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江苏省白蒲高级中学高二物理组3-5知识点第十六章 动量守恒定律（一）动量和动量定理1、动量：物体的质量跟其速度的乘积称之为物体的动量，用字母P表示， P = mv。由于速度是矢量，动量也是是矢量, 动量的方向与速度方向相同。2、冲量：力与力的作用时间的乘积,叫做该力对这物体的冲量，用字母I表示，I = Ft。冲量是力对时间的累积效应。冲量是矢量, 方向沿力的作用方向。3、动量定理：物体在一个过程始末的动量变化量等于它在这个过程中所受合外力的冲量（各个力冲量的矢量和）。表达式为I = 或。物体动量的变化率等于它所受的合外力。注意：合外力可以是恒力, 也可以是变力。在合外力为变力时, F可以视为在时间间隔t内的平均作用力。（二）动量守恒定律1、内容：如果一个系统不受外力，或者所受外力的矢量和为零, 这个系统的总动量保持不变。2、表达式：动量守恒定律根据实际情况有多种表达式, 一般常用m1v1+m2v2=m1v1+m2v23、与牛顿运动定律相比，动量守恒定律有以下两点优势：（1）动量守恒定律只涉及过程始末两个状态，与过程中力的细节无关。（2）在高速、微观领域，动量守恒定律仍然正确。4、使用动量守恒定律时的注意事项（1）对于某些特定的问题, 例如碰撞、爆炸、反冲等, 系统在一个非常短的时间内, 内力远大于外力, 在这一短暂时间内遵循动量守恒定律。（2）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。（3）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, 但只要在某一方向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。（三）碰撞1、弹性碰撞和非弹性碰撞：如果碰撞过程中机械能守恒，这样的碰撞叫做弹性碰撞；如果碰撞过程中机械能不守恒，这样的碰撞叫做非弹性碰撞。微观粒子相互接近时并不像宏观物体那样“接触”，因此微观粒子的碰撞又叫做散射，散射是典型的弹性碰撞。碰撞后两物体一起运动是典型的非弹性碰撞（完全非弹性碰撞），系统损失的机械能最大。无论机械能是否守恒，碰撞都遵循动量守恒。2、质量为m1的物体以速度v1与原来静止的物体m2发生弹性碰撞，碰撞后它们的速度分别为v1和v2： 若m1=m2：v1=0，v2=v1，速度互换；若m1m2：v1= v1，v2=2v1，物体1基本不受影响；若m1n）。2、氢原子的轨道半径rnn2r1，n1,2,3氢原子的能量：EnE1，n1,2,33、氢原子能级跃迁的可能情况氢原子核外电子从高能级向低能级跃迁时可能直接跃迁到基态，也可能先跃迁到其他低能级的激发态，然后再到基态，因此处于n能级的电子向低能级跃迁时就有很多可能性，大量氢原子跃迁可能发出的谱线种类数值为Cn2 即种可能情况。4、使原子能级跃迁的两种粒子光子与实物粒子(1)原子若是吸收光子的能量而被激发，其光子的能量必须等于两能级的能量差，否则不被吸收。(2)原子还可吸收外来实物粒子(例如自由电子)的能量而被激发，由于实物粒子的动能可全部或部分地被原子吸收，所以只要入射粒子的能量大于或等于两能级的能量差值(EEnEk)，就可使原子发生能级跃迁。对原子本身而言，它吸收的依然是两能级的能量差值。5、原子跃迁时需注意的几个问题(1)注意一群原子和一个原子氢原子核外只有一个电子，在某段时间内，由某一轨道跃迁到另一个轨道时，可能的情况只有一种，但是如果容器中盛有大量的氢原子，这些原子的核外电子跃迁时就会有各种情况出现。(2)注意直接跃迁与间接跃迁原子从一种能量状态跃迁到另一种能量状态时，有时可能是直接跃迁，有时可能是间接跃迁。两种情况辐射(或吸收)光子的频率不同。(3)注意跃迁与电离hEmEn只适用于光子和原子作用使原子在各定态之间跃迁的情况，对于光子和原子作用使原子电离的情况，则不受此条件的限制。只要大于或等于能级绝对值，光子都能被氢原子吸收而发生电离，只不过入射光子的能量越大，原子电离后产生的自由电子的动能越大。6、 玻尔理论的局限：（1）成功之处：玻尔的原子理论第一次将量子观念引入原子领域，提出了定态和跃迁的概念，成功地解释了氢原子光谱的实验规律。（2）局限：对于稍微复杂一些的原子如氦原子，玻尔理论就无法解释它的光谱现象。（3）原因：玻尔理论的不足之处在于保留了经典粒子的观念，把电子的运动仍然看做经典力学描述下的轨道运动。实际上，原子中电子的坐标没有确定的值。因此，我们只能说某时刻电子在某点附近单位体积内出现的概率是多少。第十九章 原子核（一）原子核的组成1、天然放射现象（1）天然放射现象的发现：1896年法国物理学家贝克勒尔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。放射性：物质能发射出上述射线的性质称放射性放射性元素：具有放射性的元素称放射性元素天然放射现象：某种元素白发地放射射线的现象，叫天然放射现象。原子序数大于或等于83的元素都能自发地发出射线，原子序数小于83的元素有的也能发出射线。天然放射现象：表明原子核存在精细结构，是可以再分的（2）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）：成 份速度组 成性 质电离作用贯穿能力 射 线光速的1/10氦核组成的粒子流很 强很 弱 射 线光速的99%高速电子流较 强较 强 射 线光速高频光子很 弱很 强2、原子核的组成卢瑟福发现了质子并确定质子是原子核的组成部分。他的学生查德威克通过实验发现中子。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。电荷数=质子数=原子序数=核外电子数质量数=核子数=质子数+中子数（二）放射性元素的衰变1、原子核衰变：原子核由于放出粒子或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。质量数等于核子数，核子数也守恒，但质子数和中子数不一定守恒，如衰变。类 型衰变方程规 律 衰 变新 核 衰 变新核射线是伴随衰变放射出来的高频光子流衰变的本质：原子核中没有电子，衰变的实质在于核内的中子变为一个质子和一个电子，即：衰变的本质：2个中子和2个质子结合成一个氦核。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。一放射性元素，测得质量为m0,半衰期为T，经时间t后，剩余未衰变的放射性元素的质量为m，少数几个原子核谈半衰期没有意义，半衰期是对大量原子核行为做出的统计预测。放射性元素衰变的快慢是由核内部自身的因素决定的，跟原子所处的化学状态和外部条件没有关系。（四）放射性的应用和防护1、核反应：原子核在其他粒子（粒子、质子、中子甚至用光子）的轰击下产生新原子核的过程称为核反应。2、人工放射性同位素：有些同位素具有放射性，叫做放射性同位素1934年，约里奥居里和伊丽芙居里（小居里夫妇）发现经过粒子轰击的铝片中含有放射性磷，首次制成人工放射性同位素。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、半衰期短得多，因此放射性废料容易处理3、放射性同位素的应用（1）利用它的射线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，延长保存期E、在射线照射下癌细胞破坏得比健康细胞快，因此可用射线治疗癌症。（2）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示踪原子还用于诊断甲状腺疾病、研究有关生物大分子的结构及其功能。4、放射性的防护（1）在核电站的核反应堆外层用厚厚的水泥来防止放射线的外泄（2）用过的核废料要放在很厚很厚的重金属箱内，并埋在深海里（3）在生活中要有防范意识，尽可能远离放射源（五）核力与结合能1、核力和四种基本相互作用：在相同的距离上“电磁力”比“万有引力”强得多。原子核里是核力抗衡库仑斥力，把核子仅仅束缚在核内，形成稳定的原子核。核力有以下特点：（1） 核力是强相互作用（强力）的一种表现。在原子核的尺度内，核力库仑力万有引力。（2）核力是短程力，作用范围在 1.510-15m内。距离大于0.810-15m时表现为引力, 且随距离增大而减小，超过1.510-15m，核力急剧下降几乎消失；而在距离小于0.810-15m时核力表现为斥力，因此核力不会融合在一起。（3）核力具有饱和性：每个核子只跟邻近的核子发生核力作用。2、原子核中质子与中子的比例：自然界中较轻的原子核，质子数与中子数大致相等，但对于较重的原子核，中子数大于质子数，越重的元素，两者相差越多。核越来越大，有些核子间的距离越来越远。随着距离的增加，核力与电磁力都会减小，但核力减小得更快。所以，原子核大到一定程度时，相距较远的质子间的核力不足以平衡它们之间的库仑力，这个原子核就不稳定了。这时，如果不再成对地增加核子，而只增加中子，中子与其他核子没有库仑斥力，但有相互吸引的核力，有助于维系原子核的稳定。由于这个原因，稳定的重原子核里，中子数要比质子数多。 3、结合能： 当核子结合成原子核时要放出一定能量；原子核分解成核子时，要吸收同样的能量这个能量叫做原子核的结合能比结合能：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。4、质量亏损：原子核的质量小于组成它的核子的质量之和，这个现象叫做质量亏损。质量亏损表明，的确存在着原子核的结合能。E=mc2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。5、熟记一些粒子的符号： 粒子（）、质子（）、中子（）、电子（）、正电子（）（六、七）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：由重核裂变产生的中子使裂变反应一代接一