江苏省江安中学选修模块知识点整理

第1页共10页江苏省江安中学选修模块知识点整理内部资料---注意保管机械振动1.简谐运动的定义：（1）如果质点的位移与时间的关系遵从正弦函数的规律，即它的振动图像是一条正弦图线，这样的振动叫做简谐运动。（2）如果质点所受的力与它偏离平衡位置位移的大小成正比，并且总是指向平衡位置，质点的运动就是简谐运动。2．简谐运动的表达式为：)sin(tAx其中T23.弹簧振子和单摆都是理想化的简谐运动模型。其振动图像如图所示。弹簧振子的回复力：弹力。单摆的回复力不是合外力，是重力沿切线方向的分力F=-lmgX。例：1．振动着的单摆摆球，通过平衡位置时，它受到的回复力[]A．指向地面B．指向悬点C．数值为零D．垂直摆线，指向运动方向2.当摆角很小时（100），有关单摆振动的回复力及加速度说法正确的是（）A．摆球的加速度总是指向悬点B．摆线的加速度总是沿着切线方向C．摆球重力、摆线拉力及摆球所受向心力的合力是回复力D．摆球重力沿圆弧切线方向的分力是回复力4.实验：用单摆测重力加速度g（1）摆角控制在10度以内。（2）摆线的质量要小弹性要小，摆球尽量质量大体积小。摆长为细线长和小球半径之和。（3）测量周期时秒表计时从平衡位置开始，测多次全振动的时间，然后计算周期的测量（4）单摆的周期表达式：T=gl2，由此可以求当地重力加速度g=224Tl5.自由振动和受迫振动自由振动的特点：振动周期等于固有周期受迫振动的特点：做受迫振动的物体的频率等于驱动力频率，与固有频率无关。当驱动力频率等于固有频率时，振幅最大，叫做共振。共振曲线如图所示：实例：部队过桥要便步走，火车过桥要慢速，轮船航行要改变航速，防止共振。机械波第2页共10页1.机械波:机械振动在介质中的传播形成机械波.（1）机械波产生的条件:①波源；②介质（2）机械波的特点a.机械波传播的是振动形式和能量，但质点只在各自的平衡位置附近振动，并不随波迁移.b.介质中各质点的振动周期、频率、起振方向、振幅都相同.c.离波源近的质点带动离波源远的质点依次振动.d.波在同一种均匀介质中是匀速传播。2.波长、波速和频率及其关系（1）波长：在波动中，振动相位总是相同的两个相邻质点间的距离，（2）波速:机械波的传播速率由介质决定，与波源无关.（3）频率:波的频率始终等于波源的振动频率，与介质无关.（4）三者关系:fv3.波动图像与振动图像的比较：振动图象波动图象研究对象一个振动质点沿波传播方向所有的质点研究内容一个质点的位移随时间变化规律某时刻所有质点的空间分布规律图象物理意义表示一质点在各时刻的位移表示某时刻各质点的位移一个完整曲线占横坐标距离表示一个周期表示一个波长4.波的衍射波发生明显衍射现象的条件是:障碍物（或小孔）的尺寸比波的波长小或与波长差不多.5.波的干涉:产生干涉现象的条件:两列波的频率相同.6.多普勒效应:由于波源和观察者之间有相对运动使观察者感到频率发生变化的现象.应用：红移现象（远离地球的遥远星球发出的光被地球接收到的是成为波长更长的光），超声波测速仪。彩超（测血流速度）。光1.光从真空射入介质发生折射时，入射角α的正弦值与折射角β正弦值的比值叫做介质的“绝对折射率”，简称“折射率”。它表示光在介质中传播时，介质对光第3页共10页的一种特征。折射率vcnsinsin实例：彩虹、岸上的人看水里的鱼，位置比实际位置偏高。2.当光由光密介质射入光疏介质时，同时发生折射和反射。当入射角增大到某一角度，使折射角达到90°时，折射光完全消失，只剩下反射光，此现象称为全反射。这时的入射角叫临界角。公式为n=sin90°/sinc=1/sinc。实例：水中的气泡看起来特别明亮、“海市蜃楼”和“沙漠中的蜃景”。应用：光导纤维、全反射棱镜、自行车的尾灯。3.1801年，英国物理学家托马斯·杨(1773—1829)在实验室里成功地观察到了光的干涉。两列或几列光波在空间相遇时相互叠加，在某些区域始终加强，在另一些区域则始终削弱，形成稳定的强弱分布的现象。（1）双缝干涉：相邻两条亮纹（或暗纹）中心的距离：单色光：出现间距相等的亮暗相间的条纹。白光：出现亮暗相间的彩色条纹。其中央亮纹的中心是白色，边缘为红色。（2）薄膜干涉：由薄膜前后表面反射的两列光波叠加而成。实例：肥皂泡或水面上的油膜所形成的彩色花纹。牛顿环实验装置通常是由光学玻璃制成的一个平面和一个曲率半径较大的球面组成，在两个表面之间形成一劈尖状空气薄层。应用：检测平面是否平直。增透膜原料是氟化镁，厚度为绿光在介质中波长的1/4、涂有增透膜的镜头呈淡紫色。增反膜。全息照相。4.单缝衍射条纹的特征：中央亮纹宽而亮。往两侧条纹具有对称性，亮纹变窄、变暗。衍射实例：透过两支铅笔夹成的狭缝看日光灯、衍射光栅、泊松亮斑。5.光的偏振现象说明光是横波。应用：如在拍摄日落时水面下的景物、池中的游鱼、玻璃橱窗里的陈列物的照片时，由于水面或玻璃表面的反射光的干扰，常使景像不清楚。如果在照相机镜头前装一片偏振滤光片，让它的透振方向与反射光的偏振方向垂直，就可以减弱反射光而使景像清晰。液晶显示。观看立体电影（3D）。6.激光特点作用应用实例相干光可进行调制、传递信息。可作为相干光源。光纤通信全息照相激光干涉平行度好传播很远距离能保持一定强度，可精确测距测速。激光雷达测距可会聚于很小的一点，记录信息密度高。DVD、CD、VCD机，计算机光驱亮度高可在很小空间短时间内集中很大能量。激光切割、焊接、打孔医疗手术刀产生高压引起核聚变。人工控制聚变反应dLx第4页共10页电磁波1.麦克斯韦预言了电磁波的存在，赫兹用实验验证了电磁波的存在。2.电磁波：周期性变化的电场与周期性变化的磁场交替产生，由近及远地向周围传播，形成电磁波。3.对电磁波的认识：（1）电磁波在真空中传播时，它的电场强度与磁感应强度互相垂直，而且二者均与波的传播方向垂直，因此电磁波是横波。（2）电磁波在真空中的速度为光速。4.电磁波的应用电磁波谱特性应用真空中波长递变规律无线电波容易发生衍射通信和广播大于1mm红外线热效应红外线遥感小于1m大于700nm可见光引起视觉照明等700nm到400nm之间紫外线化学效应、荧光效应、能杀菌灭菌消毒、防伪5nm到370nm之间X射线穿透能力强医用透视、安检0.01nm到10nm之间γ射线穿透能力很强工业探伤、医用治疗小于0.01nm实例分析：天空为什么是亮的，因为大气把阳光向四面八方散射；天空看起来是蓝色的，是由于波长较短的光比波长较长的光更容易被大气散射；傍晚的阳光比较红，是由于大气对波长较短的光的吸收比较强。第5页共10页相对论简介1.狭义相对论的两个基本假设：（1）狭义相对性原理：在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的；（2）光速不变原理：真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的（麦克耳孙—莫雷实验得以证实）。2.狭义相对论的三个结论：（1）“同时”的相对性（沿观察者运动方向上，位置靠前的事件先发生）；（2）“长度”的相对性（动尺变短）（3）“时间”的相对性（动钟变慢）3.狭义相对论认为空间和时间与物质的运动状态有关。动量守恒定律1.内容：相互作用的几个物体组成的系统，如果不受外力作用，或它们受到的外力的合力为0，则系统的总动量保持不变。表达式m1v1+m2v2=m1'1v+m2'2v2.适用条件：（1）系统不受外力或系统所受外力的合力为零．（2）内力外力，如碰撞、爆炸等外力比起相互作用的内力来小得多，可以忽略不计．（3）某个方向上合力为零，则在该方向动量守恒3.碰撞（1）弹性碰撞：动量守恒，碰撞前后动能相等；（2）非弹性碰撞：动量守恒，碰撞前后动能不相等；完全非弹性碰撞：获得共同速度，动量守恒，动能损失最多。波粒二象性1.黑体与黑体辐射黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关，第6页共10页随着温度的升高：一方面，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；由此普朗克提出能量子的概念（E=h）.2.光电效应（1）定义：光的照射下从金属表面逸出电子的现象(发射出的电子称为光电子)．（2）产生条件：入射光的频率大于极限频率．（3）光电效应规律①每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．②光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入射光频率的增大而增大．③光电效应的发生几乎是瞬时的，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．如图，加正向电压，存在饱和电流加反向电压，存在遏制电压3.波粒二象性、物质波（1）光的波粒二象性①光电效应说明光具有粒子性，康普顿效应也说明光具有粒子性．光子的能量：ε=hv光子的动量：p=h/λ②大量光子运动的规律表现出光的波动性，单个光子的运动表现出光的粒子性．③光的波长越长，波动性越明显，越容易看到光的干涉和衍射现象．光的频率越高，粒子性越明显．（2）物质波任何一个运动的物体，小到微观粒子，大到宏观物体，都有一种波与它相对应，其波长λ=h/p，也称为德布罗意波或物质波。证实：1927年戴维孙和G.P.汤姆孙分别利用晶体做了电子衍射实验，得到了衍射图样，从而证实了电子的波动性应用：相同速度的质子显微镜和电子显微镜哪个分辨率高？答：质子显微镜特别提示：物质波既不是机械波，也不是电磁波，是一种概率波．原子结构1.汤姆孙发现电子，说明原子是有结构的，并提出了‘枣糕模型’；后来密立根通过“油滴实验”测出电子的电荷量。2.卢瑟福通过α粒子散射实验提出了原子核式结构模型：第7页共10页1234∞∞-54.3eV-13.6eV-6.0eV-3.4eV0(1)装置：用α粒子轰击金箔，(2)现象：绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进，但有少数α粒子发生了较大的偏转，并有极少数α粒子的偏转超过90°，有的甚至几乎达到180°而被反弹回来。(3)结论：原子核几乎集中了原子的全部质量及所有正电荷；根据数据可确定各元素原子核的电荷，估算原子核的半径。3.氢原子光谱：(1)卢瑟福原子核式模型的困难：①按经典理论电子绕核旋转，作加速运动，电子将不断向四周辐射电磁波，它的能量不断减小，将逐渐靠近原子核，最后落入原子核中。②轨道及转动频率不断变化，辐射电磁波频率也是连续的，原子光谱应是连续的光谱。实验表明原子相当稳定，这一结论与实验不符。实验测得原子光谱是不连续的线状谱。(2)玻尔原子理论：（1）原子能级是分立的，电子的轨道是量子化的（2）从一种能量状态跃迁到另一种能量状态，要辐射或吸收一定频率的光子，光子的频率符合hv=E2－E1，h为普郎克恒量，E2、E1分别为两能级对应的能量。对这一知识点清常见的考题有两类：①氢原子从高能级向低能级跃迁问题，氢原子从第n能级向低能级跃迁时，发出不同频率光子的可能数为)1(212nnCn。②氢原子由低能级向高能级跃迁问题此类问题可分为三种情况a.光子照射氢原子，当光子的能量小于电离能时，只能满足光子的能量为两定态间能级差时才能被吸收。b.光子照射氢原子，当光子的能量大于电离能时，任何能量的光子都能被吸收，吸收的能量一部分用来使电子电离，另一部分可用来增加电子离开核的吸引后的动能。c.当粒子与原子碰撞（如电子与氢原子碰撞）时，由于实物的动能可全部或部分被氢原子吸收，故只要入射粒子的动能大于或等于原子两能级的能量差，就可以使原子受激发而向高能级跃迁。例1.氦原子被电离一个核外电子，形成类氢结构的氦离子。已知基态的氦离子能量为E1=－54.4eV，氦离子能级的示意图如图所示。在具有下列能量的光子中，不能．．被基态氦离子吸收而发生跃迁的是：（）A．40.8eVB．43.2eVC．51.0eVD．54.4eV第8页共10页原子核1.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，方程为。卢瑟福预言中子的存在，查德威克发现中子，方程为（2）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。②1896年贝克勒耳发现放射性，在他的建议下