物理选修模块3—5考纲与教材导读课件

1、2015届高考物理备考三轮资料 谷城一中高三物理组 物理选修模块35知识梳理及考纲、教材导读主题一：碰撞与动量守恒【课标与考纲比照】教材目录高考大纲1、实验：探究碰撞中的不变量2、动量和动量定理3、动量守恒定律4、碰撞、反冲运动与火箭1、动量、动量定理、动量守恒定律及其运用（）2、弹性碰撞和非弹性碰撞（）（说明：只限于一维问题）3、实验：动量守恒定律建议：从考纲看，本主题的重点在动量定理和动量守恒定律的运用上，建议做适量典型题强化。【知识梳理】一、理解四个概念1、冲量：物体所受外力和外力作用时间的乘积；矢量；过程量；单位是。2、动量：物体的质量与速度的乘积；矢量；状态量；单位是；。3、动量变化

2、量：末动量减去初动量；矢量；过程量；。4、动量变化率：动量变化量与所用时间的比值；矢量；（f为合力）。二、掌握两个规律1、动量定理：内容：质点所受合外力的冲量等于其动量的变化量。表达式：。(矢量方程，应用时要规定正方向)2、动量守恒定律：内容：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。表达式： ；变形式。守恒条件：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，且作用时间极短；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。三、动量守恒定律应用1、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。弹性碰撞：碰撞过程中系统的动能无损失。

3、非弹性碰撞：碰撞过程中动能有损失的碰撞；如果两物体碰撞后黏合在一起，则动能损失最大，称为完全非弹性碰撞。特例1：a、b两物体发生弹性碰撞，设碰前a初速度为，b静止，则碰后速度特例2：对于一维弹性碰撞，若两个物体质量相等，则碰撞后两个物体互换速度（即碰后a的速度等于碰前b的速度，碰后b的速度等于碰前a的速度）2、反冲运动：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。特例：人船模型两个原来静止的物体（人和船）发生相互作用时，不受其它外力，对这两个物体组成的系统来说，动量守恒，且任一时刻的总动量均为零，由动量守恒定律，有 （若人

4、从船头走到船尾，则有几何关系,为船的长度） 3、碰撞问题同时遵守的三条原则：(1)系统动量守恒；(2)速度要符合物理情景；(3)不违背能量守恒碰撞过程满足ekek。【教材导读】§1实验探究碰撞中的不变量：本节着重看三个参考案例，思考两个方面的问题：实验原理、方法和结论；以这三个参考案例为背景，尝试改编成三个计算题。 §2动量和动量定理：本节重点是掌握四个概念和一个定理。四个概念冲量i、动量p、动量变化量p和动量变化率，并能加以比较；一个定理动量定理。另外，看一下【科学漫步】汽车碰撞试验，【问题与练习】t2和t4。 §3动量守恒定律：本节重点一是会根据牛顿运动定律和

5、运动学有关知识推导动量守恒定律；二是掌握动量守恒定律（包括定律内容、守恒条件、表达式和适用范围等）。另外，看一下【问题与练习】t4和t6，并尝试改编t4。 §4碰撞：本节重点是通过两个【思考与讨论】认识弹性碰撞和非弹性碰撞均遵从动量守恒定律，弹性碰撞同时还遵从机械能守恒定律，完全非弹性碰撞动能损失最大。并对弹性碰撞做定量计算和讨论。另外，看一下【科学漫步】中子的发现，【问题与练习】t2、t4和t5。通过t2总结碰撞问题遵循的三条原则：系统动量守恒动能不会增加符合物理实情；并尝试改编t5。§5反冲运动 火箭：本节要明确反冲运动遵循动量守恒定律，并熟练运用动量守恒定律解题。另外

6、，看一下【问题与练习】t1和t2，并尝试改编t1。【典型例题】【例题1】如图所示，c是静止放在光滑的水平面上的一块木板，木板的质量为2m.小木块b以2v0的初速度水平向右从木板左端滑上木板当b与c相对静止时，小木块a以v0的初速度水平向右从木板左端滑上木板小木块a和b质量均为m，它们与木板间的动摩擦因数均为，且木板足够长，重力加速度为g.求：小木块b的最终速度；木块b 、a依次从木板左端滑上木板的时间间隔；小木块a与小木块b的最终距离。【解析】当b与c相对静止时，其共同速度v1，根据动量守恒有：m·2v0(m2m)v1 得：v1v0a、b、c三物体组成的系统动量守恒，当三物体有共同速

7、度v2时，有：mv0(m2m)v1(mm2m)v2 得：v2v0木块b 、a依次从木板左端滑上木板的时间间隔等于b在c上滑行时间，对b有动量定理有： 解得：从木块b滑上木板c开始，到木块b与木板c相对静止，对木块b与木板c组成的系统运用动能定理，有：mgx1(m2m)vm(2v0)2 解得：x1从木块a滑上木板c开始，到木块a与木板c相对静止，对木块a、木块b与木板c组成的系统运用动能定理，有：mgx2(mm2m)v(m2m)vmv 解得：x2则小木块a与小木块b最终的距离为：xx1x2【例题2】如图所示，在水平光滑桌面上放一质量为2m的玩具小车，在小车的左侧固定一光滑圆弧轨道(是小车的一部分

8、)，其末端处水平用手将小车固定在桌面上，然后将质量为m的小球从光滑圆弧轨道某位置由静止释放，小球离开轨道后落在车上a点，oas.若小车不固定时，将该小球从光滑圆弧轨道同一位置由静止释放，则小球将落在车上距o点多远处？(设小车足够长，球不致落在车外)【解析】当小车固定不动时，设小球离开轨道水平部分时的速度大小为v，从离开水平轨道到落到车上a点所用时间为t，有： svt 当小车不固定时，设小球离开轨道水平部分时相对于地面的速度大小为v1，车速的大小为v2，由动量守恒定律有： mv12mv2 由机械能守恒定律，两次小球离开轨道水平部分时的总动能相同，则有： mv×2mvmv2 设小球落在车

9、上a处，oas1，则由平抛运动规律可知：s1(v1v2)t 联立解得：s1 s 【例题3】如图4所示，轻弹簧的一端固定，另一端与滑块b相连，b静止在水平导轨上的o点，此时弹簧处于原长，另一质量与b相同的滑块a从导轨上的p点以初速度v0向b滑行，当a滑过距离l时与b相碰碰撞时间极短，碰后a、b粘在一起运动设滑块a和b均可视为质点，与导轨的动摩擦因数均为.重力加速度为g.求：碰后瞬间，a、b共同速度的大小；若a、b压缩弹簧后恰能返回到o点并停止，求弹簧的最大压缩量【解析】设a、b质量均为m，a刚接触b时的速度为v1，碰后瞬间a、b共同的速度为v2，以a为研究对象，从p到o，由功能关系得：mglmv

10、mv以a、b为研究对象，碰撞瞬间，由动量守恒定律：mv12mv2解得：v2碰后a、b由o点向左运动，又返回到o点，设弹簧的最大压缩量为x.由功能关系：(2mg)·2x·(2m)v 解得：x 【例题4】在光滑的水平面上有一质量为2m的盒子，盒子中间有一质量为m的物体，如图所示物体与盒底间的动摩擦因数为现给物体以水平速度向右运动，当它刚好与盒子右壁相碰时，速度减为，物体与盒子右壁相碰后即粘在右壁上，求：(1)物体在盒内滑行的时间；(2)物体与盒子右壁相碰过程中对盒子的冲量【解析】 (1)对物体在盒内滑行的时间内应用动量定理得：(2)物体与盒子右壁相碰前及相碰过程中系统的总动量都

11、守恒，设碰撞前瞬时盒子的速度为，碰撞后共同速度为，由动量守恒有： 解得：设物体与盒子右壁相碰过程中对盒子的冲量,有动量定理得： 解得： 方向向右主题二：波粒二象性【课标与考纲比照】教材目录高考大纲1、能量量子化2、光的粒子性3、粒子的波动性 概率波4、不确定关系1、光电效应（）2、爱因斯坦光电效应方程（）建议：从考纲看，本主题只要求掌握光电效应实验规律和爱因斯坦光电效应方程。显然，“不确定关系”不作要求。【知识梳理】一、量子理论的建立 黑体和黑体辐射1量子理论的建立： 1900年德国物理学家普朗克提出振动着的带电微粒的能量只能是某个最小能量值的整数倍，这个不可再分的能量值叫做能量子= h，h为

12、普朗克常数（6.63×10-34j.s）2黑体：如果某种物体能够完全吸收入射的各种波长电磁波而不发生反射，这种物体就是绝对黑体，简称黑体。3黑体辐射：黑体辐射的规律为：温度越高各种波长的辐射强度都增加，同时，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动。（普朗克的能量子理论很好的解释了这一现象）二、光电效应 光子说 光电效应方程1、光电效应（表明光子具有能量）：在光（包括不可见光）的照射下从物体发射出电子的现象叫做光电效应，发射出来的电子叫光电子。2. 任何一种金属，都有一个极限频率叫截止频率，入射光的频率必须大于这个极限频率，才能产生光电效应；低于这个频率的光不能产生光电效应3. 光电子的

13、最大初动能与入射光的强度无关，只随着入射光频率的增大而增大4. 光电效应效应具有瞬时性：入射光照到金属上时，光电子的发射几乎是瞬时的，一般不超过10-9s5. 射出的电子存在饱和电流，这表明当入射光的频率大于极限频率时，入射光越强，单位时间内发射的光电子数越多，也就是光电流的强度与入射光的强度成正比6. 光电管的玻璃泡的内半壁涂有碱金属作为阴极k（与电源负极相连），是因为碱金属有较小的逸出功。7. 光子说：光本身就是由一个个不可分割的能量子组成的，频率为的光的能量子为h。这些能量子被成为光子。8. 光电效应方程：ek = h- wo（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

14、光电子克服正电荷引力所做的功。）三、康普顿效应（表明光子具有动量）11918-1922年康普顿（美）在研究石墨对x射线的散射时发现：光子在介质中和物质微粒相互作用，可以使光的传播方向发生改变，这种现象叫光的散射2在光的散射过程中，有些散射光的波长比入射光的波长略大，这种现象叫康普顿效应3光子的能量e=h，光子的动量p=h/四、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、衍射和偏振以无可辩驳的事实表明光是一种波；光电效应和康普顿效应又用无可辩驳的事实表明光是一种粒子，由于光既有波动性，又有粒子性，只能认为光具有波粒二象性。但不可把光当成宏观观念中的波，也不可把光当成宏观观念

15、中的粒子。少量的光子表现出粒子性，大量光子运动表现为波动性；光在传播时显示波动性，与物质发生作用时，往往显示粒子性；频率小波长大的波动性显著，频率大波长小的粒子性显著2光子的能量e=h，光子的动量p=h/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。由以上两式和波速公式c=还可以得出e=pc3物质波：1924年德布罗意（法）提出，实物粒子和光子一样具有波动性，任何一个运动着的物体都有一种与之对应的波，波长=h / p这种波叫物质波，也叫德布罗意波。4概率波：从光子的概念上看，光波是一种概率波。【教材导读】同学们可以重点看

16、教材§2光的粒子性一节，包括课后练习。熟练掌握光电效应实验规律和爱因斯坦光电效应方程，并能熟练进行简单计算。也可看一下§3粒子的波动性。【典型例题】1用波长为0的单色光照射金属钨，发出的光电子的最大初动能为ek.当改用波长为的单色光照射金属钨时，发出的光电子的最大初动能为 ，金属钨的截止频率是 已知真空中的光速和普朗克常量分别为c、h.【答案】hek 2在光电效应实验中，飞飞同学用同一光电管在不同实验条件下得到了三条光电流与电压之间的关系曲线(甲光、乙光、丙光)，如图7所示，则可判断出正确的是：（）a甲光的频率等于乙光的频率 b乙光的波长大于丙光的波长c甲光对应的光电子最大

17、初动能大于丙光的光电子最大初动能d甲光的强度大于乙光的强度e用强度相同的甲、丙光照射该光电管，则单位时间内逸出的光电子数相等【答案】abd主题三：原子结构【课标与考纲比照】教材目录高考大纲1、电子的发现2、原子的核式结构模型3、氢原子光谱4、波尔的原子模型1、氢原子光谱（）2、氢原子的能级结构、能级公式（）建议：从考纲看，本主题一是要知道氢原子光谱的分立特征，二是要熟练掌握波尔原子理论的基本假设（定态假设、跃迁假设和轨道量子化假设）。【知识梳理】一、原子核式模型机构11897年汤姆生（英）发现了电子，提出原子的枣糕模型，揭开了研究原子结构的序幕21909年起英国物理学家卢瑟福做了粒子轰击金箔的

18、实验，即粒子散射实验得到出乎意料的结果：绝大多数粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进，少数粒子却发生了较大的偏转，并且有极少数粒子偏转角超过了90°，有的甚至被弹回，偏转角几乎达到180°3卢瑟福在1911年提出原子的核式结构学说：在原子的中心有一个很小的核 ，叫做原子核，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里绕着核旋转。照这个学说，可很好地解释粒子散射实验结果，粒子散射实验的数据还可以估计原子核的大小（数量级为10-15m）和原子核的正电荷数（原子序数=核电荷数=质子数=核外电子数）二、氢原子的光谱1光谱的种类：（1）发射光谱分类：a.物质发

19、光直接产生的光谱 b.炽热的固体、液体及高温高压气体发光产生连续光谱 c.稀薄气体发光产生线状谱. 不同元素的线状谱线不同，又称特征谱线 （2）吸收光谱：连续谱线中某些频率的光被稀薄气体吸收后产生的光谱，元素能发射出何种频率的光，就相应能吸收何种频率的光，因此吸收光谱也可作元素的特征谱线。2氢原子的光谱是线状的（这些亮线称为原子的特征谱线），即辐射波长是分立的。3基尔霍夫开创了光谱分析的方法：利用元素的特征谱线（线状谱或吸收光谱）鉴别物质的分析方法。三、原子的能级1卢瑟福的原子核式结构学说跟经典的电磁理论发生矛盾（矛盾为：a、原子是不稳定的；b、原子光谱是连续谱），1913年玻尔（丹麦）在其基

20、础上，把普朗克的量子理论运用到原子系统上，提出玻尔理论。2玻尔理论的假设：（1）原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些状态中原子是稳定的，电子虽然绕核运动，但并不向外辐射能量，这些状态叫做定态。氢原子的各个定态的能量值，叫做它的能级。原子处于最低能级时电子在离核最近的轨道上运动，这种定态叫做基态；原子处于较高能级时电子在离核较远的轨道上运动的这些定态叫做激发态。（2）原子从一种定态（设能量为en）跃迁到另一种定态（设能量为em）时，它辐射（或吸收）一定频率的光子，光子的能量由这两种定态的能量差决定，即 h = en - em（3）原子的不同能量状态跟电子沿不同的圆形轨道绕核运动相对应。原

21、子的定态是不连续的，因此电子的可能轨道的分布也是不连续的。3玻尔计算公式： rn =n2 r1 , en = e1/n2 (n=1,2,3¼¼) r1 =0.53´10-10 m , e1 = -13.6ev ,分别代表第一条（即离核最近的）可能轨道的半径和电子在这条轨道上运动时的能量。（选定离核无限远处的电势能为零，电子从离核无限远处移到任一轨道上，都是电场力做正功，电势能减少，所以在任一轨道上，电子的电势能都是负值，而且离核越近，电势能越小。）4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（用加热的方法，使分子热运动加

22、剧，分子间的相互碰撞可以传递能量）。原子从低能级向高能级跃迁时只能吸收一定频率的光子；而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。一群氢原子处于量子数为n的激发态时，可能辐射出的光谱线条数为n=n(n+1)/2 。6玻尔模型的成功之处在于它引入了量子概念（提出了能级和跃迁的概念，能解释气体导电时发光的机理、氢原子的线状谱），局限之处在于它过多地保留了经典理论（经典粒子、轨道等），无法解释复杂原子的光谱。 7现代量子理论认为电子的轨道只能用电子云来描述。8光谱测量发现原子光谱是线状谱9. 赫兹实验证实了原子能量的量子化（即原子中分立能级的存在）【教材导读】同学们在看教材时，

23、把握两点：一是物理学史，即原子结构的建立过程：汤姆生发现电子枣糕模型卢瑟福粒子散射实验卢瑟福核式结构模型氢原子光谱规律波尔原子模型；二是熟练掌握波尔原子理论的基本假设（定态假设、跃迁假设和轨道量子化假设），氢原子的能级结构（能级图）、能级公式。侧重看教材§3氢原子光谱和§3波尔的原子模型。【典型例题】子与氢原子核(质子)构成的原子称为氢原子，它在原子核物理的研究中有重要作用如图为氢原子的能级示意图，假定光子能量为e的一束光照射容器中大量处于n2能级的氢原子，氢原子吸收光子后，发出频率为1、2、3、4、5和6的光，且频率依次增大，则e等于：ah(31) bh(56) ch3

24、dh4 【答案】c主题四：原子核【课标与考纲比照】教材目录高考大纲1、原子核的组成2、放射性元素的衰变3、探测射线的方法4、放射性的应用与防护5、核力与结合能6、核裂变7、核聚变8、粒子和宇宙1、原子核的组成、放射性、原子核的衰变、半衰期（）2、放射性同位素（）3、核力、核反应方程（）4、结合能、质量亏损（）5、裂变反应和聚变反应、裂变反应堆（）6、射线的危害与防护（）建议：从考纲看，本主题突出三点：一是原子核的组成和射线的实质和作用；二是掌握原子核的衰变规律（质量数守恒、电荷数守恒、动量守恒、能量守恒）、半衰期概念，会配平核反应方程；三是知道释放核能的有效途径裂变和聚变，会计算质量亏损和释放

25、的核能。【知识梳理】一、原子核的组成11919年卢瑟福用粒子轰击氮原子核发现质子即氢原子核。2卢瑟福预想到原子内存在质量跟质子相等的不带电的中性粒子。查德威克经过研究，证明：用天射线轰击铍时，会产生一种看不见的贯穿能力很强（10-20厘米的铅板）的不带电粒子，用其轰击石蜡时，竟能从石蜡中打出质子，此贯穿能力极强的射线即为设想中的中子。3、质子和中子统称核子，原子核的电荷数等于其质子数，原子核的质量数等于其质子数与中子数的和。具有相同质子数的原子属于同一种元素；具有相同的质子数和不同的中子数的原子互称同位素。4、天然放射现象（1）人类认识原子核有复杂结构和它的变化规律，是从天然放射现象开始的。（

26、2）1896年贝克勒尔发现放射性，在他的建议下，玛丽·居里和皮埃尔·居里经过研究发现了新元素钋和镭。（3）用磁场来研究放射线的性质5. 射线, 射线和射线：射线带正电，偏转较小，粒子就是氦原子核，贯穿本领很小，电离作用很强，使底片感光作用很强；射线带负电，偏转较大，是高速电子流，贯穿本领很强（几毫米的铝板），电离作用较弱；射线中电中性的，无偏转，是波长极短的电磁波，贯穿本领最强（几厘米的铅板），电离作用很小。二、原子核的衰变 半衰期1 原子核由于放出某种粒子而转变为新核的变化叫做原子核的衰变。在衰变中电荷数和质量数都是守恒的（注意：质量并不守恒。）。射线是伴随射线（辐射出氦

27、核）或射线（辐射出电子）产生的，没有单独的衰变（衰变：原子核处于较高能级，辐射光子后跃迁到低能级。）。2半衰期：放射性元素的原子核有半数发生衰变需要的时间。放射性元素衰变的快慢是由核内部本身的因素决定，与原子所处的物理状态或化学状态无关，它是对大量原子的统计规律。三、放射性的应用与防护 放射性同位素1放射性同位素的应用：a、利用它的射线（贯穿本领、电离作用、物理和化学效应）；b、做示踪原子。2放射性同位素的防护：过量的射线对人体组织有破坏作用，这些破坏往往是对细胞核的破坏，因此，在使用放射性同位素时，必须注意人身安全，同时要放射性物质对空气、水源等的破坏。四、核力与结合能 质量亏损1由于核子间

28、存在着强大的核力（核子之间的引力，特点：核力与核子是否带电无关 短程力，其作用范围为，只有相邻的核子间才发生作用），所以核子结合成原子核或原子核分解为核子时，都伴随着巨大的能量变化。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原子核的结合能，亦称核能。2我们把核子结合生成原子核，所生成的原子核的质量比生成它的核子的总质量要小些，这种现象叫做质量亏损。爱因斯坦在相对论中得出物体的质量和能量间的关系式e=mc2，就是著名的质能联系方程，简称质能方程。（此结论在计算中可直接应用）。五、原子核的人工转变原子核在其他粒子的轰击下产生新核的过程，称为核反应（原子核的人工转变）。在核反应中电荷数和质量数都是守恒的。举例：（1）如粒子轰击氮原子核发现质子；（2）1934年，约里奥·居里和伊丽芙·居里夫妇在用粒子轰击铝箔时，除探测到预料中的中子外，还探测到了正电子，这是第一次用人工方法得到放射性同位素。六、重核的裂变 轻核的聚变1、凡是释放核能的核反应都有质量亏损。核子