高中物理选修3-5复习

高中物理选修3-5,1.动量p: pmv,有大小有方向,是矢量,与动能的区别及联系: 动能是标量,2.冲量I: IFt,有大小有方向,是矢量,3.动量定理:物体所受合外力的冲量等于物体的动量变化,一冲量与动量、动量与动能概念专题,动量,二 动量定理应用专题,1.动量定理表示式: F合tmvt-mv0或者 F合tP上式表明冲量是动量变化的原因,2.变力的冲量:不能用Ft直接求解,如果用动量定理F合tP来求解,只要知道物体的始末状态,就能求出I,注意:若F是变力时,它的冲量不能写成Ft,而只能用I表示,3.动量定理”全程法”表示式: F1t1+F2t2+p-p有两个以上过程的问题, 可用”全程法”, 应用动量定理解释现象,（1）物体的动量变化一定，由t知，t越长，就越小；t越短，就越大。如人在高处向下跳，当落在水泥地板时，撞击力大，危险；当落在海绵上时，撞击力小，较安全；,（2）作用力一定，此时力的作用时间t越长，动量变化就越大，物体获得的速度越大；t越短，动量变化就小，物体获得的速度越小。如物体放在纸带上，慢拉纸带时，纸带相对于物体的速度较小，不易抽出；而迅速抽动纸带时，纸带相对于物体的速度较大，容易抽出纸带。,. 外力：所研究系统之外的物体对研究系统内物体的作用力内力：所研究系统内物体间的相互作用力,三 动量守恒条件及动量矢量性专题,3. 动量守恒条件的物理实质,由于研究对象是封闭的物理系统，系统内质点间相互作用的内力，总是等值反向而成对出现，它们只能使系统内相互作用的质点产生等值值而反向的动量变化，即内力的作用只是使动量在系统内重新分配，而不改变系统的总动量即作用前后系统总动量的大小和方向均不变,）规定正方向，确定初,末状态的物理量，已知数值要带正负号）列方程求解,4动量守恒定律的解题步骤：,）确定研究对象（物体系）,）做好受力分析与过程分析,）判定动量是否守恒,有一质量为m20kg的物体，以水平速度v5m/s的速度滑上静止在光滑水平面上的小车，小车质量为M80kg，物体在小车上滑行距离L 4m后相对小车静止。求：（1）物体与小车间的滑动摩擦系数。（2）物体相对小车滑行的时间内，小车在地面上运动的距离。,例1,解：画出运动示意图如图示,由动量守恒定律（m+M)V=mv,V=1m/s,由能量守恒定律,mg L = 1/2 mv2 - 1/2（m+M)V2,= 0.25,对小车 mg S =1/2MV2, S=0.8m,如图所示意装置,注意事项：斜槽口必须水平入射小球每次都必须从斜槽同一高度无初速滚下白纸铺好后不能移动入射小球的质量应大于被碰小球的质量,例：如图所示，两个质量相等的物体在同一高度沿倾角不同的两个光滑固定斜面由静止自由滑下，到达斜面底端的过程中，两种情况具有的物理量相同的是（ ） A重力的冲量 B弹力的冲量 C合力的冲量 D刚到达底端时的动能,例题2一粒钢珠从静止状态开始自由下落，然后陷入泥潭中，若把在空中自由下落的过程称为1，进入泥潭直到停住的过程称为2，则：A.过程1中钢珠动量的改变量等于重力的冲量；B.过程2中阻力的冲量的大小等于 过程1中重力的冲量大小；C.过程2中阻力的冲量的大小等于 过程1与过程2中重力的冲量大小；D.过程2中钢珠的动量改变量等于 阻力的冲量.,3个过程的动量定理方程,若子弹击中木块前的速度为v0，子弹的质量为m，木块的质量为M，那么（1）最大弹性势能的表达式（2）全过程损失的机械能的表达式,如图所示的装置中，木块B与水平面间接触是光滑的，子弹A沿水平方向射入木块后留在木块内，将弹簧压缩到最短，现将子弹、木块和弹簧合在一起做为研究对象（系统），则此系统在从子弹开始射入木块到弹簧压缩至最短的整个过程中（ ）A.动量守恒，机械能守恒B.动量不守恒，机械能不守恒C.动量守恒，机械能不守恒D.动量不守恒，机械能守恒,B,质量m1=10g的小球在光滑的水平面上以v1=30cm/s的速率向右运动，恰遇上质量m2=50g的小球以v2=10cm/s的速率向左运动。碰撞后（1）若两小球粘在一起，它们的速度为多少？损失的机械能？（2）若m2的小球停下来，则m1的速度大小为多少？损失的机械能？（3）若m1的小球停下来，则m2的速度大小为多少？损失的机械能？,（1）3.3cm/s，6.610-4J（2）20cm/s， 510-4J（3）这种情况不可能出现,一光电效应:,定义: 物体在光的照射下物体发射电子的现象.其中,发射出来的电子叫光电子,通过光电效应在回路中形成的电流叫光电流.饱和光电流：当阴极发出的电子全部到达阳极时形成的电流本质:光现象转化为电现象,2.工作原理：在光的照射下，阴极发射电子，电子被阳极收集，在回路中形成电流正向电压，反向电压，遏止电压,光的波粒二象性,（二） 光电效应的规律,2.条件性：对每一种金属,入射光的频率必须大于某一极限频率才能产生光电效应.,.瞬时性：入射光照射到金属上时,光电子的逸出几乎是瞬时的,一般不超过10-9秒,.最大初动能：与入射光的强度无关,与入射光的频率有关,频率越大, 最大初动能越大,.光电流大小：在单位时间里从极板K发出的光电子数跟入射光的强度成正比.,二能量量子假说,2.意义：能解释某些电磁波的辐射和吸收的实验现象，而这些现象是传统电磁理论难以解释的。,.内容：物体辐射的电磁波是通过内部的带电谐振子向外辐射的，谐振子的能量是不连续的，只能是h的整数倍， h称为一个能量量子。其中是谐振子的振动频率，h是一个常量。h6.6310-34JS,1.内容：光的能量是不连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光子。一个光子的能量为h,其中h为普朗克常量，v为光的频率。 或hc/, c为真空中光速， 为光的波长,光电子,2.光子假说的重要意义a.能解释光电效应b.光由大量的微粒即光子组成，光具有粒子性。光电效应现象证明光具有粒子性。,三爱因斯坦光子假说,3. 光电效应方程,光电子,逸出功W：使金属表面的电子脱离离子的束缚而逸出表面所需的能量,逸出功所需能量的来源：入射光子的能量,用x射线照射物体时,散射出来的X射线的波长会变长,这个现象称为康普顿效应.,四 康普顿效应,使光源S的强度充分弱，以至前一个光子已经消失在感光片上，后一个入射光子才从光源出发，用感光片记录暴光时间不同的情况下的干涉图样,五光的波粒二象性的本质,结论：光既有波动性又有粒子性，光具有波粒二象性光是一种概率波,光子的量子力学模型,波动性与粒子性的比较,个别（少数）光子行为易表现为粒子性，大量（多数）光子行为易表现为波动性,波长较长的，易表现为波动性；波长较短的，易表现为粒子性；,光的能量与其对应的频率成正比，而频率是反映波动特征的物理量因此h揭示了光的粒子性与波动性的密切联系,光在传播过程中，易表现为波动性在与其他物质相互作用时，易表现为粒子性,六德布罗意假说,1924年，德布罗意在博士论文中提出一个大胆的假设：任何一个实物粒子都和一个波相对应这种波后来称为德布罗意波，也称为物质波,德布罗意波长：,实验验证：年，戴维逊和汤姆生获得电子束在晶体上的衍射图样证实了实物粒子也具有波动性,不仅是电子，其他一切微观粒子都具有波粒二象性它们在空间各点出现的概率都可用波动规律描述因此，物质波是概率波,5对微观粒子的量子描述和对宏观物体的经典描述是完全不同的,量子描述只能给出微观粒子在空间各点出现的概率分布,无法给出微观粒子的运动轨道.,微观粒子的坐标和动量不可能同时完全精确地确定.,1. 物理意义：,微观粒子不可能同时具有确定的位置和动量。动量的不确定量P就越小，粒子位置的不确定量 x越大反之亦然。,2. 微观本质：,是微观粒子的波粒二象性及粒子空间分布遵从统计规律的必然结果。,七不确定关系,原子结构,氢光谱,1、在原子中心有很小的核(称为原子核)， 核外有电子绕核高速旋转。,2、原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中 在原子核里。,3、原子核的大小：,原子半径数量级为1010m, 原子核大小数量级为1015m,一、原子的核式结构：,卢瑟福,原子核具有复杂结构天然放射现象,二、玻尔的原子模型,原子只能处于一系列不连续的能量状态中，这些状态称为定态。,原子不同能量状态跟电子沿不同轨道绕核运动相对应。因定态不连续，所以电子可能轨道分布也是不连续的。,原子从一种定态跃迁到另一定态时,要辐射（或吸收）一定频率的光子,光子能量等于两定态的能量差。,三、能级：,1. 原子各个定态对应的能量是不连续的，这些能量值叫做能级。,2. 基态和激发态：能量最低的状态（对应n=1）叫做基态，其它状态（对应n=2、3、4）叫做激发态。,3. 能级公式,4. 能级图,几个重要的关系式,（1）能级公式,（2）跃迁公式,（3）半径公式,（4） 动能跟n 的关系,由,得,（5）速度跟n 的关系,（6）周期跟n的关系,关系式（5）（6）跟卫星绕地球运转的情况相似。,玻尔理论能够十分圆满地解释氢光谱并且预言了氢原子辐射电磁波谱的问题，其成功之处在于引进了量子化的观点；但是，在解释其它原子光谱时遇到了很大的困难，因为玻尔理论过多地保留了经典理论。 牛顿力学只适用于低速运动（相对于光速）的宏观物体，对于微观粒子的运动，牛顿力学不适用了。,四、玻尔理论的局限性：,例1、如图给出氢原子最低的四个能级，大量氢原子在这些能级之间跃迁所辐射的光子的频率最多有种，其中最小的频率等于赫（保留两个数字）。h=6.631034JS,6,1.61014,例2、欲使处于基态的氢原子激发，下列措施可行的是： （ ） A. 用10.2eV的光子照射. B. 用11.5 eV的光子照射. C. 用14 eV的光子照射. D. 用11.5 eV的电子碰撞. E. 用10 eV的电子碰撞.,提示：原子的跃迁公式只适用于光子和原子作用而 使原子在各定态之间跃迁的情况;,A C D,光子和原子作用而使原子电离时则不受此条件的限制,实物粒子与原子相互作用而使原子激发时，粒子的能量也不受上述条件的限制。,例3、 处于基态的一群氢原子受某种单色光的照射时， 只发射波长为 的三种单色光，且 ，则照射光的波长为( ),D,例4、根据玻尔理论，氢原子由外层轨道跃迁到内层轨道后（ ）A.原子的能量增加，电子的动能减小B.原子的能量增加，电子的动能增加C.原子的能量减少，电子的动能减小D.原子的能量减少，电子的动能增加,D,原子的能量等于电子动能加上电势能，其形式可与天体运动进行类比。,原子核,1、原子核的人工转变,发现质子,发现中子,2、原子核的组成： 质子中子 （质子和中子统称为核子）,质子的质量mp,中子的质量mn,一、原子核的组成,二、天然放射现象,1、天然放射现象：某些元素能自发地放出射线的现象 叫做天然放射现象。这些元素称为放射性元素。,2、三种射线,射线高速的粒子流，粒子是氦原子核，速度 约为光速1/10，贯穿能力最弱，电离能力最强。,射线高速的电子流，粒子是速度接近光速的负 电子，贯穿能力稍强，电离能力稍弱。,射线能量很高的电磁波，粒子是波长极短的 光子, 贯穿能力最强,电离能力最弱。,3.三种射线的来源：,粒子是核内两个质子和两个中子抱成团一起射出。,粒子是原子核内的中子转化成质子时放出的。,射线经常是伴随射线和射线产生的。,三、衰变,原子核放出射线后变成新的原子核,1. 衰变规律,衰变,质量数-4,电荷数-2,衰变,质量数不变,电荷数+1,原子核衰变时电荷数和质量都守恒。,2.半衰期 T：,放射性元素的原子核有半数发生衰变 所需的时间。,半衰期短的元素衰变得快，放射性较强,半衰期只与元素本身有关,与所处的物理、化学 状态及周围环境、温度等都无关。,衰变图象,半衰期是一种统计规律，对大量原子满足，对少数几个原子不满足。,四、放射性同位素,1、具有放射性的同位素，叫放射性同位素。,2、放射性同位素的原子核不稳定，能自发地放出射线、射线和射线而衰变。,3、应用 ：一是利用它产生的射线， 二是作为示踪原子。,例1、放射性原子核 经过一系列的衰变和衰变后成新原子核 ,其中经衰变的次数为n=_, 衰变的次数n=_ 。,分析：写出核反应方程式如下，,8,6,例2、关于元素放射性的半衰期下述正确的( ) A.放射性试样的总质量减半所需的时间B.放射性核的个数衰减到一半所需的时间C.加温,加压时半衰期不变D.与其它物质组成化合物时半衰期将变化,B C,例3、在中子、质子、电子、正电子、粒子中选出一个适当的粒子，分别填在下列核反应式的横线上:,粒子,电子,中子,核反应方程：,例4、将天然放射性物质放入顶端开有小孔的铅盒S里，放射线便从小孔中射出，沿带电平行金属板A、B之间的中线垂直于电场方向进入电场，轨道如图所示，则轨迹 是射线，轨迹 是射线，轨迹 是射线. 板带正电， 板带负电.,是射线的轨迹，是射线的轨迹.,1、核力：原子核中，将核子维系在一起的一种短程强作用力.,五、核能,2、核能：核子结合为原子核时释放的能量或原子核分解为核子时吸收的能量，叫做原子核的结合能，亦称核能.获得核能的两个基本途径是重核裂变和轻核聚变.,3、质量亏损：任何一个原子核的质量总是小于组成它的所有核子的质量和.这一个差值叫做质量亏损。 E m c2,注意：核反应过程中需遵循三个守恒定律：电荷数守恒定律、质量数守恒定律和动量守恒定律；质量亏损，并不是质量损失也不是质量消失了；不能理解为质量转化为能量，质量和能量分别是物质的属性之一，不能等同.,1、重核的裂变：重核俘获一个中子后分裂为几个中等质量的核的反应过程. 在裂变的同时要放出几个中子和大量的核能。,2、轻核的聚变：某些轻核结合成质量较大的核的核反应过程，同时放出大量的核能。