人教版_高中物理選修3-3、3-4、3-5知識點整理匯總

1、-1 -選修 3-3 模塊選修 33 考點匯編、分子動理論1 1 物質(zhì)是由大量分子組成的（1 1）單分子油膜法測量分子直徑（2）1mol任何物質(zhì)含有的微粒數(shù)相同NA= =6.026.02 101023molmolJ J（3）對微觀量的估算1分子的兩種模型：球形和立方體（固體液體通?？闯汕蛐?，空氣分子占據(jù)的空間看成立方體）2利用阿伏伽德羅常數(shù)聯(lián)系宏觀量與微觀量a.a.分子質(zhì)量：Mmolm =NAb.b.分子體積：V =Vmo1NAC.C.分子數(shù)量：M,JM,VK|nNANANANAMmolMmol:VmolVmol2 2、分子永不停息的做無規(guī)則的熱運動（布朗運動擴散現(xiàn)象）（1 1）擴散現(xiàn)象：不同

2、物質(zhì)能夠彼此進入對方的現(xiàn)象，說明了物質(zhì)分子在不停地運動，同時還說明分子 間有間隙，溫度越高擴散越快（2 2）布朗運動：它是懸浮在液體中的固體微粒的無規(guī)則運動，是在顯微鏡下觀察到的。1布朗運動的三個主要特點：永不停息地無規(guī)則運動； 顆粒越小，布朗運動越明顯；溫度越高,布朗運動越明顯。2產(chǎn)生布朗運動的原因：它是由于液體分子無規(guī)則運動對固體微小顆粒各個方向撞擊的不均勻 性造成的。3布朗運動間接地反映了液體分子的無規(guī)則運動，量的分子都在永不停息地做無規(guī)則運動。（3 3）熱運動：分子的無規(guī)則運動與溫度有關(guān)，簡稱熱運動,3 3、分子間的相互作用力分子之間的引力和斥力都隨分子間距離增大而減小。 距離加大而減

3、小得更快些，如圖 1 1 中兩條虛線所示。力，兩種力的合力又叫做分子力。力（即分子力）隨距離變化的情況。當兩個分子間距在圖象橫坐標r r0距離時，分子間的引力與斥力平衡，分子間作用力為零，r r0的數(shù)量級為10_10m m，相當于r r0位置叫做平衡位置。當分子距離的數(shù)量級大于 m m 時，分子間的作用力變得十分微弱，可以忽略不計了4 4、溫度宏觀上的溫度表示物體的冷熱程度，微觀上的溫度是物體大量分子熱運動平均動能的標志。熱力學 溫度與攝氏溫度的關(guān)系：T “ 273.15K布朗運動、擴散現(xiàn)象都有力地說明物體內(nèi)大溫度越高，運動越劇烈但是分子間斥力隨分子間分子間同時存在引力和斥 在圖 1 1 圖象

4、中實線曲線表示引力和斥力的合引力-2 -選修 3-3 模塊5 5、內(nèi)能-3 -選修 3-3 模塊1分子勢能分子間存在著相互作用力，因此分子間具有由它們的相對位置決定的勢能，這就是分子勢能。分子勢能的大小與分子間距離有關(guān)，分子勢能的大小變化可通過宏觀量體積來反映。（r= = r r0 0時分子勢能最?。┊攔 r roro時，分子力為引力，當 r r 增大時，分子力做負功，分子勢能增加當r r:：:r ro時，分子力為斥力，當 r r 減少時，分子力做負功，分子是能增加2物體的內(nèi)能物體中所有分子熱運動的動能和分子勢能的總和，叫做物體的內(nèi)能。一切物體都是由不停地做無規(guī) 則熱運動并且相互作用著的分子組

5、成，因此任何物體都是有內(nèi)能的。（理想氣體的內(nèi)能只取決于溫度）3改變內(nèi)能的方式做功與熱傳遞在使物體內(nèi)能改變二、氣體6 6、氣體實驗定律1玻意耳定律：pV =C（C C 為常量）T等溫變化微觀解釋：一定質(zhì)量的理想氣體，溫度保持不變時，分子的平均動能是一定的，在這種情況下，體適用條件：壓強不太大，溫度不太低1圖象表達：P V微觀解釋：一定質(zhì)量的氣體，體積保持不變時，分子的密集程度保持不變，在這種情況下，溫度升高時，分子的平均動能增大，氣體的壓強就增大。適用條件：溫度不太低，壓強不太大圖象表達：p -V3蓋呂薩克定律：V=c（C C 為常量）T等壓變化T微觀解釋：一定質(zhì)量的氣體，溫度升高時，分子的平均

6、動能增大，只有氣體的體積同時增大，使分 子的密集程度減少，才能保持壓強不變適用條件：壓強不太大，溫度不太低積減少時，分子的密集程度增大，氣體的壓強就增大。查理定律:PTC（C為常量）T等容變化-4 -選修 3-3 模塊圖象表達：V -T7 7、理想氣體宏觀上：嚴格遵守三個實驗定律的氣體，在常溫常壓下實驗 氣體可以看成理想氣體微觀上：分子間的作用力可以忽略不計，故一定質(zhì)量的理想 氣體的內(nèi)能只與溫度有關(guān)，與體積無關(guān)理想氣體的方程：竽8 8、 氣體壓強的微觀解釋大量分子頻繁的撞擊器壁的結(jié)果影響氣體壓強的因素： 氣體的平均分子動能 （溫度）分子的密集程度即單位體積內(nèi)的分子數(shù) 積）三、物態(tài)和物態(tài)變化9

7、9、 晶體：外觀上有規(guī)則的幾何外形，有確定的熔點，一些物理性質(zhì)表現(xiàn)為各向異性 非晶體：外觀沒有規(guī)則的幾何外形，無確定的熔點，一些物理性質(zhì)表現(xiàn)為各向同性1判斷物質(zhì)是晶體還是非晶體的主要依據(jù)是有無固定的熔點2晶體與非晶體并不是絕對的，有些晶體在一定的條件下可以轉(zhuǎn)化為非晶體（石英T玻璃）1010、單晶體 多晶體如果一個物體就是一個完整的晶體，如食鹽小顆粒，這樣的晶體就是單晶體（單晶硅、單晶鍺） 如果整個物體是由許多雜亂無章的小晶體排列而成，這樣的物體叫做多晶體，多晶體沒有規(guī)則的幾 何外形，但同單晶體一樣，仍有確定的熔點。1111、表面張力當表面層的分子比液體內(nèi)部稀疏時，分子間距比內(nèi)部大，表面層的分子

8、表現(xiàn)為引力。如露珠1212、液晶分子排列有序，各向異性，可自由移動，位置無序，具有流動性各向異性：分子的排列從某個方向上看液晶分子排列是整齊的，從另一方向看去則是雜亂無章的1313、改變系統(tǒng)內(nèi)能的兩種方式：做功和熱傳遞1熱傳遞有三種不同的方式：熱傳導、熱對流和熱輻射2這兩種方式改變系統(tǒng)的內(nèi)能是等效的3區(qū)別：做功是系統(tǒng)內(nèi)能和其他形式能之間發(fā)生轉(zhuǎn)化；熱傳遞是不同物體（或物體的不同部分） 之間內(nèi)能的轉(zhuǎn)移1414、熱力學第一定律表達式. .：u u二W Q符號WQAu+ +外界對系統(tǒng)做功系統(tǒng)從外界吸熱系統(tǒng)內(nèi)能增加- -系統(tǒng)對外界做功系統(tǒng)向外界放熱系統(tǒng)內(nèi)能減少1515、能量守恒定律能量既不會憑空產(chǎn)生，也

9、不會憑空消失，它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，或者從一個物體轉(zhuǎn) 移到另一物體，在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的過程中其總量不變第一類永動機不可制成是因為其違背了熱力學第一定律第二類永動機不可制成是因為其違背了熱力學第二定律（一切自然過程總是沿著分子熱運動的無序 性增大的方向進行）熵是分子熱運動無序程度的定量量度，在絕熱過程或孤立系統(tǒng)中，熵是增加的。1616、能量耗散系統(tǒng)的內(nèi)能流散到周圍的環(huán)境中，沒有辦法把這些內(nèi)能收集起來加以利用。（體-5 -選修 3-3 模塊高中物理選修 3-4、3-5 知識點I選修 3-4 部分一、簡諧運動簡諧運動的表達式和圖象I1 1 機械振動：物體（或物體的一部分）在某一中心位置兩側(cè)來

10、回做往復(fù)運動，叫做機械振動。機械振動產(chǎn)生的條件是：回復(fù)力不為零. .阻力很小. .使振動物體回到平衡位置的力叫做回復(fù)力， 回復(fù) 力屬于效果力，在具體問題中要注意分析什么力提供了回復(fù)力。2 2、簡諧振動：在機械振動中最簡單的一種理想化的振動。對簡諧振動可以從兩個方面進行定義或理解：1物體在跟位移大小成正比，并且總是指向平衡位置的回復(fù)力作用下的振動，叫做簡諧 振動。2物體的振動參量，隨時間按正弦或余弦規(guī)律變化的振動，叫做簡諧振動，3 3、描述振動的物理量，研究振動除了要用到位移、速度、加速度、動能、勢能等物理量以外，為適應(yīng)振動特點還要引入一些新的物理量。位移 x x:由平衡位置指向振動質(zhì)點所在位置

11、的有向線段叫做位移。位移是矢量，其最大值 等于振幅。振幅 A A:做機械振動的物體離開平衡位置的 最大距離叫做振幅，振幅是標量，表示振動的 強弱。振幅越大表示振動的機械能越大，做簡揩振動物體的振幅大小不影響簡揩振動的周期 和頻率。周期 T T:振動物體完成一次余振動所經(jīng)歷的時間叫做周期。所謂全振動是指物體從某一位 置開始計時，物體第一次以相同的速度方向回到初始位置，叫做完成了一次全振動。頻率 f f:振動物體單位時間內(nèi)完成全振動的次數(shù)。角頻率A角頻率也叫角速度，即圓周運動物體單位時間轉(zhuǎn)過的弧度數(shù)。引入這個參量來 描述振動的原因是人們在研究質(zhì)點做勻速圓周運動的射影的運動規(guī)律時，發(fā)現(xiàn)質(zhì)點射影做的

12、是簡諧振動。因此處理復(fù)雜的簡諧振動問題時，可以將其轉(zhuǎn)化為勻速圓周運動的射影進行處 理，這種方法高考大綱不要求掌握。周期、頻率、角頻率的關(guān)系是:相位:表示振動步調(diào)的物理量。4 4、研究簡諧振動規(guī)律的幾個思路：用動力學方法研究，受力特征：回復(fù)力 F F =-=- kxkx ;加速度，簡諧振動是一種變加速運動 在平衡位置時速度最大，加速度為零；在最大位移處，速度為零，加速度最大。用運動學方法研究：簡諧振動的速度、加速度、位移都隨時間作正弦或余弦規(guī)律的變 化，這種用正弦或余弦表示的公式法在高中階段不要求學生掌握。用圖象法研究：熟練掌握用位移時間圖象來研究簡諧振動有關(guān)特征是本章學習的重點 之一。從能量角

13、度進行研究：簡諧振動過程，系統(tǒng)動能和勢能相互轉(zhuǎn)化，總機械能守恒，振 動能量和振幅有關(guān)。5 5、簡諧運動的表達式x二Asin C t：0 0）-sin（牛：0 0）振幅 A，周期 T，相位 *0，初相; ;：0 06 6、簡諧運動圖象描述振動的物理量1 1 直接描述量：1振幅 A A;周期 T T;任意時刻的位移 t.t.2.2. 間接描述量：1頻率 f f: f =1T2 TT2角速度 10108 8msms，在介質(zhì)中傳播時，波速和波長不僅與介質(zhì)性質(zhì)有關(guān)，還與頻率有關(guān).不同電磁波產(chǎn)生的機理無線電波是振蕩電路中自由電子作周期性的運動產(chǎn)生的.紅外線、可見光、紫外線是原子外層電子受激發(fā)產(chǎn)生的.倫琴射

14、線是原子內(nèi)層電子受激發(fā)產(chǎn)生的.丫射線是原子核受激發(fā)產(chǎn)生的. 頻率（波長）不同的電磁波表現(xiàn)出作用不同.紅外線主要作用是熱作用，可以利用紅外線來加熱物體和進行紅外線遙感；紫外線主要作用是化學作用，可用來殺菌和消毒；倫琴射線有較強的穿透本領(lǐng)，利用其穿透本領(lǐng)與物質(zhì)的密度有關(guān)，進行對人體的透視和檢 查部件的缺陷；丫射線的穿透本領(lǐng)更大，在工業(yè)和醫(yī)學等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用， 如探傷，測厚或用丫刀進行手 術(shù).九、光的折射定律 折射率I光的折射定律，也叫斯涅耳定律：入射角的正弦跟折射角的正弦成正比.如果用 n ni2來表示這sinsin日個比例常數(shù)，就有竺丄 F2F2sinsin廿2折射率：光從一種介質(zhì)射入另一種介

15、質(zhì)時，雖然入射角的正弦跟折射角的正弦之比為一常數(shù) n n，但是對不同的介質(zhì)來說，這個常數(shù) n n 是不同的.這個常數(shù) n n 跟介質(zhì)有關(guān)系，是一個反映介-12 -質(zhì)的光學性質(zhì)的物理量，我們把它叫做介質(zhì)的折射率.sisi2sinsin2可是光線在真空中與法線之間的夾角.狂是光線在介質(zhì)中與法線之間的夾角.光從真空射入某種介質(zhì)時的折射率，叫做該種介質(zhì)的 絕對折射率，也簡稱為某種介質(zhì)的折射率 十、測定玻璃的折射率（實驗、探究）1實驗原理：如圖所示，入射光線 A0A0 由空氣射入玻 經(jīng) OOOOi后由O OiB B 方向射出。作出法線 NNNNi，則折 n=sinn=sina/丫注意事項：手拿玻璃磚時，

16、不準觸摸光潔的光學面，觸毛面或棱，嚴禁把玻璃磚當尺畫玻璃磚的界面；程中，玻璃磚與白紙的相對位置不能改變； 大頭針 地插在白紙上，且玻璃磚每一側(cè)的兩個大頭針距離應(yīng)大一些，以減小確定光路方向造成的誤差；入射角應(yīng)適當大一些，以減少測量角度的誤差。十 、光的全反射光導纖維I全反射現(xiàn)象：當光從光密介質(zhì)進入光疏介質(zhì)時，折射角大于入射角 當入射角增大到某一角度時 折射角等于 9090,此時，折射光完全消失入射光全部反回原來的介質(zhì)中，這種現(xiàn)象叫做全反 射 臨界角：1 1）、定義: :光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì)時，折射角等于 9090時的入射角，叫做臨界角. .112 2）臨界角的計算：sinC=sinC=. .

17、C=arcsinC=arcsinnnyr光導纖維：當光線射到光導纖維的端面上時，光線就折射進入光導纖維內(nèi)，經(jīng)內(nèi)芯與外套的界面發(fā)生多次全反射后，從光導纖維的另一端面射出，而不從外套散逸，故光能損耗極小。十二、光的干涉、衍射和偏振I光的干涉（1 1）產(chǎn)生穩(wěn)定干涉的條件只有兩列光波的頻率相同，位相差恒定，振動方向一致的相干光源，才能產(chǎn)生光的干涉。 由兩個普通獨立光源發(fā)出的光，不可能具有相同的頻率，更不可能存在固定的相差，因此, 不能產(chǎn)生干涉現(xiàn)象。（2 2）條紋寬度（或條紋間距）相鄰兩條亮（暗）條紋的間距-x=丄，.d上式說明，兩縫間距離越小、縫到屏的距離越大， 光波的波長越大，條紋的寬度就越大。 當

18、實驗裝置一定，紅光的條紋間距最大，紋間距最小。這表明不同色光的波長不同， 長，紫光最短。幾個問題：1T璃磚，射率r:ol、p4只能接 實驗過應(yīng)垂直定,Ax x 為：紫光的條紅光最-13 -選修 3-3 模塊1在雙縫干涉實驗中，如果用紅色濾光片遮住一個狹縫 S Si,再用綠濾光片遮住另一個狹縫 S S2, 當用白光入射時，屏上是否會產(chǎn)生雙縫干涉圖樣？這時在屏上將會出現(xiàn)紅光單縫衍射光矢量和綠光單縫衍射光矢量振動的疊加。由于紅光和綠 光的頻率不同，因此它們在屏上疊加時不能產(chǎn)生干涉，此時屏上將出現(xiàn)混合色二單縫衍射圖 樣。2在雙縫干涉實驗中， 如果遮閉其中一條縫， 則在屏上出現(xiàn)的條紋有何變化？原來亮的地

19、方 會不會變暗？如果遮住雙縫其中的一條縫，在屏上將由雙縫干涉條紋演變?yōu)閱慰p衍射條紋，與干涉條紋相 比，這時單縫衍射條紋亮度要減弱，而且明紋的寬度要增大，但由于干涉是受衍射調(diào)制的， 所以原來亮的地方不會變暗。3雙縫干涉的亮條紋或暗條紋是兩列光波在光屏處疊加后加強或抵消而產(chǎn)生的，這是否違反 了能量守恒定律？暗條紋處的光能量幾乎是零，表明兩列光波疊加，彼此相互抵消，這是按照光的傳播規(guī)律， 暗條紋處是沒有光能量傳到該處的原因，不是光能量損耗了或轉(zhuǎn)變成了其它形式的能量。同 樣，亮條紋處的光能量比較強，光能量增加，也不是光的干涉可以產(chǎn)生能量，而是按照波的 傳播規(guī)律到達該處的光能量比較集中。雙縫干涉實驗不違

20、反能量守恒定律。（3 3）薄膜干涉及其應(yīng)用（1 1）原理1干涉法檢查精密部件的表面取一個透明的標準樣板，放在待檢查的部件表面并在一端墊一薄片，使樣板的平面與被檢查 的平面間形成一個楔形空氣膜，用單色光從上面照射，入射光從空氣層的上下表面反射出兩 列光形成相干光，從反射光中就會看到干涉條紋，如圖 2-32-3 甲所示。標準祥板R 薄片_厚珈礪板甲如果被檢表面是平的，那么空氣層厚度相同的各點就位于一條直線上，產(chǎn)生的干涉條紋就是 平行的（如圖 2-32-3 乙）；如果觀察到的干涉條紋如圖 2-32-3 丙所示，A A、B B 處的凹凸情況可以這樣 分析：由丙圖知，P P、Q Q 兩點位于同一條亮紋上

21、，故甲圖中與 P P、Q Q 對應(yīng)的位置空氣層厚度相 同。由于 Q Q 位于 P P 的右方（即遠離楔尖），如果被檢表面是平的，Q Q 處厚度應(yīng)該比 P P 處大，所 以，只有當 A A 處凹陷時才能使 P P 與 Q Q 處深度相同。同理可以判斷與 M M 對應(yīng)的 B B 處為凸起。 增透膜是在透鏡、棱鏡等光學元件表面涂的一層氟化鎂薄膜。當薄膜的兩個表面上反射光的路程差 等于半個波長時，反射回來的光抵消。從而增強了透射光的強度。顯然增透膜的厚度應(yīng)該等 于光在該介質(zhì)中波長的1/41/4。由能量守恒可知，入射光總強度= =反射光總強度+ +透射光總強度。光的強度由光的振幅決定。當滿足增透膜厚度

22、d=Ad=A 時，兩束反射光恰好實現(xiàn)波峰與波谷相疊加，實現(xiàn)干涉相消，使其4合振幅接近于零，即反射光的總強度接近于零，從總效果上看，相當于光幾乎不發(fā)生反射而 透過薄膜，因而大大減少了光的反射損失，增強了透射光的強度。增透膜只對人眼或感光膠片上最敏感的綠光起增透作用。當白光照到（垂直）增透膜上，綠光產(chǎn)生相消干涉，反射光中綠光的強度幾乎是零。這時其他波長的光（如紅光和紫光）并沒有被單色光乙丙圖2-3-14 -選修 3-3 模塊完全抵消。因此，增透膜呈綠光的互補色 一一淡紫色。光的衍射現(xiàn)象：1單縫衍射 a a）單色光入射單縫時，出現(xiàn)明暗相同不等距條紋，中間亮條紋較寬，較亮兩邊亮條紋較窄、較暗；b b）

23、白光入射單縫時，出現(xiàn)彩色條紋。2圓孔衍射：光入射微小的圓孔時，出現(xiàn)明暗相間不等距的圓形條紋3泊松亮斑 光入射圓屏時，在園屏后的影區(qū)內(nèi)有一亮斑光發(fā)生衍射的條件：障礙物或孔的尺寸與光波波長相差不多，甚至此光波波長還小時，出現(xiàn) 明顯的衍射現(xiàn)象自然光：從普通光源直接發(fā)生的天然光是無數(shù)偏振光的無規(guī)則集合，所以直接觀察時不能發(fā) 現(xiàn)光強偏于一定方向這種沿著各個方向振動的光波的強度都相同的光叫自然光；太陽、電 燈等普通光源發(fā)出的光，包含著在垂直于傳播方向的平面內(nèi)沿一切方向振動的光，而且沿著 各個方向振動的光波強度都相同，這種光都是自然光.自然光通過第一個偏振片 PiPi （叫起偏器）后，相當于被一個 狹縫”卡

24、了一下，只有振動方向 跟 狹縫”方向平行的光波才能通過.自然光通過偏振片 P Pi后雖然變成了偏振光，但由于自然 光中沿各個方向振動的光波強度都相同， 所以不論晶片轉(zhuǎn)到什么方向， 都會有相同強度的光 透射過來.再通過第二個偏振片 P P2（叫檢偏器）去觀察就不同了；不論旋轉(zhuǎn)哪個偏振片，兩 偏振片透振方向平行時，透射光最強，兩偏振片的透振方向垂直時，透射光最弱.光的偏振的應(yīng)用：光的偏振現(xiàn)象在技術(shù)中有很多應(yīng)用.例如拍攝水下的景物或展覽櫥窗中的陳列品的照片時， 由于水面或玻璃會反射出很強的反射光，使得水面下的景物和櫥窗中的陳列品看不清楚，攝 出的照片也不清楚.如果在照相機鏡頭上加一個偏振片，使偏振片

25、的透振方向與反射光的偏 振方向垂直，就可以把這些反射光濾掉，而攝得清晰的照片；此外，還有立體電影、消除車 燈眩光等等.十三、激光的特性及應(yīng)用I激光，是 受激輻射光放大”的簡稱，它是用人工的方法產(chǎn)生的一種特殊的光.激光是2020世紀的一項重要發(fā)明，由于它有著普通光無法比擬的一些特性， 已經(jīng)在廣泛的領(lǐng)域得到應(yīng)用.產(chǎn)生激光的裝置稱為激光器，它主要由三部分組成，即工作物質(zhì)、抽運系統(tǒng)和光學諧振 腔.激光的特性：（4 4 個方面）1方向性好.激光束的光線平行度極好，從地面上發(fā)射的一束極細的激光束，到達月球表面 時，也只發(fā)散成直徑 lmlm 多的光斑，因此激光在地面上傳播時，可以看成是不發(fā)散的.2單色性強.

26、激光器發(fā)射的激光，都集中在一個極窄的頻率范圍內(nèi)，由于光的顏色是由頻率 決定的，因此激光器是最理想的單色光源.3相干性好.由于激光束的高度平行性及極強的單色性，因此激光是最好的相干光，用激光 器作光源觀察光的干涉和衍射現(xiàn)象，都能取得較好的效果.4亮度高.所謂亮度，是指垂直于光線平面內(nèi)單位面積上的發(fā)光功率，自然光源亮度最高的 是太陽，而目前的高功率激光器，亮度可達太陽的 1 1 萬倍.十四、狹義相對論的基本假設(shè)狹義相對論時空觀與經(jīng)典時空觀的區(qū)別I愛因斯坦狹義相對性原理的兩個基本假設(shè)：狹義相對性原理：在不同的慣性參考系中，一切物理定律（不論力學規(guī)律還是電磁規(guī)律） 都是相同的。光速不變原理：真空中的光

27、速在不同的慣性系中都是相同的。即光速與光源、觀測者間的-15 -選修 3-3 模塊相對運動沒有關(guān)系。相對論的時空觀：經(jīng)典物理學的時空觀（牛頓物理學的絕對時空觀）：時間和空間是脫離物質(zhì)而存在的，是絕對 的，空間與時間之間沒有任何聯(lián)系。相對論的時空觀（愛因斯坦相對論的相對時空觀）：空間和時間都與物質(zhì)的運動狀態(tài)有關(guān)。 相對論的時空觀更具有普遍性，但是經(jīng)典物理學作為相對論的特例，在宏觀低速運動時仍將 發(fā)揮作用。十五、同時的相對性長度的相對性質(zhì)能關(guān)系I時間和空間的相對性（時長尺短）1 1 同時的相對性：指兩個事件，在一個慣性系中觀察是同時的，但在另外一個慣性系中觀察 卻不再是同時的。2 2長度的相對性：

28、指相對于觀察者運動的物體，在其運動方向的長度，總是小于物體靜止時 的長度。而在垂直于運動方向上，其長度保持不變。式中：-表示與物體相對靜止的觀察者測得的時間間隔 ：t t表示與物體相對運動的觀察者測得的時間間隔v v 表示觀察者與物體之間的相對速度意義：動鐘變慢（或稱時間膨脹）。 實驗驗證：卩子的存在。4.4.質(zhì)能方程2 2公式：E =mc （或E =：m c）式中：m m 是物體的質(zhì)量E E 是物體具有的能量意義：質(zhì)量為 m m 的物體，對應(yīng)（不能說 具有”的能量為 meme2。22當質(zhì)量減少（增加）m m 時，就要釋放出（吸收）E=m e的能量。愛因斯坦質(zhì)能方程從理論上預(yù)言了核能釋放及原子

29、能利用和原子彈研制的可能性。n選修 3-5 部分一、動量 動量守恒定律Ii i 動量：可以從兩個側(cè)面對動量進行定義或解釋：物體的質(zhì)量跟其速度的乘積，叫做物體 的動量。動量是物體機械運動的一種量度。動量的表達式 P P = = mvmv。單位是 kgkg m m s.s.動量是矢量，其方向就是瞬時速度的方向。因為速度 是相對的，所以動量也是相對的。2 2、動量守恒定律：當系統(tǒng)不受外力作用或所受合外力為零，則系統(tǒng)的總動量守恒。動量守恒 定律根據(jù)實際情況有多種表達式，一般常用等號左右分別表示系統(tǒng)作用前后的總動量。運用動量守恒定律要注意以下幾個問題：3.3.時間間隔的相對性：指某兩個事件在不同的慣性系

30、中觀察,它們發(fā)生的時間間隔是不同的-16 -選修 3-3 模塊1動量守恒定律一般是針對物體系的，對單個物體談動量守恒沒有意義。2對于某些特定的問題，例如碰撞、爆炸等，系統(tǒng)在一個非常短的時間內(nèi)，系統(tǒng)內(nèi)部各物 體相互作用力，遠比它們所受到外界作用力大，就可以把這些物體看作一個所受合外力為零 的系統(tǒng)處理，在這一短暫時間內(nèi)遵循動量守恒定律。3計算動量時要涉及速度，這時一個物體系內(nèi)各物體的速度必須是相對于同一慣性參照 系的，一般取地面為參照物。4動量是矢量，因此“系統(tǒng)總動量”是指系統(tǒng)中所有物體動量的矢量和，而不是代數(shù)和。5動量守恒定律也可以應(yīng)用于分動量守恒的情況。有時雖然系統(tǒng)所受合外力不等于零， 但只要

31、在某一方面上的合外力分量為零，那么在這個方向上系統(tǒng)總動量的分量是守恒的。6動量守恒定律有廣泛的應(yīng)用范圍。只要系統(tǒng)不受外力或所受的合外力為零，那么系統(tǒng) 內(nèi)部各物體的相互作用，不論是萬有引力、彈力、摩擦力，還是電力、磁力，動量守恒定律 都適用。系統(tǒng)內(nèi)部各物體相互作用時，不論具有相同或相反的運動方向；在相互作用時不論 是否直接接觸；在相互作用后不論是粘在一起，還是分裂成碎塊，動量守恒定律也都適用。3 3、動量與動能、動量守恒定律與機械能守恒定律的比較。動量與動能的比較：1動量是矢量，動能是標量。2動量是用來描述機械運動互相轉(zhuǎn)移的物理量而動能往往用來描述機械運動與其他運動（比如熱、光、電等）相互轉(zhuǎn)化的

32、物理量。比如完全非彈性碰撞過程研究機械運動轉(zhuǎn)移速度的變化可以用動量守恒，若要研究碰撞過程改變成內(nèi)能的機械能則要用動能為損失去計算 了。所以動量和動能是從不同側(cè)面反映和描述機械運動的物理量。動量守恒定律與機械能守恒定律比較：前者是矢量式，有廣泛的適用范圍，而后者是標量式 其適用范圍則要窄得多。這些區(qū)別在使用中一定要注意。4 4、碰撞：兩個物體相互作用時間極短，作用力又很大，其他作用相對很小，運動狀態(tài)發(fā)生顯 著化的現(xiàn)象叫做碰撞。以物體間碰撞形式區(qū)分，可以分為對心碰撞”正碰）, ,而物體碰前速度沿它們質(zhì)心的連線； 非對心碰撞” 學階段不研究。以物體碰撞前后兩物體總動能是否變化區(qū)分，可以分為：彈性碰撞

33、”。碰撞前后物體系總動能守恒；非彈性碰撞”，完全非彈性碰撞是非彈性碰撞的特例，這種碰撞，物體在相碰后 粘合在一起，動能損失最大。各類碰撞都遵守動量守恒定律和能量守恒定律，不過在非彈性碰撞中，有一部分動能轉(zhuǎn) 變成了其他形式能量，因此動能不守恒了。、驗證動量守恒定律（實驗、探究）I【實驗?zāi)康摹垦芯吭趶椥耘鲎驳倪^程中，相互作用的物體系統(tǒng)動量守恒.-i17 -選修 3-3 模塊【實驗原理】利用圖 2-12-1 的裝置驗證碰撞 量守恒，讓一個質(zhì)量較大的球從斜槽上 跟放在斜槽末端上的另一個質(zhì)量較小的 碰撞，兩球均做平拋運動.由于下落高 從而導致飛行時間相等，我們用它們平 的大小代替其速度.小球的質(zhì)量可以測

34、 也可間接地知道，如滿足動量守恒式 m miv vi=m=miv viz+m+m2V V2，則可驗證動量守恒 進一步分析可以知道，如果一個質(zhì)量為為 V V1的球與另一個質(zhì)量為 m m2，速度為 V V2碰撞，碰撞后兩球的速度分別為 V V1，和 動量守恒定律有： m miv vi=m=miv vi，+rni+rni2V V2，. .【實驗器材】兩個小球（大小相等，質(zhì)等）；斜槽；重錘線；白紙；復(fù)寫紙；天尺；圓規(guī).【實驗步驟】i i 用天平分別稱出兩個小球的質(zhì)量 m mi和 m m2；2 2 按圖 2-i2-i 安裝好斜槽，注意使其末端切線水平，并在地面適 放上白紙和復(fù)寫紙，并在白紙上記下重錘線所

35、指的位置0 0 點. .3.3.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 滾下，重復(fù)數(shù)次，便可在復(fù)寫紙上打出多個點，用圓規(guī)作出盡可能小的圓，將這些點包括在圓內(nèi)，則圓心就是不發(fā)生碰撞時入射小球的平均位置P P 點如圖2-22-24.4. 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；5.5.讓入射小球由某一定高度從靜止開始滾下，重復(fù)數(shù)次，使兩球相碰，按照步驟（3 3）的辦法求出入球落地點的平均位置 M M 和被碰小球落地點的平均位置 N N;6.6.過 ONON 在紙上做一條直線，測出 OMOM、OPOP、ONON 的長度； 7.7.將數(shù)據(jù)代入下列公式，驗證公式兩邊數(shù)值是

36、否相等（在實驗誤差允許的范圍內(nèi)） m miOP=mOP=miOM+mOM+m2ONON【注意事項】1.1. 水平”和 正碰”是操作中應(yīng)盡量予以滿足的前提條件.2.2. 測定兩球速度的方法，是以它們做平拋運動的水平位移代表相應(yīng)的速度.3.3. 斜槽末端必須水平，檢驗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狀態(tài).4.4. 入射球的質(zhì)量應(yīng)大于被碰球的質(zhì)量.5.5.入射球每次都必須從斜槽上同一位置由靜止開始滾下.方法是在斜槽上的適當高度處固定 一檔板，小球靠著檔板后放手釋放小球.6.6. 實驗過程中，實驗桌、斜槽、記錄的白紙的位置要始終保持不變.7.7. m miOP=mOP=miOM+

37、mOM+m2ONON 式中相同的量取相同的單位即可.【誤差分析】誤差來源于實驗操作中，兩個小球沒有達到水平正碰，一是斜槽不夠水平，二是兩球球心不 在同一水平面上，給實驗帶來誤差.每次靜止釋放入射小球的釋放點越高，兩球相碰時作用 力就越大，動量守恒的誤差就越小.應(yīng)進行多次碰撞，落點取平均位置來確定，以減小偶然 誤差.下列一些原因可能使實驗產(chǎn)生誤差：1.1. 若兩球不能正碰，則誤差較大；2.2. 斜槽末端若不水平，則得不到準確的平拋運動而造成誤差;3.3. O O、P P、M M、N N 各點定位不準確帶來了誤差；中的動 滾下來， 球發(fā)生 度相同， 拋射程 出，速度定律.m mi,速度 的球相 V

38、 V2Z，則由當?shù)奈恢弥脧撵o止a圖 2-22-2不刻度-18 -選修 3-3 模塊4.4.測量和作圖有偏差；5 5儀器和實驗操作的重復(fù)性不好，使得每次做實驗時不是統(tǒng)一標準.三、彈性碰撞和非彈性碰撞I碰撞：相互運動的物體相遇，在極短的時間內(nèi)，通過相互作用，運動狀態(tài)發(fā)生顯著變化的過完全彈性碰撞：在彈性力的作用下，系統(tǒng)內(nèi)只發(fā)生機械能的轉(zhuǎn)移，無機械能的損失，稱完 全彈性碰撞。非彈性碰撞：非彈性碰撞：在非彈性力的作用下，部分機械能轉(zhuǎn)化為物體的內(nèi)能，機械能 有了損失，稱非彈性碰撞。完全非彈性碰撞：在完全非彈性力的作用下，機械能損失最大（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。

39、四、普朗克量子假說黑體和黑體輻射I一、量子論1.1. 創(chuàng)立標志：19001900 年普朗克在德國的物理年刊上發(fā)表論正常光譜能量分布定律的論 文，標志著量子論的誕生。2.2. 量子論的主要內(nèi)容：1普朗克認為物質(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。3.3. 量子論的發(fā)展119051905 年，愛因斯坦獎量子概念推廣到光的傳播中，提出了光量子論。219131913 年，英國物理學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 1

40、9251925 年左右，量子力學最終建立。二、黑體和黑體輻射1.1.熱輻射現(xiàn)象任何物體在任何溫度下都要發(fā)射各種波長的電磁波，并且其輻射能量的大小及輻射能量按波 長的分布都與溫度有關(guān)。這種由于物質(zhì)中的分子、原子受到熱激發(fā)而發(fā)射電磁波的現(xiàn)象稱為熱輻射。1. .物體在任何溫度下都會輻射能量。2. .物體既會輻射能量，也會吸收能量。物體在某個頻率范圍內(nèi)發(fā)射電磁波能力越大，則它吸 收該頻率范圍內(nèi)電磁波能力也越大。輻射和吸收的能量恰相等時稱為熱平衡。此時溫度恒定不變。程叫碰撞。完全非彈性碰撞的種類-19 -選修 3-3 模塊實驗表明：物體輻射能多少決定于物體的溫度（T T）、輻射的波長、時間的長短和發(fā)射的

41、面積。2.2.黑體物體具有向四周輻射能量的本領(lǐng)，又有 界輻射來的能量的本領(lǐng)。黑體是指在任何溫度下，全部吸收任何 輻射的物體。3 3 實驗規(guī)律：1 1、 隨著溫度的升高，黑體的輻射強度 加；2 2、 隨著溫度的升高，輻射強度的極大 長較短方向移動。五、光電效應(yīng)I1 1 光電效應(yīng)光電效應(yīng)在光（包括不可見光、的照射下，從物體發(fā)射出的現(xiàn)象稱為光電效應(yīng)。光電效應(yīng)的實驗規(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 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 應(yīng)。2光電子的最大初動能與入射光的強度無關(guān)，光隨入射光頻 增大而增大。3大于極限頻率的光照射金屬時，光電流強度（

42、反映單位時間發(fā)射出的光電子數(shù)的多少） 入射光強度成正比。4金屬受到光照，光電子的發(fā)射一般不超過 1010_9秒。2 2、波動說在光電效應(yīng)上遇到的困難波動說認為：光的能量即光的強度是由光波的振幅決定的與光的頻率無關(guān)。所以波動說 對解釋上述實驗規(guī)律中的條都遇到困難3 3、 光子說量子論：19001900 年德國物理學家普朗克提出：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“：.光子論：19051905 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：h.其中 是電磁波的頻率，h h 為普朗克恒量：h=6.6

43、3h=6.63 101034J s4 4、 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，當功能大于脫出功時，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，飛出時最大初功能也越大。5 5.光電效應(yīng)方程：EkEk =2=2 -W-W。曰是光電子的最大初動能，當Ek=0時，為極限頻率，,= 六、光的波粒二象性 物質(zhì)波I光既表現(xiàn)出波動性，又表現(xiàn)出粒子性goI吸收外電子這個電效率的，與17DO直波長的都有增值向波選修 3-3 模塊的關(guān)系式。氫原子光譜是線狀 分立特征，用經(jīng)典的-18 -11H HH HYH HBH Ha譜，具有電磁理論大量光子表現(xiàn)出的波

44、動性強，少量光子表現(xiàn)出的粒子性強；頻率高的光子表現(xiàn)出的粒子性強， 頻率低的光子表現(xiàn)出的波動性強.實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：，二丄hP從光子的概念上看，光波是一種概率波. .七、原子核式結(jié)構(gòu)模型I1 1 電子的發(fā)現(xiàn)和湯姆生的原子模型：電子的發(fā)現(xiàn)：18971897 年英國物理學家湯姆生，對陰極射線進行了一系列研究，從而發(fā)現(xiàn)了電子 電子的發(fā)現(xiàn)表明：原子存在精細結(jié)構(gòu)，從而打破了原子不可再分的觀念。湯姆生的原子模型：19031903 年湯姆生設(shè)想原子是一個帶電小球，它的 勻分布在整個球體內(nèi)，而帶負電的電子鑲嵌在 中。2 2、粒子散射實驗和原子核結(jié)構(gòu)模型粒子散射

45、實驗：19091909 年，盧瑟福及助手蓋革 完成的. .1裝置：如右圖。2現(xiàn)象：a.a. 絕大多數(shù)粒子穿過金箔后，仍沿原來方向運動，不發(fā)生偏轉(zhuǎn)b.b. 有少數(shù)粒子發(fā)生較大角度的偏轉(zhuǎn)c.c. 有極少數(shù)粒子的偏轉(zhuǎn)角超過了 9090,有的幾乎達到 180180 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，所以電子不會使粒子運動方向發(fā)生明顯的改變, 只有原子中的正電荷才有可能對粒子的運動產(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，穿過金箔的粒了所受正電荷的作用力在各方向平衡，粒了運動 將不發(fā)生明顯改變。散射實驗現(xiàn)象證明，原子中正電荷不是均勻分布在原子中的。191

46、11911 年，盧瑟福通過對粒子散射實驗的分析計算提出原子核式結(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，帶負電荷 的電子在核外空間繞核旋轉(zhuǎn)。原子核半徑約為 1010-15m m，原子軌道半徑約為 1010-10m m。八、氫原子光譜I氫原子是最簡單的原子，其光譜也最簡單。18851885 年，巴耳末對當時已知的，在可見光區(qū)的1414 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：1二只（2-22-2）n=3n=3，4 4，5 5，農(nóng)2 n2式中 R R 叫做里德伯常量，這個公式成為巴爾末公式。除了巴耳末系，后來發(fā)現(xiàn)的氫光譜在紅外和紫

47、個光區(qū)的其它譜線也都滿足與巴耳末公式類似，即被410.29397.12434.17486.27656.47 入 / nmH H-21 -選修 3-3 模塊無法解釋九、原子的能級I玻爾的原子模型 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 a 電子繞核作圓周運動是加速運動，按照經(jīng)典理論，加速運動的電荷，要不斷地向周圍發(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 實相矛盾。b b 電子繞核旋轉(zhuǎn)時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

48、狀光譜事實相矛盾。玻爾理論上述兩個矛盾說明，經(jīng)典電磁理論已不適用原子系統(tǒng)，玻爾從光譜學成就得到啟發(fā)，利 用普朗克的能量量了化的概念，提了三個假設(shè)：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, 電子雖然做加速運動，但并不向外在輻射能量，這些狀態(tài)叫定態(tài)。躍遷假設(shè)：原子從一個定態(tài)（設(shè)能量為 E Em）躍遷到另一定態(tài)（設(shè)能量為 E En）時，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3軌道量子化假設(shè)，原子的不同能量狀 子不同的運行軌道相對應(yīng)。原子的能量不連 電子可能軌道的分布也是不連續(xù)的。玻爾的氫子模型：1氫原子的能級公式和軌道半徑公式： 三條假設(shè)

49、基礎(chǔ)上，利用經(jīng)典電磁理論和牛頓 算出氫原子核外電子的各條可能軌道的半 電子在各條軌道上運行時原子的能量，（包 的動能和原子的熱能。）2氫原子的能級圖：氫原子的各個定態(tài) 值，叫氫原子的能級。按能量的大小用圖開 示出來即能級圖。其中 n=1n=1 的定態(tài)稱為基態(tài)。n=2n=2 以上的 為激發(fā)態(tài)。十、原子核的組成I原子核1 1、天然放射現(xiàn)象天然放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)：18961896 年法國物理學，貝克勒 發(fā)現(xiàn)鈾或鈾礦石能放射出某種人眼看不見的射線。這 射線可穿透黑紙而使照相底片感光。放射性：物質(zhì)能發(fā)射出上述射線的性質(zhì)稱放射性 放射性元素：具有放射性的元素稱放射性元素 天然放射現(xiàn)象：某種元素自發(fā)地放射射線的

50、現(xiàn)象，叫 然放射現(xiàn)象。這表明原子核存在精細結(jié)構(gòu)，是可以再的。放射線的成份和性質(zhì)：用電場和磁場來研究放射性元素射出的射線，在電場中軌跡，如: 圖 1 1$光子皿粒子態(tài)，跟電續(xù)因而玻 爾 在力學，計徑 , 以 及括電子的能量 像的表定態(tài)，稱屮戰(zhàn)射源（圖1 ）-22 -選修 3-3 模塊射線種類射線組成性質(zhì)電離作用貫穿能力G射線氦核組成的粒子流很強很弱B射線高速電子流較強較強Y射線高頻光子很弱很強2 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)十一、原子核的衰變半衰期I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MXTY+MXTY+；HeHer 止、/電荷數(shù)減少 2 2 新核 質(zhì)量數(shù)減少 4 40 0 衰變MXTXTzXe e,卜/電荷數(shù)增加 新（質(zhì)量數(shù)不變在 1 1 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：0nTnT；H+JH+J1e.e.輻射伴隨著衰變和衰變產(chǎn)生，這時放射性物質(zhì)發(fā)出的射線中就會同時具有 、一：和三種射線。半衰期：放射性元素的原子核的半數(shù)發(fā)生衰變所需