高中物理选修3-5知识点归纳

1 第一章 动量 1 冲量 物体所受外力和外力作用时间的 乘积 矢量 过程量 I Ft 单位是 N s 2 动量 物体的质量与速度的乘积 矢量 状态量 p mv 单位是 kg m s 1kg m s 1 N s 3 动量守恒定律 一个系统不受外力或者所受外力 之和为零 这个系统的总动量保持不 变 4 动量守恒定律成立的条件 系统不受外力或者所受外力的矢 量和为零 内力远大于外力 如果在 某一方向上合外力为零 那么在该方 向上系统的动量守恒 5 动量定理 系统所受合外力的冲量等于动量 的变化 I mv mv 末初 6 反冲 在系统内力作用下 系统内一部 分物体向某方向发生动量变化时 系 统内其余部分物体向相反的方向发生 动量变化 系统动量守恒 7 碰撞 物体间相互作用持续时间很短 而物体间相互作用力很大 系统动量 守恒 8 弹性碰撞 如果碰撞过程中系统的动能损失 很小 可以略去不计 这种碰撞叫做 弹性碰撞 9 非弹性碰撞 碰撞过程中需要计算损失的动能 的碰撞 如果两物体碰撞后黏合在一 起 这种碰撞损失的动能最多 叫做 完全非弹性碰撞 第二章 波粒二象性 1 热辐射 一切物体都在辐射电磁波 这种 辐射与物体的温度有关 所以叫做热 辐射 2 黑体 如果某种物体能够完全吸收入射 的各种波长的电磁波而不发生反射 这种物质就是绝对黑体 简称黑体 3 黑体辐射 黑体辐射的电磁波的强度按波长 分布 只与黑体的温度有关 4 黑体辐射规律 一方面随着温度升高各种波长的 辐射强度都有增加 另一方面 辐射 强度的极大值向波长较短的方向移动 5 能量子 普朗克认为振动着的带电粒子的 能量只能是某一最小能量的整数倍 这个不可再分的最小能量值叫做能 量子 并且 h 是电磁波的频 率 h 为普朗克常量 h 6 63 10J s 光子的能量为 34 h 2 6 光电效应 照射到金属表面的光使金属中的 电子从表面逸出的现象 逸出的电子 称为光电子 电子脱离某种金属所做 功的最小值叫逸出功 光电子的最大 初动能 E h W 每种金属都有发 k 生光电效应的极限频率和相应的红线 波长 光电子的最大初动能随入射光 频率的增大而增大 7 光的散射 光在介质中与物质微粒相互作用 因而传播方向发生改变的现象 8 康普顿效应 在研究电子对 X 射线的散射时发 现有些散射波的波长比入射波的波长 略大 康普顿认为这是因为光子不仅 有能量 还有动量 说明了光具有粒 子性 9 X 光的产生 电热丝被普通的电源加热放出电 子 电子被高压电源的电场加速 打 到阳极金属上 可激发金属的原子核 内层电子到激发态 激发态不稳定 电子会自动跃迁到基态 此时发出 X 光 10 光子的动量 由于光子的能量是 h 由相对 论知 E mc 因此 m 动量 p 2 2 c h c h h 11 光的波粒二象性 光的波动性和粒子性是光在不同 条件下的具体表现 具有统一性 光 子数量少时 粒子性强 数量多时 波动性强 频率高粒子性强 波长大 波动性强 12 物质波 也叫德布罗意波 任何一个运动 的物体都有一种波与之对应 其波长 宏观物体也存在波动性 波 p h 长很小 13 概率波 光子在空间出现的可能性大小可 以用波动规律来描述 概率大的地方 到达的光子就多 反之则少 光波实 质上是一种概率波 14 不确定关系 也称作海森伯测不准原理 以 x 表示粒子位置的不确定量 以p 表示粒子在 x 方向上动量的不确定量 那么xp 4 h 第三章 原子物理 1 电子的发现 1897 年 英国物理学家汤姆生发 现了电子 并提出了原子的枣糕式模 型 2 粒子散射实验 1909 1911 年 英国物理学家卢 瑟福用粒子轰击金箔 发现绝大多 数粒子穿过金箔后基本上按原来的 3 方向前进 少数粒子发生了大角度 偏转 提出了核式结构模型 3 玻尔原子理论的三条假说 原子能量的量子化假说 即原子 只能处于一系列不连续的能量状态中 一种能量值对应一种状态 这些状态 叫做定态 原子能级的跃迁假说 即 原子从一种定态跃迁到另一种定态时 原子辐射或者吸收一定频率的光子 光子的能量差由这两种定态的能量差 决定 h E E 原子中电子运 初末 动轨道量子化假说 即原子的不同能 量状态对应于电子的不同运行轨道 电子可能的运动轨道是不连续的 4 能级 在玻尔模型中 原子的可能状态 是不连续的 因此各状态对应的能量 也是不连续的 这些能量值叫做能级 各状态的标号 1 2 3 叫做量子 数 通常用 n 表示 能量最低的状态 叫做基态 其他状态叫做激发态 基 态和激发态的能量分别用 E E E 12 表示 3 5 氢原子能级 E 13 6eV E 3 4eV E 123 1 51eV 满足 E E n 1 2 3 n 2 1 n 1 6 原子跃迁 只发出或吸收特定频率的光 可 能直接跃迁或间接跃迁 两种情况辐 射或吸收的光子的频率不同 一群处 于 n k 能级的氢原子向基态或较低激 发态跃迁时 可能产生的光谱线条数 N 2 1 kk 7 电离 若想把处于某一定态上的原子的 电子电离出去 就需要给原子一定的 能量 如氢原子基态电子电离的电离 能是 13 6eV 只要等于或大于 13 6eV 的光子都能使基态的氢原子吸收而发 生电离 入射光的能量越大 原子电 离后产生的自由电子的动能越大 8 电子云 玻尔模型引入了量子化观点 但 不完善 在量子力学中 核外电子并 没有确定的轨道 玻尔的电子轨道只 不过是电子出现概率较大的地方 把 电子的概率分布用图像表示时 用小 黑点的稠密程度代表概率的大小 其 结果如同电子在原子核周围形成云雾 称为 电子云 9 原子核 由质子和中子组成 质子数决定 元素的化学性质 同种元素的质子数 和核外电子数相同 但中子数可以不 同 10 同位素 具有相同质子数 不同中子数的 原子互称同位素 氕 H 氘 1 1 H 氚 H 是氢的三种同位素 2 1 3 1 4 11 原子核的衰变 天然放射现象说明原子核具有复 杂的结构 原子核放出粒子或粒 子 放出后就变成新的原子核 这种 变化称为原子核的衰变 原子核衰变 前后的电荷数和质量数都守恒 12 衰变 XY He UTh A Z 4 2 A Z 4 2 238 92 234 90 He 4 2 13 衰变 XY e ThPa A Z A Z 1 0 1 234 90 234 91 0 1 e 14 衰变 伴随着衰变和衰变同时发生 放出光子流 不改变原子核的质量数 和电荷数 实质是当放射性物质发生 衰变和衰变时 产生的某些新核 由于具有过多的能量而处于高能级 在向低能级跃迁的过程中放出射线 15 半衰期 放射性元素的原子核有半数发生 衰变所用的时间 大量原子核衰变遵 循的规律 用符号表示 大小由放 射性元素的原子核内部的本身因素决 定 跟原子所处的物理状态和化学状 态无关 16 核反应规律 遵循质量数守恒而不是质量守恒 核反应中一般会有质量亏损 从而释 放出核能 而原子核分解成质子和中 子时要吸收一定的能量 这两种过程 都遵循爱因斯坦质能方程 17 原子核的人工转变 1919 年卢瑟福发现质子 N HeO H 14 7 4 2 17 8 1 1 1932 年查德威克发现了中子 Be HeC n 9 4 4 2 12 6 1 0 1934 年约里奥 居里夫妇发现正 电子 Al HeP n PSi 27 13 4 2 30 15 1 0 30 15 30 14 e 0 1 18 重核裂变 重核俘获一个中子后分裂成几个 中等质量核的反应过程 核反应堆原 理 19 链式反应 重核裂变时放出几个中子 再引 起其它重核裂变而使裂变反应不断自 动进行下去 原