选修35知识点归纳.docx
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选修35知识点归纳
选修3-5知识点归纳
一、动量守恒定律
1、动量：
物体的质量跟其速度的乘积,叫做物体的动量。
动量的表达式P=mv。
单位是千克米/秒。
动量是矢量,其方向就是瞬时速度的方向。
因为速度是相对的,所以动量也是相对的。
2、动量守恒定律：
当系统不受外力作用或所受合外力为零,则系统的总动量守恒。
动量守恒定律根据实际情况有多种表达式,一般常用
，等号左右分别表示系统作用前后的总动量。
m1v1+m2v2=m1v1/+m2v2/（规定正方向）△p1=-△p2
动量守恒定律的条件：
系统不受力、所受外力的矢量和为零或外力的作用远小于系统内物体间的相互作用力，即系统所受外力的矢量和为零。
（碰撞、爆炸、反冲）
注意：
某一方向动量守恒的条件：
系统所受外力矢量和不为零，但在某一方向上的力为零，则系统在这个方向上的动量守恒。
必须注意区别总动量守恒与某一方向动量守恒。
运用动量守恒定律要注意以下几个问题:
①动量守恒定律一般是针对物体系的,对单个物体谈动量守恒没有意义。
②对于某些特定的问题,例如碰撞、爆炸等,系统在一个非常短的时间内,系统内部各物体相互作用力,远比它们所受到外界作用力大,就可以把这些物体看作一个所受合外力为零的系统处理,在这一短暂时间内遵循动量守恒定律。
③计算动量时要涉及速度,这时一个物体系内各物体的速度必须是相对于同一惯性参照系的,一般取地面为参照物。
④动量是矢量,因此“系统总动量”是指系统中所有物体动量的矢量和,而不是代数和。
⑤动量守恒定律也可以应用于分动量守恒的情况。
有时虽然系统所受合外力不等于零,但只要在某一方面上的合外力分量为零,那么在这个方向上系统总动量的分量是守恒的。
⑥动量守恒定律有广泛的应用范围。
只要系统不受外力或所受的合外力为零,那么系统内部各物体的相互作用,不论是万有引力、弹力、摩擦力,还是电力、磁力,动量守恒定律都适用。
系统内部各物体相互作用时,不论具有相同或相反的运动方向;在相互作用时不论是否直接接触;在相互作用后不论是粘在一起,还是分裂成碎块,动量守恒定律也都适用。
3、碰撞：
两个物体相互作用时间极短,作用力又很大,其他作用相对很小,运动状态发生显著化的现象叫做碰撞。
以物体间碰撞形式区分,可以分为“对心碰撞”（正碰）和“非对心碰撞”,而物体碰前后速度沿它们球心的连线;
以物体碰撞前后两物体总动能是否变化区分,可以分为:
“弹性碰撞”。
碰撞前后物体系总动能守恒;“非弹性碰撞”,完全非弹性碰撞是非弹性碰撞的特例,这种碰撞,物体在相碰后粘合在一起,获得共同速度，动能损失最大。
各类碰撞都遵守动量守恒定律和能量守恒定律,不过在非弹性碰撞中,有一部分动能转变成了其他形式能量,因此动能不守恒了。
二、量子理论的建立黑体和黑体辐射
1、量子理论的建立：
1900年德国物理学家普朗克提出振动着的带电微粒的能量只能是某个最小能量值ε的整数倍，这个不可再分的能量值ε叫做能量子ε=hν。
h为普朗克常数（×）P28普朗克的假设则认为微观粒子的能量是量子化的，或说能量是分立的。
P29
2、黑体：
如果某种物体能够完全吸收入射的各种波长电磁波而不发生反射，这种物体就是绝对黑体，简称黑体。
3、黑体辐射：
黑体辐射的规律为：
温度越高各种波长的辐射强度都增加，同时，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动。
（普朗克的能量子理论很好的解释了这一现象）P28
三、光电效应光子说光电效应方程
1、光电效应（表明光子具有能量）
（1）光的电磁说使光的波动理论发展到相当完美的地步，但是它并不能解释光电效应的现象。
在光（包括不可见光）的照射下从物体发射出电子的现象叫做光电效应，发射出来的电子叫光电子。
（实验图在课本）
（2）光电效应的研究结果：
P31：
存在饱和电流，这表明入射光越强，单位时间内发射的光电子数越多；
存在遏止电压：
使光电流减小到零的反向电压
；
截止频率：
光电子的能量与入射光的频率有关，而与入射光的强弱无关，当入射光的频率低于截止频率时不能发生光电效应；
效应具有瞬时性：
光电子的发射几乎是瞬时的，一般不超过10-9s。
（理解：
P31图）
（波动说在光电效应上遇到的困难：
波动说认为光的能量即光的强度是由光波的振幅决定的与光的频率无关。
所以波动说对解释上述实验规律中的①②③条都遇到困难）
2、光子说：
光本身就是由一个个不可分割的能量子组成的，频率为ν的光的能量子为E=h
。
这些能量子被成为光子。
其中h为普郎克常量h=×10－34JS
3、①I—U曲线称为光电管的伏安特性曲线。
加反向电压可求光电子初动能：
对图中的两电极K和A加反向电压，则其间的反向电场将对光电子起减速作用，反向电压越大，光电流就越小，当反向电压达到某一数值Uc时，（满足：
）光电流降到零，如图所示。
此时Uc称为遏止电压。
爱因斯坦光电效应方程:
（画出图像）
（Ek是光电子的；
是）
当
时，横截距：
=，
为，纵截距：
图像中斜率意义:
图
当光电管上的反向电压达到截止电压U时光电流I为零，此时
，方程式可改写成：
（画出图像）
当
时，横截距：
=，
为，纵截距：
图像中斜率意义:
四、光的波粒二象性物质波概率波
1、光的波粒二象性：
干涉、衍射和偏振以无可辩驳的事实表明光是一种波；光电效应和康普顿效应又用无可辩驳的事实表明光是一种粒子，由于光既有波动性，又有粒子性，只能认为光具有波粒二象性。
但不可把光当成宏观观念中的波，也不可把光当成宏观观念中的粒子。
少量的光子表现出粒子性，大量光子运动表现为波动性；光在传播时显示波动性，与物质发生作用时，往往显示粒子性；频率小波长大的波动性显著，频率大波长小的粒子性显著。
（P41电子干涉条纹对概率波的验证）
2、光子的能量E=h
，光子的动量p=h/λ表示式也可以看出，光的波动性和粒子性并不矛盾：
表示粒子性的粒子能量和动量的计算式中都含有表示波的特征的物理量——频率
和波长λ。
3、物质波：
1924年德布罗意（法）提出，实物粒子和光子一样具有波动性，任何一个运动着的物体都有一种与之对应的波，波长λ=h/p，这种波叫物质波，也叫德布罗意波。
（P38物质波的实验验证：
电子的衍射图样；电子显微镜的分辨率为何远远高于光学显微镜）
4、概率波：
从光子的概念上看，光波是一种概率波。
五、原子核式模型机构
1、1897年汤姆生（英）对阴极射线进行了一系列的研究发现了电子，提出原子的枣糕模型，揭开了研究原子结构的序幕。
（谁发现了阴极射线）
2、1909年起英国物理学家卢瑟福做了α粒子轰击金箔的实验，即α粒子散射实验得到出乎意料的结果：
绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进，少数α粒子却发生了较大的偏转，并且有极少数α粒子偏转角超过了90°，有的甚至被弹回，偏转角几乎达到180°。
（P53图）
3、卢瑟福在1911年提出原子的核式结构学说：
在原子的中心有一个很小的核，叫做原子核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外空间里绕着核旋转。
这个学说，可很好地解释α粒子散射实验结果，α粒子散射实验的数据还可以估计原子核的大小（数量级为10-15m）和原子核的正电荷数。
原子序数=核电荷数=质子数=核外电子数。
六、氢原子的光谱
1、光谱的种类：
（1）发射光谱：
物质发光直接产生的光谱。
炽热的固体、液体及高温高压气体发光产生连续光谱；稀薄气体发光产生线状谱，不同元素的线状谱线不同，又称特征谱线。
（2）吸收光谱：
连续谱线中某些频率的光被稀薄气体吸收后产生的光谱，元素能发射出何种频率的光，就相应能吸收何种频率的光，因此吸收光谱也可作元素的特征谱线。
2、氢原子的光谱是线状的（这些亮线称为原子的特征谱线），即辐射波长是分立的。
3、基尔霍夫开创了光谱分析的方法：
利用元素的特征谱线（线状谱或吸收光谱）鉴别物质的分析方法。
七、原子的能级
1、卢瑟福的原子核式结构学说跟经典的电磁理论发生矛盾（矛盾为：
a、原子是不稳定的；b、原子光谱是连续谱），1913年玻尔（丹麦）在其基础上，把普朗克的量子理论运用到原子系统上，提出玻尔理论。
2、玻尔理论的假设：
（1）定态假设：
原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些状态中原子是稳定的，电子虽然绕核运动，但并不向外辐射能量，这些状态叫做定态。
氢原子的各个定态的能量值，叫做它的能级。
原子处于最低能级时电子在离核最近的轨道上运动，这种定态叫做基态；原子处于较高能级时电子在离核较远的轨道上运动的这些定态叫做激发态。
（2）轨道量子化假设：
原子的不同能量状态跟电子沿不同的圆形轨道绕核运动相对应。
原子的定态是不连续的，因此电子的可能轨道的分布也是不连续的。
（3）频率条件（跃迁假设）：
原子从一种定态（设能量为En）跃迁到另一种定态（设能量为Em）时，它辐射（或吸收）一定频率的光子，光子的能量由这两种定态的能量差决定，即
h
=EnEm，（能级图见3-5第58页）
3、玻尔计算公式：
rn=n2r1,En=E1/n2（n=1,2,3）r1=10-10m,E1=,分别代表第一条（即离核最近的）可能轨道的半径和电子在这条轨道上运动时的能量。
（选定离核无限远处的电势能为零，电子从离核无限远处移到任一轨道上，都是电场力做正功，电势能减少，所以在任一轨道上，电子的电势能都是负值，而且离核越近，电势能越小。
）
4、从高能级向低能级跃迁时放出光子；从低能级向高能级跃迁时可能是吸收光子，也可能是由于碰撞（用加热的方法，使分子热运动加剧，分子间的相互碰撞可以传递能量）。
原子从低能级向高能级跃迁时只能吸收一定频率的光子；而从某一能级到被电离可以吸收能量大于或等于电离能的任何频率的光子。
5、一群氢原子处于量子数为n的激发态时，在跃迁到基态的过程中可能辐射出的光谱线条数为N=
。
6、玻尔模型的成功之处在于它引入了量子概念（提出了能级和跃迁的概念，能解释气体导电时发光的机理、氢原子的线状谱），局限之处在于它过多地保留了经典理论（经典粒子、轨道等），无法解释复杂原子的光谱。
7、现代量子理论认为电子的轨道只能用电子云来描述。
8、光谱测量发现原子光谱是线状谱和夫兰克—赫兹实验证实了原子能量的量子化（即原子中分立能级的存在）
八、原子核的组成
1、1919年卢瑟福用α粒子轰击氮原子核发现质子即氢原子核。
核反应方程：
2、卢瑟福预想到原子内存在质量跟质子相等的不带电的中性粒子，即中子。
查德威克经过研究，证明：
用天α射线轰击铍时，会产生一种看不见的贯穿能力很强（10-20厘米的铅板）的不带电粒子，用其轰击石蜡时，竟能从石蜡中打出质子，此贯穿能力极强的射线即为设想中的中子。
核反应方程
3、质子和中子统称核子，原子核的电荷数等于其质子数，原子核的质量数等于其质子数与中子数的和。
具有相同质子数的原子属于同一种元素；具有相同的质子数和不同的中子数的原子互称同位素。
4、天然放射现象
（1）人类认识原子核有复杂结构和它的变化规律，是从天然放射现象开始的。
（2）1896年贝克勒耳发现放射性，在他的建议下，玛丽·居里和皮埃尔·居里经过研究发现了新元素钋和镭。
（3）用磁场来研究放射线的性质（图见3-5第65页）：
α射线带正电，偏转较小，α粒子就是氦原子核，贯穿本领很小，电离作用很强，使底片感光作用很强；
β射线带负电，偏转较大，是高速电子流，贯穿本领很强（几毫米的铝板），电离作用较弱；③γ射线中电中性的，无偏转，是波长极短的电磁波，贯穿本领最强（几厘米的铅板），电离作用很小。
九、原子核的衰变半衰期
1、原子核由于放出某种粒子而转变为新核的变化叫做原子核的衰变电荷数和质量数守恒。
在衰变中电荷数和质量数都是守恒的（注意：
质量并不守恒。
）。
γ射线是伴随α射线或β射线产生的，没有单独的γ衰变（γ衰变：
原子核处于较高能级，辐射光子后跃迁到低能级。
）。
α衰变举
例
β衰变举例
类型
衰变方程
规律
衰变
新核：
电荷数减少2
质量数减少4
衰变
新核：
电荷数增加
质量数不变
在β衰变中新核子数多一个，而质量数不变是由于反映中有一个中子变为一个质子和一个电子，即：
，弱相互互作用是引起
衰变的原因。
2、半衰期：
放射性元素的原子核有半数发生衰变需要的时间。
放射性元素衰变的快慢是由核内部本身的因素决定，与原子所处的物理状态或化学状态无关，它是对大量原子的统计规律。
十、放射性的应用与防护放射性同位素
1934年，约里奥·居里和伊丽芙·居里发现经过α粒子轰击的铝片中含有放射性磷
1.与天然的放射性物质相比，人造放射性同位素：
1、放射强度容易控制2、可以制成各种需要的形状
3、半衰期更短4、放射性废料容易处理
2.放射性同位素的应用
（一）利用它的射线
A、由于γ射线贯穿本领强，可以用来γ射线检查金属内部有没有砂眼或裂纹，所用的设备叫γ射线探伤仪．
B、利用射线的穿透本领与物质厚度密度的关系，来检查各种产品的厚度和密封容器中液体的高度等，从而实现自动控制
C、利用射线使空气电离而把空气变成导电气体，以消除化纤、纺织品上的静电
D、利用射线照射植物，引起植物变异而培育良种，也可以利用它杀菌、治病等
（二）作为示踪原子：
用于工业、农业及生物研究等.
棉花在结桃、开花的时候需要较多的磷肥，把磷肥喷在棉花叶子上，磷肥也能被吸收．但是，什么时候的吸收率最高、磷在作物体内能存留多长时间、磷在作物体内的分布情况等，用通常的方法很难研究．如果用磷的放射性同位素制成肥料喷在棉花叶面上，然后每隔一定时间用探测器测量棉株各部位的放射性强度，上面的问题就很容易解决．
用碘的同位素检测甲状腺疾病。
十一、核力与结合能质量亏损
1、核力：
能够把核中的各种核子联系在一起的强大的力叫做核力．
（1）核力是四种相互作用中的强相互作用（强力）的一种表现。
（2）核力是短程力。
约在10-15m量级时起作用，距离大于×10-15m时为引力,距离超过×10-15m时核力几乎消失，距离小于×10-15m时为斥力。
（3）核力具有饱和性。
核子只对相邻的少数核子产生较强的引力，而不是与核内所有核子发生作用。
（4）核力具有电荷无关性。
对给定的相对运动状态，核力与核子电荷无关。
核子结合为原子核时释放的能量或原子核分解为核子时吸收的能量叫原子核的结合能，亦称核能。
2、比结合能：
结合能与核子数之比，称做为比结合能。
也叫平均结合能。
比结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定。
3、质量亏损：
原子分解为核子时，质量增加；核子结合成原子核时，质量减少。
原子核的质量小于组成原子核的核子的质量之和，叫做质量亏损
爱因斯坦质能方程：
E=mc2，式中c是真空中的光速，m是物体的质量，E是物体的能量。
核子在结合成原子核时出现的质量亏损Δm，正表明它们在互相结合过程中放出了能量ΔE=Δm·c2，常用单位:
m用“u（原子质量单位）”1u=×10-27kg，1uc2=
（表示1u的质量变化相当于V的能量改变，此结论在计算中可直接应用）
核子组成不同的原子核时，平均每个核子的质量亏损是不同的，所以各种原子核中核子的平均质量不同。
核子平均质量小的，每个核子平均放的能多。
铁原子核中核子的平均质量最小，所以铁原子核最稳定。
凡是由平均质量大的核，生成平均质量小的核的核反应都是释放核能的。
十二、核反应方程
1.熟记一些实验事实的核反应方程式。
（1）卢瑟福用α粒子轰击氦核打出质子：
（2）贝克勒耳和玛丽居里夫人发现天然放射现象：
α衰变：
，β衰变：
（3）查德威克用α粒子轰击铍核打出中子：
（4）伊丽芙居里发现正电子：
，
（5）轻核聚变：
（6）重核聚变：
2.熟记一些粒子的符号:
粒子（
）、质子（
）、中子（
）、电子（
）、氘核（
）
氚核（
）
3.注意在核反应方程式中，质量数和电荷数是守恒的。
十三、重核的裂变轻核的聚变
释放核能的途径——裂变和聚变
（1）裂变反应：
①裂变：
重核在一定条件下转变成两个中等质量的核的反应，叫做原子核的裂变反应。
例如：
②链式反应：
在裂变反应用产生的中子，再被其他铀核浮获使反应继续下去。
链式反应的条件：
1、裂变物质的体积，超过临界体积
2、有中子进入裂变物质
（2）聚变反应：
①聚变反应：
轻的原子核聚合成较重的原子核的反应，称为聚变反应。
例如：
②平均每个核子放出3Mev的能量,③聚变反应的条件；几百万摄氏度的高温
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