高中物理選修3-5知識(shí)點(diǎn)梳理

PAGE第7-頁(yè)共7頁(yè)高中物理選修3-5知識(shí)點(diǎn)梳理一、動(dòng)量動(dòng)量守恒定律1、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：①物體的質(zhì)量跟其速度的乘積，叫做物體的動(dòng)量。②動(dòng)量是物體機(jī)械運(yùn)動(dòng)的一種量度。動(dòng)量的表達(dá)式P=mv。單位是.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。2、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(wèn)題： ①對(duì)于某些特定的問(wèn)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。 ②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。 ③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。 ④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)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。3、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。⑴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(wú)機(jī)械能的損失，稱完全彈性碰撞。⑵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。⑶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。二、驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律（實(shí)驗(yàn)、探究）Ⅰ圖2-1圖2-1【實(shí)驗(yàn)原理】利用圖2-1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(lái)，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．圖2-2圖2-2P【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2-1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(xiě)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(xiě)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)如圖2-2。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(kāi)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(guò)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(kāi)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(guò)程中，實(shí)驗(yàn)桌、斜槽、記錄的白紙的位置要始終保持不變．7．m1·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(lái)源于實(shí)驗(yàn)操作中，兩個(gè)小球沒(méi)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(lái)誤差．每次靜止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?。畱?yīng)進(jìn)行多次碰撞，落點(diǎn)取平均位置來(lái)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；3．O、P、M、N各點(diǎn)定位不準(zhǔn)確帶來(lái)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)．三、普朗克量子假說(shuō)黑體和黑體輻射Ⅰ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：①普朗克認(rèn)為物質(zhì)的輻射能量并不是無(wú)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(shuō)組成能量的單元是量子。②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①1905年，愛(ài)因斯坦獎(jiǎng)量子概念推廣到光的傳播中，提出了光量子論。②1913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。③到1925年左右，量子力學(xué)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(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)。⑴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。⑵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⑴粒子散射實(shí)驗(yàn)：1909年，盧瑟福及助手蓋革和馬斯頓完成的.①裝置：如右圖。②現(xiàn)象：a.絕大多數(shù)粒子穿過(guò)金箔后，仍沿原來(lái)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(guò)了90°，有的幾乎達(dá)到180°，即被反向彈回。⑵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(guò)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(guò)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)。 原子核半徑約為10-15m，原子軌道半徑約為10-10m七、原子的能級(jí)Ⅰ玻爾的原子模型⑴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?chē)l(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。⑵玻爾理論 上述兩個(gè)矛盾說(shuō)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)： ①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)。 ②躍遷假設(shè)：原子從一個(gè)定態(tài)（設(shè)能量為Em）躍遷到另一定態(tài)（設(shè)能量為En）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=Em－En ③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)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。⑶玻爾的氫子模型： ①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。） ②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(kāi)像的表示出來(lái)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)。八、原子核的組成Ⅰ原子核1、天然放射現(xiàn)象⑴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(jiàn)的射線。這種射線可穿透黑紙而使照相底片感光。天然放射現(xiàn)象：某種元素自發(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(xì)結(jié)構(gòu)，是可以再分的。⑵放射線的成份和性質(zhì)：用電場(chǎng)和磁場(chǎng)來(lái)研究放射性元素射出的射線，在電場(chǎng)中軌跡，如：圖1射線種類射線組成性質(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)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(zhuǎn)變成新核的變化稱為衰變?cè)谠雍说乃プ冞^(guò)程中，電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)守恒 衰變類型衰變方程衰變規(guī)律衰變新核衰變新核 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一個(gè)中子變?yōu)橐粋€(gè)質(zhì)子和一個(gè)電子，即：.輻射伴隨著衰變和衰變產(chǎn)生，這時(shí)放射性物質(zhì)發(fā)出的射線中就會(huì)同時(shí)具有、和三種射線。 ⑵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。 放射性元素衰變的快慢是由核內(nèi)部自身因素決定的，跟原子所處的化學(xué)狀態(tài)和外部條件沒(méi)有關(guān)系。十、放射性的應(yīng)用與防護(hù)放射性同位素Ⅰ放射性同位素：有些同位素具有放射性，叫做放射性同位素同位素：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—居里夫婦發(fā)現(xiàn)經(jīng)過(guò)α粒子轟擊的鋁片中含有放射性磷，即：反應(yīng)生成物P是磷的一種同位素，自然界沒(méi)有天然的，它是通過(guò)核反應(yīng)生成的人工放射性同位素。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、半衰期更短3、放射性廢料容易處理放射性同位素的應(yīng)用：①利用它的射線A、由于γ射線貫穿本領(lǐng)強(qiáng)，可以用來(lái)γ射線檢查金屬內(nèi)部有沒(méi)有砂眼或裂紋，所用的設(shè)備叫γ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(lái)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②作為示蹤原子：用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)及生物研究等.十一、核反應(yīng)方程Ⅰ1.熟記一些實(shí)驗(yàn)事實(shí)的核反應(yīng)方程式。⑴盧瑟福用α粒子轟擊氦核打出質(zhì)子：⑵貝克勒耳和居里夫人發(fā)現(xiàn)天然放射現(xiàn)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(fā)現(xiàn)正電子：⑸輕核聚變：⑹重核裂變：2.熟記一些粒子的符號(hào)α粒子（）、質(zhì)子（）、中子（）、電子（）、氘核（）、氚核（）3.注意在核反應(yīng)方程式中，質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)是守恒的。處理有關(guān)核反應(yīng)方程式的相關(guān)題目時(shí)，只要做到了以上幾點(diǎn)，即可順利解決問(wèn)題。十二、重核裂變核聚變