物理选修3-5-知识点总结

-1-高中物理选修3-5知识点梳理一、动量动量守恒定律1、动量：P=mv。单位是smkg.动量是矢量，其方向就是瞬时速度的方向。因为速度是相对的，所以动量也是相对的。冲量：FtI冲量是矢量，在作用时间内力的方向不变时，冲量的方向与力的方向相同；如果力的方向是变化的，则冲量的方向与相应时间内物体动量变化量的方向相同。若力为同一方向均匀变化的力，该力的冲量可以用平均力计算；若力为一般变力，则不能直接计算冲量。同一方向上动量的变化量=这一方向上各力的冲量和。动量定理：00PPmvmvItt动量与力的关系：物体动量的变化率等于它所受的力。2、动量守恒定律：当系统不受外力作用或所受合外力为零，则系统的总动量守恒。（适用于目前物理学研究的一切领域。）动量守恒定律成立的条件：①系统不受外力作用。②系统虽受到了外力的作用，但所受合外力为零。③系统所受的外力远远小于系统内各物体间的内力时，系统的总动量近似守恒（碰撞，击打，爆炸，反冲）。④系统所受的合外力不为零，但在某一方向上合外力为零，则系统在该方向上动量守恒。⑤系统受外力，但在某一方向上内力远大于外力，也可认为在这一方向上系统的动量守恒。常见类型：①由弹簧组成的系统，在物体间发生相互作用的过程中，当弹簧被压缩到最短或拉伸到最长时，弹簧两端的两个物体的速度必然相等。②在物体滑上斜面（斜面放在光滑水平面上）的过程中，由于物体间弹力的作用，斜面在水平方向上将做加速运动，物体滑到斜面上最高点的临界条件是物体与斜面沿水平方向具有共同的速度，物体到达斜面顶端时，在竖直方向上的分速度等于零。③子弹刚好击穿木块的临界条件为子弹穿出时的速度与木块的速度相同，子弹位移为木块位移与木块厚度之和。二、验证动量守恒定律（实验、探究）Ⅰ【注意事项】1．“水平”和“正碰”是操作中应尽量予以满足的前提条件．2．入射球的质量应大于被碰球的质量．3．入射球每次都必须从斜槽上同一位置由静止开始滚下．方法是在斜槽上的适当高度处固定一档板，小球靠着档板后放手释放小球．4.若利用气垫导轨进行实验，调整气垫导轨时注意利用水平仪器确保导轨水平。【误差分析】误差来源于实验操作中，两个小球没有达到水平正碰，一是斜槽不够水平，二是两球球心不在同一水平面上，给实验带来误差．每次静止释放入射小球的释放点越高，两球相碰时作用力就越大，动量守恒的误差就越小．应进行多次碰撞，落点取平均位置来确定，以减小偶然误差．三、碰撞与爆炸1.碰撞的特点：①相互作用的时间极短，可忽略不计。②系统的内力远大于外力，外力可忽略。③速度发生突变，物体发生的位移极小，可认为碰撞前后物体处于同一位置。2.爆炸的特点：作用时间短，内力非常大，机械能增加，动能会增加。3.碰撞中遵循的规律：动量守恒，动能不增加。4.一维碰撞：两个物体碰撞前后斗艳同一直线运动，这种碰撞叫做一维碰撞。5.碰撞的广义性：只要通过短时间作用，物体的动量发生了明显的变化，都可视为碰撞，与物体是否发生“接触”无关。6.碰撞的分类从运动角度分类；碰撞前后两球的运动速度方向与两球心的连线在同一条直线上的碰撞称为正碰（对心碰撞）；反之则为斜碰（非对心碰撞）。-2-从能量角度分类：①弹性碰撞：碰撞过程中无机械能的损失（碰撞后能分离）②非弹性碰撞：碰撞过程中机械能有了损失③完全非弹性碰撞：非弹性碰撞的一种，机械能损失最大（转化为内能等），碰撞物体粘合在一起，或具有相同的速度。7.弹性正碰的讨论在光滑水平面上质量为m1的小球以速度v0与质量为m2的静止小球发生弹性正碰，碰撞后它们的速度分别为v1，v2结论：①当m1＝m2时，v1＝0，v2＝v0，即碰撞后小球A静止，小球B以小球A的初速度运动，两球交换速度，且小球A的动能完全传递给小球B，因此，m1＝m2是动能传递最大的条件。②当m1＞m2时，v1＞0，即小球A、B向同一方向运动，因＜，所以速度大小为v1＜v2，即两小球不会发生第二次碰撞。若m1m2时，v1＝v0，v2＝2v0，即当质量很大的物体A碰撞质量很小的物体B时，物体A的速度几乎不变，物体B以2倍于物体A的速度向前运动。③当m1＜m2时，则v1＜0，即物体A反向运动。若m1m2时，v1＝－v0，v2＝0，即物体A以原来大小的速度反向运动，而物体B不动，物体A的动能完全没有传给物体B，因此，m1m2是动能传递最小的条件。四、反冲运动人船模型1.反冲：一个静止的物体在内力作用下分裂为两部分，一部分向某一个方向运动，另一部分必然向相反的方向运动的现象。（实质是相互作用的物体或同一物体的两部分之间的作用力和反作用力产生的效果。物体间发生相互作用时，有其他形式的能转变为机械能，所以系统的总动能增加，作用力和反作用力都做正功。）2.反冲运动中有时遇到的速度是两物体的相对速度，应将相对速度转换成对地速度。3.人船模型：两个原来静止的物体发生相互作用，若所受外力的矢量和零，则当其中一个物体相对于另一物体运动时，另一物体反向运动，这样的问题为“人船模型”。满足m1v1-m2v2=0m1x1-m2v2=0L船=X船+X人V人相对于船=V船+V人V喷出气体相对于火箭=V火箭+V气体五、波粒二象性一、黑体和黑体辐射1．热辐射现象任何物体在任何温度下都要发射各种波长的电磁波，并且其辐射能量的大小及辐射能量按波长的分布都与温度有关。这种由于物质中的分子、原子受到热激发而发射电磁波的现象称为热辐射。①.物体在任何温度下都会辐射能量。②.物体既会辐射能量，也会吸收能量。物体在某个频率范围内发射电磁波能力越大，则它吸收该频率范围内电磁波能力也越大。辐射和吸收的能量恰相等时称为热平衡。此时温度恒定不变。实验表明：物体辐射能多少决定于物体的温度（T）、辐射的波长、时间的长短和发射的面积。-3-2.黑体黑体是指在任何温度下，全部吸收任何波长的辐射的物体。（只与黑体的温度有关）3．实验规律：1）随着温度的升高，黑体的辐射强度都有增加；2）随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长较短方向移动。二、量子论量子论的主要内容：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1034J·s；光子的能量为h。三、光的粒子性1、光电效应⑴光电效应在光（包括不可见光）的照射下，从物体发射出电子的现象称为光电效应。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。⑵光电效应的实验规律：装置：如右图。①任何一种金属都有一个截止频率，入射光的频率必须大于这个截止频率才能发生光电效应。②光电子的最大初动能与入射光的强度无关，随入射光频率的增大而增大。从金属表面直接飞出的光电子才具有最大初动能。③大于截止频率的光照射金属时，光电流强度（反映单位时间发射出的光电子数的多少），与入射光强度成正比。④金属受到光照，光电子的发射一般不超过10－9秒。⑤遏止电压：使光电流减小到0的反向电压Uc。对于一定颜色的光，无论光的强弱如何，遏止电压都相同。2、光子说⑴.光子论：1905年爱因斯坦提出：空间传播的光本身就是由一个个不可分割的能量子组成的，这些能量子被称为光子。4、光子论对光电效应的解释金属中的自由电子，获得光子后其动能增大，当功能大于脱出功时，电子即可脱离金属表面，入射光的频率越大，光子能量越大，电子获得的能量才能越大，飞出时最大初功能也越大。⑵光电效应方程：0WhEkEk是光电子的最大初动能，当Ek=0时，W。为金属的逸出功。c为极限频率，c=hW0.3.康普顿效应①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。②康普顿效应：在光的散射中，除了与入射波长相同的成分外，还有波长大于入射波长的成分的现象。表明光子除了能量之外还有动量，深入地及时了光的粒子性的一面。4.光子的动量:p=ch=h。四、光的波粒二象性物质波不确定性关系Ⅰ1.光既表现出波动性，又表现出粒子性。光既不同于宏观概念的粒子，也不同于宏观概念的波。2.光的波动性的实验基础：干涉，衍射。3.大量光子表现出的波动性强，少量光子表现出的粒子性强；频率高的光子表现出的粒子性强，频率低的光子表现出的波动性强．-4-4.实物粒子也具有波动性，这种波称为德布罗意波，也叫物质波。物质波具有普遍性。物质波不同于机械波。满足下列关系：Phh，5.从光子的概念上看，光波是一种概率波。物质波也是概率波。6.不确定性关系：在微观物理学中，不可能同时准确的知道微观粒子位置和动量，这种关系叫不确定关系。表达式△x△p≥h/4π.其中△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，h是普朗克常量。五、原子核式结构模型1、电子的发现和汤姆生的原子模型：⑴电子的发现：1897年英国物理学家汤姆生，对阴极射线进行了一系列研究，从而发现了电子。电子的发现表明：原子存在精细结构，从而打破了原子不可再分的观念。且进一步研究发现电子是原子的组成部分。⑵汤姆生的原子模型：1903年汤姆生设想原子是一个带电小球，它的正电荷均匀分布在整个球体内，而带负电的电子镶嵌在正电荷中。2、粒子散射实验和原子核结构模型⑴α粒子散射实验：1909年，卢瑟福及助手盖革和马斯顿完成的.（α射线：从放射性物质中发射出来的快速运动的粒子，带有两个单位的正电荷，质量为氢原子的4倍。）①装置：如右图（在真空中）。②现象：a.绝大多数粒子穿过金箔后，仍沿原来方向运动，不发生偏转。b.有少数粒子发生较大角度的偏转c.有极少数粒子的偏转角超过了90°，有的几乎达到180°，即被反向弹回。⑵原子的核式结构模型：由于粒子的质量是电子质量的七千多倍，所以电子不会使粒子运动方向发生明显的改变，只有原子中的正电荷才有可能对粒子的运动产生明显的影响。如果正电荷在原子中的分布，像汤姆生模型那模均匀分布，穿过金箔的粒了所受正电荷的作用力在各方向平衡，粒了运动将不发生明显改变。散射实验现象证明，原子中正电荷不是均匀分布在原子中的。1911年，卢瑟福通过对粒子散射实验的分析计算提出原子核式结构模型：在原子中心存在一个很小的核，称为原子核，原子核集中了原子所有正电荷和几乎全部的质量，带负电荷的电子在核外空间绕核旋转。原子核半径约为10-15m，原子轨道半径约为10-10m。⑶光谱①观察光谱的仪器，分光镜（光栅或棱镜）②光谱的分类，产生和特征发射光谱连续光谱产生特征由炽热的固体、液体和高压气体发光产生的由连续分布的，一切波长的光组成明线光谱由稀薄气体或金属的蒸汽发光产生的由不连续的一些亮线组成。吸收光谱高温物体发出的白光，通过物质后某些波长的光被吸收而产生的，（得到的是所经物质的光谱）如太阳光谱。在连续光谱的背景上，由一些不连续的暗线组成的光谱-5-③光谱分析：一种元素，在高温下发出一些特点波长的光，在低温下，也吸收这些波长的光，所以把明线光波中的亮线和吸收光谱中的暗线都称为该种元素的特征谱线，（各种原子的线状谱中的明线比它的吸收光谱中的暗线多一些。）用来进行光谱分析。只有线状谱和吸收光谱可用于光谱分析。（不能通过光谱分析鉴别月球的物质成分，因为月球是靠反射太阳光才能使我们看到它。）六、氢原子光谱Ⅰ（原子光谱可间接反映原子结构的特征）氢原子是最简单的原子，其光谱也最简单。1885年，巴耳末对当时已知的，在可见光区的14条谱线作了分析，发现这些谱线的波长可以用一个公式表示：)121(122nRn=3，4，5，…式中R叫做里德伯常量，=1.10×107m-1这个公式称为巴尔末公式。（n7时氢原子所发出的光肉眼不能直接观察到。）除了巴耳末系（电子从较高能级跃迁到n=2能级发出的谱线属于巴耳末系），后来发现的氢光谱在红外和紫个光区的其它谱线也都满足与巴耳末公式类似的关系式。氢原子光谱是线状谱，具有分立特征。用经典的电磁理论无法解释原子的稳定性和原子光谱的分立特征。七、原子的能级Ⅰ玻尔的原子模型⑴原子核式结构模型与经典电磁理论的矛盾（两方面）a电子绕核作圆周运动是加速运动，按照经典理论，加