高中物理選修3-5知識點(diǎn)整理及高中物理選修3-5知識點(diǎn)總結(jié)

PAGEPAGE14高中物理選修3-5知識點(diǎn)1、普朗克量子假說1.創(chuàng)立標(biāo)志：1900年普朗克在德國的《物理年刊》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。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，愛因斯坦將量子概念推廣到光的傳播中，提出了光量子論。②1913年，英國物理學(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。4．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)度的極大值向波長較短方向移動。2、光電效應(yīng)1、光電效應(yīng)⑴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)。⑵光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律：裝置：如右圖。①任何一種金屬都有一個極限頻率，入射光的頻率必須大于這個極限頻率才能發(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)。②光電子的最大初動能與入射光的強(qiáng)度無關(guān)，光隨入射光頻率的增大而增大。③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。④金屬受到光照，光電子的發(fā)射一般不超過10－9秒。2、光子說⑴量子論：1900年德國物理學(xué)家普朗克提出：電磁波的發(fā)射和吸收是不連續(xù)的，而是一份一份的，每一份電磁波的能量.⑵光子論：1905年愛因斯坦提出：空間傳播的光也是不連續(xù)的，而是一份一份的，每一份稱為一個光子，光子具有的能量與光的頻率成正比。即：.（其中是電磁波的頻率，h為普朗克恒量：h=6.63×10－343、光子論對光電效應(yīng)的解釋金屬中的自由電子，獲得光子后其動能增大，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。4．光電效應(yīng)方程：（Ek是光電子的最大初動能，當(dāng)Ek=0時(shí)，c為極限頻率，c=.）3、光的波粒二象性實(shí)物粒子也具有波動性，這種波稱為德布羅意波，也叫物質(zhì)波。滿則下列關(guān)系：從光子的概念上看，光波是一種概率波.4、原子核式結(jié)構(gòu)模型1、電子的發(fā)現(xiàn)和湯姆生的原子模型：⑴電子的發(fā)現(xiàn)：1897年英國物理學(xué)家湯姆生，對陰極射線進(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)想原子是一個帶電小球，它的正電荷均勻分布在整個球體內(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.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，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°，有的幾乎達(dá)到180°，即被反向彈回。3，1911年，盧瑟福通過對粒子散射實(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)。5、氫原子光譜1885年，巴耳末對當(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)這些譜線的波長可以用一個公式表示：n=3，4，5，…6、原子的能級⑵玻爾理論 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，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。 7、原子核的組成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。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)8、原子核的衰變 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在原子核的衰變過程中，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，而質(zhì)量數(shù)不變是由于反映中有一個中子變?yōu)橐粋€質(zhì)子和一個電子，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)出的射線中就會同時(shí)具有、和三種射線。 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)和外部條件沒有關(guān)系。9、放射性的應(yīng)用與防護(hù)1934年，約里奧—居里夫婦發(fā)現(xiàn)經(jīng)過α粒子轟擊的鋁片中含有放射性磷，即：10、核反應(yīng)方程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。11、重核裂變核聚變 釋放核能的途徑——裂變和聚變 ⑴裂變反應(yīng)： ①裂變：重核在一定條件下轉(zhuǎn)變成兩個中等質(zhì)量的核的反應(yīng)，叫做原子核的裂變反應(yīng)。 例如： ②鏈?zhǔn)椒磻?yīng)：在裂變反應(yīng)用產(chǎn)生的中子，再被其他鈾核浮獲使反應(yīng)繼續(xù)下去。 鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的條件：臨界體積，極高的溫度. ③裂變時(shí)平均每個核子放能約200Mev能量 1kg全部裂變放出的能量相當(dāng)于2800噸煤完全燃燒放出能量！ ⑵聚變反應(yīng)： ①聚變反應(yīng)：輕的原子核聚合成較重的原子核的反應(yīng)，稱為聚變反應(yīng)。 例如： ②一個氘核與一個氚核結(jié)合成一個氦核時(shí)（同時(shí)放出一個中子），釋放出17.6MeV的能量，平均每個核子放出的能量3MeV以上。比列變反應(yīng)中平均每個核子放出的能量大3~4倍。 ③聚變反應(yīng)的條件；幾百萬攝氏度的高溫。高二(3233)班選修3-5總結(jié)一,動量定理的理解與應(yīng)用1.容易混淆的幾個物理量的區(qū)別(1)動量與沖量的區(qū)別：名稱內(nèi)容大小矢量性方向瞬時(shí)與過程相對性與絕對性聯(lián)系動量p＝mv矢量與v同向瞬時(shí)量相對性與參照物選擇有關(guān)動量與沖量無因果關(guān)系沖量I＝Ft矢量與F同向過程量絕對性與參照物選擇無關(guān)(2)動量、動量變化量、動量變化率的區(qū)別：名稱內(nèi)容大小矢量性方向與其他的聯(lián)系動量p＝mv矢量與v同向—動量變化量Δp＝mvt－mv0矢量與合力同向Δp＝F合·t動量變化率eq\f(Δp,Δt)矢量與合力同向eq\f(Δp,Δt)＝F合2．動量定理的應(yīng)用(1)應(yīng)用I＝Δp求變力的沖量。如果物體受到變力作用，則不能直接用I＝F·t求變力的沖量，這時(shí)可以求出該力作用下物體動量的變化Δp，即等效代換為變力的沖量I。(2)應(yīng)用Δp＝F·t求恒力作用下的曲線運(yùn)動中物體動量的變化。曲線運(yùn)動中物體速度方向時(shí)刻在改變，求動量變化Δp＝p′－p需要應(yīng)用矢量運(yùn)算方法，比較復(fù)雜。如果作用力是恒力，可以求恒力的沖量，等效代換動量的變化。(3)用動量定理解釋現(xiàn)象。用動量定理解釋的現(xiàn)象一般可分為兩類：一類是物體的動量變化一定，分析力與作用時(shí)間的關(guān)系；另一類是作用力一定，分析力作用時(shí)間與動量變化間的關(guān)系。分析問題時(shí)，要把哪個量一定、哪個量變化搞清楚。(4)處理連續(xù)流體問題(變質(zhì)量問題)。通常選取流體為研究對象，對流體應(yīng)用動量定理列式求解。3．應(yīng)用動量定理解題的步驟(1)選取研究對象。(2)確定所研究的物理過程及其始、末狀態(tài)。(3)分析研究對象在所研究的物理過程中的受力情況。(4)規(guī)定正方向，根據(jù)動量定理列方程式。(5)解方程，統(tǒng)一單位，求解結(jié)果。4．動量守恒定律與機(jī)械能守恒定律的比較項(xiàng)目動量守恒定律機(jī)械能守恒定律守恒條件不受外力或所受合外力為零只有重力和彈力做功一般表達(dá)式p1＋p2＝p1′＋p2′Ek1＋Ep1＝Ek2＋Ep2標(biāo)矢性矢量式標(biāo)量式守恒條件的理解外力總沖量為零，系統(tǒng)總動量不變只發(fā)生勢能和動能相互轉(zhuǎn)化?？梢杂兄亓蛷椓σ酝獾牧ψ饔茫仨毷遣蛔龉ψ⒁馐马?xiàng)應(yīng)選取正方向選取零勢能面系統(tǒng)動量成立的條件：①系統(tǒng)(或某方向)不受外力作用時(shí)，系統(tǒng)(或某方向)動量守恒；②系統(tǒng)(或某方向)受外力但所受外力之和為零，則系統(tǒng)(或某方向)動量守恒；③系統(tǒng)(或某方向)所受合外力雖然不為零，但系統(tǒng)的內(nèi)力遠(yuǎn)大于外力時(shí)，如碰撞、爆炸等現(xiàn)象中，系統(tǒng)(或某方向)的動量可看成近似守恒；④系統(tǒng)總的來看不符合以上三條中的任意一條，則系統(tǒng)的總動量不守恒。但是，若系統(tǒng)在某一方向上符合以上三條中的某一條，則系統(tǒng)在該方向上動量守恒。一、黑體輻射（了解）與能量子1.一切物體都在輻射電磁波，這種輻射與物體的溫度有關(guān)，叫熱輻射。2.黑體：某種物體能夠完全吸收入射的各種波長的電磁波而不發(fā)生反射，這種物體叫黑體。3．黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律①一般材料的物體，輻射的電磁波除與溫度有關(guān)外，還與材料的種類及表面狀況有關(guān)．②黑體輻射電磁波的強(qiáng)度按波長的分布只與黑體的溫度有關(guān)．a(chǎn)．隨著溫度的升高，各種波長的輻射強(qiáng)度都增加．b．隨著溫度的升高，輻射強(qiáng)度的極大值向波長較短的方向移動．4．★★★普朗克能量子：帶電微粒輻射或者吸收能量時(shí)，只能輻射或吸收某個最小能量值的整數(shù)倍．即能量的輻射或者吸收只能是一份一份的．這個不可再分的最小能量值ε叫做能量子．能量子的大小：ε＝hν，其中ν是電磁波的頻率，h稱為普朗克常量．愛因斯坦光子說：空間傳播的光本身就是一份一份的，每一份能量子叫做一個光子．光子的能量為ε＝hν。二、光電效應(yīng)規(guī)律(1)每種金屬都有一個極限頻率．(2)光電流的強(qiáng)度與入射光的強(qiáng)度成正比．(3)光照射到金屬表面時(shí)，光電子的發(fā)射幾乎是瞬時(shí)的．(4)光子的最大初動能與入射光的強(qiáng)度無關(guān)，隨入射光的頻率增大而增大．理解：（1）光照強(qiáng)度（單色光）光子數(shù)光電子數(shù)飽和光電流（2）光子頻率ν光子能量ε＝hν愛因斯坦光電效應(yīng)方程（密立根驗(yàn)證）Ek＝hν－W0遏制電壓Uce=Ek三、光的波粒二象性與物質(zhì)波光電效應(yīng)是指物體在光的照射下發(fā)射出電子的現(xiàn)象，發(fā)射出的電子稱為光電子。用X射線照射物體時(shí)，一部分散射出來的X射線的波長會變長，這個現(xiàn)象稱為康普頓效應(yīng)1．光的干涉、衍射、偏振現(xiàn)象證明光具有波動性．愛因斯坦光電效應(yīng)（光子有能量）康普頓效應(yīng)（光子有動量和能量）說明光具有粒子性．光的本性：光既具有波動性，又具有粒子性，稱為光的波粒二象性．2．光波是概率波．大量的、頻率低的粒子波動性明顯（注意有粒子性，只是不明顯）3.德布羅意物質(zhì)波（電子衍射證實(shí)）:任何一個運(yùn)動著的物體，小到微觀粒子大到宏觀物體都有一種波與它對應(yīng)，其波長λ＝eq\f(h,p)，p為運(yùn)動物體的動量，h為普朗克常量.()原子結(jié)構(gòu)1.英國物理學(xué)家湯姆孫根據(jù)陰極射線在電場和磁場中的偏轉(zhuǎn)情況，判定其為電子，并求出了電子的比荷。密立根通過油滴實(shí)驗(yàn)測出了電子電荷，并發(fā)現(xiàn)電荷是量子化的。2．盧瑟福α粒子散射實(shí)驗(yàn)：說明原子具有核式結(jié)構(gòu)。絕大多數(shù)α粒子穿過金箔后，基本上仍沿原來的方向前進(jìn)，但少數(shù)α粒子發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)，極少數(shù)α粒子的偏轉(zhuǎn)超過了90°，有的甚至被撞了回來。．3．盧瑟福提出原子核式結(jié)構(gòu)模型二、玻爾原子結(jié)構(gòu)假說（是科學(xué)假說、類似還有安培分子電流假說）1．定態(tài)（能量量子化）2．軌道量子化3．躍遷條件：4．氫原子的能級公式：En＝eq\f(1,n2)E1(n＝1,2,3，…)，其中E1為基態(tài)能量5.對原子躍遷和電離理解：躍遷：原子從低能級（高能級）E初向高能級（低能級）E末躍遷，只吸收（輻射）hν＝E末－E初的能級差能量光子．可以吸收EkE末－E初的能級差能量的電子。基態(tài)電離：基態(tài)的氫原子吸收大于等于13.6eV能量的光子或電子后使氫原子電離。6.一個處于量子數(shù)為n的激發(fā)態(tài)的氫原子，最多可以輻射n-1中不同頻率的光子，一群處于量子數(shù)為n的激發(fā)態(tài)的氫原子，最多可以輻射種不同頻率的光子。7.氫原子的能量(類比天體模型)：E總=EK+EP，當(dāng)軌道半徑減小時(shí)，庫侖引力做正功，原子的電勢能減小，電子動能增大，原子總能量減?。粗?，軌道半徑增大時(shí)，原子電勢能增大，電子動能減小，原子總能量增大．8.波爾模型的局限：成功之處為將量子觀點(diǎn)引入原子領(lǐng)域，提出定態(tài)和躍遷。不足之處為保留了經(jīng)典粒子的觀念，仍把電子的運(yùn)動看做經(jīng)典力學(xué)描述下的軌道運(yùn)動。原子核部分1.法國物理學(xué)家貝克勒爾發(fā)現(xiàn)天然放射現(xiàn)象，說明原子核還具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)．居里夫婦發(fā)現(xiàn)放射性元素釙（Po）和鐳(Ra)。2．原子核由中子和質(zhì)子組成，質(zhì)子和中子統(tǒng)稱為核子．X元素原子核的符號為eq\o\al(A,Z)X，其中A表示質(zhì)量數(shù)，Z表示核電荷數(shù)．種類組成電荷量質(zhì)量貫穿本領(lǐng)電離α射線2e4mp最弱很強(qiáng)β射線－eeq\f(mp,1836)較強(qiáng)較弱γ射線光子（電磁波）0靜止質(zhì)量為零最強(qiáng)很弱3.原子核放出α粒子或β粒子，變成另一種原子核的變化稱為原子核的衰變．α衰變：eq\o\al(A,Z)X→eq\o\al(A－4,Z－2)Y＋eq\o\al(4,2)Heα衰變的實(shí)質(zhì)：2eq\o\al(1,1)H＋2eq\o\al(1,0)n→eq\o\al(4,2)Heβ衰變：eq\o\al(A,Z)X→eq\o\al(A,Z＋1)Y＋eq\o\al(0,－1)eβ衰變的實(shí)質(zhì)：1eq\s\do2(\d\ba4(0))n→0eq\s\do2(\d\ba7(-1))e+1eq\s\do2(\d\ba4(1))Hγ射線是α或β衰變后產(chǎn)生的新核能級躍遷輻射出來。4．半衰期：放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所需的時(shí)間．①半衰期概念適用于大量核衰變（少數(shù)個別的核衰變時(shí)，談半衰期無意義）②半衰期由核的性質(zhì)來決定，與該元素的物理性質(zhì)（狀態(tài)、壓強(qiáng)、溫度、密度等）化學(xué)性質(zhì)或存在形式均無關(guān)③N=N0（1／2）t／τ，m=m0（1／2）t／τ，I=I0（1／2）t／τI——單位時(shí)間內(nèi)衰變的次數(shù)，τ——半衰期N0、m0、I0為最初量，N、m、I為t時(shí)間后剩下未衰變量衰變次數(shù)的方法：先由質(zhì)量數(shù)的改變確定α衰變的次數(shù)，然后再確定β衰變的次數(shù)5．核力：組成原子核的核子之間有很強(qiáng)的相互作用力，使核子能克服庫侖力而緊密地結(jié)合在一起，這種力稱為核力．其特點(diǎn)為：(1)核力是強(qiáng)相互作用的一種表現(xiàn)，在原子核的尺度內(nèi)，核力比庫侖力大得多．(2)核力是短程力，作用范圍在1.5×10－15m之內(nèi)．(3)每個核子只跟相鄰的核子發(fā)生核力作用，這種性質(zhì)稱為核力的飽和性．6．原子核是核子結(jié)合在一起構(gòu)成的，要把它們分開，需要能量，叫原子核的結(jié)合能．結(jié)合能與核子數(shù)之比稱比結(jié)合能，比結(jié)合能越大，原子核中核子結(jié)合越牢固，原子核越穩(wěn)定7．質(zhì)量虧損：原子核的質(zhì)量小于組成它的核子的質(zhì)量之和，這個現(xiàn)象叫做質(zhì)量虧損．8.中等大小的核的比結(jié)合能最大（平均每個核子的質(zhì)量虧損最大），這些核最穩(wěn)當(dāng)。9．愛因斯坦質(zhì)能方程為E=mc2，若核反應(yīng)中的質(zhì)量虧損為Δm，釋放的核能ΔE=Δmc2.10．重核裂變和輕核聚變過程中都有質(zhì)量虧損，釋放出核能。11．慢化劑：石墨、重水、輕水（普通水）。鎘棒（控制棒）控制鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的速度。12.氫彈、太陽內(nèi)部發(fā)生的是熱核反應(yīng)（聚變）。原子彈、核電站等（重核裂變）13放射性同位素及其應(yīng)用和防護(hù)(1)工業(yè)部門使用射線測厚度——利用γ射線的穿透特性；(2)煙霧報(bào)警器的使用——利用射線的電離作用，增加煙霧導(dǎo)電離子濃度；(3)農(nóng)業(yè)應(yīng)用——γ射線使種子的遺傳基因發(fā)生變異，殺死腐敗細(xì)菌、抑制發(fā)芽等；(4)做示蹤原子——利用放射性同位素與非放射性同位素有相同的化學(xué)性質(zhì)．常見粒子符號：α粒子（4eq\s\do2(\d\ba4(2))He）、氚核（3eq\s\do2(\d\ba4(1))H）、氘核（2eq\s\do2(\d\ba4(1))H）、質(zhì)子（1eq\s\do2(\d\ba4(1))H）、中子（1eq\s\do2(\d\ba4(0))n）、電子（0eq\s\do2(\d\ba7(-1))e）、正電子（0eq\s\do2(\d\ba4(1))e）等15．應(yīng)用質(zhì)能方程解題的流程圖(1)根據(jù)ΔE＝Δmc2計(jì)算，計(jì)算時(shí)Δm的單位是“kg”，c的單