高中物理知识点.doc

3.能的转化和守恒各种不同形式的能可以互相转化，在转化过程中总量保持不变。这是自然界中的一条重要规律。也是指导我们分析研究各种物理现象时的一种极为重要的思想方法。在本讲中各部分都有广泛的渗透，应牢固把握。光学辅导光学包括两大部分内容：几何光学和物理光学几何光学（又称光线光学）是以光的直线传播性质为基础，研究光在煤质中的传播规律及其应用的学科；物理光学是研究光的本性、光和物质的相互作用规律的学科一、重要概念和规律（一）、几何光学基本概念和规律1、基本规律光源即发光的物体光速光传播的速度。光在真空中速度最大。恒为C=310 m/s。丹麦天文学家罗默第一次利用天体间的大距离测出了光速。法国人裴索第一次在地面上用旋转齿轮法测出了光速。实像光源发出的光线经光学器件后，由实际光线形成的虚像光源发出的光线经光学器件后，由实际光线的延长线形成的。本影光直线传播时，经物体后完全照射不到光的暗区半影光直线传播时，经物体后有部分光可以照射到的半明半暗区域2基本规律（1）光的直线传播规律先在同一种均匀介质中沿直线传播。小孔成像、影的形成、日食、月食等都是光沿直线传播的例证。（2）光的独立传播规律光在传播时虽屡屡相交，但互不扰乱，保持各自的规律继续传播。（3）光的反射定律：反射线、入射线、法线共面；反射线与入射线分布于法线两侧；反射角等于入射角。（4）光的折射定律：折射线、入射线、法线共面，折射线和入射线分居法线两侧；对确定的两种介质，入射角（i）的正弦和折射角（r）的正弦之比是一个常数介质的折射率n=sini/sinr=c/v。全反射条件光从光密介质射向光疏介质；入射角大于临界角C，sinC=1/n。（5）光路可逆原理:光线逆着反射线或折射线方向入射，将沿着原来的入射线方向反射或折射3常用光学器件及其光学特性（1）平面镜:能在镜后形成等大的、正立的虚出，像与物对镜面对称。（2）球面镜：凹面镜有会聚光的作用，凸面镜有发散光的作用（3）棱镜光密介质的棱镜放在光疏介质的环境中，入射到棱镜侧面的光经棱镜后向底面偏折。隔着棱镜看到物体的像向顶角偏移。棱镜的色散作用是复色光通过三棱镜被分解成单色光的现象。（4）透镜：在光疏介质的环境中放置有光密介质的透镜时，凸透镜对光线有会聚作用，凹透镜对光线有发散作用透镜成像作图利用三条特殊光线。成像规律1/u+1/v=1/f。线放大率m=像长/物长=|v|/u。说明成像公式的符号法则凸透镜焦距f取正，凹透镜焦距f取负；实像像距v取正，虚像像距v取负。线放大率与焦距和物距有关（5）平行透明板：光线经平行透明板时发生平行移动（侧移）侧移的大小与入射角、透明板厚度、折射率有关。4简单光学仪器的成像原理和眼睛（1）放大镜是凸透镜成像在uf时的应用。通过放大镜在物方同侧看到正立虚像。（2）照相机是凸透镜成像在u2f时的应用得到的是倒立缩小的实像。（3）幻灯机是凸透镜成像在fu2f时的应用。得到的是倒立放大的实像（4）显微镜由短焦距的凸透镜作物镜，长焦距的透镜作目镜所组成。物体位于物镜焦点外很靠近焦点处，经物镜成实像于目镜焦点内很靠近焦点处。再经物镜在同侧形成一放大虚像（通常位于明视距离处）。（5）望远镜由长焦距的凸透镜作物镜，远焦距的透镜作目镜所组成。极远处至物镜的光可看成平行光，经物镜成中间像（倒立、缩小、实像）于物镜焦点外很靠近焦点处，恰位于目镜焦点内，再经目镜成虚像于极远处（或明视距离处）。（6）眼睛等效于一变焦距照相机，正常人明视距约25厘米。明视距离小于25厘米的近视眼患者需配戴凹透镜做镜片的眼镜；明视距离大于25厘米的远视眼患者需配戴凸透镜做镜片的眼镜。（二）物理光学人类对光本性的认识发展过程（1）微粒说（牛顿）基本观点认为光像一群弹性小球的微粒。实验基础光的直线传播、光的反射现象。困难问题无法解释两种媒质界面同时发生的反射、折射现象以及光的独立传播规律等。（2）波动说（惠更斯）基本观点认为光是某种振动激起的波（机械波）。实验基础光的干涉和衍射现象。光的干涉现象杨氏双缝干涉实验条件两束光频率相同、相差恒定。单色光干涉图样：中央明条，两边等距等亮度分布明暗相间的条纹。解释：屏上某处到双孔（双缝）的路程差是波长的整数倍（半个波长的偶数倍）时，两波同相叠加，振动加强，产生明条纹；路程差是半个波长的奇数倍时，两波反相叠加，振动相消，产生暗条。白光干涉图样：中央明纹为白色，两边依次为由紫到红的彩色条纹。薄膜干涉应用检查平面、测量厚度（明纹区波程差为该处薄膜厚度的2倍）、增强光学镜头透射光强度（如增透膜，厚度为波长的四分之一）光的衍射现象单缝衍射（或圆孔衍射）条件缝宽（或孔径）可与波长相比拟或更小。单色光衍射图样：中央明纹宽且亮，两侧明暗相间的条纹依次变窄变暗（或明暗相间的圆环）。一切光均能发生衍射。白光衍射图样：中央明纹为白色宽且亮，两边依次为由紫到红的彩色条纹。（3）电磁说（麦克斯韦的科学假说）认为光是一种电磁波。实验基础赫兹实验（证明电磁波具有跟光同样的性质和波速）。波长由长到短的排列顺序为：无线电波、红外线、可见光、紫外线、x射线射线。可见光的光谱发射光谱连续光谱、明线光谱；吸收光谱-特征光谱。困难问题无法解释光电效应现象。（4）光子说（爱因斯坦）基本观点认为光由一份一份不连续的光子组成每份光子的能量E=h。实验基础光电效应现象。装置（略）。现象：入射光照到光电子发射几乎是瞬时的；入射光频率必须大于金属的极限频率。；当。时，光电流强度与入射光强度成正比；光电子的最大初动能与入射光强无关，只随着人射光频率的增大而增大。解释光子能量可以被电子全部吸收不需能量积累过程；表面电子克服金属原子核引力逸出至少需做功W。（逸出功）h。；入射光强度：单位时间内入射光子多，产生光电子多；入射光子能量只与其频率有关，入射至金属表面，除用于克服金属逸出功外，其余转化为光电子初动能。困难问题无法解释光的波动性。（5）光的波粒二象性基本观点认为光是一种具有电磁本性的物质，既有波动性。又有粒子性。大量光子的运动规律显示波动性，个别光子的行为显示粒子性。实验基础微弱光线的干涉，X射线衍射二、重要研究方法1作图： 逢几何光学离不开光路图。利用作图法可以直观地反映光线的传播，方便地确定像的位置、大小、倒正、虚实以及成像区域或观察范围等把它与公式法结合起来，可以互相补充、互相验证。2光路追踪法用作图法研究光的传播和成像问题时，抓住物点上发出的某条光线为研究对象。不断追踪下去的方法尤其适合于研究组合光具成多重保的情况。3光路可逆法：在几何光学中，所有的光路都是可逆的，利用光路可逆原理在作图和计算上往在都会带来方便。实验辅导物理学是一门以实验为基础的科学。近年来对学生物理知识的各种全面测试中（如高考等）也非常重视对学生实验能力的考查。因此，物理实验的复习是整个总复习中不可缺少的一个重要组成部分一、实验的基本类型和要求中学物理学生实验大体可以分为四范其要求如下：1基本仪器的使用除了初中已接触过的常用仪器（如天平秤、弹簧秤、压强计、气压计、温度计、安培计、伏特计等）外高中又学习了打点计时器、螺旋测微器、游标卡尺、万用电表等，要求了解仪器的基本结构，熟悉各主要部件的名称，懂得工作（测量）原理，掌握合理的操作方法，会正确读数，明确使用注意事项等2基本物理量的测量初中物理中把学过长度、时间、质量、力、温度、电流强度、电压等物理量的测量，高中物理进一步学习了对微小长度和极短时间、加速度（包括g）、速度、电阻和电阻率、电动势、折射率、焦距等物理量的测量。要求明确被测物理量的含义，懂得具体的测量原理。掌握正确的实验方法（包括了解实验仪器、器材的规格性能、会安装和调试实验装置、能选择合理的实验步骤，正确进行数据测量以及能分析和排除实验中出现的常见故障等），妥善处理实验数据并得出结果。3验证物理规律计有验证共点力合成的平行四边形定则、有固定转动轴物体的平衡条件、牛顿第二定律、机械能守恒定律、玻意耳定律等。其要求与物理量的测量相同，着重注意分析实验误差，并能有效地采取相应措施尽量减少实验误差，提高准确度。4观察、研究物理现象，组装仪器如研究平抛运动、弹性碰撞、描绘等势线、研究电磁感应现象、变压器的作用、观察光的衍射现象。把电流计改装为伏特计等其中，对观察型实验，只要求会正确使用仪器，显示出（或观察到）物理现象，并通过直觉的观察定性了解影响该现象的有关因素。对研究型实验（包括组装仪器），要求不仅能使用仪器，掌握正确的实验研究方法，把有关现象的物理内客反映出来；或把有关参数测量出来，还能够通过具体的测量作进一步的定量研一究或实验设计。二、实验的设计思想在中学物理实验中涉及的主要设计思想为：1垒积放大法把某些物理量（有时往在是难以直接测量的测量的微小量）累积后测量，或把它们放大后显示出来的一种方法。如通过若干次全振动的时间测出单摆的振动周期；把员杨螺杆的微小进退通过周长较大的可动到度盘显示出来（螺旋测微器）等。2平衡法根据物理系统内普遍存在的对立的、矛盾的双方使系统偏离平衡的物理因素，列出对应的平衡方程式，从而找出影响平衡的一种方法如用天平测质量、验证有固定转动因乎衔条件、验证玻意耳定律等。3控制法在多因素的物理现象中，可以先控制某些量不变，依次研究某一个因素对现象产生影响的一种方法。如牛顿第二定律实验。可以先保持质量一定，研究加速度与力的关系等。4.转换法用某些容易直接测量，（或显示）的量（或现象）代替不容易直接测（或显示）的量（或现象）。或者根据研究对象在一定条件下可以有相同的效果作间接的观察、测量。如把流逝的时间转换成振针周期性的振动；把对电流、电压、电阻的测量转换成对指针偏角的测量；用从等高处抛出的两球的水平位移代替它们的速度等。5.留迹法把瞬息即逝的（位置、轨迹、图象等）记录下来的一种方法。如通过纸带上打出的小点记录小车的位置Z用描述法画出平抛物体的运动轨迹；用示波器显示变化的波形等。三、实验验数据处理数据处理是对原始实验记录的科学加工。通过数据处理，往往可以从一堆表面上难以觉察的、似乎毫无联系的数据中找出内在的规律，在中学物现中只要求掌握数据处理的最简单的方法1列表法把被测物理量分类列表表示出来。通常需说明记录表的要求（或称为标题）、主要内容等。表中对各物理量的排列月惯上先原始记录数据，后计算果。列表法可大体反映某些因素对结果的影响效果或变化趋势，常用作其他数据处理方法的一种辅助手段。2算术平均值法把待测物理量的若干次测且值相加后除以测量次数。必须注意，求取算术平均值时，应按原测量仪器的准确度决定保留有效数字的位数。通常可先计算比直接测量值多一位，然后再四会五入。3图象法把实验测得的量按自变量和应变量的函数关系在坐标平面上用图象直观地显示出来根据实验数据在坐标纸上画出图象时。最基本的要求是：（1）两坐标轴要选取恰当的分度（2）要有足够多的描点数目（3）画出的图象应尽是穿过较多的描点在图象呈曲线的情况下，可先根据大多数描点的分布位置（个别特殊位置的奇异点可舍去），画出穿过尽可能多的点的草图，然后连成光滑的曲线，避免画成拆线形状。四、实验误差分析测量值与待测量真实值之差，称为测量误差。主要来源于仪器（如性能和结构的不完善）、环境（如温度、湿度、外磁场的影响等）、实验方法（如实验方法粗糙、实验理论不完善等）、人为因素（如观测者个人的生理、心理习惯、不同观察者的反应快慢不一等）四方面。在中学物理中只要求定性分析实验误差的主要原因，了解绝对误差和相对误差的概念。1、基本概念：力、合力、分力、力的平行四边形法则、三种常见类型的力、力的三要素、时间、时刻、位移、路程、速度、速率、瞬时速度、平均速度、平均速率、加速度、共点力平衡（平衡条件）、线速度、角速度、周期、频率、向心加速度、向心力、动量、冲量、动量变化、功、功率、能、动能、重力势能、弹性势能、机械能、简谐运动的位移、回复力、受迫振动、共振、机械波、振幅、波长、波速2、基本规律：匀变速直线运动的基本规律（12个方程）；三力共点平衡的特点；牛顿运动定律（牛顿第一、第二、第三定律）；万有引力定律；天体运动的基本规律（行星、人造地球卫星、万有引力完全充当向心力、近地极地同步三颗特殊卫星、变轨问题）；动量定理与动能定理（力与物体速度变化的关系 冲量与动量变化的关系 功与能量变化的关系）；动量守恒定律（四类守恒条件、方程、应用过程）；功能基本关系（功是能量转化的量度）重力做功与重力势能变化的关系（重力、分子力、电场力、引力做功的特点）；功能原理（非重力做功与物体机械能变化之间的关系）；机械能守恒定律（守恒条件、方程、应用步骤）；简谐运动的基本规律（两个理想化模型一次全振动四个过程五个物理量、简谐运动的对称性、单摆的振动周期公式）；简谐运动的图像应用；简谐波的传播特点；波长、波速、周期的关系；简谐波的图像应用；3、基本运动类型：运动类型 受力特点 备注直线运动 所受合外力与物体速度方向在一条直线上 一般变速直线运动的受力分析匀变速直线运动 同上且所受合外力为恒力 1. 匀加速直线运动2. 匀减速直线运动曲线运动 所受合外力与物体速度方向不在一条直线上 速度方向沿轨迹的切线方向合外力指向轨迹内侧（类）平抛运动 所受合外力为恒力且与物体初速度方向垂直 运动的合成与分解匀速圆周运动 所受合外力大小恒定、方向始终沿半径指向圆心（合外力充当向心力） 一般圆周运动的受力特点向心力的受力分析简谐运动 所受合外力大小与位移大小成正比，方向始终指向平衡位置 回复力的受力分析4、基本方法：力的合成与分解（平行四边形、三角形、多边形、正交分解）；三力平衡问题的处理方法（封闭三角形法、相似三角形法、多力平衡问题正交分解法）；对物体的受力分析（隔离体法、依据：力的产生条件、物体的运动状态、注意静摩擦力的分析方法假设法）；处理匀变速直线运动的解析法(解方程或方程组)、图像法（匀变速直线运动的s-t图像、v-t图像）；解决动力学问题的三大类方法：牛顿运动定律结合运动学方程（恒力作用下的宏观低速运动问题）、动量、能量（可处理变力作用的问题、不需考虑中间过程、注意运用守恒观点）；针对简谐运动的对称法、针对简谐波图像的描点法、平移法5、常见题型：合力与分力的关系：两个分力及其合力的大小、方向六个量中已知其中四个量求另外两个量。斜面类问题：（1）斜面上静止物体的受力分析；（2）斜面上运动物体的受力情况和运动情况的分析（包括物体除受常规力之外多一个某方向的力的分析）；（3）整体（斜面和物体）受力情况及运动情况的分析（整体法、个体法）。动力学的两大类问题：（1）已知运动求受力；（2）已知受力求运动。竖直面内的圆周运动问题：（注意向心力的分析；绳拉物体、杆拉物体、轨道内侧外侧问题；最高点、最低点的特点）。人造地球卫星问题：（几个近似；黄金变换；注意公式中各物理量的物理意义）。动量机械能的综合题：（1） 单个物体应用动量定理、动能定理或机械能守恒的题型；（2） 系统应用动量定理的题型；（3） 系统综合运用动量、能量观点的题型： 碰撞问题； 爆炸（反冲）问题（包括静止原子核衰变问题）； 滑块长木板问题（注意不同的初始条件、滑离和不滑离两种情况、四个方程）； 子弹射木块问题； 弹簧类问题（竖直方向弹簧、水平弹簧振子、系统内物体间通过弹簧相互作用等）； 单摆类问题： 工件皮带问题（水平传送带，倾斜传送带）； 人车问题；人船问题；人气球问题（某方向动量守恒、平均动量守恒）；机械波的图像应用题：（1）机械波的传播方向和质点振动方向的互推；（2）依据给定状态能够画出两点间的基本波形图；（3）根据某时刻波形图及相关物理量推断下一时刻波形图或根据两时刻波形图求解相关物理量；（4）机械波的干涉、衍射问题及声波的多普勒效应。核力：只有相邻的核子之间才有核力，是一种短程强力。运动分类：（各种运动产生的力学和运动学条件及运动规律）是高中物理的重点、难点匀速直线运动 F合=0 V00 匀变速直线运动：初速为零，初速不为零，匀变速直、曲线运动(决于F合与V0的方向关系) 但 F合= 恒力 只受重力作用下的几种运动：自由落体，竖直下抛，竖直上抛，平抛，斜抛等圆周运动：竖直平面内的圆周运动(最低点和最高点)；匀速圆周运动(关键搞清楚是向心力的来源)简谐运动：单摆运动，弹簧振子； 波动及共振；分子热运动；类平抛运动;带电粒在电场力作用下的运动情况；带电粒子在f洛作用下的匀速圆周运动。物理解题的依据：（1）力的公式 （2） 各物理量的定义（3）各种运动规律的公式 （4）物理中的定理、定律及数学几何关系几类物理基础知识要点：凡是性质力要知：施力物体和受力物体；对于位移、速度、加速度、动量、动能要知参照物；状态量要搞清那一个时刻（或那个位置）的物理量；过程量要搞清那段时间或那个位侈或那个过程发生的；（如冲量、功等）高中原子物理学公式、规律汇编表1人们对原子是否是组成物质的最小微粒这一古老的课题的进一步认识是从汤姆生发现电子开始的因为原子中出现了比原子更小的粒子，说明原子本身不是组成物质的最小微粒所以说电子的发现对揭示原子结构有其重大的意义，它是近代物理三大发现(X射线、放射性、电子)之一另外，电子发现的本身也是一个很好的培养学生分析问题和解决问题的内容为了突出电子发现的重大意义，讲清电子发现的过程，同时也为了理清思路，不在某一问题上花费更多的时间，教材将电子的发现作为阅读材料放在后面，希望教师能给予充分的重视2由汤姆生发现电子后提出“枣式”原子模型，到卢瑟福提出“核式”结构原子模型，直至玻尔把量子说引入核式结构的原子模型，提出原子的量子态理论，这其中存在着一系列发现问题提出新的假说的过程，这对培养学生的逻辑推理能力和掌握科学的分析问题和解决问题的方法都是很有益的为了引导学生思考、活跃学生的思维，教材在课文中许多地方提出了供学生思考的问题，希望能引起教师和学生的注意这些思考题主要是为了引起学生的思维、阐述自己的观点而设，并不要求问题一定要有一个唯一正确的答案3粒子散射实验既是一个很重要的实验，也是一个锻炼学生分析问题、解决问题的很好的知识点学生通过对卢瑟福如何分析散射实验、否定汤姆生的原子模型、提出自己的原子模型的了解，学习科学的方法，提高自己的能力在分析卢瑟福的原子模型的困难时，要用到电学、力学和光谱发射的知识，其中有些知识学生没有学过如根据经典电磁理论，绕核做加速运动的电子要向外辐射电磁波，电磁波的频率等于电子绕核旋转的频率等这些知识主要是为了说明卢瑟福的原子模型与经典电磁理论的矛盾，因此教学中可直接把这些知识介绍给学生，避免造成不必要的难点4玻尔的氢原子模型虽然不是最终的正确的模型，但是它在建立正确的原子模型过程中的功绩是不可磨灭的它最大的功绩就是将量子概念运用在原子模型中，同时它在一定程度上反映了原子的真实情况，也比较适合中学生的理解能力和认识水平因此，在玻尔理论的知识教学中，我们主要应把重点放在玻尔解决问题的思想上5原子理论的应用部分激光，虽然是介绍性的，但是这部分知识却是近代物理中应用比较广、生命力比较强的内容讲好这部分知识对于培养学生理论联系实际、提高学生分析问题解决问题的能力以及增强学生学习物理的兴趣，都是很有好处的3粒子散射实验的教学要注意实验本身的原理和实验结果的分析两部分的教学，既不应只记住结论而不懂实验的原理，也不能过多地讲述实验的细节，而忽略了对结论的正确分析对于实验的分析要注意说明：(1) 电子不可能使粒子发生大角度的散射；(2) 粒子大角度散射现象说明汤姆生的原子模型不符合原子结构的实际情况；(3) 粒子大角度散射现 象说明原子中有一质量很大的核存在；(4) 原子中绝大部分是空的2009年理科综合物理高考全国卷1大猜想 必考选择题之原子物理2004年14现有1200个氢原子被激发到量子数为4的能级上，若这些受激氢原子最后都回到基态，则在此过程中发出的光子总数是多少？假定处在量子数为n的激发态的氢原子跃迁到各较低能级的原子数都是处在该激发态能级上的原子总数的1/（n-1）。 A2200 B2000 C1200 D24 002005年15.已知+介子、介子都是由一个夸克(夸克u或夸克d)和一个反夸克(反夸克或反夸克)组成的，它们的带电量如下表所示，表中e为元电荷.+ud带电量+e-e+下列说法正确的是( )A.+由u和组成B.+由d和组成C.由u和组成 D.由d和组成2006年14.某原子核X吸收一个中子后，放出一个电子，分裂为两个粒子.由此可知A.A=7,Z=3 B.A=7,Z=4C.A=8,Z=3 D.A=8,Z=42007年19.用大量具有一定能量的电子轰击大量处于基态的氢原子，观测到了一定数目的光谱线.调高电子的能量再次进行规测，发现光谱线的数目原来增加了5条.用n表示两次观测中最高激发态的量子数n之差，E表示调高后电子的能量.根据氢原子的能级图可以判断，n和E的可能值为A.n1，13.22eVE13.32eVB.n2，13.22eVE13.32eVC.n1，12.75eVE13.06eVD.n2，12.72eVE13.06eV2008年18.三个原子核X、Y、Z，X核放出一个正电子后变为Y核，Y核与质子发生核反应后生成Z核并放出一个个氦(42He),则下面说法正确的是A.X核比Z核多一个原子 B.X核比Z核少一个中子C.X核的质量数比Z核质量数大3D.X核与Z核的总电荷是Y核电荷的2倍2009年16、氦氖激光器能产生三种波长的激光，其中两种波长分别为10.6328m, 23.39m。已知波长为1的激光是氖原子在能级间隔为E11.96eV的两个能级之间跃迁产生的。用E2表示产生波长为2的激光所对应的跃迁的能级间隔，则E2的近似值为A10.50eV B0.98eV C0.53eV D0.36eV若在匀强磁场中发生衰变，且粒子和新核的速度均垂直于磁场方向，根据左手定则知粒子与新核所受向心力（即洛伦兹力）方向相反，所以两轨迹圆在衰变点外切，且绕向相同，如图3所示（其中大圆为粒子径迹，小圆为新核径迹）。图3同理若在匀强磁场中发生衰变，则两轨迹圆在衰变点内切，且绕向相反，如图4所示（其中大圆为粒子径迹，小圆为新核径迹）。 例4、在匀强磁场中，一个原来静止的原子核发生衰变，得到一个如图所示的径迹，图中箭头表示衰变后粒子的运转方向。不计放出光子的能量。则下述说法中正确的是（）A发生的是衰变，b为粒子的径迹B发生的是衰变，b为粒子的径迹C磁场方向垂直纸面向外D磁场方向垂直纸面向里解析：根据上述两轨迹圆的相切情况可得：凡两轨迹圆内切，是衰变；外切者，则是衰变。又因，衰变粒子（或）和新核动量大小相等，所以半径大的轨迹圆是（或）的径迹，半径小的轨迹圆是新核的径迹。故选项A正确。由左手定则可知，选项D也正确。二、几何光学“项链”1主线：光路。2知识“珍珠”：光从哪来？（光源）光沿直线传播的条件？（光在同一种均匀介质中沿直线传播）光沿直线传播会产生哪些现象？（影，日食，月食，小孔成像）光射到两种介质的界面有什么规律？（有反射、可能有折射（光的反射、折射定律）全反射的条件是什么？（光从光密介质射入到光疏介质，入射角大于或等于临介角白光通过玻璃三棱镜的现象？出射色光排列顺序？（色散，红橙黄绿蓝靛紫）折射率和光速与哪些因素有关？（介质和光的颜色（频率）3例题2：a、b两种单色光以相同的入射角从某种介质射向真空，光路图如下所示，则下列说法正确的是：Aa光的全反射临介角小于b光的全反射临介角B用同一干涉装置可以看到a光的干涉条纹间距比b光的干涉条纹间距宽C在该介质中a光的传播速度大于b光的传播速度D遇到同一小孔可看到b光的衍射条纹范围大解析：折射率表示介质对光的偏折程度。由于b光的偏折大，所以b光的折射率大。根据临介角Carcsin（1/n），所以b光的临介角小。A错。折射率越大的光频率越高，波长越短，故b光波长短。由双缝干涉公式xl/d，知B错。由vc/n，知C正确。由发生明显衍射现象的条件，知D正确。三、物理光学“项链”1主线：光的本性。2知识“珍珠”：光的微粒说的代表人物是谁？（牛顿）哪些现象或实验表明光具有粒子性？（光的直线传播，光的反射，光电效应，康普顿效应）光的波动说的代表人物是谁？（惠更斯）哪些现象或实验表明光具有波动性？（光的干涉、衍射，光可同时发生反射和折射，光的偏振）光到底是什么？（光具有波粒二象性）光波也具有粒子性，那么粒子是否也具有波动性？（是）提出物质波的人是谁？波长如何计算？（德布罗意，h/p）光波在电磁波谱中处于什么位置？电磁波谱如何按顺序排列？各波段电磁波的产生机理是什么？（光波在电磁波谱中处于中间极小一段位置，电磁波按频率（波长）从小（长）到大（短）的顺序排列，依次是：无线电波（由振荡电路自由电子周期性运动产生）红外线、可见光、紫外线（由原子外层电子受到激发后产生）伦琴射线（由原子内层电子受到激发后产生）射线（由原子核受到激发后产生）。）3例题3：下列说法中不正确的是：A康普顿效应进一步证实了光的粒子性B光的双缝干涉实验表明：光的波动性是由光子之间的相互作用引起的C电子束的衍射图样证实了德布罗意波的假设D不仅光子具有波粒二象性，一切运动的微粒都具有波粒二象性解析：康普顿效应是课本的一段阅读材料，可能作为高考素材。它描述的是光子与实物粒子的相互作用，进一步证实了光的粒子性。A对。课本中描述：减小光的强度，让光子通过双缝后，光子只能一个接一个地到达光屏，经过足够长时间，仍然发现相同的干涉条纹。这表明光的波动性不是由光子之间的相互作用引起的。B错。C、D正确。四、原子物理“项链”1主线：发现原子结构的时间线。2知识“珍珠”：在古希腊，“原子”的含义是什么？（“不可再分”的意思）什么发现标志着原子具有结构？（汤姆生发现电子（负电），而原子显电中性）汤姆生提出了什么原子模型？结构特征是什么？（枣糕模型，静止、均匀结构）谁的什么试验否定了枣糕模型？（卢瑟福的粒子散射试验）他提出了什么结构？（核式结构）核式结构与经典理论有什么矛盾？（电子旋转会辐射电磁波，电子损失能量会掉到核上，而实际不会）谁为了解决这一矛盾而提出新模型？（玻尔，量子化模型）氢原子发光原理？（原子核外电子由高能级向低能级跃迁时放出能量即光子）3例题4：下列说法正确的是：A太阳辐射的能量主要来自太阳内部的裂变反应B利用卢瑟福的粒子散射实验可以估算原子核的大小C玻尔理论是依据粒子散射实验分析得出的D氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电子的动能减小，电势能增大，总能量增大解析：B、D正确。五、原子核物理“项链”1主线：发现原子核结构的时间线。2知识“珍珠”：什么现象标志着原子核具有结构？（天然放射现象）谁发现质子？什么实验？（卢瑟福，粒子轰击氮，打出了质子）谁发现中子？什么实验？（查德威克，粒子轰击铍，打出了中子）核反应有哪几种类型？（天然放射现象，裂变，聚变，人工转变）核反应遵守哪些物理规律？（动量守恒，电荷守恒，质量数守恒，质能方程）3例题5：关于原子核及核反应的下列说法正确的是：A原子核是由核子构成的，相邻核子之间存在着强大的核力B因为放射线来源于原子核，所以放射线元素的半衰期与其原子所处的物理或化学状态无关C两个核子平均质量大的核聚变成一个核子平均质量小的核时要吸收能量D一个重核裂变成几个中等质量的核时，有质量亏损，要释放能量解析：A、B、D正确。【后记】热、光、原知识都是研究微观世界的物理规律，从物质构成到分子（原子）结构、原子核结构，从光路图到发光原理，从电磁波谱到光的本性，这三部分知识之间还是有着一定联系的。寻找知识板块内部的主线和板块之间的联系，能帮助我们整体把握知识体系，将众多零散的知识串联起来，能更好的学习物理学知识，提高复习效率。“玻尔理论”是原子物理部分的重要内容，纵观近几年高考，有关该理论的知识多次出现。归纳起来，主要有以下几个考查角度。1 考查氢原子的总能量E、电子的动能Ek、电势能Ep随轨道半径的变化规律讨论氢原子能级时，由于原子核的质量比电子质量大很多，可认为原子核是静止的，电子绕核做高速运转。原子中的电子处在不同的运动状态时，对应着这些状态的电子便具有不同的能量值。氢原子的总能量E就是原子核与电子间相互作用的势能Ep和电子绕核运动的动能Ek之和。根据玻尔理论，在氢原子中，电子在原子核的库仑引力作用下沿圆轨道绕核运动，由牛顿第二定律得：，解得。则电子绕核运动的动能：。而电子在各可能圆轨道上绕原子核运动时所具有的电势能Ep，可根据经典电磁理论计算，取无穷远处电势能为0，则。因此氢原子能量：。可见电子在可能的轨道上绕核运动时，r增大，则Ek减小，Ep增大、E增大；反之，r减小，则Ek增大，Ep减小，E减小。例1 氢原子的能级是氢原子处于各个状态时的能量值，它包括氢原子系统的电势能和电子绕核运动的动能。氢原子的电子从外层轨道跃迁到内层轨道时（）A氢原子能量减小，电子动能增加B氢原子能量增加，电子动能增加C氢原子能量减小，电子动能减小D氢原子能量增加，电子动能减小解析：氢原子的电子从外层轨道跃迁到内层轨道，即半径r减小。由可知电子动能增加，由可知，氢原子的能量减小。正确答案为A。2 考查原子的跃迁假设当光子和原子作用而使原子在各定态之间跃迁时，满足公式，也就是说，原子所吸收的光子能量不是任意的，一定等于原子产生跃迁的2个能级间的能量差。例2 氦原子被电离一个核外电子，变成类氢结构的氦离子。已知基态的氦离子能量为E1-544eV，氦离子能级的示意图如图所示。在具有下列能量的光子中，不能被基态氦离子吸收而发生跃迁的是（）A408eVB432eVC510eVD544eV解析：因为E2-E1408eV，所以具有408eV能量的光子能被基态氦离子吸收跃迁到E2能级上，即可排除选项A；同理，因为E4-E1510eV，可排除选项C；对于选项D，因为基态的氦离子能量为-544eV，它能吸收能量为544eV的光子而刚好发生电离，故也不能选D。氦离子没有哪两个能级间的能量差刚好等于432eV，故不能吸收432eV的光子而发生跃迁，答案应选B。值得提醒同学们注意的是，只有当光子和原子作用而使原子在各定态之间跃迁时，须满足公式，而对于光子与原子作用使原子电离，或实物粒子与原子作用而使原子激发的情况就不受此条件的限制。这是因为原子一旦电离，原子的结构就被破坏，因而不再遵守有关原子结构的理论。实物粒子与原子碰撞时，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动能大于或等于原子的某两定态间的能量之差，都可能使原子受激发而产生能级跃迁，但原子所吸收的能量仍不是任意的，一定等于原子产生跃迁的2个能级间的能量差。例3 欲使处于基态的氢原子激发，下列措施可行的是（）A用102eV的光子照射B用11eV的光子照射C用14eV的光子照射D用11eV的电子碰撞解析：对于该题由以上分析可知：102eV的光子能被吸收，而11eV的光子不能被吸收。对于14eV的光子，其能量大于氢原子的电离能（136eV）可以使氢原子电离，使电子脱离核的束缚，成为自由电子，而不受跃迁条件限制，且自由电子动能为04eV。而电子为实物粒子，它的能量大于氢原子基态和第一激发态间的能量差，可部分被氢原子吸收使氢原子激发。因而正确答案为A、C、D。3 考查一群处于激发态的氢原子向低能级跃迁时，可能产生的谱线的条数例4 一群处于n4激发态的氢原子跃迁时，可能产生的谱线有_条。解析：该问可用画线法和计算法解答画线法就是根据氢原子能级图，分别从量子数为4、3、2的能级向其所有低能级逐一画线然后数出线的条数即为辐射光谱线的条数，当n4时为6条，如图所示。计算法就是利用数学中/排列组合0计算组合数。设处于量子数为n的能级的氢原子向低能级直至基态跃迁时辐射光谱线条数为N，则，将n4代入，得N6。在光（包括不可见光）照射下 从物体发射出电子（光子）的现象叫做光电效应。 对光电效应的研究，得出如下结论 （1）任何一种金属，都有一个极限频率，入射光频率必须大于这个极限频率才能产生光电效应 （2）光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入射光频率的增大而增大（线性关系） （3）入射光照到金属上时，光电子的发射几乎是瞬时的（ t10-9秒） （4）当入射光频率大于极限频率时，光电流的强度与入射光强度成正比。 这就是光电效应的规律。 金属中的自由电子，由于受到晶格正离子的吸引，必须从外部获得足够能量才能从金属中逸出。 按照波动理论，光的能量是由光的强度决定的，而光的强度又是由光波的振幅决定的，跟频率无关。因此无论光的频率如何，只要光的强度足够大或照射时间足够长，都能使电子获得足够的能量产生光电效应。然而这跟实验结果是直接矛盾的，所以无法用经典的波动理论来解释光电效应。 金属及其化合物在电磁辐射照射下发射电子的现象称为光电效应，而把所发射的电子称为光电子。光电效应表明：光能可以直接转化为机械能，即光电子的动能。 图 3 所示的是研究光电效应的一种实验装置。在光电管的阳极 A 和阴极 K 之间加上直流电压 U ，当用频率足够高的单色光照射 K 时，阴极上会有光电子逸出，它们在加速电场的作用下飞向阳极 A ，而形成电流 I ，称为光电流。 光电效应的实验规律可以概括为以下四点： 饱和光电流 I s 与入射光强度成正比。 如果用一定频率和强度的单色光照射阴极 K ，改变加在 A 和 K 两极间的电压 U ，测量光电流 I 的变化，则可得图 4 所示的伏安特性曲线。实验表明：光电流 I 随正向电压 U 的增大而增大，并逐渐趋于其饱和值 I s ；而且，饱和电流 I s 的大小与入射光强度成正比。这一实验结果可以解释为，当光电流达到饱和时，阴极 K 上所有逸出的光电子全部飞到了阳极 A 上，即： I s = ne ，其中 n 是单位时间内阴极 K 上逸出的光电子数。因此光电效应的上述实验结果也可以表述为：单位时间内从金属表面逸出的光电子数目与入射光强度成正比。 光电子的最大初动能随入射光频率的增加而增加，与入射光强度无关。 由图 5 可见， A 和 K 两极间的电压为零时，光电流并不为零，只有当两极间加了反向电压 U = -U 0 0 ，无论光多么微弱，从光照射阴极到光电子逸出，这段时间不超过 10 -9 s 。光电效应的发生时间如此之短，通常称它是瞬时发生的。光电效应1.1 光电效应 光电效应是指：当光照射在金属表面时有电子从金属表面逸出。这一现象是山德国物理学家赫兹(H. Hertz)在1887年研究电磁波的性质时偶然发现的。但是，赫兹只是注意到用紫外线照射在放电电极上时，放电比较容易发生，却并不知道这一现象产生的原因。1902年，勒纳德(P. Lenard)对光电效应进行了详细的研究。 光电效应的实验装置如图20.4所示。在没有入射光照射光电管时，电路中没有电流；当入射光照射在阴极金属板上时，有光电子从金属板表面逸出，逸出的电子称为充电子。光电子在加速电压作用下从阴极向阳极运动，从而在回路中形成电流，称为光电流。 图20.4 光电效应实验装置 光电效应演示 (放大)1.2 光电效应的实验规律 光电效应现象本身并不能算是一项重大发现，但是，当人们在对实验中所得到的一些结论进行分析时发现，经典电磁学理论无法对其作出合理的解释。光电效应实验的结果可归纳如下： (1) 并不是任何频率的入射光都能引起光电效应。对于某种金属材料，只有当入射光的频率大于某一频率n0 时，电子才能从金属表面逸出，形成光电流。这一频率n0 称为截止频率，也称红限。截止频率与阴极材料有关，不同金属材料的n0 一般不同。如果入射光的频率n小于截止频率n0，那么，无论入射光的光强多大，都不能产生光电效应。 (2) 入射光频率n n0时，加速电压V与光电流i的实验曲线如图20.5所示。随着加速电压V增大，光电流i增大，当电压增至足够大财，光电流i达到饱和。饱和光电流与入射光强度有关，入射光强度越人，饱和光电流也越大。从实验曲线显示，当加速电压等于零时，光电流i并个为零，只有当光电管两极加上一定的反向电压Ve时，电路中才没有光电流。这个反向电压Ve称为遏止电压。 (3) 遏止电压Ve与入射光强度无关，但与入射光频率n 有关，当n n0时，Ve与n成正比关系，如图20.6所示。 (4) 入射光一照射到阴极表面，几乎同时就有电了从金属板表面逸出，时间间隔仅为109s数量级。而且这种瞬间响应与入射光的强度无关。 图20.5 光电流与加速电压的关系 图20.6 遏止电压与入射光频率的关系1.3 经典理论在解释光电效应实验规律时的困难 光电效应的实验结果给当时的物理学家们带来了困惑。 在上述实验结果中，只有第二条可以从经典物理学理论去理解。光电流反映了单位时间内从阴极到阳极的光电于数，当从阴极逸出的电子全部飞到阳极上时，电流达到饱和。在同一电压作用下，入射光强度越大，光电流f越大，也就是单位时间内从金属板逸出的电子数越多。当加速电压等于零或一个较小的反向值时，由了金属板上逐出的电子具有初动能，因此仍有部分动能较大的电子可以克服电场力做功到达阳化形成光电流。当反向电压VVe时，具有最大初动能的光电子都无法克服电场阻力到达阳极，这时的光电流为零。由此叮见，遏止电压Ve反映了光电子的最大逸出动能。根据功能原理，两者的关系为 (20.11)式中的e为电子电量，m为电子的质量，vm为最大速度。 对于上述其它三条实验结果，很难用经典物理学理论作出解释。按照经典理论，任何频率的入射光，只要其强度足够大或照射时间足够长，都可以使电子获得足够的能量逸出金属表面。然而实验显示，只要入射光频率小于截止频率，无论光的强度有多大，照射时间有多长，都不能产生光电效应。此外，光电效应的瞬间响应性质也无法用经处理论解释。按经典理论，电子在逸出金属表向以前需要获得足够的能量，这需要一定的时间积累，绝不可能在109s内完成。尤其对于强