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选修35模块考试内容、要求、说明及书本相关知识94动量 动量守恒定律（1）动量p=mv 瞬时性：动量mv是描述物体某一瞬间所具有的瞬时值，即动量是状态量（2）动量守恒定律1、内容：相互作用的几个物体组成的系统，如果不受外力作用，或它们受到的外力的合力为0，则系统的总动量保持不变。2、适用条件： 系统不受外力或系统所受外力的合力为零 内力外力，如碰撞、爆炸等外力比起相互作用的内力来小得多，可以忽略不计 某个方向上合力为零，则在该方向动量守恒95验证动量守恒定律（实验、探究） 1、课本P4：探究碰撞中的不变量：参考案例一、参考案例二、参考案例三。2、例题： 如图所示气垫是常用的一种实验仪器，它是利用气泵使带孔的导轨与滑块之间形成气垫，使滑块悬浮在轨道上，滑块在轨道上的运动可视为没有摩擦。我们可以用带竖直挡板和的气垫轨道以及滑块和来验证动量守恒定律，实验装置如图所示（弹簧的长度忽略不计），采用的实验步骤如下：.调整气垫轨道，使导轨处于水平；b.在和间放入一个被压缩的轻弹簧，用电动卡销锁定，静止放置在气垫导轨上；.按下电钮放开卡销，同时使分别记录滑块、运动时间的计数器开始工作，当、滑块分别碰撞、挡板时停止计时，记下滑块、分别到达挡板、的运动时间和；.用刻度尺测出滑块的左端至挡板的距离、滑块的右端到挡板的距离。（）试验中还应测量的物理量是；（）利用上述过程测量的实验数据，验证动量守恒定律的表达式是；（）利用上述实验数据导出的被压缩弹簧的弹性势能的表达式是 .96弹性碰撞和非弹性碰撞 反冲运动（1）特点: 直接作用 时间很短,位移很小 内力外力（2）方法: 动量守恒定律和能量守恒（3）分类:弹性碰撞: 动量守恒,机械能守恒非弹性碰撞: 动量守恒,机械能有损失 完全非弹性碰撞: 动量守恒,机械能损失最大，碰后系统有共同速度（4）在处理碰撞问题时，通常要抓住三项基本原则：碰撞过程中动量守恒原则碰撞后系统动能不增原则碰撞后运动状态的合理性原则 如甲物追乙物并发生碰撞，碰前甲的速度必须大于乙的速度，碰后甲的速度必须小于、等于乙的速度或甲反向运动（5）爆炸和反冲模型在某些情况下，原来系统内物体具有相同的速度，发生相互作用后各部分的末速度不再相同而分开。这类问题相互作用过程中系统的动能增大，有其它能向动能转化。这类问题的典型情况是爆炸和反冲。97普朗克能量子假说 黑体和黑体辐射（1）绝对黑体（黑体）：能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射。（2）黑体辐射实验规律：黑体辐射强度按波长的分布只跟温度有关。随着温度的升高，一方面，各种波长的辐射强度都有所增加；另一方面，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动。（3）普朗克能量子假说：当带电微粒辐射或吸收能量时，以一个最小能量值为单位一份一份的辐射或吸收的。这个不可再分的最小能量值叫做能量子。（4）意义：破除了能量连续变化的观念，开创了物理学的新纪元。后来的爱因斯坦，跨出了真正说明物质世界量子性质的第一步。98光电效应 康普顿效应1、光电效应在光的照射下物体发射电子的现象叫光电效应。（右图装置中，用弧光灯照射锌版，有电子从锌版表面飞出，使原来不带电的验电器带正电。）光电效应的规律。各种金属都存在极限频率0，只有0才能发生光电效应；瞬时性（光电子的产生不超过10-9s，）， 存在饱和电流。入射光越强，饱和电流越大，单位时间内发射的光电子数越多。饱和电流与光强成正比。存在遏止电压爱因斯坦的光子说。光是不连续的，是一份一份的，每一份叫做一个光子，光子的能量E跟光的频率成正比：E=h 爱因斯坦光电效应方程：Ek= hW（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。），最大初动能与光强无关。2、康普顿效应在研究电子对X射线的散射时发现：散射的x射线中，除了与入射波长相同的成分外，有些散射波的波长比入射波的波长大。康普顿认为这是因为光子不仅有能量，也具有动量。实验结果证明这个设想是正确的。因此康普顿效应也证明了光具有粒子性。99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、衍射和偏振表明光是一种波；光电效应和康普顿效应又表明光是一种粒子；因此现代物理学认为：光具有波粒二象性。2、正确理解波粒二象性波粒二象性中所说的波是一种概率波，对大量光子才有意义。波粒二象性中所说的粒子，是指其不连续性，是一份能量。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。频率高的光子容易表现出粒子性；频率低的光子容易表现出波动性。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。由光子的能量E=h，光子的动量表示式也可以看出，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。3、物质波（德布罗意波）：由光的波粒二象性的思想推广到微观粒子和任何运动着的物体上去，得出物质波（德布罗意波）的概念：任何一个运动着的物体都有一种波与它对应，该波的波长=。 电子束穿过铝箔后的衍射图样是对物质波的实验验证。课本P38图4、光波、物质波不同于经典的波和经典的粒子，是一种概率波。电子干涉条纹实验是对概率波的验证。课本P41图5、不确定关系 在经典物理学中，可以同时用质点的位置和动量精确地描述它的运动，不但如此，知道了质点的加速度，还可以预言质点在以后任意时刻的位置和动量，从而描绘它运动的轨迹。 在微观物理学中，不确定关系告诉我们，如果要更准确地确定粒子的位置，那么动量的测量一定会更不准确。因而不能用“轨迹”来描述粒子的运动。我们不可能准确的知道单个粒子的运动情况，但是我们可以准确地知道大量粒子运动时的统计规律。例如：我们不能预言粒子通过挡板上的狭缝后落在屏上的位置，但可以准确地知道粒子落在屏上某点的概率，概率大的位置正好是某种波通过狭缝发生衍射时产生亮纹的位置。100、原子核式结构模型第51页：汤姆生模型（西瓜模型、枣糕模型）：原子是一个球体，正电荷弥漫性地均匀分布在整个球内，电子镶嵌其中。第52页：粒子散射实验：用粒子轰击金箔，结果是绝大多数粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的方向前进，但是有少数粒子（约占八千分之一）发生了较大的偏转，有的偏转的角度甚至大于900。第53页图：卢瑟福的核式结构模型：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运动。第53页：根据粒子散射实验可以用来确定原子核电荷量Q和估算原子核半径R101、氢原子光谱第54页：各种原子的发射光谱都是线状谱，每种原子都有自己特定的线状谱，因此这些谱线也叫元素的特征谱线。根据光谱鉴别物质和确定它的化学组成，这种方法叫做光谱分析。这种方法的优点是灵敏度高。只要某种元素在物质中的含量达到10-10g，就可以从光谱中发现它的特征谱线。第56页：与经典理论的困难：卢瑟福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实验。但是，经典物理学既无法解释原子的稳定性，又无法解释原子光谱的分离特征。102、原子的能级氢原子的能级图n E/eV 01 -13.62 -3.43 -1.514 -0.853E1E2E3第5758页：玻尔模型（引入量子理论，量子化就是不连续性，整数n叫量子数。）玻尔的三条假设（量子化）轨道量子化rn=n2r1 r1=0.5310-10m能量量子化： E1=-13.6eV原子在两个能级间跃迁时辐射或吸收光子的能量h=Em-En 从高能级向低能级跃迁时放出光子；从低能级向高能级跃迁时可能是吸收光子，也可能是由于碰撞。光照激发：遵循玻尔理论原子从低能级向高能级跃迁时只能吸收一定频率的光子；电子的碰撞激发：不遵循玻尔理论，可以吸收能量大于或等于能级差的电子电离： 从某一能级到被电离可以吸收能量大于或等于电离能的任何频率的光子。（如在基态，可以吸收E 13.6eV的任何光子，所吸收的能量除用于电离外，都转化为电离出去的电子的动能）。第59页：玻尔理论的局限性。由于引进了量子理论（轨道量子化和能量量子化），玻尔理论成功地解释了氢光谱的规律。但由于它保留了过多的经典物理理论，所以在解释其他稍微复杂一点的原子（如氦原子等）的光谱上都遇到很大的困难。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处附近单位体积内出现的概率是多少，而不能把电子的运动看做一个具有确定坐标的质点的轨道运动103、原子核的组成第65页：天然放射现象首先是由法国物理学家贝可勒尔发现的天然放射现象的发现，使人们认识到原子核也有复杂结构。第66页：种 类本 质质量（u）电荷（e）速度（c）电离性贯穿性射线氦核4+20.1最强最弱，纸能挡住射线电子1/1840-10.99较强较强，穿几mm铝板射线光子001最弱最强，穿几cm铅版第67页：卢瑟福发现质子，并猜想，原子核内可能还着另一种粒子，它的质量与质子相同，但是不带电，称为中子。最终由查德威克通过实验证实了这个猜想。质子和中子统称为核子。原子核的电荷数就是核内的质子数，也就是这种元素的原子序数，而原子核的质量数就是核内的核子数。同位素：质子数相同而中子数不同的原子核，其原子的核外电子都相同，因而其化学性质相同，在元素周期表中处于同一位置，因而互称同位素。104、原子核的衰变 半衰期说明：用半衰期公式进行定量计算不作要求第7071页：衰变：（核内）衰变：（核内）射线来源：衰变后的新原子核处于较高能级，辐射光子后跃迁到低能级。第71 页： 放射性元素的半衰期：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间叫半衰期。（因为放射性元素的衰变规律是对大量原子核的统计规律，对少数原子核衰变不再起作用.）。半衰期由核内部自身的因素决定，跟原子所处的物理（如压强、温度等）、化学状态（如单质或化合物）和外部条件都无关。105、放射性的应用与防护 放射性同位素第76页：原子核人工转变的三大发现：1919年卢瑟夫发现质子的核反应： N+HeO+H1932年查德威克发现中子的核反应： Be+HeC+n1934年约里奥居里夫妇发现放射性同位素和正电子的核反应： Al+He P+n PSi+e第7678页：放射性同位素的应用（1）利用它们的射线：如利用射线来检查金属内部有没有砂眼和裂纹，这叫射线探伤，利用放射线的贯穿本领了解物体的厚度和密度的关系，可以用放射性同位素来检查各种产品的厚度、密封容器中的液面高度，从而自动控制生产过程，利用射线杀死体内的癌细胞等.再如利用射线的电离作用，可以消除机器在运转中因摩擦而产生的有害静电，（2）作为示踪原子：如在生物科学研究方面，同位素示踪技术起着十分重要的作用，在人工方法合成牛胰岛素的研制、验证方向、示踪原子起着重要的作用.在输油管线漏的检查和对植物生长的检测方面，示踪原子都起着重要作用.106、核力与结合能 质量亏损第7980页：核力是短程力、具有饱和性。只有相邻的核子间才有核力作用原子核为了稳定，较轻的核质子数与中子数大致相等，较重的原子核，中子数多于质子数。越重的元素，中子数与质子数相差越多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，原子核越稳定质能方程：爱因斯担的相对论指出，物体的质量和能量存在着密切联系，即.这就是爱因斯坦的质能方程.107、核反应方程 在核反应中，质量数守恒、电荷数守恒。108、重核裂变 核聚变第8388页：释放核能的途径重核的裂变和轻核的聚变（1）裂变： 链式反应核反应堆：目前的所有正式运行的核电站都是应用裂变发电的。核反应堆的主要组成是：核燃料、减速剂、控制棒、冷却剂、水泥防护层（2）聚变： 又叫热核反应第十六章、动量守恒定律()动量守恒定律虽然是由牛顿运动定律导出的，但它适用于目前为止物理学研究的一切领域。()如果碰撞中机械能守恒，这样的碰撞叫做非弹性碰撞；如果碰撞中机械能不守恒，这样的碰撞叫做弹性碰撞。（）动量是状态量，也是矢量。（）动量的变化p表示某段过程末状态动量跟初状态动量的矢量差,p是矢量,方向与这段过程的速度变化的方向相同（）物体所受的合外力等于物体的动量变化率（）动量守恒定律成立的条件：系统不受外力或所受的外力和为零；系统所受内力远远大于外力，则系统的动量守恒。系统某一方向不受外力或所受外力的和为零，或所受内力远远大于外力，则该方向的动量守恒。（）动量守恒定律是自然界普遍适用的基本规律，同样适合解决微观高速物体第十七章、波粒二象性()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 ()我们周围的一切物体都在辐射电磁波()普朗克在研究黑体的热辐射问题时提出了能量子假说，借此得出黑体辐射强度按波长分布的公式。()虽然我们用肉眼看不见黑暗中的人，但此人也向外发出热辐射，我们可用红外摄像拍摄到此人。()光电效应这种现象用波动说无法解释，爱因斯坦提出了了光子说，认为光具有粒子性，从而解释了光电效应。()爱因斯坦在对光电效应的研究中，提出光子说，并给出了光子能量E=h()在光电效应现象中，入射光的强度越大，光电子的最大初动能越大()光电效应现象中，光电子的最大初动能与照射光的频率成正比()一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，可能是因为该束光的照射时间太短()对于任何一种金属都存在一个“最大波长”，入射光的波长必须小于此波长，才能产生光电效应()频率低、波长长的光，波动性特征显著，频率高、波长短的光，粒子性特征显著。()大量光子产生的效果往往显示出波动性，个别光子产生的效果往往显示粒子性。()牛顿的“微粒说”、惠更斯的“波动说”、爱因斯坦提出了“光子说”都圆满地说明了光的本性()光波的粒子性已被光电效应和康普顿效应所证实，物质波被电子的衍射图样所证实。()光既有粒子性，又有波动性，实物粒子只具有粒子性，没有波动性（）假设一个沿着一定方向运动的光子和一个静止的自由电子相互碰撞后，电子向某一方向运动。光子将偏离原运动方向，这种现象称为光的散射，散射后的光子跟原来的相比速率不变，波长变长，频率变低。这一过程满足动量守恒及能量守恒；证明了光的粒子粒子性。（）原子处于不同能级时，电子在各处出现的概率是不同的。用疏密不同的点子表示电子在各个位置可能出现的概率，得到的图像就象云雾一样，可以用形象地称之电子云。（）衍射现象限制了光学显微镜的分辨本领。（）从削弱衍射的影响这方面提高显微镜的分辨本领的途径有增大孔的尺寸和减小光的波长，电子显微镜采用了减小波长削弱衍射现象的角度。（）如果显微镜用质子流而不是电子流工作，它们加速后的速度相同，则采用质子流的显微镜的分辨本领有可能更高。()用质子流工作的显微镜比用相同速度的电子流工作的显微镜分辨率高()光的干涉现象中，干涉亮条纹部分是光子到达几率多的地方 ()电磁波和物质波都是概率波。()物质波是一种概率波，在微观物理学中可以用“轨迹”来描述粒子的运动()光的干涉、衍射现象说明光具有波动性，光电效应说明光具有粒子性()不确定关系告诉我们，不可能同时准确地知道粒子的位置和动量，因而也就不能用“轨迹”来描述粒子的运动。第十八章、原子结构()英国物理学家汤姆孙在研究阴极射线时发现了电子。()电子的发现使人们认识到原子不是组成物质的最小微粒，原子本身也是有结构的。()密立根利用油滴实验测得了电子的电量和质量。 ()卢瑟福的粒子散射实验揭示了原子核有复杂结构。()利用卢瑟福的粒子散射实验可以估测原子核的大小和所带的电量。()原子的核式结构是卢瑟福根据粒子散射现象提出的。()经典物理学可以解释原子的稳定性，但不能解释原子光谱的分立特征。()每种原子都有自己的特征光谱，可以利用它来鉴别物质和确定物质的组成。()玻尔的跃迁假设是根据原子的特征光谱提出的。 ()玻尔在研究原子结构中引进了量子化的观念。()波尔的原子结构理论是在卢瑟福的核式结构学说基础上引进了量子理论。()玻尔建立了量子理论，成功解释了各种原子发光现象。()按照玻尔理论，氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大轨道时，电子的动能减小，原子总能量增大。()当原子处于不同的能级时，电子在各处出现的概率是不一样的。()对于氢原子，量子数越大，其电势能也越大。 ()氢原子的能级是不连续的，但辐射光子的能量却是连续的。()氢原子辐射出一个光子后，氢原子的电势能增大，核外电子的运动加速度增大。()大量氢原子从n4的激发态跃迁到n2的激发态时，可以产生4种不同频率的光子。 ()玻尔在研究原子结构中引进了量子化的观念。 ()根据玻尔氢原子理论，一个氢原子从半径较小的轨道直接跃迁到半径较大的轨道需要吸收某一频率的光子。 ()氢原子从低能级跃迁到高能级要放出光子，从高能级跃迁到低能级要吸收光子。第十九章、原子核 ()卢瑟福预言了中子的存在，查德威克通过原子核人工转变德实验发现了中子。()贝克勒尔而通过对天然放射性的研究，发现原子核是由质子和中子组成的。()贝克勒尔发现了铀和含铀矿物的天然放射现象，从而揭示出原子核具有复杂结构。()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的元素都不能自发的发出射线。()卢瑟福通过 粒子轰击氮原子核发现了质子，并预言了中子，查德威克实验证实了这个猜想。()原子核衰变可同时放出、r射线，它们都是电磁波。()衰变所释放的电子是原子核内的中子转变为质子时所产生的。()发生 衰变时，生成核与原来的原子核相比，中子数减少了4