǎn)一原子內(nèi)部有“核”存在。

③極少數(shù)a粒子被彈回表明：作用力很大；質(zhì)量很大；電量集中。

3、原子核的電荷與大小

原子的半徑在10%左右，原子核的大小在10"?io'左右，原子核的半徑只相當(dāng)于原子

半徑的萬分之一，體積只相當(dāng)于原子體積的萬億分之一。

【典型例題】

例題1.盧瑟福的原子核式結(jié)構(gòu)學(xué)說可以解決的問題是()

A.解釋a粒子散射現(xiàn)象

B.用a粒子散射的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)估算原子核的大小

C.結(jié)合經(jīng)典電磁理論，解釋原子的穩(wěn)定性

D.結(jié)合經(jīng)典電磁理論，解釋氫原子光譜

答案：AB

例題2：右圖為盧瑟福和他的同事們做a粒子散射實(shí)驗(yàn)裝置的示意圖，熒光屏和顯微鏡

一起分別放在圖中的A、3、C、。四個(gè)位置時(shí)，關(guān)于觀察到的現(xiàn)象，下述說法中正確

的是()

A.相同時(shí)間內(nèi)放在A位置時(shí)觀察到屏上的閃光次數(shù)最多

B.相同時(shí)間內(nèi)放在8位置時(shí)觀察到屏上的閃光次數(shù)比放在A

14

魯科版高中物理選修3-5導(dǎo)學(xué)案

位置時(shí)少得多

C.放在C、￡＞位置時(shí)屏上觀察不到閃光

D.放在。位置時(shí)屏上仍能觀察到一些閃光，但次數(shù)極少

答案：ABD

【達(dá)標(biāo)訓(xùn)練】

1、在用a粒子轟擊金箔的實(shí)驗(yàn)中，盧瑟福觀察到的a粒子的運(yùn)動(dòng)情況是

A、全部a粒子穿過金屬箔后仍按原來的方向前進(jìn)

B、絕大多數(shù)a粒子穿過金屬箔后仍按原來的方向前進(jìn)，少數(shù)發(fā)生較大偏轉(zhuǎn)，極少

數(shù)甚至被彈回

C、少數(shù)a粒子穿過金屬箔后仍按原來的方向前進(jìn)，絕大多數(shù)發(fā)生較大偏轉(zhuǎn)，甚至

被彈回

D、全部a粒子都發(fā)生很大偏轉(zhuǎn)

2、盧瑟福a粒子散射實(shí)驗(yàn)的結(jié)果

A、證明了質(zhì)子的存在

B、證明了原子核是由質(zhì)子和中子組成的

C、說明原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在一個(gè)很小的核上

D、說明原子的電子只能在某些不連續(xù)的軌道上運(yùn)動(dòng)

3、.如圖是原子的核式結(jié)構(gòu)模型。下面平面示意圖中的四條線表示a粒子運(yùn)動(dòng)的可能軌

跡，在圖中完成中間兩條a粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡。

答案：1。B2。C3。a粒子散射，圖略~輻

【反思】

蚊

獲

疑

回

15

魯科版高中物理選修3-5導(dǎo)學(xué)案

第三節(jié)波爾的原子模型學(xué)案

【學(xué)習(xí)目標(biāo)】

（1）了解玻爾原子理論的主要內(nèi)容；

（2）了解能級(jí)、能量量子化以及基態(tài)、激發(fā)態(tài)的概念。

【學(xué)習(xí)重點(diǎn)】

玻爾原子理論的基本假設(shè)，玻爾理論對(duì)氫光譜的解釋。

【知識(shí)要點(diǎn)】

1、玻爾的原子理論

（1）能級(jí)（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，電子雖然繞核運(yùn)動(dòng)，但并不向外輻射能量。這些狀態(tài)叫定態(tài)。

（本假設(shè)是針對(duì)原子穩(wěn)定性提出的）

（2）躍遷假設(shè)：原子從一種定態(tài)（設(shè)能量為躍遷到另一種定態(tài)（設(shè)能量為

E.）時(shí)，它輻射（或吸收）一定頻率的光子，光子的能量由這兩種定態(tài)的能量差

決定，即為『=紇,-紇（h為普朗克恒量）（本假設(shè)針對(duì)線狀譜提出）

（3）軌道量子化假設(shè)：原子的不同能量狀態(tài)跟電子沿不同的圓形軌道繞核運(yùn)動(dòng)

相對(duì)應(yīng)。原子的定態(tài)是不連續(xù)的，因此電子的可能軌道的分布也是不連續(xù)的。（針

對(duì)原子核式模型提出，是能級(jí)假設(shè)的補(bǔ)充）

2、玻爾根據(jù)經(jīng)典電磁理論和牛頓力學(xué)計(jì)算出氫原子的電子的各條可能軌道半徑

和電子在各條軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)的能量（包括動(dòng)能和勢(shì)能）公式：

軌道半徑：n=l,2,3……能量：紇n=l,2,

n

3……式中打、5、分別代表第一條（即離核最近的）可能軌道的半徑和電子在

這條軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)的能量，仁、￡,分別代表第〃條可能軌道的半徑和電子在第〃

條軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)的能量，〃是正整數(shù)，叫量子數(shù)。

3、氫原子的能級(jí)圖

從玻爾的基本假設(shè)出發(fā)，運(yùn)用經(jīng)典電磁學(xué)和經(jīng)典力學(xué)的理論，可以計(jì)算氫原

子中電子的可能軌道半徑和相應(yīng)的能量。

（1）氫原子的大?。簹湓拥碾娮拥母鳁l可能軌道的半徑r.：；=nY,

n代表第一條（離核最近的一條）可能軌道的半徑r^O.53X1010m

（2）氫原子的能級(jí)：

原子在各個(gè)定態(tài)時(shí)的能量值E”稱為原子的能級(jí)。它對(duì)應(yīng)電子在各條可能軌

道上運(yùn)動(dòng)時(shí)的能量E”（包括動(dòng)能和勢(shì)能）E=E,/n2n=l,2,3,.....

Ei代表電子在第一條可能軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)的能量，E,=-13.6eV

注意：計(jì)算能量時(shí)取離核無限遠(yuǎn)處的電勢(shì)能為零，電子帶負(fù)電，在正電荷的場(chǎng)中

為負(fù)值，電子的動(dòng)能為電勢(shì)能絕對(duì)值的一半，總能量為負(fù)值。

氫原子的能級(jí)圖如圖所示：

16

魯科版高中物理選修3-5導(dǎo)學(xué)案

4、玻爾理論對(duì)氫光譜的解釋

(1)基態(tài)和激發(fā)態(tài)

基態(tài)：在正常狀態(tài)下，原子處于最低能級(jí)，這時(shí)電子在離核最近的軌道上運(yùn)動(dòng)，

這種定態(tài)，叫基態(tài)。

激發(fā)態(tài)：原子處于較高能級(jí)時(shí)，電子在離核較遠(yuǎn)的軌道上運(yùn)動(dòng)，這種定態(tài)，

叫激發(fā)態(tài)。

【典型例題】

例題1：氫原子的核外電子由離原子核較遠(yuǎn)的軌道躍遷到離核較近的軌道上時(shí)，

下列說法中正確的是()

A.核外電子受力變小B.原子的能量減少

C.氫原子要吸收一定頻率的光子D.氫原子要放出一定頻率的光子

解析：由玻爾理論知，當(dāng)電子由離核較遠(yuǎn)的軌道躍遷到離核較近的軌道上時(shí)，要

放出能量，故要發(fā)射一定頻率的光子；電子的軌道半徑小了，由庫侖定律知,

它與原子核之間的庫侖力大了，故AC錯(cuò)，BD正確.

【達(dá)標(biāo)訓(xùn)練】

(1)對(duì)玻爾理論的下列說法中，正確的是(ACD)

A.繼承了盧瑟福的原子模型，但對(duì)原子能量和電子軌道引入了量子化假設(shè)

B.對(duì)經(jīng)典電磁理論中關(guān)于“做加速運(yùn)動(dòng)的電荷要輻射電磁波”的觀點(diǎn)表示贊同

C.用能量轉(zhuǎn)化與守恒建立了原子發(fā)光頻率與原子能量變化之間的定量關(guān)系

D.玻爾的兩個(gè)公式是在他的理論基礎(chǔ)上利用經(jīng)典電磁理論和牛頓力學(xué)計(jì)算出來

的

(2)下面關(guān)于玻爾理論的解釋中，不正確的說法是(C)

A.原子只能處于一系列不連續(xù)的狀態(tài)中，每個(gè)狀態(tài)都對(duì)應(yīng)一定的能量

B.原子中，雖然核外電子不斷做加速運(yùn)動(dòng)，但只要能量狀態(tài)不改變，就不會(huì)向

外輻射能量

C.原子從一種定態(tài)躍遷到另一種定態(tài)時(shí)，一定要輻射一定頻率的光子

D.原子的每一個(gè)能量狀態(tài)都對(duì)應(yīng)一個(gè)電子軌道，并且這些軌道是不連續(xù)的

(3)根據(jù)玻爾理論，氫原子中，量子數(shù)N越大，則下列說法中正確的是

(ACD)

17

魯科版高中物理選修3-5導(dǎo)學(xué)案

A.電子軌道半徑越大B.核外電子的速率越大

C.氫原子能級(jí)的能量越大D.核外電子的電勢(shì)能越大

（4）根據(jù)玻爾的原子理論，原子中電子繞核運(yùn)動(dòng)的半徑（D）

A.可以取任意值B.可以在某一范圍內(nèi)取任意值

C.可以取一系列不連續(xù)的任意值D.是一系列不連續(xù)的特定值

（5）按照玻爾理論，一個(gè)氫原子中的電子從一半徑為ra的圓軌道自發(fā)地直接躍

遷到一半徑為rb的圓軌道上，已知ra>rb,則在此過程中（C）

A.原子要發(fā)出一系列頻率的光子B.原子要吸收一系列頻率的光子

C.原子要發(fā)出某一頻率的光子D.原子要吸收某一頻率的光子

【學(xué)后反思】

收

獲

疑

回

18

魯科版高中物理選修3-5導(dǎo)學(xué)案

第四節(jié)氫原子光譜與能級(jí)結(jié)構(gòu)學(xué)案

【學(xué)習(xí)目標(biāo)】

（1）了解光譜的定義和分類；

（2）了解氫原子光譜的實(shí)驗(yàn)規(guī)律，知道巴耳末系；

（3）了解經(jīng)典原子理論的困難。

【學(xué)習(xí)重點(diǎn)】

氫原子光譜的實(shí)驗(yàn)規(guī)律。

【知識(shí)要點(diǎn)】

］、光譜

早在17世紀(jì)，牛頓就發(fā)現(xiàn)了日光通過三棱鏡后的色散現(xiàn)象，并把實(shí)驗(yàn)中得

到的彩色光帶叫做光譜。

（1）發(fā)射光譜

物體發(fā)光直接產(chǎn)生的光譜叫做發(fā)射光譜。

發(fā)射光譜可分為兩類：連續(xù)光譜和明線光譜。

稀薄氣體或金屬的蒸氣的發(fā)射光譜是明線光譜。明線光譜是由游離狀態(tài)

的原子發(fā)射的，所以也叫原子的光譜。實(shí)踐證明，原子不同，發(fā)射的明線光譜也

不同，每種原子只能發(fā)出具有本身特征的某些波長(zhǎng)的光，因此明線光譜的譜線也

叫原子的特征譜線。

（2）吸收光譜

高溫物體發(fā)出的白光（其中包含連續(xù)分布的一切波長(zhǎng)的光）通過物質(zhì)時(shí)，某

些波長(zhǎng)的光被物質(zhì)吸收后產(chǎn)生的光譜，叫做吸收光譜。各種原子的吸收光譜中的

每一條暗線都跟該種原子的原子的發(fā)射光譜中的一條明線相對(duì)應(yīng)。這表明，低溫

氣體原子吸收的光，恰好就是這種原子在高溫時(shí)發(fā)出的光。因此吸收光譜中的暗

譜線，也是原子的特征譜線。

（3）光譜分析

由于每種原子都有自己的特征譜線，因此可以根據(jù)光譜來鑒別物質(zhì)和確定的

化學(xué)組成。這種方法叫做光譜分析。原子光譜的不連續(xù)性反映出原子結(jié)構(gòu)的不連

續(xù)性，所以光譜分析也可以用于探索原子的結(jié)構(gòu)。

2、氫原子光譜的實(shí)驗(yàn)規(guī)律

氫原子是最簡(jiǎn)單的原子，其光譜也最簡(jiǎn)單。（課件展示）

1=衣年_*）

7

巴耳末公式R=l.10IO7///-1里德伯常量

4、玻爾理論對(duì)氫光譜的解釋

（1）基態(tài)和激發(fā)態(tài)

基態(tài)：在正常狀態(tài)下，原子處于最低能級(jí)，這時(shí)電子在離核最近的軌道上運(yùn)動(dòng)，

這種定態(tài)，叫基態(tài)。

激發(fā)態(tài)：原子處于較高能級(jí)時(shí)，電子在離核較遠(yuǎn)的軌道上運(yùn)動(dòng)，這種定態(tài)，叫激

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魯科版高中物理選修3-5導(dǎo)學(xué)案

發(fā)態(tài)。

(2)原子發(fā)光：原子從基態(tài)向激發(fā)態(tài)躍遷

的過程是吸收能量的過程。原子從較高的激

發(fā)態(tài)向較低的激發(fā)態(tài)或基態(tài)躍遷的過程，是

輻射能量的過程，這個(gè)能量以光子的形式輻

射出去，吸收或輻射的能量恰等于發(fā)生躍遷

的兩能級(jí)之差。

5、玻爾理論的局限性

玻爾理論雖然把量子理論引入原子領(lǐng)域，提出定態(tài)和躍遷概念，成功解釋了

氫原子光譜，但對(duì)多電子原子光譜無法解釋，因?yàn)椴柪碚撊匀灰越?jīng)典理論為基

礎(chǔ)。如粒子的觀念和軌道。量子化條件的引進(jìn)沒有適當(dāng)?shù)睦碚摻忉尅?/p>

【典型例題】

例題1：氫原子被電離一個(gè)核外電子，形成類氫結(jié)構(gòu)的氮離子。已知基態(tài)的氫離

子能量為&=-54.4eV,氮離子能級(jí)的示意圖如圖所示。在具有下列能量的

光子中，不能被基態(tài)氫離子吸收而發(fā)生躍遷的是()

A40.8eVB43.2

eV

C.51.0eVD.54.4eV

解析：根據(jù)玻爾理論，氫原子吸收光子能量發(fā)生躍遷時(shí)光子的能量需等于能級(jí)差

或大于基態(tài)能級(jí)的絕對(duì)值.氫離子的躍遷也是同樣的.

因?yàn)镋2-EF-13.6-(-54.4)eV=40.8eV,選項(xiàng)A是可能的.

E3-EF-6.0-(-54.4)eV=48.4eV

E-E,=-3.4-(-54.4)eV=51.0eV,選項(xiàng)C是可能的.

E^-EFO-(-54.4)=54.4eV,選項(xiàng)D是可能的.所以本題選B.

【達(dá)標(biāo)訓(xùn)練】

1.氫原子光譜在可見光部分只有四條譜線，一條紅色、一條藍(lán)色、兩條紫色，

它們分別是從n=3、4、5、6能級(jí)向n=2能級(jí)躍遷時(shí)產(chǎn)生的，則()

(A)紅色光譜是氫原子從n=6能級(jí)向n=2能級(jí)躍遷時(shí)產(chǎn)生的

(B)藍(lán)色光譜是氫原子從n=6能級(jí)或n=5能級(jí)向n=2能級(jí)躍遷時(shí)產(chǎn)生的

(C)若從n=6能級(jí)向n=l能級(jí)躍遷時(shí)，則能夠產(chǎn)生紫外線

(D)若原子從n=6能級(jí)向n=l能級(jí)躍遷時(shí)所產(chǎn)生的輻射不能使某金屬發(fā)生光電

效應(yīng)，則原子從n=6能級(jí)向n=2能級(jí)躍遷時(shí)將可能使該金屬發(fā)生光電效應(yīng)

2.如圖是氫原子能級(jí)圖。有一群氫原子由〃力能級(jí)向低能級(jí)躍遷，已知普朗克常

數(shù)加6.63X10-MJ?s,求:

(1)這群氫原子的光譜共有幾條譜線；

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魯科版高中物理選修3-5導(dǎo)學(xué)案

（2）這群氫原子發(fā)出光的最大波長(zhǎng).

答案：LC

2.解析：（1）必二12=生?二0=6條（或畫圖得出6條）

22

（2）光子的能量越小，則頻率越小，波長(zhǎng)越大。從n=4能級(jí)向n=3躍遷時(shí),

輻射的光子能量最小

AE=用一片=-0-85eV-<-1.5leV)=0.66eV=1.056x10-19J

山工V曰1/dhe6.63x10-34x3x10s

光子1的l最大波長(zhǎng)為2n=—加=1.88x10-6機(jī)

\E1.056x10-2

【反思】

收

獲

疑

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魯科版高中物理選修3-5導(dǎo)學(xué)案

第一節(jié)原子核結(jié)構(gòu)學(xué)案

【學(xué)習(xí)目標(biāo)】

知道原子核的組成，知道核子和同位素的概念。

【學(xué)習(xí)重點(diǎn)】

原子核的組成。

【知識(shí)要點(diǎn)】

1、質(zhì)子的發(fā)現(xiàn)

質(zhì)子（proton）帶正電荷，電荷量與一個(gè)電子所帶電荷量相等，

啊,=1.672623lxION依

2、中子的發(fā)現(xiàn)

查德威克發(fā)現(xiàn)中子。

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中子（nucleon）不帶電，mn-1.6749286x10kg

數(shù)據(jù)顯示：質(zhì)子和中子的質(zhì)量十分接近，統(tǒng)稱為核子，組成原子核。

3、原子核的組成

原子核的電荷數(shù)=質(zhì)子數(shù)=核外電子數(shù)=原子序數(shù)

原子核的質(zhì)量數(shù)=核子數(shù)=質(zhì)子數(shù)+中子數(shù)

符號(hào)-X表示原子核，X：元素符號(hào)；A：核的質(zhì)量數(shù)；Z：核電荷數(shù)

4、同位素（isotope）

（1）定義：具有相同質(zhì)子數(shù)而中子數(shù)不同的原子，在元素周