3-43-5自由复习讲义.doc

如皋第二中学选修3-4、3-5模块自由复习讲义第一部分 选修3-4考点一、简谐运动 简谐运动的表达式1简谐运动的基本概念定义：物体在跟偏离平衡位置的位移大小成正比，并且总指向平衡位置的回复力的作用下的振动。2简谐运动的规律（1）简谐运动的两种模型模型弹簧振子单摆模型弹簧质量可忽略；弹簧对小球的弹力提供回复力摆角很小；重力的切向分力提供向心力公式回复力F=-kx回复力F=-x；周期T=（2）简谐运动的图象和表达式：从平衡位置开始计时，函数表达式为xAsin t （若t=0时刻，质点振动方向向上，则图象如图甲所示）从最大位移处开始计时，函数表达式为xAcost （若t=0时刻，质点处于正向最大位移处，则图象如图乙所示）特别提醒：考查写出简谐运动的表达式问题中，通常先大致画出振动图线，而后根据图线确定正确的表达形式。易错点1、误认为“平衡位置”就是“平衡状态”。 分析：平衡位置是指回复力为零的位置，物体在该位置所受的合外力不一定为零，如单摆摆到最低点时，沿振动方向的合力为零，但在指向悬点方向上的合力却不为零，所以并不处于平衡状态。易错点2.将“回复力”错误地理解为“合外力”。 分析：回复力是使振动物体回到平衡位置的力，可以是物体所受的合力或某一个力，或某一个力的分力。例如，单摆振动的回复力是重力沿切线方向的分力而不是重力与线的拉力的合力。易错点3、混淆“物体的位移”与“物体的路程”。 分析：振动物体的位移由平衡位置指向质点所在位置的有向线段；振动物体的路程运动轨迹的长度。当是的整数倍且从平衡位置或最大位移处计时，有S路=考点二、单摆的周期与摆长的关系（实验、探究）1单摆模型：细线的质量与小球相比可以忽略；球的直径与线的长度相比可以忽略；与小球受到的重力及绳的接力相比，空气等对它的阻力可以忽略。2注意事项：保证悬点固定；摆角小于10；选择在摆球摆到平衡位置处时开始计时；摆长Llr；其中l为悬线长、r为摆球的半径。考点三、受迫振动和共振 1受迫振动：物体在周期性外力的作用下的振动。物体做受迫振动时的频率等于驱动力的频率，与其固有频率无关。 2共振：共振是一种特殊的受迫振动。当驱动力的频率跟物体的固有频率相等时，受迫振动的振幅最大，这种现象叫共振。考点四、机械波 横波和纵波 横波的图象1机械波 （1）机械波的产生条件：波源和介质。（2）波的分类分类特征形状横波质点振动方向与波传播方向垂直凹凸相间，有波峰、波谷纵波质点振动方向与波传播方向平行疏密相间，有疏部、密部 2机械波的图像（如右图） （1）简谐波的波形曲线是正弦（或余弦）曲线。（2）x轴是各质点平衡位置的连线，y轴表示质点相对平衡位置的位移。3振动图象与波动图象的比较振动图象波动图象图象物理意义表示一个质点在各时刻的位移表示某时刻各质点的位移图象变化随时间推移，图象延续，但已有形状不变随时间推移，图象沿传播方向平移，即图象随时间变化一完整曲线表示一个周期表示一个波长图象信息（1）振动周期（2）振幅（3）各时刻质点的位移（4）各时刻质点速度及加速度的方向（1）波长、振幅（2）任意质点在此时刻的位移（3）任意质点在此时刻加速度方向（4）传播方向、振动方向的互判 4由t时刻波形图画t+t时刻的波形图的方法 先算出经t时间波传播的距离x= vt,再把波形沿波的传播方向平移。当x ，即x =n+x时，可采取去整（n）留零（x）的方法只需平移x即可。考点五、波速、波长和周期、频率的关系1公式：2决定因素：波速由介质决定，周期和频率由波源决定，波长由介质和波源共同决定。 易错点：误认为波的频率与介质有关。分析：波的形成过程是前面质点带动后面质点，后面质点重复前面质点的运动，使得前面质点的振动形式和能量不断向外传播。可见频率由波源决定，与介质无关。考点六、波的干涉和衍射1波的干涉与波的衍射的比较定义现象观察到明显现象的条件相同点波的衍射波可以绕过障碍物继续传播的现象波能偏离直线而传到直线传播以外的空间缝、孔或障碍物的尺寸跟波长相差不多或者小于波长干涉和衍射是波特有的现象波的干涉频率相同的两列波叠加，使某些区域的振动加强，某些区域的振动减弱振动强弱区域相间分布，加强区减弱区位置不变两列波的频率相同 2波的干涉现象中振动“加强点”与“减弱点”的判断方法某一时刻：波峰与波峰（或波谷与波谷）相遇加强点，波峰与波谷相遇减弱点。 考点七、多普勒效应1定义：由于波源和观察者之间有相对运动，使观察者感觉到波的频率发生变化的现象。当观察者与波源相互远离时，则；反之，2应用：交警测车速；测星球靠近或远离我们的速度；测血管中血流速度（俗称“彩超”）。考点八、电磁波谱 电磁波及其应用1电磁场理论变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场。2电磁波麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹用实验加以证实。电磁波是横波，在空间传播不需要介质；真空中电磁波的速度为3108m/s；v=f对电磁波也适用；电磁波能产生反射、折射、干涉和衍射等现象。3电磁波谱电磁波谱特性应用递变规律波长由大到小排列无线电波波动性强，易发生衍射无线电技术红外线热效应红外遥感可见光引起视觉照明、摄影紫外线化学效应、荧光效应、灭菌消毒医用消毒、防伪X射线贯穿本领强检查、医用透视射线贯穿本领最强工业探伤、医用治疗电磁波能够传递能量；太阳辐射的能量集中在可见光、红外线和紫外线三个区域考点九、光的折射定律 折射率1折射定律（1）内容：折射光线与入射光线、法线处于同一平面内，折射光线与入射光线分别位于法线两侧，入射角的正弦与折射角的正弦成正比。（2）表达式：是比例常数。（3）光的折射现象中光路是可逆的。2折射率（1）物理意义：仅反映介质的光学特性，折射率大，说明光从真空射入到该介质时，偏折大，反之偏折小。（2）定义式：，n与、无关，由介质本身和光的频率决定。（3）计算式：，由于vl。考点十、测定玻璃的折射率（实验、探究）实验原理：如图,用插针法确定出折射光线,根据测定折射率特别提醒：（1）大头针P3位置的确定：调整视线，把P1、P2的像挡住。而不是挡住“P1、P2”。（2）对于、的值，可几何边角关系列式运算。考点十一、光的全反射 光导纤维1条件：光从光密介质射入到光疏介质。入射角大于或等于临界角。2现象：折射光完全消失，只剩下反射光。3临界角C：sinC=。4应用：全反射棱镜、光导纤维考点十二、光的干涉、衍射和偏振1光的干涉干涉现象：两列光波在空间相遇时发生叠加，在某些区域总加强，在另外一些区域总减弱，从而出现明暗相同的条纹的现象。（1）双缝干涉间距公式。（2）双缝干涉实验规律若光程差是波长的整倍数，P点将出现亮条纹；若光程差是半波长的奇数倍，P点将出现暗条纹。2光的衍射现象：光通过很窄的缝或很小的孔时，光没有沿直线传播，而是绕过缝或孔的边缘，传播到相当宽的地方的现象。3光的干涉与衍射的比较单缝衍射双缝干涉不同点条纹宽度条纹宽度不等，中央最宽条纹宽度相等条纹间距各相邻条纹间距不等各相邻条纹等间距亮度中央条纹最亮，两边变暗亮度基本相同相同点都是波特有的现象，属于波的叠加，干涉和衍射都有明暗相间的条纹易错点、误认为光遇到缝、孔或障碍物时，只有满足发生明显衍射现象的条件，光才会发生衍射现象。分析：（1）光遇到缝、孔或障碍物时，都要发生衍射现象，只是有明显与不明显之分。衍射是无条件的，任一波长的光对于任意尺寸的障碍物都能产生衍射现象，障碍物的尺寸比光的波长大得越多，衍射越不明显。4光的偏振（1）实验现象：如右图，让阳光或灯光通过偏振片P，在P的另一侧可以看到偏振片是透明的；以光的传播方向为轴旋转偏振片P，透射光的强度没有变化；在偏振片P的后面再放置另一个偏振片Q，以光的传播方向为轴旋转偏振片Q，发现通过两块偏振片的透射光的强度发生了变化。 上述实验表明，光是一种横波。（2）自然光（太阳、电灯等普通光源直接发出的光）：包含着存垂直于传播方向上沿一切方向振动的光，而且沿着各个方向振动的光波的强度都相同。偏振光（反射光、折射光）：在垂直于传播方向的平面上，只沿着某个特定的方向振动。（3）应用：拍摄池中的流鱼、玻璃橱窗里的陈列物时，在镜头装偏振滤光片，可以减弱反射光的影响。电子表的液晶显示也用到了偏振光。考点十三、光的颜色、色散七种色光的比较颜色红橙黄绿蓝靛紫频率低高同一介质折射率n小大（判定依据：一束白光通过三棱镜后的色散现象）光在同一介质中的速率v大小（判定依据：）临界角C大小（判定依据：sinC=）波长长短（判定依据：）易错点1、混淆在照像机镜头前加偏振滤光片与表面镀一层透光的膜的区别。分析：照像机镜头前加偏振滤光片，目的是减弱（除拍摄物发出光外）其他光的影响而使景像清晰；在照在照像机镜头表面镀一层透光的膜，目的是利用薄膜干涉增加透射光的强度。易错点2、混淆彩虹的彩色与肥皂泡的彩色的产生原因。分析：彩虹的彩色是白光的色散现象，与三棱镜对白光的色散效果相似；肥皂泡的彩色是薄膜干涉现象，是白光在薄膜前后表面上反射的两列光波叠加出现干涉现象的结果。考点十四、激光的特性及应用1激光的三个特点及应用特点应用1激光是一种人工相干光，具有高度的相干性。用来传递信息2平行度非常好精确测距、读取光盘信息3亮度高切割、焊接以及在很硬的材料上打孔；医学上做“光刀”切开皮肤，“焊接”剥落的视网膜2全息照片的拍摄利用了光的干涉原理。考点十五、狭义相对论的基本假设 狭义相对论时空观与经典时空观的区别1狭义相对论的两个基本假设狭义相对性原理：在不同的惯性参考中，一切物理规律都是相同的。光速不变原理：真空中的光速在不同的惯性参考中都是相同的。2狭义相对论时空观与经典时空观的区别 经典物理学认为空间和时间是脱离物质而存在的，是绝对的，空间与时间之间也是没有联系的。相对性认为空间和时间与物质的运动状态有关。考点十六、同时的相对性 长度的相对性 质能关系1同时的相对性如果两个事件在一个参考系中是同时的，在另一个参考系中不一定是同时的。2长度的相对性一条沿自身长度方向运动的杆，其长度总比杆静止时的长度小。（在垂直于运动方向上，杆的长度没有变化：3时间间隔的相对性从地面上观察，飞船上的时间进程比地面上慢；飞船上的人反而认为地面上的时间进程比飞船上的慢。4质能关系：E=mC2第二部分 选修3-5考点十七、动量 动量守恒定律1动量守恒的条件（1）系统不受外力或者所受外力之和为零；（2）系统受外力，但外力远小于内力，可以忽略不计；2动最守恒的表达式种类表达式具体含义1pp系统相互作用前总动量p等于相互作用后的总动量p2m1v1m2v2m1v1m2v2相互作用的两个物体组成的系统，作用前的动量和等于作用后的动量和3相互作用的两个物休动量的增量等大反向4系统总动量的增量为零易错点、误认为只要动量的大小不变，动量就不变。分析：动量是矢量，无论动量的大小发生了变化还是动量的方向发生了变化，动量都发生了变化。考点十八、弹性碰撞和非弹性碰撞碰撞的分类弹性碰撞非完全弹性碰撞完全非弹性碰撞动量守恒动量守恒动量守恒机械能守恒机械能有损失机械能损失最大考点十九、普朗克能量子假说 黑体和黑体辐射1黑体与黑体辐射（1）黑体：是指能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射的物体（2）黑体辐射的实验规律一般材料的物体，辐射的电磁波除与温度有关外，还与材料的种类及表面状况有关黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关，如图所示a随着温度的升高，各种波长的辐射强度都增加b随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动2能量子（1）普朗克认为，带电微粒辐射或者吸收能量时，只能辐射或吸收某个最小能量值的整数倍即能量的辐射或者吸收只能是一份一份的这个不可再分的最小能量值叫做能量子h，其中是电磁波的频率，h称为普朗克常量h6.6261034 Js特别提醒在微观世界中能量是量子化的，或者说微观粒子的能量是分立的考点二十、光电效应1光电效应现象：在光的照射下金属中的电子从金属表面逸出的现象。发射出来的电子叫做光电子2光电效应的实验规律每种金属都有一个截止频率（能使某种金属发生光电效应的最小频率）；光子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入射光的频率增大而增大；光照射到金属表面时，光电子的发射几乎是瞬时的；光电流的强度与入射光的强度成正比3爱因斯坦光电效应方程（1）光子说：空间传播的光的能量是不连续的，是一份一份的，每一份叫做一个光子光子的能量为h，其中h是普朗克常量。（2）光电效应方程：EkhW0.。其中h为入射光子的能量，Ek为光电子的最大初动能，W0是金属的逸出功（电子从金属中逸出所需做功的最小值）特别提醒爱因斯坦提出了光子说成功地解释了光电效应的实验规律；光电效应方程研究的对象是光电子，其列式依据为能量守恒定律4由Ek图象可以得到的物理量（如图所示）（1）极限频率：图线与轴交点的横坐标c.（2）逸出功：图线与Ek轴交点的纵坐标的绝对值W0E.（3）普朗克常量：图线的斜率kh.考点二十一、光的波粒二象性 物质波1光的波粒二象性（1）光的干涉、衍射、偏振现象证明光具有波动性光电效应、康普顿效应说明光具有粒子性光既具有波动性，又具有粒子性，即具有光的波粒二象性（2）光的波粒二象性不是孤立的，而是一个有机的整体。其表现规律为：个别光子的作用效果往往表现为粒子性；大量光子的作用效果往往表现为波动性频率越低波动性越显著，越容易看到光的干涉和衍射现象；频率越高粒子性越显著，越不容易看到光的干涉和衍射现象，贯穿本领越强光在传播过程中往往表现出波动性；在与物质发生作用时，往往表现为粒子性2物质波 任何一个运动着的物体，小到微观粒子大到宏观物体都有一种波与它对应，而且粒子的能量和动量跟它所对应的波的频率和波长之间，也像光子跟光波一样，遵从如下关系：和。德布罗意首先提出上述猜想，而电子束通过铝箔时的衍射图样证实了他的猜想。电子显微镜比光学显微镜分辨率更高的的原因：是利用了电子物质波的波长比可见光短，更不容易发生明显衍射。3概率波：光的干涉现象是大量光子的运动遵守波动规律的表现，亮条纹是光子到达概率大的地方，暗条纹是光子到达概率小的地方，因此光波是一种概率波电子通过双缝后的干涉图样说明物质波也是概率波。考点二十二、原子的核式结构模型1电子的发现：1897年，英国物理学家汤姆孙通过对阴极射线的研究发现了电子，从而揭示了原子是有内部结构的。2卢瑟福的粒子散射实验实验发现：绝大多数粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来的方向前进，但有少数粒子发生了大角度偏转，极少数粒子甚至被撞了回来3原子核式结构模型在原子的中心有一个很小的核，叫原子核，原子的所有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绕核旋转 卢瑟福的的核式结构模型正确地指出了原子核的存在，很好地解释了 粒子散射4由粒子散射实验数据可以确定原子核的电荷Q和估计原子核的半径。原子核直径的数量级为10-10m，原子直径的数量级约为10-15 m。各种原子的发射光谱都是线状谱。不同元素的谱线位置不同，又称为原子的特征谱线光谱分析：利用每种原子都有自己的特征谱线可以用来鉴别物质和确定物质的组成成 分，且灵敏度很高在发现和鉴别化学元素上有着重大的意义经典理论的困难：无法解释原子的稳定性，又无法解释原子光谱的分立特征。考点二十三、氢原子光谱 原子的能级1玻尔把微观世界中物理量取分立值的观念应用到原子系统，提出了自己的原子结构假说。（1）轨道假设：原子中的电子在库仑引力的作用下绕核运动，电子绕核运动的可能轨道是量子化的（2）定态假设：电子在不同的轨道上运动时，原子处于不同的状态，因而具有不同的能量，即原子的能量是量子化的在各个能量状态中，原子是稳定的，不向外辐射能量（3）跃迁假设：原子从一个定态向另一个定态跃迁时要吸收或辐射一定频率的光子，光子的能量等于两个定状态的能级差，即hEm-En。特别提醒：能级越高，轨道半径越大，电子的动能越小2、氢原子的能级图如右图特别提醒：。相邻横线间的距离，表示相邻的能级差，量子数越大，相邻的能级差越小一群处于量子数为n激发态的氢原子跃迁发出的光谱线条数NC3、玻尔的原子理论第一次将量子观念引入原子领域，成功解释了氢原子与氦原子光谱的实验规律。对于稍复杂一点的原子，玻尔理论无法解释它的光谱现象。它的不足之处在于保留了经典粒子的观念，仍把电子的运动看做经典力学描述下的轨道运动。易错点1、误认为一群氢原子的跃迁情况与一个氢原子的跃迁情况相同。分析：（1）一群氢原子在题设条件下各种跃迁的可能性都有。（2）一个氢原子只能沿题设条件下可能情况的一个途径进行跃迁。易错点2、混淆光子与原子作用使原子激发或电离与实物粒子与原子作用使原子激发或电离的条件。分析：（1）光子与原子作用而使原子激发时满足的条件是hv=Em-En，电离时满足的条件是hv-En。（2）实物粒子和原子作用而使原子激发时满足的条件是EkEm-En。易错点3、误认为处于激发态的原子在向低能级跃迁时“直接跃迁”与“间接跃迁”辐射光子的频率相同。 分析；（l）“直接跃迁”只能对应一个能级差发射一种频率的光子。 （2）“间接跃迁”能对应多个能级差，发射多种频率的光子。 考点二十四、原子核的组成1天然放射现象（1）天然放射现象首先由法国物理学家贝可勒尔发现原子序数大于或等于83的元素，都能自发地射线，原子序数小于83的元素，有的也能放出射线。2射线的性质射线种类组成射出速度电离作用贯穿本领射线氦核（）0.1c强弱射线电子（）0.99c较弱较强射线光子c弱强3天然放射现象的发现使人们认识到原子核有复杂的结构4卢瑟福通过粒子轰击氮核实验的研究，发现了质子，并预言了中子的存在。查德威克通过实验证实了这一猜想。5原子核由质子和中子组成，质子和中子统称为核子X元素原子核的符号为X，其中A表示质量数，Z表示电荷数考点二十五、原子核的衰变 半衰期1衰变（1）衰变规律衰变衰变衰变方程XYXY衰变规律电荷数守恒、质量数守恒（2）衰变实质衰变衰变射线衰变实质2个质子和2个中子结合成一个整体射出一个中子转化为一个质子和一个电子，电子被抛射出伴随着衰变或衰变同时产生的其实质是放射性原子核在发生衰变或衰变的过程中，产生的新核由于具有过多的能量（核处于激发态）而辐射出光子2H2nHe nHe（3）确定衰变次数的方法设放射性元素X经过n次衰变和m次衰变后，变成稳定的新元素Y，则表示该核反应的方程为XYnHeme，根据电荷数守恒和质量数守恒列方程。2半衰期是放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间，它表示放射性元素衰变的快慢放射性元素衰变的快慢是由原子核内部因素决定的，跟原子所处的物理状态（如温度、压强）或化学状态（如单质、化合物）无关特别提醒：放射性元素的半衰期是是对大量原子核衰变快慢统计的结果。考点二十六、放射性同位素 放射性的应用与防护1原子核的人工转变：用高能粒子轰击靶核，产生另一种新核的反应过程卢瑟福用粒子轰击氮原子核，产生氧的一种同位素氧17和一个质子（HeNOH），人类第一次实现的原子核的人工转变。约里奥居里夫妇用粒子轰击铝片中含有放射性磷P，即HePn2放射性同位素的应用（1）利用它的射线利用射线的穿透本领测金属厚度及金属探伤。利用人体组织对射线耐受能力不同，治疗癌症。利用射线照射种子，培育出新的优良品种。用射线杀死使食物腐败的细菌，延长