高中物理3-5內(nèi)容摘要

1、高中物理3-5內(nèi)容摘要一、動(dòng)量守恒定律1探究碰撞中的不變量：熟悉教材中的幾個(gè)案例。2、動(dòng)量、動(dòng)量守恒定律：動(dòng)量守恒定律是一個(gè)獨(dú)立的實(shí)驗(yàn)規(guī)律，它適用于目前為止物理學(xué)研究的一切領(lǐng)域，而牛頓運(yùn)動(dòng)定律只適用于低速、宏觀領(lǐng)域。3、彈性碰撞和非彈性碰撞、對(duì)心碰撞和非對(duì)心碰撞、散射(微觀粒子的碰撞)4、反沖運(yùn)動(dòng)、火箭：火箭噴出的燃?xì)獾乃俣仍酱?、火箭噴出物質(zhì)的質(zhì)量與火箭本身質(zhì)量之比越大，火箭獲得的速度越大。二、波粒二象性1熱輻射：一切物體都在輻射電磁波，這種輻射與物體的溫度有關(guān)，所以叫做熱輻射。2、黑體：如果某種物體能夠完全吸收入射的各種波長(zhǎng)的電磁波而不發(fā)生反射，這種物體就是絕對(duì)黑體，簡(jiǎn)稱黑體。3、黑體輻射規(guī)

2、律：溫度越高各種波長(zhǎng)的輻射強(qiáng)度都增加，同時(shí)，輻射強(qiáng)度的極大值向波長(zhǎng)較短的方向移動(dòng)。(普朗克的能量子理論很好的解釋了這一現(xiàn)象)4、能量量子化：1900年德國(guó)物理學(xué)家普朗克提出振動(dòng)著的帶電微粒的能量只能是某個(gè)最小能量值£的整數(shù)倍，這個(gè)不可在分的能量值&叫做能量子£=h：。(h為普朗克常數(shù)(6.63-34x10J.S)宏觀物體的能量值是連續(xù)的，而微觀粒子的能量是分立的，是量子化的。5、光電效應(yīng)(表明光子具有能量)1887年由赫茲證實(shí)。同時(shí)赫茲偶爾發(fā)現(xiàn)，接收電路的間隙如果受到光照，就更容易產(chǎn)生電火花，這就是最早發(fā)現(xiàn)的光電效應(yīng)，也是赫茲細(xì)致觀察的意外收獲。(1)光的電磁說(shuō)使光

3、的波動(dòng)理論發(fā)展到相當(dāng)完美的地步，但是它并不能解釋光電效應(yīng)的現(xiàn)象。在光(包括不可見(jiàn)光)的照射下從物體發(fā)射出電子的現(xiàn)象叫做光電效應(yīng)，發(fā)射出來(lái)的電子叫光電子。(2)光電效應(yīng)的研究結(jié)果： 存在飽和電流，這表明入射光越強(qiáng)，單位時(shí)間內(nèi)發(fā)射的光電子數(shù)越多。12 存在遏止電壓：一meve=euc2 截止頻率：光電子的能量與入射光的頻率有關(guān)，而與入射光的強(qiáng)弱無(wú)關(guān)，當(dāng)入射光的頻率低于截止頻率時(shí)不能發(fā)生光電效應(yīng) 效應(yīng)具有瞬時(shí)性：光電子的發(fā)射幾乎是瞬時(shí)的，一般不超過(guò)10-9s。6、光子說(shuō)：光本身就是由一個(gè)個(gè)不可分割的能量子組成的，頻率為v的光的能量子為hv。這些能量子被成為光子。7、光電效應(yīng)方程：Ek=h：-Wo同時(shí)

4、，h：截止=WO8、康普頓效應(yīng)(表明光子具有動(dòng)量，具有粒子性)(1)、1918-1922年康普頓(美)在研究石墨對(duì)X射線的散射時(shí)發(fā)現(xiàn)：光子在介質(zhì)中和物質(zhì)微粒相互作用，可以使光的傳播方向發(fā)生改變，這種現(xiàn)象叫光的散射。(2) 、在光的散射過(guò)程中，有些散射光的波長(zhǎng)比入射光的波長(zhǎng)略大，這種現(xiàn)象叫康普頓效應(yīng)。(3) 、光子的動(dòng)量：P=Z9、光的波粒二象性物質(zhì)波概率波不確定關(guān)系(1) 、光的波粒二象性：由于光既有波動(dòng)性，又有粒子性，只能認(rèn)為光具有波粒二象性。但不可把光當(dāng)成宏觀觀念中的波，也不可把光當(dāng)成宏觀觀念中的粒子。少量的光子表現(xiàn)出粒子性，大量光子運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)為波動(dòng)性；光在傳播時(shí)顯示波動(dòng)性，與物質(zhì)發(fā)生作用時(shí)

5、，往往顯示粒子性；頻率小波長(zhǎng)大的波動(dòng)性顯著，頻率大波長(zhǎng)小的粒子性顯著。（2）、物質(zhì)波：1924年德布羅意（法）提出，實(shí)物粒子和光子一樣具有波動(dòng)性，任何一個(gè)運(yùn)動(dòng)著的物體都有一種與之對(duì)應(yīng)的波，波長(zhǎng)，二一，這種波叫物質(zhì)波，也叫德布羅意波。p電子束穿過(guò)鋁箔后形成衍射圖樣。顯微鏡的分辨本領(lǐng)：電子束也是一種波，如果把電子加速，使它的動(dòng)量很大，它的德布羅意波長(zhǎng)會(huì)很短，衍射現(xiàn)象的影響就小多了，這樣就可以大大提高分辨能力。這種使用電子束工作地顯微鏡叫做電子顯微鏡。（3）、概率波：從光子的概念上看，光波是一種概率波。（4）、不確定關(guān)系：心xp=，也x表示粒子位置的不確定量，Ap表示粒子在x方向上4兀的動(dòng)量的不確定

6、量，h為普朗克常數(shù)。在微觀物理學(xué)中，不確定關(guān)系告訴我們，如果要更準(zhǔn)確地確定粒子的位置，那么動(dòng)量的測(cè)量一定會(huì)更不準(zhǔn)確，即不可能同時(shí)準(zhǔn)確的知道粒子的位置和動(dòng)量，因而也就不可能用“軌跡”來(lái)描述粒子的運(yùn)動(dòng)。三、原子結(jié)構(gòu)1原子核式模型結(jié)構(gòu)（1）、1897年湯姆孫（英）發(fā)現(xiàn)了電子，提出原子的棗糕模型。（2）、1909年起英國(guó)物理學(xué)家盧瑟福做了a粒子轟擊金箔的實(shí)驗(yàn)，即a粒子散射實(shí)驗(yàn)（實(shí)驗(yàn)裝置見(jiàn)必修本P257）得到出乎意料的結(jié)果：絕大多數(shù)a粒子穿過(guò)金箔后仍沿原來(lái)的方向前進(jìn)，少數(shù)a粒子卻發(fā)生了較大的偏轉(zhuǎn)，并且有極少數(shù)a粒子偏轉(zhuǎn)角超過(guò)了90°,有的甚至被彈回，偏轉(zhuǎn)角幾乎達(dá)到180°。（3）、盧

7、瑟福在1911年提出原子的核式結(jié)構(gòu)學(xué)說(shuō)：在原子的中心有一個(gè)很小的核，叫做原子核，原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在原子核里，帶負(fù)電的電子在核外空間里繞著核旋轉(zhuǎn)。按照這個(gè)學(xué)說(shuō)，可很好地解釋a粒子的散射實(shí)驗(yàn)結(jié)果，a粒子散射實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)還可以估計(jì)原子核的大小（數(shù)量級(jí)為10-15m）。2、氫原子的光譜（1）、某種原子的氣體通電后可以發(fā)光并產(chǎn)生固定不變的光譜，這種光譜稱為原子光譜。（2）、氫原子的光譜是線狀的，即輻射波長(zhǎng)是分立的。3、原子的能級(jí)（1）、盧瑟福的原子核式結(jié)構(gòu)學(xué)說(shuō)跟經(jīng)典的電磁理論發(fā)生矛盾（矛盾為：a原子是不穩(wěn)定的；b原子光譜是連續(xù)譜），1913年玻爾（丹麥）在其基礎(chǔ)上，把普朗克的量子理論運(yùn)

8、用到原子系統(tǒng)上，提出玻爾理論。（2）、玻爾理論的假設(shè)：a. 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，電子雖然繞核運(yùn)動(dòng)，但并不向外輻射能量，這些狀態(tài)叫做定態(tài)。氫原子的各個(gè)定態(tài)的能量值，叫做它的能級(jí)。原子處于最低能級(jí)時(shí)電子在離核最近的軌道上運(yùn)動(dòng)，這種定態(tài)叫做基態(tài)；原子處于較高能級(jí)時(shí)電子在離核較遠(yuǎn)的軌道上運(yùn)動(dòng)的這些定態(tài)叫做激發(fā)態(tài)。b. 原子從一種定態(tài)（設(shè)能量為巳）躍遷到另一種定態(tài)（設(shè)能量為E）時(shí)，它輻射（或吸收）一定頻率的光子，光子的能量由這兩種定態(tài)的能量差決定，即h=En-Em（能級(jí)圖見(jiàn)3-5第64頁(yè)）c. 原子的不同能量狀態(tài)跟電子沿不同的圓形軌道繞核運(yùn)動(dòng)相對(duì)應(yīng)。原子的定態(tài)

9、是不連續(xù)的,因此電子的可能軌道的分布也是不連續(xù)的。2E"-10一）ri=0.53>d0m,Ei=-13.6eV、玻爾計(jì)算公式：rn=nri,En=?。╪=1,2,3n分別代表第一條(即離核最近的)可能軌道的半徑和電子在這條軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)的能量。(選定離核無(wú)限遠(yuǎn)處的電勢(shì)能為零，電子從離核無(wú)限遠(yuǎn)處移到任一軌道上，都是電場(chǎng)力做正功，電勢(shì)能減少，所以在任一軌道上，電子的電勢(shì)能都是負(fù)值，而且離核越近，電勢(shì)能越小。)四、原子核1、原子核的組成(1) 、1919年盧瑟福用a粒子轟擊氮原子核發(fā)現(xiàn)質(zhì)子即氫原子核。核反應(yīng)方程這是人類第一次實(shí)現(xiàn)的原子核的人工轉(zhuǎn)變、盧瑟福預(yù)想到原子內(nèi)存在質(zhì)量跟質(zhì)子相等的

10、不帶電的中性粒子，即中子。查德威克經(jīng)過(guò)研究，證明：用天然放射性元素釙放出的a射線轟擊鈹時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一種看不見(jiàn)的貫穿能力很強(qiáng)(10-20厘米的鉛板)的不帶電粒子，用其轟擊石蠟時(shí)，竟能從石蠟中打出質(zhì)子，此貫穿能力極強(qiáng)的射線即為設(shè)想中的中子。核反應(yīng)方程He-»?C+Jn(3)、質(zhì)子和中子統(tǒng)稱核子，原子核的電荷數(shù)等于其質(zhì)子數(shù)，原子核的質(zhì)量數(shù)等于其質(zhì)子數(shù)與中子數(shù)的和。具有相同質(zhì)子數(shù)的原子屬于同一種元素；具有相同的質(zhì)子數(shù)和不同的中子數(shù)的原子互稱同位素。2、天然放射現(xiàn)象：(1)人類認(rèn)識(shí)原子核的復(fù)雜結(jié)構(gòu)和它的變化規(guī)律，是從天然放射現(xiàn)象開(kāi)始的。(2)1896年法國(guó)物理學(xué)家貝克勒耳發(fā)現(xiàn)放射性，在他的建議下

11、，瑪麗居里和皮埃爾居里經(jīng)過(guò)研究發(fā)現(xiàn)了新元素釙和鐳。(3)用磁場(chǎng)來(lái)研究放射線的性質(zhì) a射線帶正電，偏轉(zhuǎn)較小，a粒子就是氦原子核，貫穿本領(lǐng)很小(在空氣中只能前進(jìn)幾厘米)，電離作用很強(qiáng)，使底片感光作用很強(qiáng)。 B射線帶負(fù)電，偏轉(zhuǎn)較大，是高速電子流，貫穿本領(lǐng)很強(qiáng)(幾毫米的鋁板),電離作用較弱。 丫射線中電中性的，無(wú)偏轉(zhuǎn)，是波長(zhǎng)極短的電磁波，貫穿本領(lǐng)最強(qiáng)(幾厘米的鉛板和幾十厘米的混凝土),電離作用很小。3、原子核的衰變半衰期(1) 、原子核由于放出某種粒子而轉(zhuǎn)變?yōu)樾潞说淖兓凶鲈雍说乃プ儭Ｔ谒プ冎须姾蓴?shù)和質(zhì)量數(shù)都是守恒的。丫射線是伴隨a射線或B射線產(chǎn)生的，沒(méi)有單獨(dú)的丫衰變。(2) 、半衰期：放射性元素的

12、原子核有半數(shù)發(fā)生衰變需要的時(shí)間。放射性元素衰變的快慢是由核內(nèi)部本身的因素決定，與原子所處的物理狀態(tài)或化學(xué)狀態(tài)無(wú)關(guān)，它是對(duì)大量原子的統(tǒng)計(jì)1剩=口原()21規(guī)律。N剩=“原()T24、放射性的應(yīng)用與防護(hù)放射性同位素(1) 、放射性同位素的應(yīng)用：a利用它的射線(貫穿本領(lǐng)、電離作用、物理和化學(xué)效應(yīng))；b做示蹤原子。(2) 、放射性同位素的防護(hù)：過(guò)量的射線對(duì)人體組織有破壞作用，這些破壞往往是對(duì)細(xì)胞核的破壞，因此，在使用放射性同位素時(shí)，必須注意人身安全，同時(shí)要放射性物質(zhì)對(duì)空氣、水源等的破壞。5、核力與結(jié)合能質(zhì)量虧損、核力的特點(diǎn)：是強(qiáng)相互作用的一種表現(xiàn)，是短程力，作用范圍在1.5x10-15m之內(nèi)，在大于0

13、.8x10-15m時(shí)表現(xiàn)為吸引力，隨距離增大而減小，超過(guò)1.5x10-15m,核力急劇下降幾乎消失，而在距離小于0.8x10-15m時(shí)，表現(xiàn)為斥力。每個(gè)核子只跟臨近的核子發(fā)生核力作用，為核力的飽和性。(2) 弱相互作用(弱力)是引起原子核B衰變的原因，即引起中子-質(zhì)子轉(zhuǎn)變的原因。是短程力，其力程比強(qiáng)力更短，為10-18m作用強(qiáng)度則比電磁力小。(3)自然界中較重的原子核，中子數(shù)大于質(zhì)子數(shù)，越重相差越多。比結(jié)合能越大，表示原子核中核子結(jié)合得越牢固，原子月穩(wěn)定。中等大小的核的比結(jié)合能最大，(平均每個(gè)核子的質(zhì)量虧損最大)，這些核最穩(wěn)定。(3) 由于核子間存在著強(qiáng)大的核力(強(qiáng)力)，所以核子結(jié)合成原子核或

14、原子核分解為核子時(shí)，都伴隨著巨大的能量變化。(4) 、我們把組成原子核的核子的質(zhì)量與原子核的質(zhì)量之差叫做核的質(zhì)量虧損。愛(ài)因斯坦在相對(duì)論中得出物體的質(zhì)量和能量間的關(guān)系式_，就是著名的質(zhì)能聯(lián)系方程，簡(jiǎn)稱質(zhì)能方程。1u=kg相當(dāng)于MeV.6、原子核的人工轉(zhuǎn)變(1)、原子核在其他粒子的轟擊下產(chǎn)生新核的過(guò)程，稱為核反應(yīng)。在核反應(yīng)中電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)都是守恒的。舉例：(a)如知識(shí)八中a粒子轟擊氮原子核發(fā)現(xiàn)質(zhì)子(b)1934年，約里奧居里和伊麗芙居里夫婦在用a粒子轟擊鋁箔時(shí)，除探測(cè)到預(yù)料中的中子外，還探測(cè)到了正電子。核反應(yīng)方程為Al+；HeT；：F+：ti30口30a+°e,15rt14oi1e這是第一次用人工方法得到放射性同位素7、重核的裂變輕核的聚變(1)、1938年德國(guó)化學(xué)家哈恩和斯特拉斯曼發(fā)現(xiàn)重核裂變，即一個(gè)重核在俘獲一個(gè)中子后，分裂成幾個(gè)中等質(zhì)量的核的反應(yīng)過(guò)程，這發(fā)現(xiàn)為核能的利用開(kāi)辟了道路。鈾核裂變的核反應(yīng)方程，其中有兩種很典型的反應(yīng)是：2351139951235114192192U0n>54Xe38Sr2。n,92U°n56Ba36Kr3°n(2)、由于中子的增殖使裂變反應(yīng)能持續(xù)地進(jìn)行的過(guò)程稱為鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。為使其容易發(fā)生，最好使