物理选修3—5,结论

导读：　物理选修3—5,结论(共5篇)物理选修3-5知识点_总结高中物理选修3-5一、动量守恒定律动量守恒 两个物体组成的系统系统总能量守恒 第一个过程动量守恒 三个物体组成的系统第二个过程动量守恒 系统总能量守恒 二、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...

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物理选修3—5,结论(一)
物理选修3-5知识点_总结

高中物理选修3-5

一、动量守恒定律

动量守恒 两个物体组成的系统系统总能量守恒 第一个过程动量守恒 三个物体组成的系统第二个过程动量守恒 系统总能量守恒 二、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ε的整数倍，这个不可再分的能量值ε叫做能量子ε= hν。h为普朗克常数（6.63×10-34

J.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黑体辐射） 三、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,证明光具有粒子性）

1）光的电磁说使光的波动理论发展到相当完美的地步，但是它并不能解释光电效应的现象。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）光电效应的研究结果：

①存在饱和电流，这表明入射光越强，单位时间内发射的光电子数越多；②存在遏止电压：Uce= EK；③截止频率：光电子的能量与入射光的频率有关，而与入射光的强弱无关，④当入射光的频率低于截止频率时不能发生光电效应；⑤效应具有瞬时性：光电子的发射几乎是瞬时的，一般不超过10-9

s。

2、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ν的光的能量子为hν。这些能量子被成为光子。 3、光电效应方程：EK = h- WO同时，h截止 = WO, Uce= EK 四、康普顿效应（表明光子具有动量,证明光具有粒子性） 1、1918-1922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、光子的动量： p=h/λ光子的能量ε= hν波速公式c=λν 五、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、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 λ=h / p，这种波叫物质波，也叫德布罗意波。 3、概率波：从光子的概念上看，光波是一种概率波。

4、△x表示粒子位置的不确定量，△

p表示粒子在x方向上的动量的不确定量。 (粒子位置的不确定量△x越小，粒子动量的不确定量△p越大，用单缝衍射进行解释） 六、原子核式模型机构

1、1897年汤姆孙（英）发现了电子，电子的发现证明原子可以再分. 汤姆生．．．

提出原子的枣糕模型。 2、1909年起英国物理学家卢瑟福做了α粒子轰击金箔的实验，即α粒子散射实验得到出乎意料的结果：绝大多数．．．．α粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进，少数．．α．粒子却发生了较大的偏转，并且有极少数α粒子偏转角超过了90°，有的甚至被弹回．．．．．

。 3、卢瑟福的α粒子散射实验证明原子具有核式结构：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。 按照这个学说，可很好地解释α粒子散射实验结果，α粒子散射实

验的数据还可以估计-15

．．原子核的大小（数量级为10m）和原子核的正电荷数。 七、氢原子的光谱

1、光谱的种类：（1）发射光谱：物质发光直接产生的光谱。炽热的固体、液体及高温高压气体发光产生连续光谱；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、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。 八、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∞n E /eV0

些状态叫做定态。氢原子的各4 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-3.4

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-13.6

激发态。

氢原子的能级图

（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（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：r2

2

n =nr1 , En = E1/n (n=1,2,3)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，电势能越小动能越大加速度越大周期减小。） 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。

5、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=。例一群氢原子处于量子数为n=4的激发态时，可能辐射出6种不同频率的光子.

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和夫兰克—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） 九、原子核的组成

1、1919年卢瑟福用α粒子轰击氮原子核发现质子即氢原子核。核反应方程

14

4177

N+2He

18

O+1H 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，

即中子。查德威克经过研究，证明中子的存在. 汤姆孙（英）发现了电子.核反应方程9

4

124Be+2HeC+1

60n

3、质子和中子统称核子，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）1896年贝克勒耳发现天然放射现象，天然放射的现象证明原子核有复杂结构. ①α射线带正电，α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；②β射线带负电，是高速电子流，贯穿本领很强（几毫米的铝板），电离作用较弱；β射线中的电子是由原子核中的中子分裂产生的,不是核外电子

③γ射线中电中性的，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。 十、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。）。γ射线是伴随．．α射线或β射线产生的，没有单独的γ衰变（γ衰变：原子核．．．处于较高能级．．．．

，辐射光子后跃迁到低能级。）。α衰变举例23892U

2344

90Th+2He; β

衰变举例

23490

Th

234

091Pa+1e

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。 ①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，②半衰期是对大量原子的统计规律．．．．．．．．．．。NN1

mm1n0()n，0()。

2

2十一、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。 十二、核力与结合能 质量亏损

1、由于核子间存在着强大的核力（核子之间的引力，特点：①核力与核子是否带电无关②短程力，其作用范围为2.010

10

m，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。比结合能越大,则原子核结合的越牢固.

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Emc2，就是著名的质能联系方程，简称质能方程。 1u 相当于931.5MeV 十三、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α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α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。核反应方程27Al+4

301

13

2He15P+0n，30

300

15

P14Si+1e这是第一次用人工方法得到放射性同位素。

十四、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。核子组成不同的原子核时，平均每个核子的质量亏损是不同的，所以各种原子核中核子的平均质量不同。核子平均质量小的，每个核子平均放的能多。铁原子核中核子的平均质量最小，所以铁原子核最稳定。凡是由平均质量大的核，生成平均质量小的核的核反应都是释放核能的。 2、1938年德国化学家哈恩和斯特拉斯曼发现重核裂变，铀核裂变

的核反应方程235

114192192U0n56Ba36Kr30n

。例 3、由于中子的增殖使裂变反应能持续地进行的过程称为链式反应。为使其容易发生，最好使用纯铀235。因为原子核非常小，如果铀块的体积不够大，中子从铀块中通过时，可能还没有碰到铀核就跑到铀块外面去了，因此存在能够发生链式反应的铀块的最小体积，即临界体积。发生链式反应的条件是裂变物的体积大于临界体积，并有中子进入。应用有原子弹、核反应堆。 核反应堆的能量主要来自于重核裂变

4、轻核结合成质量较大的核叫聚变。（例：2

3411H1H2He0n

）发生聚变的条件是：超高温（几百万度以上），因此聚变又叫热核反应。可以用原子弹来引起热核反应。应用有氢弹、可控热核反应。太阳的能量来自于轻核聚变.

物理选修3—5,结论(二)
物理选修3-5知识点_总结

物理选修3-5知识点总结

一、动量守恒定律

1、 动量守恒定律的条件：系统所受的总冲量为零（不受力、所受外力的矢量和为零或外力的作用远小于系统内物体间的相互作用力），即系统所受外力的矢量和为零。（碰撞、爆炸、反冲）

注意：内力的冲量对系统动量是否守恒没有影响，但可改变系统内物体的动量。内力的冲量是系统内物体间动量传递的原因，而外力的冲量是改变系统总动量的原因。

2、动量守恒定律的表达式 m1v1+m2v2=m1v1+m2v2 （规定正方向） △p1=—△p2

3、某一方向动量守恒的条件：系统所受外力矢量和不为零，但在某一方向上的力为零，则系统在这个方向上的动量守恒。必须注意区别总动量守恒与某一方向动量守恒。

4、碰撞

（1）完全非弹性碰撞：获得共同速度，动能损失最多动量守恒， ；

（2）弹性碰撞：动量守恒，碰撞前后动能相等；动量守恒， ；动能守恒， ；

特例1：A、B两物体发生弹性碰撞，设碰前A初速度为v0，B静止，则碰后速度

2mAv0mmABvB=． /// vAmAmBv0mAmB，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）

（3）一般碰撞：有完整的压缩阶段，只有部分恢复阶段，动量守恒，动能减小。

5、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mv = MV （注意：几何关系）

二、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ε的整数倍，这个不可再分的能量值ε叫做能量子ε= hν。h为普朗克常数（6.63×10J.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-34

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）

三、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）

（1）光的电磁说使光的波动理论发展到相当完美的地步，但是它并不能解释光电效应的现象。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。（实验图在课本）

（2）光电效应的研究结果：

新教材：①存在饱和电流，这表明入射光越强，单位时间内发射的光电子数越多；②存在遏止电压： ；③截止频率：光电子的能量与入射光的频率有关，而与入射光的强弱无关，当入射光的频率低于截止频率时不能发生光电效应；④效应具有瞬时性：光电子的发射几乎是瞬时的，一般不超过10s。

老教材：①任何一种金属，都有一个极限频率，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；②光电子的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；③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10s；④当入射光的频率大于极限频率时，光电流的强度与．．．．．．

入射光的强度成正比。

（3）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。

2、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ν的光的能量子为hν。这些能量子被成为光子。

3、光电效应方程：EK = h- WO （掌握Ek/Uc—ν图象的物理意义）同时，h截止 = 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光电子克服正电荷引力．．．．．．．．．

所做的功。）

四、康普顿效应（表明光子具有动量）

1、1918-1922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。 -9-9

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、光子的动量： p=h/λ

五、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。（P41 电子干涉条纹对概率波的验证）

2、光子的能量E=hν，光子的动量p=h/λ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ν和波长λ。由以上两式和波速公式c=λν还可以得出：E = p c。

3、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．．

波。（P38 电子的衍射图样；电子显微镜的分辨率为何远远高于光学显微镜）

4、概率波：从光子的概念上看，光波是一种概率波。

5、不确定关系： ，△x表示粒子位置的不确定量，△p表示粒子在x方向上的动量的不确定量。 （为何粒子位置的不确定量△x越小，粒子动量的不确定量△p越大，用单缝衍射进行解释？ P43 图）

六、原子核式模型机构

1、1897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。．．．．．．．．．．．

（谁发现了阴极射线？）

2、1909年起英国物理学家卢瑟福做了α粒子轰击金箔的实验，即α粒子散射实验（实验装置见必修本P257）得到出乎意料的结果：绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前．．．．

进，少数α．．．粒子却发生了较大的偏转，并且有极少数α粒子偏转角超过了90°，有的甚．至被弹回，偏转角几乎达到180°。（P53 图） ．．．．

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。

按照这个学说，可很好地解释α粒子散射实验结果，α粒子散射实验的数据还可以估．计原子核的大小（数量级为10m）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。

七、氢原子的光谱

1、光谱的种类：（1）发射光谱：物质发光直接产生的光谱。炽热的固体、液体及高温高压气体发光产生连续光谱； 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。

八、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

（能级图见3-5第64页）

（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 =nr1 , En = E1/n (n=1,2,3)r1 =0.5310 m , E1 = -13.6eV ,2 2-10-15

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。

5、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= 。

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和夫兰克—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）

九、原子核的组成

1、1919年卢瑟福用α粒子轰击氮原子核发现质子即氢原子核。核反应方程______________。

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，即中子。查德威克经过研究，证明：用天α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。核反应方程___ ______________。

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。【物理选修3—5,结论】

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。 ．．．．．．．．．．．．．．．

（2）1896年贝克勒耳发现放射性，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。

物理选修3—5,结论(三)
物理选修3-5知识点归纳

物理选修3-5知识点总结

一、动量守恒定律

1、 动量守恒定律的条件：系统所受的总冲量为零（不受力、所受外力的矢量和为零或外力的作用远小于系统内物体间的相互作用力），即系统所受外力的矢量和为零。（碰撞、爆炸、反冲） 注意：内力的冲量对系统动量是否守恒没有影响，但可改变系统内物体的动量。内力的冲量是系统内物体间动量传递的原因，而外力的冲量是改变系统总动量的原因。

2、动量守恒定律的表达式 m1v1+m2v2=m1v1+m2v2 （规定正方向） △p1=—△p2

3、某一方向动量守恒的条件：系统所受外力矢量和不为零，但在某一方向上的力为零，则系统在这个方向上的动量守恒。必须注意区别总动量守恒与某一方向动量守恒。

4、碰撞

（1）完全非弹性碰撞：获得共同速度，动能损失最多动量守恒， ；

（2）弹性碰撞：动量守恒，碰撞前后动能相等；动量守恒， ；动能守恒， ；

特例1：A、B两物体发生弹性碰撞，设碰前A初速度为v0，B静止，则碰后速度

2mAv0mmABvB=． /// vAmAmBv0mAmB，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）

（3）一般碰撞：有完整的压缩阶段，只有部分恢复阶段，动量守恒，动能减小。

5、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mv = MV （注意：几何关系）

二、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ε的整数倍，这个不可再分的能量值ε叫做能量子

ε= hν

h为普朗克常数（6.63×10J.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-34

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）

三、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）

（1）光的电磁说使光的波动理论发展到相当完美的地步，但是它并不能解释光电效应的现象。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。（实验图在课本）

（2）光电效应的研究结果：

新教材：①存在饱和电流，这表明入射光越强，单位时间内发射的光电子数越多；②存在遏

止电压： ；③截止频率：光电子的能量与入射光的频率有关，而与入射光的强弱无关，当入射光的频率低于截止频率时不能发生光电效应；④效应具有瞬时性：光电子的发射几乎是瞬时的，一般不超过10s。

老教材：①任何一种金属，都有一个极限频率，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；②光电子的最大初动能与入射．．．．．．．．．．．．光的强度无关，只随着入射光频率的增大而增大；③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10s；④当入射光的频率大于极限频率时，光电流的强度．．．．．．．

与入射光的强度成正比。

（3）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。

2、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ν的光的能量子为hν。这些能量子被成为光子。

3、光电效应方程： -9-9

EK = h- WO

（掌握Ek/Uc—ν图象的物理意义）同时，h截止 = 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光电子克服正电荷引力所做的功。） ．．．．

四、康普顿效应（表明光子具有动量）

1、1918-1922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、光子的动量： p=h/λ

五、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。（P41 电子干涉条纹对概率波的验证）

2、光子的能量E=hν，光子的动量p=h/λ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ν和波长λ。由以上两式和波速公式c=λν还可以得出：E = p c。

3、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

λ=h / p

这种波叫物质波，也叫德布罗意波。（P38 电子的衍射图样；电子显微镜的分辨率为何远远高于光学显微镜）

4、概率波：从光子的概念上看，光波是一种概率波。

5、不确定关系： ，△x表示粒子位置的不确定量，△p表示粒子在x方向上的动量的不确定量。 （为何粒子位置的不确定量△x越小，粒子动量的不确定量△p越大，用单缝衍射进行解释？ P43 图）

六、原子核式模型机构

1、1897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。（谁发现了阴极射线？）

2、1909年起英国物理学家卢瑟福做了α粒子轰击金箔的实验，即α粒子散射实验（实验装置见必修本P257）得到出乎意料的结果：绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进，少数α粒子却发生了较大的偏转，并且有极少数α粒子偏转角超过了90°，有的甚至被弹回，偏转角几乎达到180°。（P53 图） 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。

按照这个学说，可很好地解释α粒子散射实验结果，α粒子散射实验的数据还可以估．计原子核的大小（数量级为10m）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。

七、氢原子的光谱

1、光谱的种类：（1）发射光谱：物质发光直接产生的光谱。炽热的固体、液体及高温高压气体发光产生连续光谱； 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。

八、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。【物理选修3—5,结论】

（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 -15

h = En  Em

（能级图见3-5第64页）

（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 =nr1 , En = E1/n (n=1,2,3)r1 =0.53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、

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。

5、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= 。

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和夫兰克—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）

九、原子核的组成

1、1919年卢瑟福用α粒子轰击氮原子核发现质子即氢原子核。核反应方程______________。

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，即中子。查德威克经过研究，证明：用天α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。核反应方程___ ______________。

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。 ．．．．．．．．．．．．．．．

（2）1896年贝克勒耳发现放射性，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（图见3-5第74页）： 2 2-10

物理选修3—5,结论(四)
物理选修3-5 全本超详细总结

动量守恒定律

重难点知识归纳与讲解

（1）动量守恒定律．

①内容及表达式

a．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．这个结论叫做动量守恒定律．

b．动量守恒定律的公式为p=p′或m1v2＋m2v2=m1v1′＋m2v2′．

②动量守恒定律的研究对象是相互作用的物体组成的系统．

③系统“总动量保持不变”，不是仅指系统的初、末两个时刻的总动量相等，而是指系统在整个过程中任意两个时刻的总动量都相等，但决不能认为系统内的每一个物体的动量都保持不变．

④定律适用条件：系统不受外力或系统所受外力之和为零．

⑤动量守恒定律的五“性”

a．表达式的矢量性：对一维情况，先选定某一方向为正方向，速度方向与正方向相同的速度取正，反之取负，把矢量运算简化为代数运算．

b．速度的相对性：v1、v2、v1′、v2′必须是相对同一惯性参照系．

c．速度的同时性：表达式中v1、v2必须是相互作用前同一时刻的瞬时速度，v1′、v2′必须是相互作用后同一时刻的瞬时速度．

d．定律的整体性

所谓整体性是把所有研究对象看成一个系统，在列动量守恒方程式时，对整体列方程，这样系统中物体间的相互作用力可当作内力处理，只考虑系统始末状态的总动量，这样处理有利于简化运算过程，方便准确．

e．定律的广泛性：动量守恒定律具有广泛的适用范围，不论物体间的相互作用力性质如何；不论系统内部物体的个数；不论它们是否互相接触；不论相互作用后物体间是粘合还是分裂，只要系统所受外力之和为零，动量守恒定律都适用．动量守恒定律既适用于低速运动的宏观物体，也适用于高速运动的微观粒子间的相互作用，大到天体，小到基本粒子间的相互作用动量守恒定律都适用．

（2）定义比较法区分“外力之和”与“合外力”．

定义比较法是根据物理量的定义来进行比较的一种学习方法．主要用于区分两个或几个相近的或易相混的物理量的情况．

“外力之和”与“合外力”区分的学习用定义比较法．

动量守恒定律的表述：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．这里所说的“外力之和”与“合外力”不是一个概念．“合外力”是指作用在某个物体（质点）上的外力的矢量和，而“外力之和”是指把作用在系统上的所有外力平移到某点后算出的矢量和．尽管两概念都是外力的矢量和，但各外力的受力物体有相同和不同之分．“合外力”针对的是同一个物体而言的，“外力之和”是针对一个系统（多个物体的组合体）而言的．这一点一定要区分．

典型分析

例1、如图所示，A、B两物体质量之比mA∶mB＝3∶2，原来静止在平板小车C上，A、B

间有一根被压缩的弹簧，地面光滑，当弹簧突然释放后，则

A．若A、B与平板车上表面间的动摩擦因数相同，A、B组成系统的动量守恒

B．若A、B与平板车上表面间的动摩擦因数相同，A、B、C组成系统的动量守恒

C．若A、B所受的摩擦力大小相等，A、B组成系统的动量守恒

D．若A、B所受的摩擦力大小相等，A、B、C组成系统的动量守恒

解析：

如果A、B与平板车上表面间的动摩擦因数相同，弹簧释放后A

、B分别相对小车向左、向右滑动，它们所受的滑动摩擦力FA向右，FB向左，由于mA∶mB＝3∶2，所以FA∶FB＝3∶2，则A、B组成系统所受的外力之和不为零，故其动量不守恒，A选项错． 对A、B、C组成的系统，A、B与C间的摩擦力为内力，该系统所受的外力为竖直方向的重力和支持力，它们的合力为零，故该系统的动量守恒，和A、B与平板车间的摩擦因数或摩擦力是否相等无关，故B、D选项对．

若A、B所受的摩擦力大小相等，则A、B组成系统的外力之和为零，故其动量守恒．C选项正确．

说明：(1)判断系统的动量是否守恒时，要注意动量守恒的条件是系统不受外力或所受外力之和为零．因此，要区分清系统中的物体所受的力哪些是内力，哪些是外力．

(2)在同一物理过程中，系统的动量是否守恒，与系统的选取密切相关，如本例中第一种情况A、B组成的系统的动量不守恒，而A、B、C组成的系统的动量却是守恒的．因此，在利用动量守恒定律解决问题时，一定要明确在哪一过程中哪些物体组成的系统的动量是守恒的，即要明确研究对象和过程．

碰撞 反冲运动

重难点知识归纳与讲解

1、碰撞模型

(1)碰撞问题

碰撞是指相对运动的物体相遇时，在极短的时间内它们的运动状态发生了显著变化的过程.在碰撞现象中，一般内力都远大于外力，所以可以认为碰撞时系统的总动量守恒.

两物体相碰撞通常有两种情形：①碰撞过程无能量（动能）损失，称为完全弹性碰撞；②碰撞过程有部分能量（动能）损失，称为非弹性碰撞；其中若碰后两物体合为一个整体，以共同的速度运动，此类碰撞能量（动能）损失最多，称为完全非弹性碰撞 注意：相互作用的两个物体在很多情况下皆可当作碰撞处理，那么对相互作用中两物体相距恰“最近”、相距恰“最远”或恰上升到“最高点”等一类临界问题，求解的关键都是“速度相等”，具体分析如下：

甲 乙 丙

①在图甲中，光滑水平面上的A物体以速度υ去撞击静止的B物体，A、B两物体相距最近时，两物体速度必定相等，此时弹簧最短，其压缩量最大.

②在图乙中，物体A以速度υ0滑上静止在光滑水平面上的小车B，当A在B上滑行

的距离最远时，A、B相对静止，A、B两物体的速度必定相等.

③如图丙所示，质量为

M的滑块静止在光滑水平面上，滑块的光滑弧面底部与桌面相切，一个质量为m的小球以速度υ0向滑块滚来，设小球不能越过滑块，则小球到达

滑块上的最高点时（即小球的竖直速度为零时），两物体的速度肯定相等（方向为水平向右）.

（2）对心碰撞和非对心碰撞

1）对心碰撞

碰撞前后物体的速度都在同一条直线上的碰撞，又称正碰。

2）非对心碰撞

碰撞前后物体的速度不在同一条直线上的碰撞。

3）散射

指微观粒子的碰撞。

2、反冲运动

（1）反冲运动：两个物体相互作用，由于一个物体的运动，而引起另一个物体的反退运动。如原来静止的大炮，向前发射炮弹后，炮身要后退，炮身的后退就是反冲运动，再如，发射火箭时，火箭向下高速喷射气体，使火箭获得向上的速度，这也是反冲运动。

（2）反冲运动遵循的规律：反冲运动是系统内力作用的结果，虽然有时系统所受的合外力不为零，但由于系统内力远远大于外力，所以系统的总动量守恒。此外，如系统所受外力的合力不为零，但在某一方向上不受外力或在该方向上所受外力的合力为零，则在该方向上的动量（即总动量在该方向上的分量）是守恒的，这种某方向上的动量守恒应用很广泛。

3、火箭原理

火箭是反冲运动的重要应用，它是靠喷出气流的反冲作用而获得巨大速度的。现代火箭主要由壳体和燃料两大部分组成，壳体是圆筒形的，前端是封闭的尖端，后端有尾喷管，燃料燃烧时产生的高温高压气体以很大的速度从尾部向后喷出，火箭就向前飞去。 火箭向前飞行所能达到的最大速度，也就是燃料烧尽时火箭获得的最终速度，它跟什么因素有关呢？根据动量守恒定律，理论上的计算表明，最终速度主要取决于两个条件，一是喷气速度，二是质量比，即火箭开始飞行时的质量与燃料烧尽时的质量之比，喷气速度越大，质量比越大，火箭的最终速度也越大。为了提高喷气速度，需要使用高质量的燃料，目前常用的液体燃料是液氢，用液氧做氧化剂，质量比与火箭的结构和材料有关，现代火箭能达到的质量比不超过10.在现代技术条件下，一级火箭的最终速度还达不到发射人造卫星所需要的速度。所以，要发射卫星，必须采用多级火箭。 典例分析

例1、甲、乙两球在光滑水平轨道上同向运动，已知它们的动量分别是p甲=5 kg·m/s，

p乙=7 kg·m/s.甲追乙并发生碰撞，碰后乙球的动量变为p′乙=10 kg·m/s，则两球质

量m甲与m乙的关系可能是（ ）

A．m甲=m乙 B．m乙=2m甲

C．m乙=4m甲 D．m乙=6m甲

点拨：

由碰撞中动量守恒可求得p′甲=2kg·m/s.要使甲追上乙，则必有：

v甲>v乙，即

①

碰后p′甲、p′乙均大于零，表示同向运动，则应有：v′乙≥v′甲，即

②

碰撞过程中，动能不增加，则

正确答案应选C

动量定理

重、难点知识归纳及讲解

（一）冲量（I）

1、物理意义：表示物体在力的作用下经过一段时间累积的物理量。

2、定义：力F与力的作用时间t的乘积，叫做力F的冲量。

3、定义式：I=F·t.

4、冲量是矢量，方向由力的方向决定，与方向不变的力的方向相同。

5、单位：牛顿·秒（N·s）

6、冲量与力的比较

相同点：都是矢量，服从矢量的运算法则。

不同点：力具有瞬时性，其效果是产生加速度；冲量是过程量，力必须有一定的时间积累，其作用效果是改变物体的动量。

7、合力的冲量

（1）t相同，先求F合，再求I合=F合t.

（2）t不相同，先求各分力的冲量F1t1、F2t2„„等，再求合冲量。

（二）动量（p）

1、物理意义：动力学中描述物体运动状态的物理量，是状态量，具有相对性和瞬时性。

2、定义：物体的质量m和速度v的乘积mv，叫动量。

3、公式：p=mv

4、单位：千克·米/秒（kg·m/s）

5、动量是矢量，方向与速度的方向相同。

注：尽管1kg·m/s=1N·s，但冲量的单位必须用牛顿·秒，动量的单位必须用千克·米/秒。

6、动量与速度的区别

动量是动力学中反映物体运动状态的物理量，由m与v乘积决定，速度是运动学中反映物体运动状态的物理量，仅由v决定。

7、动量的变化（△p）

（1）末动量p与初动量p0的矢量差叫物体动量的变化。

（2）在一条直线上：△p=mv－mv。（选取一个正方向）。

不在一条直线上：由矢量运算法则求解。

如图：可由矢量三角形求△p.

（3）动量的变化△p是对应一物理过程的过程量，它的大小和方向由过程初、末状态动量的矢量差决定，不能由某一时刻的动量大小和方向决定。(可比较v与△v的差别)

（三）动量定理

1、动量定理的内容：物体所受合外力的冲量等于物体动量的变化。

2、表达式：I合=△p=p－p0.

F合t=mv－mv0.

或F1t1＋F2t2＋„＋Fntn=mv－mv0.

3、对动量定理的理解

（1）动量定理反映了合外力的冲量是物体动量变化的原因。

（2）动量定理是矢量方程，研究的对象一般是单个物体。

（3）动量定理的适用范围：可以是恒力也可以是变力；宏观低速运动的物体，或微观现象高速运动的粒子。

4、动量定理与牛顿第二定律

动量定理的表达式变形可以得到牛顿第二定律另一种表达式：

牛顿第二定律反映的是力与状态变化的瞬时关系，而动量定理是冲量与状态变化的过程关系。对于只涉及初、末状态的问题和变力问题，用动量定理这时就显露出独到的优越性。

5、用动量定理定性解释某些物理现象

用动量定理定性解释某些物理现象一般可分为两大类：

（1）物体的动量变化量△p是一定的，由可知，作用时间越短，力就越大；反之作用力越小。

（2）作用力不变，由△p=Ft可知，作用力时间越长，动量变化越大。

例4、据报道，1980年一架英国战斗机在威尔士上空与一只秃鹰相撞，飞机坠毁。小小的飞鸟撞坏庞大、坚实的飞机，真难以想象。试通过估计，说明鸟类对飞机的飞行的威胁，设飞鸟的质量m=1kg，飞机的飞行速度为v=800m/s，若两者相撞，试估算鸟对飞机的撞击力。

解析：

可认为碰撞前后飞机的速度不变，一直以800m/s的速度飞行，以飞机为参考系，以鸟为研究对象，由于撞击的作用很大，碰撞后可认为鸟同飞机一起运动，相对于飞机的末速度v′=0.设碰撞时鸟相对飞机的位移L=20cm（可认为是鸟的尺寸），则撞击的时间约为；

物理选修3—5,结论(五)
高中物理选修3-5知识点总结

选修3-5知识点归纳

一、动量守恒定律

1、 动量守恒定律的条件：系统所受的总冲量为零（不受力、所受外力的矢量和为零或外力的作用远小于系统内物体间的相互作用力），即系统所受外力的矢量和为零。（碰撞、爆炸、反冲）

注意：内力的冲量对系统动量是否守恒没有影响，但可改变系统内物体的动量。内力的冲量是系统内物体间动量传递的原因，而外力的冲量是改变系统总动量的原因。

2、动量守恒定律的表达式 m1v1+m2v2=m1v1/+m2v2/ （规定正方向） △p1=—△p2/

3、某一方向动量守恒的条件：系统所受外力矢量和不为零，但在某一方向上的力为零，则系统在这个方向上的动量守恒。必须注意区别总动量守恒与某一方向动量守恒。【物理选修3—5,结论】

4、碰撞

（1）完全非弹性碰撞：获得共同速度，动能损失最多动量守恒， ；

（2）弹性碰撞：动量守恒，碰撞前后动能相等；动量守恒， ；动能守恒， ；

特例1：A、B两物体发生弹性碰撞，设碰前A初速度为v0，B静止，则碰后速度 ，vB= ． 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）

（3）一般碰撞：有完整的压缩阶段，只有部分恢复阶段，动量守恒，动能减小。

5、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mv = MV （注意：几何关系）

二、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ε的整数倍，这个不可再分的能量值ε叫做能量子ε= hν。h为普朗克常数（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）

三、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）

（1）光的电磁说使光的波动理论发展到相当完美的地步，但是它并不能解释光电效应的现象。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。（实验图在课本）

（2）光电效应的研究结果：

新教材：①存在饱和电流，这表明入射光越强，单位时间内发射的光电子数越多；②存在遏止电压： ；③截止频率：光电子的能量与入射光的频率有关，而与入射光的强弱无关，当入射光的频率低于截止频率时不能发生光电效应；④效应具有瞬时性：光电子的发射几乎是瞬时的，一般不超过10-9s。

老教材：①任何一种金属，都有一个极限频率，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；②光电子的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；③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10-9s；④当入射光的频率大于极限频率时，光电流的强度与入射光的强度成正比。

（3）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。

2、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ν的光的能量子为hν。这些能量子被成为光子。

3、光电效应方程：EK = h - WO （掌握Ek/Uc—ν图象的物理意义）同时，h 截止 = 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光电子克服正电荷引力所做的功。）

四、康普顿效应（表明光子具有动量）

1、1918-1922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、光子的动量： p=h/λ

五、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。（P41 电子干涉条纹对概率波的验证）

2、光子的能量E=hν，光子的动量p=h/λ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ν和波长λ。由以上两式和波速公式c=λν还可以得出：E = p c。

3、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λ=h / p，这种波叫物质波，也叫德布罗意波。（P38 电子的衍射图样；电子显微镜的分辨率为何远远高于光学显微镜）

4、概率波：从光子的概念上看，光波是一种概率波。

5、不确定关系： ，△x表示粒子位置的不确定量，△p表示粒子在x方向上的动量的不确定量。 （为何粒子位置的不确定量△x越小，粒子动量的不确定量△p越大，用单缝衍射进行解释？ P43 图）

六、原子核式模型机构

1、1897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。（谁发现了阴极射线？）

2、1909年起英国物理学家卢瑟福做了α粒子轰击金箔的实验，即α粒子散射实验（实验装置见必修本P257）得到出乎意料的结果：绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进，少数α粒子却发生了较大的偏转，并且有极少数α粒子偏转角超过了90°，有的甚至被弹回，偏转角几乎达到180°。（P53 图）

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。

按照这个学说，可很好地解释α粒子散射实验结果，α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。

七、氢原子的光谱

1、光谱的种类：（1）发射光谱：物质发光直接产生的光谱。炽热的固体、液体及高温高压气体发光产生连续光谱； 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。

八、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，（能级图见3-5第64页）

（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=1,2,3??)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。

5、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= 。

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和夫兰克—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）

九、原子核的组成

1、1919年卢瑟福用α粒子轰击氮原子核发现质子即氢原子核。核反应方程______________。

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，即中子。查德威克经过研究，证明：用天α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。核反应方程___ ______________。

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。

（2）1896年贝克勒耳发现放射性，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（图见3-5第74页）：

①α射线带正电，偏转较小，α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；②β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；③γ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。

十、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。）。γ射线是伴随α射线或β射线产生的，没有单独的γ衰变（γ衰变：原子核处于较高能级，辐射光子后跃迁到低能级。）。α衰变举例 ；β衰变举例 。

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。N= ， m= 。

十一、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。

十二、核力与结合能 质量亏损

1、由于核子间存在着强大的核力（核子之间的引力，特点：①核力与核子是否带电无关②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（例_______________________）或原子核分解为核子（例_______ _____）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_________________，就是著名的质能联系方程，简称质能方程。 1u=_____________kg 相当于____________MeV （此结论在计算中可直接应用）。

十三、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α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α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。核反应方程______ ___________________这是第一次用人工方法得到放射性同位素。

十四、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。核子组成不同的原子核时，平均每个核子的质量亏损是不同的，所以各种原子核中核子的平均质量不同。核子平均质量小的，每个核子平均放的能多。铁原子核中核子的平均质量最小，所以铁原子核最稳定。凡是由平均质量大的核，

生成平均质量小的核的核反应都是释放核能的。

2、1938年德国化学家哈恩和斯特拉斯曼发现重核裂变，即一个重核在俘获一个中子后，分裂成几个中等质量的核的反应过程,这发现为核能的利用开辟了道路。铀核裂变的核反应方程________ _____________。

3、由于中子的增殖使裂变反应能持续地进行的过程称为链式反应。为使其容易发生，最好使用纯铀235。因为原子核非常小，如果铀块的体积不够大，中子从铀块中通过时，可能还没有碰到铀核就跑到铀块外面去了，因此存在能够发生链式反应的铀块的最小体积，即临界体积。

发生链式反应的条件是裂变物的体积大于临界体积，并有中子进入。应用有原子弹、核反应堆。

4、轻核结合成质量较大的核叫聚变。（例： ________）发生聚变的条件是：超高温（几百万度以上），因此聚变又叫热核反应。 太阳的能量产生于热核反应。可以用原子弹来引起热核反应。应用有氢弹、可控热核反应。

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