人教版高中物理选修3-5公式总结

人教版高中物理选修 3-5 公式总结篇一：XX 高中物理选修 3-5_知识点总结XX 选修 3-5 知识汇总 一、弹性碰撞且一动（m1）一静（m2） 解题技巧 明确物理过程，列动量守恒注意方向（正负号） 算相对位移用，摩擦生热等于系统动能减少量 注意碰撞会有能量损失，过程需选碰撞后到共速 二、波粒二象性1、1900 年普朗克能量子假说，电磁波的发射和吸收是不连续的，而是一份一份的 E=hv 2、赫兹发现了光电效应，1905 年，爱因斯坦量解释了光电效应，提出光子说及光电效应方程 3、光电效应 每种金属都有对应的?c 和 W0，入射光的频率必须大于这种金属极限频率才能发生光电效应 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（EKm?h?W0） 。 入射光频率一定时，光电流强度与入射光强度成正比。 光电子的发射时间一般不超过 109 秒，与频率和光强度无关。 4、光电效应和康普顿效应说明光的粒子性，干涉、衍射、偏振说明光的波动性 5光电效应方程 EKm?h?W0 ?c=W0/h 6、光的波粒二象性 物质波 概率波 不确定性关系 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 ? ? h ? h 这种波称为德布罗意波，也叫物质波。 p 从光子的概念上看，光波是一种概率波 不确定性关系：?x?p? h 4? 三、原子核式结构模型 1、1897 2、?粒子散射实验和原子核结构模型 （1）?粒子散射实验：1909 年，卢瑟福装置： 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 度，有的几乎达到 180 度，即被反向弹回。 3、几个考点 卢瑟福的?粒子散射，说明了原子具有核式结构。 汤姆孙发现电子，说明了原子可再分或原子有复杂结构 放射性现象，说明了原子核具有复杂结构 4、玻尔理论 （1）经典电磁理论不适用原子系统，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： 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 跃迁假设：电子跃迁辐射成吸收一定频率的光子，光子的能量由 Em-En =hv 严格决定 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。 （2）玻尔的氢子模型： 氢原子的能级公式和轨道半径公式： 氢原子中电子在第几条可能轨道上运动时，氢原子的能量 E1? ? En，和电子轨道半径 rn 分别为：2、3 n2?n?1、 rn?n2r1? En? 氢原子的能级图：n=3、4、5、6 跃迁到 n=2 为可见光，频率由大到小?X 光紫外线可见光 其中?射线来源于原子核，X 光来源于核外内层电子跃迁，紫外线、可见光及红外线来源于最外 层电子跃迁 其中 n=1 的定态称为基态。n=2 以上的定态，称为激发态。 光子 E?h?h c ? 2 ，n=3 跃迁到 n=1 发出三种光子（CN）,?1?2?3 则 h c ?1 ?h c ?2 ?h c ?3 （2）玻尔模型只能解释氢原子，不能解释其他原子 四、原子核的组成 2、衰变：电荷数和质量数守恒，但质子数和中子数不守恒?射线是伴随?、?衰变放射出来的高频光子流，?、?衰变不能同时发生在?衰变中新核质子数多一个，而质量数不变是由于 2、 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，称该元素的半衰期。半衰期与物理及化学环境无关 3、放射性的应用与防护 放射性同位素 人工放射性同位素 1000 多种，天然的只有 40 多种 正电子的发现：用?粒子轰击铝时，发生核反应。 1934 年，约里奥居里和伊丽芙居里 （小居里） 发现经过 粒子轰击的铝片中含有放射性磷 27301 4 2He?13Al?15P?0n 发生+?衰变，放出正电子 与天然的放射性物质相比，人造放射性同位素： 放射强度容易控制 可以制成各种需要的形状 半衰期更短 放射性废料容易处理 放射性同位素的应用 A、由于 射线贯穿本领强，可以用来 射线检查金属内部有没有砂眼或裂纹 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. 4、核力与结合能 质量亏损 核力是短程力、核力具有饱和性、核力与具有电荷无关性 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。 质量亏损：核聚变与核裂变都会放出能量，质量都会减少，核电站与原子弹为核裂变，氢弹与太阳内部为核聚变 爱因斯坦质能方程 E=mc2 E=mc2 1uc2= (表示 1u 的质量变化相当于 V 的能量改变) 5、核反应方程 熟记一些实验事实的核反应方程式。 （1）卢瑟福用 粒子轰击氦核，发现质子：（2）贝克勒耳发现天然放射现象： 147 41 N?2He?17O?81H 衰变 衰变 2389223490 U? 23490 Th? 2 4 eH Th?23491Pa?1e 4 2 9 （3） 查德威克用 粒子轰击铍核打出中子 4Be? He? 12 6C?01 n （4） 小居里（约里奥-居里）发现正电子 112 （5） 轻核聚变 0n?1H?1H? 27P?14Si?0e Al?2He?15P?0n 和 15 （6） 重核聚变 2.熟记一些粒子的符号 235 9211 U?0n?136Xe?10540n 123410 粒子（2、质子（1、中子（0、电子（?1、氘核（1、氚核（1H）H）H） He）n）e） 114重核裂变 核聚变 释放核能的途径裂变和聚变 （1）裂变反应： 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： 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。 ?a)裂变物质的体积，超过临界体积链式反应的条件：? b)有中子进入裂变物质? 1kg 裂变时平均每个核子放能约 1Mev 能量 全部裂变放出的能量相当于 2500 吨优质煤完全燃烧放出能量 （2）聚变反应： 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。 2341 例如：1H?1H?2He?0n? 平均每个核子放出 3Mev 的能量 聚变反应的条件；几百万摄氏度的高温 篇二：高中物理选修 3-5 知识点整理高中物理选修 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：物体的质量跟其速度的乘积，叫做物体的动量。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 kg?ms.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： 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。 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。 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。 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。 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。 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、动量与动能、动量守恒定律与机械能守恒定律的比较。 动量与动能的比较： 动量是矢量, 动能是标量。 动量是用来描述机械运动互相转移的物理量而动能往往用来描述机械运动与其他运动(比如热、光、电等)相互转化的物理量。比如完全非弹性碰撞过程研究机械运动转移速度的变化可以用动量守恒，若要研究碰撞过程改变成内能的机械能则要用动能为损失去计算了。所以动量和动能是从不同侧面反映和描述机械运动的物理量。 动量守恒定律与机械能守恒定律比较：前者是矢量式，有广泛的适用范围，而后者是标量式其适用范围则要窄得多。这些区别在使用中一定要注意。 4、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), 而物体碰前速度沿它们质心的连线；“非对心碰撞”中学阶段不研究。 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，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、验证动量守恒定律（实验、探究） 【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，我图 2-1 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 进一步分析可以知道，如果一个质量为 m1，速度为 v1 的球与另一个质量为 m2，速度为 v2 的球相碰撞，碰撞后两球的速度分别为 v1和 v2，则由动量守恒定律有：m1v1=m1v1+m2v2. 【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P 图 2-2 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，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）：m1OP=m1OM+m2ON 【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 7m1OP=m1OM+m2ON 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； 3O、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、弹性碰撞和非弹性碰撞 篇三：高中物理 3-5 知识点_总结 物理选修 3-5 知识点总结 一、动量守恒定律 1、 动量守恒定律的条件：系统所受的总冲量为零（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：内力的冲量对系统动量是否守恒没有影响，但可改变系统内物体的动量。内力的冲量是系统内物体间动量传递的原因，而外力的冲量是改变系统总动量的原因。 2、动量守恒定律的表达式 m1v1+m2v2=m1v1+m2v2 （规定正方向） p1=p2 3、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。 4、碰撞 （1）完全非弹性碰撞：获得共同速度，动能损失最多动量守恒， ； （2）弹性碰撞：动量守恒，碰撞前后动能相等；动量守恒， ；动能守恒， ； 特例 1：A、B 两物体发生弹性碰撞，设碰前 A 初速度为 v0，B 静止，则碰后速度 2mA/ vA?mA?mBmA?mBv0，vB=mA?mBv0 特例 2：对于一维弹性碰撞，若两个物体质量相等，则碰撞后两个物体互换速度（即碰后 A 的速度等于碰前 B的速度，碰后 B 的速度等于碰前 A 的速度） （3）一般碰撞：有完整的压缩阶段，只有部分恢复阶段，动量守恒，动能减小。 5、人船模型两个原来静止的物体（人和船）发生相互作用时，不受其它外力，对这两个物体组成的系统来说，动量守恒，且任一时刻的总动量均为零，由动量守恒定律，有 mv = MV （注意：几何关系） 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 的整数倍，这个不可再分的能量值 叫做能量子 = h。h为普朗克常数（） 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 第 1 页， 共 7 页-34 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）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： 新教材：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：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。 老教材：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 能产生光电效应；低于这个频率的光不能产生光电效应；光电子的最大初动能与入射 光的强度无关，只随着入射光频率的增大而增大；入射光照到金属上时，光电子的发 射几乎是瞬时的，一般不超过 10s；当入射光的频率大于极限频率时，光电流的强度 与入射光的强度成正比。 （3）光电管的玻璃泡的内半壁涂有碱金属作为阴极K（与电源负极相连） ，是因为碱金属有较小的逸出功。 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 的光的能量子为 h。这些能量子被成为光子。 3、光电效应方程：EK = h?- WO （掌握 Ek/Uc图象的物理意义）同时，h?截止 -9= WO（Ek 是光电子的最大初动能；W 是逸出功，即从金属表面直接飞出的光电子克服正电荷引力 所做的功。 ） 四、康普顿效应（表明光子具有动量） 1、1918-1922 年康普顿（美）在研究石墨对 X 射线的散射时发现：光子在介质中和物质微粒相互作用，可以使光的传播方向发生改变，这种现象叫光的散射。 2、在光的散射过程中，有些散射光的波长比入射光的波长略大，这种现象叫康普顿效应。 3、光子的动量：五、光的波粒二象性 物质波 概率波 不确定关系 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 第 2 页， 共 7 页 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/ 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 。由以上两式和波速公式 c= 还可以得出：E = p c。 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， 这种波叫物质波，也叫德布罗意波。 （P38 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。5，x 表示粒子位置的不确定量，p 表示粒子在 x方向上的动量的不确定量。 （为何粒子位置的不确定量x 越小，粒子动量的不确定量p 越大，用单缝衍射进行解释？ P43 图） 六、原子核式模型机构 1、1897 年汤姆生（英）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 粒子轰击金箔的实验，即 粒子散射实验（实验装置见必修本 P257）得到出乎意料的结果：绝大多数粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进，少数 粒子却发生了较大的偏转，并且有极少数 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。按照这个学说，可很好地解释 粒子散射实验结果， 粒子散射实验的数据还可以估计原子核的大小（数量级为 10m）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。 七、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 第 3 页， 共 7 页-15 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。 八、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）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）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 （能级图见 3-5 第 64 页）（3）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、玻尔计算公式：rn =1 , En = E1/n (n=1,2,3?)r1 =?10 m , 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