高中物理选修3-5知识点梳理

第-1-页共7页高中物理选修3-5知识点梳理一、动量动量守恒定律1、动量：可以从两个侧面对动量进行定义或解释：①物体的质量跟其速度的乘积，叫做物体的动量。②动量是物体机械运动的一种量度。动量的表达式P=mv。单位是smkg.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。运用动量守恒定律要注意以下几个问题：①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。②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。③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。④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。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。⑴完全弹性碰撞：在弹性力的作用下，系统内只发生机械能的转移，无机械能的损失，称完全弹性碰撞。⑵非弹性碰撞：非弹性碰撞：在非弹性力的作用下，部分机械能转化为物体的内能，机械能有了损失，称非弹性碰撞。⑶完全非弹性碰撞：在完全非弹性力的作用下，机械能损失最大（转化为内能等），称完全非弹性碰撞。碰撞物体粘合在一起，具有相同的速度。二、验证动量守恒定律（实验、探究）Ⅰ【实验目的】研究在弹性碰撞的过程中，相互作用的物体系统动量守恒．【实验原理】利用图2-1的装置验证碰撞中的动量守恒，让一个质量较大的球从斜槽上滚下来，跟放在斜槽末端上的另一个质量较小的球发生碰撞，两球均做平抛运动．由于下落高度相同，从而导致飞行时间相等，我们用它们平抛射程的大小代替其速度．小球的质量可以测出，速度也可间接地知道，如满足动量守恒式m1v1=m1v1＇+m2v2＇，则可验证动量守恒定律．【实验器材】两个小球（大小相等，质量不等）；斜槽；重锤线；白纸；复写纸；天平；刻度尺；圆规．【实验步骤】1.用天平分别称出两个小球的质量m1和m2；2.按图2-1安装好斜槽，注意使其末端切线水平，并在地面适当的位置放上白纸和复写纸，并在白纸上记下重锤线所指的位置O点.3.首先在不放被碰小球的前提下，让入射小球从斜槽上同一位置从静止滚下，图2-1图2-2P第-2-页共7页重复数次，便可在复写纸上打出多个点，用圆规作出尽可能小的圆，将这些点包括在圆内，则圆心就是不发生碰撞时入射小球的平均位置P点如图2-2。4.将被碰小球放在斜槽末端上，使入射小球与被碰小球能发生正碰；5.让入射小球由某一定高度从静止开始滚下，重复数次，使两球相碰，按照步骤(3)的办法求出入球落地点的平均位置M和被碰小球落地点的平均位置N；6.过ON在纸上做一条直线，测出OM、OP、ON的长度；7.将数据代入下列公式，验证公式两边数值是否相等（在实验误差允许的范围内）：m1·OP=m1·OM+m2·ON【注意事项】1．“水平”和“正碰”是操作中应尽量予以满足的前提条件．2．测定两球速度的方法，是以它们做平抛运动的水平位移代表相应的速度．3．斜槽末端必须水平，检验方法是将小球放在平轨道上任何位置，看其能否都保持静止状态．4．入射球的质量应大于被碰球的质量．5．入射球每次都必须从斜槽上同一位置由静止开始滚下．方法是在斜槽上的适当高度处固定一档板，小球靠着档板后放手释放小球．6．实验过程中，实验桌、斜槽、记录的白纸的位置要始终保持不变．7．m1·OP=m1·OM+m2·ON式中相同的量取相同的单位即可．【误差分析】误差来源于实验操作中，两个小球没有达到水平正碰，一是斜槽不够水平，二是两球球心不在同一水平面上，给实验带来误差．每次静止释放入射小球的释放点越高，两球相碰时作用力就越大，动量守恒的误差就越小．应进行多次碰撞，落点取平均位置来确定，以减小偶然误差．下列一些原因可能使实验产生误差：1．若两球不能正碰，则误差较大；2．斜槽末端若不水平，则得不到准确的平抛运动而造成误差；3．O、P、M、N各点定位不准确带来了误差；4．测量和作图有偏差；5．仪器和实验操作的重复性不好，使得每次做实验时不是统一标准．三、普朗克量子假说黑体和黑体辐射Ⅰ一、量子论1.创立标志：1900年普朗克在德国的《物理年刊》上发表《论正常光谱能量分布定律》的论文，标志着量子论的诞生。2.量子论的主要内容：①普朗克认为物质的辐射能量并不是无限可分的，其最小的、不可分的能量单元即“能量子”或称“量子”，也就是说组成能量的单元是量子。②物质的辐射能量不是连续的，而是以量子的整数倍跳跃式变化的。3.量子论的发展①1905年，爱因斯坦奖量子概念推广到光的传播中，提出了光量子论。②1913年，英国物理学家玻尔把量子概念推广到原子内部的能量状态，提出了一种量子化的原子结构模型，丰富了量子论。③到1925年左右，量子力学最终建立。二、黑体和黑体辐射1．热辐射现象任何物体在任何温度下都要发射各种波长的电磁波，并且其辐射能量的大小及辐射能量按波长的分布都与温度有关。第-3-页共7页这种由于物质中的分子、原子受到热激发而发射电磁波的现象称为热辐射。2.黑体物体具有向四周辐射能量的本领，又有吸收外界辐射来的能量的本领。黑体是指在任何温度下，全部吸收任何波长的辐射的物体。四、光电效应Ⅰ1、光电效应⑴光电效应在光（包括不可见光）的照射下，从物体发射出电子的现象称为光电效应。⑵光电效应的实验规律：装置：如右图。①任何一种金属都有一个极限频率，入射光的频率必须大于这个极限频率才能发生光电效应，低于极限频率的光不能发生光电效应。②光电子的最大初动能与入射光的强度无关，光随入射光频率的增大而增大。③大于极限频率的光照射金属时，光电流强度（反映单位时间发射出的光电子数的多少），与入射光强度成正比。④金属受到光照，光电子的发射一般不超过10－9秒。2、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①②④条都遇到困难3、光子说⑴量子论：1900年德国物理学家普朗克提出：电磁波的发射和吸收是不连续的，而是一份一份的，每一份电磁波的能量h.⑵光子论：1905年爱因斯坦提出：空间传播的光也是不连续的，而是一份一份的，每一份称为一个光子，光子具有的能量与光的频率成正比。即：h.其中是电磁波的频率，h为普朗克恒量：h=6.63×10－34sJ4、光子论对光电效应的解释金属中的自由电子，获得光子后其动能增大，当功能大于脱出功时，电子即可脱离金属表面，入射光的频率越大，光子能量越大，电子获得的能量才能越大，飞出时最大初功能也越大。5．光电效应方程：0WhEkEk是光电子的最大初动能，当Ek=0时，c为极限频率，c=hW0.五、光的波粒二象性物质波Ⅰ光既表现出波动性，又表现出粒子性大量光子表现出的波动性强，少量光子表现出的粒子性强；频率高的光子表现出的粒子性强，频率低的光子表现出的波动性强．实物粒子也具有波动性，这种波称为德布罗意波，也叫物质波。满则下列关系：Phh，从光子的概念上看，光波是一种概率波.六、原子核式结构模型Ⅰ1、电子的发现和汤姆生的原子模型：第-4-页共7页⑴电子的发现：1897年英国物理学家汤姆生，对阴极射线进行了一系列研究，从而发现了电子。电子的发现表明：原子存在精细结构，从而打破了原子不可再分的观念。⑵汤姆生的原子模型：1903年汤姆生设想原子是一个带电小球，它的正电荷均匀分布在整个球体内，而带负电的电子镶嵌在正电荷中。2、粒子散射实验和原子核结构模型⑴粒子散射实验：1909年，卢瑟福及助手盖革和马斯顿完成的.①装置：如右图。②现象：a.绝大多数粒子穿过金箔后，仍沿原来方向运动，不发生偏转。b.有少数粒子发生较大角度的偏转c.有极少数粒子的偏转角超过了90°，有的几乎达到180°，即被反向弹回。⑵原子的核式结构模型：由于粒子的质量是电子质量的七千多倍，所以电子不会使粒子运动方向发生明显的改变，只有原子中的正电荷才有可能对粒子的运动产生明显的影响。如果正电荷在原子中的分布，像汤姆生模型那模均匀分布，穿过金箔的粒了所受正电荷的作用力在各方向平衡，粒了运动将不发生明显改变。散射实验现象证明，原子中正电荷不是均匀分布在原子中的。1911年，卢瑟福通过对粒子散射实验的分析计算提出原子核式结构模型：在原子中心存在一个很小的核，称为原子核，原子核集中了原子所有正电荷和几乎全部的质量，带负电荷的电子在核外空间绕核旋转。原子核半径约为10-15m，原子轨道半径约为10-10m。七、原子的能级Ⅰ玻尔的原子模型⑴原子核式结构模型与经典电磁理论的矛盾（两方面）a电子绕核作圆周运动是加速运动，按照经典理论，加速运动的电荷，要不断地向周围发射电磁波，电子的能量就要不断减少，最后电子要落到原子核上，这与原子通常是稳定的事实相矛盾。b电子绕核旋转时辐射电磁波的频率应等于电子绕核旋转的频率，随着旋转轨道的连续变小，电子辐射的电磁波的频率也应是连续变化，因此按照这种推理原子光谱应是连续光谱，这种原子光谱是线状光谱事实相矛盾。⑵玻尔理论上述两个矛盾说明，经典电磁理论已不适用原子系统，玻尔从光谱学成就得到启发，利用普朗克的能量量了化的概念，提了三个假设：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，电子虽然做加速运动，但并不向外在辐射能量，这些状态叫定态。②跃迁假设：原子从一个定态（设能量为Em）跃迁到另一定态（设能量为En）时，它辐射成吸收一定频率的光子，光子的能量由这两个定态的能量差决定，即hv=Em－En③轨道量子化假设，原子的不同能量状态，跟电子不同的运行轨道相对应。原子的能量不连续因而电子可能轨道的分布也是不连续的。第-5-页共7页⑶玻尔的氢子模型：①氢原子的能级公式和轨道半径公式：玻尔在三条假设基础上，利用经典电磁理论和牛顿力学，计算出氢原子核外电子的各条可能轨道的半径，以及电子在各条轨道上运行时原子的能量，（包括电子的动能和原子的热能。）②氢原子的能级图：氢原子的各个定态的能量值，叫氢原子的能级。按能量的大小用图开像的表示出来即能级图。其中n=1的定态称为基态。n=2以上的定态，称为激发态。八、原子核的组成Ⅰ原子核1、天然放射现象⑴天然放射现象的发现：1896年法国物理学，贝克勒耳发现铀或铀矿石能放射出某种人眼看不见的射线。这种射线可穿透黑纸而使照相底片感光。天然放射现象：某种元素自发地放射射线的现象，叫天然放射现象。这表明原子核存在精细结构，是可以再分的。⑵放射线的成份和性质：用电场和磁场来研究放射性元素射出的射线，在电场中轨迹，如：图1射线种类射线组成性质电离作用贯穿能力射线氦核组成的粒子流很强很弱射线高速电子流较强较强射线高频光子很弱很强2、原子核的组成原子核的组成：原子核是由质子和中子组成，质子和中子统称为核子在原子核中有：质子数等于电荷数、核子数等于质量数、中子数等于质量数减电荷数九、原子核的衰变半衰期Ⅰ⑴衰变：原子核由于放出某种粒子而转变成新核的变化称为衰变在原子核的衰变过程中，电荷数和质量数守恒衰变类型衰变方程衰变规律衰变HeYXMZMZ4242新核42质量数减少电荷数减少衰变eYXMZMZ011新核质量数不变电荷数增加在衰变中新核质子数多一个，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：eHn011110.第-6-页共7页辐射伴随着衰变和衰变产生，这时放射性物质发出的射线中就会同时具有、和三种射线。⑵半衰期：放射性元素的原子核的半数发生衰变所需要的时间，称该元素的半