高中物理第一輪總復(fù)習(xí)選修3-5

高中物理選修3-5模塊3-5考綱要求主題內(nèi)容要求說明碰撞動量守恒動量、動量守恒定律及其應(yīng)用Ⅱ只限于一維，動量守恒定律只要求簡單應(yīng)用彈性碰撞和非彈性碰撞Ⅰ實驗與探究實驗：驗證動量守恒定律主題內(nèi)容要求說明原子結(jié)構(gòu)與原子核

氫原子光譜Ⅰ氫原子的能級結(jié)構(gòu)、能級公式Ⅰ原子核的組成、放射性、原子核的衰變、半衰期Ⅰ

放射性同位素Ⅰ核力、核反應(yīng)方程Ⅰ結(jié)合能、質(zhì)量虧損Ⅰ裂變反應(yīng)和聚變反應(yīng)、裂變反應(yīng)堆。Ⅰ放射性的防護

Ⅰ

第一節(jié)：動量、動量守恒定律第一章：碰撞與動量守恒一、動量：1、定義：物體的質(zhì)量m和速度v的乘積。定義式為：p=mv⑴動量是描述物體運動狀態(tài)的一個狀態(tài)量，它與時刻相對應(yīng)。⑵動量是矢量，它的方向和速度的方向相同。⑶討論：①動量的瞬時性②動量的相對性③單位kg·m/s(4)動量的變化量:運算應(yīng)用平行四邊形定則.如果運動變化在同一直線，那么選定一個正方向，動量變化運算便簡化為代數(shù)運算：△p=p2-p1=mv2-mv1.例1:一質(zhì)點在水平面內(nèi)以速度v做勻速圓周運動，質(zhì)點從位置A開始，經(jīng)1/2圓周，質(zhì)點的動量變化是多少?經(jīng)過1/4圓周,動量變化又是多少?例2、以初速度v0平拋一個質(zhì)量為m的物體，t

秒內(nèi)物體的動量變化是多少？

1、內(nèi)容：相互作用的幾個物體組成的系統(tǒng)，如果不受外力作用，或它們受到的外力之和為零，則系統(tǒng)的總動量保持不變.二、動量守恒定律的理解：（3）動量守恒是矢量式，根據(jù)考綱，動量守恒定律應(yīng)用只限于一維情況.應(yīng)用時，先選定正方向，而后將矢量式化為代數(shù)式.（1）動量守恒定律的研究對象是系統(tǒng).（2）系統(tǒng)“總動量不變”不僅是系統(tǒng)初、末兩個時刻總動量相等，而且是指系統(tǒng)在整個過程中任意兩個時刻的總動量都相等.C、系統(tǒng)某一方向不受外力或所受外力的矢量和為零，或外力遠(yuǎn)小于內(nèi)力，則該方向動量守恒（分動量守恒）.2、守恒條件（1）總的規(guī)則：內(nèi)力不改變系統(tǒng)的總動量，外力才能改變系統(tǒng)的總動量。（2）分類分析：A、系統(tǒng)不受外力或所受外力的矢量和為0.理想守恒條件B、系統(tǒng)所受外力遠(yuǎn)小于內(nèi)力。近似守恒如：碰撞或爆炸瞬間，外力可以忽略不計。3、表達(dá)形式（1）p=p′（系統(tǒng)相互作用前總動量p等于相互作用后總動量p′）；（2）ΔΡ=0(系統(tǒng)總動量的增量等于0)；（3）ΔΡ1=

-ΔΡ2（兩個物體組成的系統(tǒng)中，各自動量增量大小相等、方向相反）a.m1v1+m2v2=m1v′1+m2v′2(適用于作用前后都運動的兩個物體組成的系統(tǒng)).b.0=m1v1+m2v2（適用于原來靜止的兩個物體組成的系統(tǒng)，比如爆炸、反沖、人船模型等，兩者速率及位移大小與各自質(zhì)量成反比）.c.m1v1+m2v2=(m1+m2)v（適用于兩物體作用后結(jié)合在一起或具有共同速度的情況）4、

應(yīng)用動量守恒定律的注意點：(1)注意動量守恒定律的適用條件，(2)特別注意動量守恒定律的矢量性：要規(guī)定正方向，已知量跟規(guī)定正方向相同的為正值，相反的為負(fù)值，求出的未知量是正值，則跟規(guī)定正方向相同，求出的未知量是負(fù)值，則跟規(guī)定正方向相反。(3)注意速度的同時性和同一性。

同時性指的是公式中的v1

、v2必須是相互作用前同一時刻的速度，v1′、v2′必須是相互作用后同一時刻的速度。

同一性指的是公式中的所有速度都是相對于同一參考系的速度，一般以地面為參考系。例1：質(zhì)量為M的小船以速度V0行駛，船上有兩個質(zhì)量皆為m的小孩a和b，分別靜止站在船頭和船尾，現(xiàn)小孩a沿水平方向以速率（相對于靜止水面）向前躍入水中，然后小孩b沿水平方向以同一速率（相對于靜止水面）向后躍入水中.求小孩b躍出后小船的速度?解：設(shè)小孩b躍出后小船向前行駛的速度為V，根據(jù)動量守恒定律，有火車機車?yán)涣熊噹詖0速度在平直軌道上勻速前進(jìn)，在某一時刻，最后一節(jié)質(zhì)量為m的車廂與前面的列車脫鉤，脫鉤后該車廂在軌道上滑行一段距離后停止，機車和前面車廂的總質(zhì)量M不變設(shè)機車牽引力不變，列車所受運動阻力與其重力成正比，與其速度無關(guān)。則當(dāng)脫離了列車的最后一節(jié)車廂停止運動的瞬間，前面機車和列車的速度大小等于

。例2：解：由于系統(tǒng)(m＋M)的合外力始終為0，由動量守恒定律(m＋M)v0=MVV=(m＋M)v0/M(m＋M)v0/M有一質(zhì)量為m＝20kg的物體，以水平速度v＝5m/s的速度滑上靜止在光滑水平面上的小車，小車質(zhì)量為M＝80kg，物體在小車上滑行距離ΔL

＝4m后相對小車靜止。求：

（1）物體與小車間的滑動摩擦系數(shù)。

（2）物體相對小車滑行的時間內(nèi)，小車在地面上運動的距離。例3解：畫出運動示意圖如圖示vmMVmMLS由動量守恒定律（m+M)V=mvV=1m/s由能量守恒定律μmgL=1/2×mv2-1/2（m+M)V2∴μ=0.25對小車μmgS=1/2×MV2∴S=0.8m練習(xí)1.質(zhì)量為M的原子核，原來處于靜止?fàn)顟B(tài)，當(dāng)它以速度v放出一個質(zhì)量為m的粒子時，剩余部分速度是（）

A.mv/(M-m)B.-mv/(M-m)C.mv/(M+m)D.-mv/(M+m)B2.總質(zhì)量為M的列車以勻速率v0在平直的軌道上行駛，各車廂受的阻力都是車重的k倍，與車速無關(guān).某時刻列車后面重量為m的車廂脫了鉤而機車的牽引力未變，問脫鉤的車廂剛停下的瞬間，前面列車的速度為多少？3.把一支槍水平固定在小車上，小車放在光滑的水平地面上，槍沿水平方向發(fā)射一顆子彈，關(guān)于槍、彈、車，下列說法正確的是()A.槍和彈組成的系統(tǒng)動量守恒B.槍和車組成的系統(tǒng)動量守恒C.槍、彈、車三者組成的系統(tǒng)，因為槍彈和槍筒之間的摩擦力很小，使系統(tǒng)的動量變化很小，可以忽略不計，系統(tǒng)動量近似守恒.D.三者組成的系統(tǒng)動量守恒，因為系統(tǒng)只受重力和地面的支持力這兩個力作用，這兩個力的和為零.D4.如圖所示，在光滑水平面上放置A、B兩個物體，其中B物體與一個質(zhì)量不計的彈簧相連且靜止在水平面上，A物體質(zhì)量是m，以速度v0逼近物體B，并開始壓縮彈簧，在彈簧被壓縮過程中()DA.在任意時刻，A、B組成的系統(tǒng)動量相等，都是mv0B.任意一段時間內(nèi)，兩物體所受沖量大小相等.C.在把彈簧壓縮到最短過程中，A物體動量減少，B物體動量增加.D.當(dāng)彈簧壓縮量最大時，A、B兩物體的速度大小相等第二節(jié)：彈性碰撞和一、碰撞：1、定義：兩個物體在極短時間內(nèi)發(fā)生相互作用，這種情況稱為碰撞。2、特點：3、分類：由于作用時間極短，一般都滿足內(nèi)力遠(yuǎn)大于外力，所以可以認(rèn)為系統(tǒng)的動量守恒。彈性碰撞、非彈性碰撞、完全非彈性碰撞三種。4、過程分析：ⅠⅡⅢV1兩者速度相同v彈簧恢復(fù)原長地面光滑，系統(tǒng)在全過程中動量守恒，進(jìn)行機械能的變化分析？Ⅰ→Ⅱ系統(tǒng)動能減少全部轉(zhuǎn)化為彈性勢能動能減少，彈性勢能增加。Ⅱ狀態(tài)動能最小而彈性勢能最大Ⅱ→Ⅲ狀態(tài)彈性勢能減少全部轉(zhuǎn)化為動能因此Ⅰ、Ⅲ狀態(tài)系統(tǒng)動能相等這種碰撞叫做彈性碰撞（2）彈簧不是完全彈性的Ⅰ→Ⅱ系統(tǒng)動能減少，一部分轉(zhuǎn)化為彈性勢能，一部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，Ⅱ狀態(tài)系統(tǒng)動能仍和⑴相同，彈性勢能仍最大，但比⑴小；Ⅱ→Ⅲ彈性勢能減少，部分轉(zhuǎn)化為動能，部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；因為全過程系統(tǒng)動能有損失（一部分動能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能）。這種碰撞叫非彈性碰撞。（1）彈簧是完全彈性的（3）彈簧完全沒有彈性。Ⅰ→Ⅱ系統(tǒng)動能減少全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，Ⅱ狀態(tài)系統(tǒng)動能仍和⑴相同，但沒有彈性勢能；由于沒有彈性，A、B不再分開，而是共同運動，不再有Ⅱ→Ⅲ過程。這種碰撞叫完全非彈性碰撞。（一）彈性碰撞特點：碰撞過程中，動量守恒，機械能守恒。兩個方程：解得：討論：

1.若m1=m2質(zhì)量相等的兩物體彈性碰撞后交換速度2.若m1<<m2

3.若m1>>m2例1、質(zhì)量相等的A、B兩球在光滑水平面上沿同一直線，同一方向運動，A球動量為7kg·m/s，B球的動量為5kg·m/s，當(dāng)A球追上B球時發(fā)生碰撞，則碰后A、B兩球的動量PA、PB可能值是（）

A、PA=6kg·m/s

PB=6kg·m/s

B、PA=3kg·m/s

PB=9kg·m/s

C、PA=-2kg·m/s

PB=14kg·m/s

D、PA=-4kg·m/s

PB=17kg·m/sA③碰前、碰后兩個物體的位置關(guān)系（不穿越）和速度大小應(yīng)保證其順序合理。方法歸納：①碰撞中系統(tǒng)動量守恒；②碰撞過程中系統(tǒng)動能不增加；（二）完全非彈性碰撞特點：碰撞后二者合二為一，或者說具有相同的速度。動量守恒，機械能損失最多。(三)非彈性碰撞介于兩者之間。動量守恒，機械能有損失。二、動量守恒定律實驗實驗實驗原理1、兩小球在水平方向發(fā)生正碰,水平方向合外力為零,動量守恒。mAvA=mAvA′+mBvB2、本實驗在誤差允許的范圍內(nèi)驗證上式成立。兩小球碰撞后均作平拋運動,用水平射程間接表示小球平拋的初速度：OP----mA以vA平拋時的水平射程OM----mA以vA’平拋時的水平射程O′N----mB以vB平拋時的水平射程驗證的表達(dá)式：mAOP=mAOM+mBO’N等效替換的思想實驗實驗步驟①、先用天平測量出兩個小球的質(zhì)量mA、mB。②、安裝好實驗裝置,注意使實驗器的斜槽末端點的切線水平。把被碰球放在斜槽前的支柱上,調(diào)節(jié)實驗裝置使兩球處于同一高度,且兩球的球心和槽軸線在一直線上,兩球心間的距離即為槽和支柱間的距離。墊木板和白紙時,要使木板水平。準(zhǔn)確地標(biāo)繪出槽口中心的豎直投影點O。③、先不放被碰球B,讓入射球A從斜槽上同一高度處滾下,重復(fù)3～5次,用圓規(guī)畫盡可能小的圓把所有的小球落點都圈在里面,該小圓的圓心,就是入射球的落地點P。平均處理的思想方法實驗

實驗步驟⑤、過O、N在紙上作直線,取OO'＝2r,O'即為被碰球被碰時球心投影位置。⑥、用刻度尺量OM、OP、O'N的長度。把兩小球的質(zhì)量和相應(yīng)的“速度數(shù)值"代入表達(dá)式看是否成立:⑦、整理實驗器材，放回原處。④、把被碰小球B放在支柱上,讓入射小球A從同一高度滾下,使它們發(fā)生正碰,重復(fù)3～5次,仿步驟③,求出入射小球A的平均落點M和被碰小球B的平均落點N。驗證的表達(dá)式：mAOP=mAOM+mBO’N實驗注意事項①、斜槽末端要切線要水平;②、每次小球下滑要從同一高度處由靜止開始;③、要保證對心碰撞,先調(diào)高低,再調(diào)遠(yuǎn)近,最后調(diào)左右;④、小球的諸多落點要用用圓規(guī)畫盡可能小的圓把所有的小球落點都圈在里面,該小圓的圓心即為小球的平均落點。⑤、入射小球的質(zhì)量mA和被碰小球的質(zhì)量mB的大小關(guān)系是mA>mB。第一節(jié)：原子結(jié)構(gòu)第二章：原子結(jié)構(gòu)原子核氫光譜0.41010.65620.48610.4340μm1、在原子中心有很小的核(稱為原子核)，核外有電子繞核高速旋轉(zhuǎn)。2、原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在原子核里。3、原子核的大?。涸影霃綌?shù)量級為10－10m,原子核大小數(shù)量級為10－14m一、原子的核式結(jié)構(gòu)：—盧瑟福原子核具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)——天然放射現(xiàn)象二、玻爾的原子模型玻爾模型定態(tài)假說原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)中，這些狀態(tài)稱為定態(tài)。軌道假說原子不同能量狀態(tài)跟電子沿不同軌道繞核運動相對應(yīng)。因定態(tài)不連續(xù)，所以電子可能軌道分布也是不連續(xù)的。躍遷假說原子從一種定態(tài)躍遷到另一定態(tài)時,要輻射（或吸收）一定頻率的光子,光子能量等于兩定態(tài)的能量差。高能級低能級放出光子吸收能量三、能級：1.原子各個定態(tài)對應(yīng)的能量是不連續(xù)的，這些能量值叫做能級。2.基態(tài)和激發(fā)態(tài)：能量最低的狀態(tài)（對應(yīng)n=1）叫做基態(tài)，其它狀態(tài)（對應(yīng)n=2、3、4……）叫做激發(fā)態(tài)。3.能級公式4.能級圖-0.85∞1234n5-3.4-1.51-0.540E/eV-13.6玻爾理論能夠十分圓滿地解釋氫光譜并且預(yù)言了氫原子輻射電磁波譜的問題，其成功之處在于引進(jìn)了量子化的觀點；但是，在解釋其它原子光譜時遇到了很大的困難，因為玻爾理論過多地保留了經(jīng)典理論。牛頓力學(xué)只適用于低速運動（相對于光速）的宏觀物體，對于微觀粒子的運動，牛頓力學(xué)不適用了。四、玻爾理論的局限性：

例1、如圖給出氫原子最低的四個能級，大量氫原子在這些能級之間躍遷所輻射的光子的頻率最多有＿＿種，其中最小的頻率等于＿＿＿＿＿赫（保留兩個數(shù)字）。h=6.63×10–34J·SE（eV）－3.42－1.513－0.854－13.61n61.6×1014例2、欲使處于基態(tài)的氫原子激發(fā)，下列措施可行的是：（）

A.用10.2eV的光子照射.B.用11.5eV的光子照射.C.用14eV的光子照射.D.用11.5eV的電子碰撞.E.用10eV的電子碰撞.提示：原子的躍遷公式只適用于光子和原子作用而使原子在各定態(tài)之間躍遷的情況;ACD光子和原子作用而使原子電離時則不受此條件的限制實物粒子與原子相互作用而使原子激發(fā)時，粒子的能量也不受上述條件的限制。E（eV）－3.42－1.513－0.854－13.61n

例3、處于基態(tài)的一群氫原子受某種單色光的照射時，只發(fā)射波長為的三種單色光，且，則照射光的波長為()－1.51－3.4E（eV）23－13.61nλ1λ3λ2

D例4、根據(jù)玻爾理論，氫原子由外層軌道躍遷到內(nèi)層軌道后（）A.原子的能量增加，電子的動能減小B.原子的能量增加，電子的動能增加C.原子的能量減少，電子的動能減小D.原子的能量減少，電子的動能增加

D原子的能量等于電子動能加上電勢能，其形式可與天體運動進(jìn)行類比。第二節(jié)：原子核1、原子核的人工轉(zhuǎn)變發(fā)現(xiàn)質(zhì)子發(fā)現(xiàn)中子2、原子核的組成：質(zhì)子＋中子（質(zhì)子和中子統(tǒng)稱為核子）質(zhì)子的質(zhì)量mp

中子的質(zhì)量mn一、原子核的組成二、天然放射現(xiàn)象

1、天然放射現(xiàn)象：某些元素能自發(fā)地放出射線的現(xiàn)象叫做天然放射現(xiàn)象。這些元素稱為放射性元素。2、三種射線α射線—高速的α粒子流，α粒子是氦原子核，速度約為光速1/10，貫穿能力最弱，電離能力最強。β射線—高速的電子流，β粒子是速度接近光速的負(fù)電子，貫穿能力稍強，電離能力稍弱。γ射線—能量很高的電磁波，γ粒子是波長極短的光子,貫穿能力最強,電離能力最弱。

3.三種射線的來源：α粒子是核內(nèi)兩個質(zhì)子和兩個中子抱成團一起射出。β粒子是原子核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)化成質(zhì)子時放出的。γ射線經(jīng)常是伴隨α射線和β射線產(chǎn)生的。三、衰變－原子核放出射線后變成新的原子核1.衰變規(guī)律α衰變質(zhì)量數(shù)-4,電荷數(shù)-2β衰變質(zhì)量數(shù)不變,電荷數(shù)+1原子核衰變時電荷數(shù)和質(zhì)量都守恒。2.半衰期

T：放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所需的時間。半衰期短的元素衰變得快，放射性較強半衰期只與元素本身有關(guān),與所處的物理、化學(xué)狀態(tài)及周圍環(huán)境、溫度等都無關(guān)。衰變圖象半衰期是一種統(tǒng)計規(guī)律，對大量原子滿足，對少數(shù)幾個原子不滿足。四、放射性同位素1、具有放射性的同位素，叫放射性同位素。2、放射性同位素的原子核不穩(wěn)定，能自發(fā)地放出α射線、β射線和γ射線而衰變。3、應(yīng)用：一是利用它產(chǎn)生的射線，二是作為示蹤原子。

例1、放射性原子核經(jīng)過一系列的α衰變和β衰變后成新原子核,其中經(jīng)α衰變的次數(shù)為nα=_____,β衰變的次數(shù)nβ=______。分析：寫出核反應(yīng)方程式如下，86例2、關(guān)于元素放射性的半衰期下述正確的()A.放射性試樣的總質(zhì)量減半所需的時間B.放射性核的個數(shù)衰減到一半所需的時間C.加溫,加壓時半衰期不變D.與其它物質(zhì)組成化合物時半衰期將變化BC例3、在中子、質(zhì)子、電子、正電子、α粒子中選出一個適當(dāng)?shù)牧Ｗ?，分別填在下列核反應(yīng)式的橫線上:α粒子電子中子核反應(yīng)方程：例4、將天然放射性物質(zhì)放入頂端開有小孔的鉛盒S里，放射線便從小孔中射出，沿帶電平行金屬板A、B之間的中線垂直于電場方向進(jìn)入電場，軌道如圖所示，則軌跡

是

射線，軌跡

是

射線，軌跡是

射線.

板帶正電，

板帶負(fù)電.③是

射線的軌跡，①是

射線的軌跡.1、核力：原子核中，將核子維系在一起的一種短程強作用力.五、核能2、核能：核子結(jié)合為原子核時釋放的能量或原子核分解為核子時