第63讲氢原子光谱原子能级
知识整合
一、电子的发现
英国的物理学家________发现了电子．引发了对原子中正负电荷如何分布的研究．
二、氢原子光谱
1．光谱
(1)光谱
用光栅或棱镜可以把光按波长展开，获得光的________(频率)和强度分布的记录，即光谱．
(2)光谱分类
有些光谱是一条条的______，这样的光谱叫做线状谱．
有的光谱是连在一起的________，这样的光谱叫做连续谱．
(3)氢原子光谱的实验规律
氢原子光谱是________谱．
巴耳末线系是氢原子光谱在可见光区的谱线，其波长公式1
λ
＝________，(n＝3，4，5，…)，
R是里德伯常量，R＝1.10×107m－1，n为量子数．
核式结构模型正确的解释了α粒子散射实验的结果，但是，经典物理学既无法解释原子的稳定性，又无法解释氢原子光谱的分立特性．
三、玻尔理论
玻尔提出了自己的原子结构假说，成功的解释了原子的稳定性及氢原子光谱的分立特性． (1)轨道量子化：电子绕原子核运动的轨道的半径不是任意的，只有当半径的大小符合一定条件时，这样的轨道才是可能的．电子的轨道是量子化的．电子在这些轨道上绕核的转动是稳定的，不产生电磁辐射．
(2)能量量子化：当电子在不同的轨道上运动时，原子处于不同的状态，原子在不同的状态中具有不同的能量．因此原子的能量是量子化的．
这些量子化的能量值叫做________．原子中这些具有确定能量的稳定状态，称为________．能量最低的状态叫做________，其他的状态叫做________．
原子只能处于一系列不连续的轨道和能量状态中，在这些能量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，保持稳定状态．
(3)跃迁频率条件：原子从一种定态跃迁到另一种定态时，它辐射或吸收一定频率的光子，光子的能量由这两个定态的能量差决定，即h ν＝________.(h 是普朗克常量，h ＝6.63×10－34
J ·s )
四、氢原子的能级、半径公式 1．氢原子的能级和轨道半径
(1)氢原子的能级公式：E n ＝E 1
n 2(n ＝1，2，3，…)，其中E 1为基态能量，其数值为E 1＝－
13.6 eV .
(2)氢原子的半径公式：r n ＝n 2
r 1(n ＝1，2，3，…)，其中r 1为基态半径，又称玻尔半径，
其数值为r 1＝0.53×10－10
m .
方法技巧考点 能级跃迁与光谱线
1．对氢原子的能级图的理解
氢原子能级图的意义：
(1)能级图中的横线表示氢原子可能的能量状态——定态．相邻横线间的距离不相等，表示相邻的能级差不等，量子数越大，相邻的能级差越小．
(2)横线左端的数字“1，2，3…”表示量子数，右端的数字“－13.6，－3.4…”表示氢原子的能级．
(3)带箭头的竖线表示原子由较高能级向较低能级跃迁，原子跃迁条件为：h ν＝E m －E n . 2．关于能级跃迁的五点说明 (1)当光子能量大于或等于13.6 eV 时，也可以被处于基态的氢原子吸收，使氢原子电离；当处于基态的氢原子吸收的光子能量大于13.6 eV ，氢原子电离后，电子具有一定的初动能．
(2)电子动能：电子绕氢原子核运动时静电力提供向心力，即k e 2
r ＝m v 2
r ，所以E k n ＝k e
2
2r n
，
随r 增大而减小．
(3)电势能：当轨道半径减小时，静电力做正功，电势能减少；反之，轨道半径增大时，电势能增加．
(4)原子能量：E n ＝E p n ＋E k n ＝E 1
n
2，随n 增大而增大，其中E 1＝－13.6 eV .
(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：N ＝C 2
n ＝n （n －1）
2
. 3．原子跃迁的两种类型
(1)原子吸收光子的能量时，原子将由低能级态跃迁到高能级态．但只吸收能量为能级差的光子，原子发光时是由高能级态向低能级态跃迁，发出的光子能量仍为能级差．
(2)实物粒子和原子作用而使原子激发或电离，是通过实物粒子和原子碰撞来实现的．在碰撞过程中，实物粒子的动能可以全部或部分地被原子吸收，所以只要入射粒子的动能大于或等于原子某两个能级差值，就可以使原子受激发而跃迁到较高的能级；当入射粒子的动能大于原子在某能级的能量值时，也可以使原子电离．
【典型例题1】 (17年苏锡常镇二模)由玻尔原子理论，氦离子He ＋
能级如图所示，电子在n ＝3轨道上比在n ＝4轨道上离氦核的距离________(选填“大”或“小”)．当大量处
在n ＝3的激发态的He ＋
发生跃迁时，所发射的谱线有________条．
【学习建议】 熟悉谱线的计算公式N ＝C 2
n ＝n （n －1）2
.
(17年苏锡常镇一模)欧洲核子研究中心的科学家通过大型强子对撞机俘获
了少量反氢原子．反氢原子是由一个反质子和一个围绕它运动的正电子组成．反质子和质子具有相同的质量，且带着等量异种电荷．反氢原子和氢原子具有相同的能级，其原子能级如图所示．
(1)根据玻尔原子结构理论，反氢原子n ＝3轨道处的电势比n ＝4轨道处的电势________(选填“高”或“低”)；正电子处在n ＝3轨道上运动的动能比处在n ＝4轨道上的动能________(选填“大”或“小”)．
(2)上题中，若有一静止的反氢原子从n ＝2的激发态跃迁到基态．已知光子动量p 与能量E 之间满足关系式P ＝E c
，元电荷e ＝1.6×10－19 C ，光速c ＝3×108
m /s .求
①放出光子的能量．
②放出光子时反氢原子获得的反冲动量大小．
【学习建议】 熟悉原子跃迁时，静电力做功与电势能变化的关系，熟悉静电力提供向
心力推导动能与轨道半径的关系．
【典型例题2】(17年南京二模)汞原子的能级图如图所示，现让光子能量为E的一束光照射到大量处于基态的汞原子上，汞原子能发出3种不同频率的光，那么入射光光子的能量为________eV，发出光的最大波长为________m．(普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，计算结果保留两位有效数字)
当堂检测 1.(多选)下列说法中正确的是( )
A．氢原子从激发态向基态跃迁时能辐射各种频率的光子
B．玻尔理论能解释氢原子光谱
C．一个氢原子从n＝3的激发态跃迁到基态时，能辐射3个光子
D．一群氢原子从n＝3的激发态跃迁到基态时，能辐射3种频率的光子
第2题图
2．如图所示，某原子的三个能级的能量分别为E1、E2和E3.a、b、c为原子跃迁所发出的三种波长的光，下列判断正确的是( )
A．E1>E2>E3
B．E3－E2>E2－E1
C．b的波长最长
D．c的频率最高
3．可见光光子的能量在1.61 eV～3.10 eV范围内．若氢原子从高能级跃迁到低能级，根据氢原子能级图(如图所示)可判断( )
第3题图
A．从n＝4能级跃迁到n＝3能级时发出可见光
B．从n＝3能级跃迁到n＝2能级时发出可见光
C．从n＝2能级跃迁到n＝1能级时发出可见光
D．从n＝4能级跃迁到n＝1能级时发出可见光
4．(16年苏北四市三模)如图所示为氢原子的能级图，n为量子数．若氢原子由n＝3跃迁到n＝2的过程释放出的光子恰好能使某种金属产生光电效应，则一群处于n＝4的氢原子在向基态跃迁时，产生的光子中有__________种频率的光子能使该金属产生光电效应，其中光电子的最大初动能E km＝________eV.
第4题图
5．(17年扬州一模)氢原子的能级图如图所示，原子从能级n＝4向n＝2跃迁所放出的光子正好使某种金属材料发生光电效应．求：
(1)该金属的逸出功．
(2)原子从能级n＝4向n＝1跃迁所放出的光子照射该金属，产生的光电子的最大初动能．
第5题图
第十四章 原子 原子核第63讲 氢原子
光谱 原子能级知识整合
基础自测 一、汤姆生
二、1.(1)波长 (2)亮线 光带 (3)线状 R (122－1
n
2)
三、 (2)能级 定态 基态 激发态 (3) E m －E n 方法技巧
·典型例题1· 小 3 【解析】 能级越低离核越近，3轨道比4轨道离核更近．大量的处于n ＝3能级的氦离子发生跃迁时，所发射的谱线有3→2、3→1、2→1，共有3条．
·变式训练·(1)低 大 (2)①10.2 eV ②5.44×10－27
kg ·m/s 【解析】 反质子带负电，产生的电场方向由无限远处指向负电荷，沿着电场线的方向电势逐渐降低，所以轨
道半径越小，离反质子越近，电势越低；根据k e 2r 2＝m v 2
r
可知，轨道半径越小速率越大，则动
能越大．跃迁释放光子能量E ＝E 2－E 1＝10.2 eV ，光子动量p ＝E
c
＝5.44×10
－27
kg ·m/s ，
根据动量守恒，反冲动量与光子动量大小相等，方向相反，即p ′＝p ＝5.44×10－27
kg ·m/s.
·典型例题2·7.7 4.4×10－7
【解析】 大量的处于第二激发态的汞原子能发生3种不同频率的光，则入射光的能量为E ＝E 3－E 1＝7.7 eV ；波长最大的，频率最小，所以3轨道跃迁到2轨道波长最大，E 3－E 2＝
h c
λ
，所以λ＝4.4×10－7 m.
当堂检测
1．BD 【解析】 当氢原子从激发态向基态跃迁时，据玻尔理论：ΔE ＝E m －E n ，可知氢原子只能辐射、吸收特定频率的光子．一个光子辐射时最多只能n －1；一群光子才是N ＝C 2
n ＝
n ()
n －12
，玻尔理论解释了原子光谱．
2．D 【解析】 结合题图和电子跃迁时发出的光子的能量为E ＝E m －E n 可知E c ＝E a ＋E b ，能量差E 3－E 2等于光子a 的能量，能量差E 2－E 1等于光子b 的能量，能量差E 3－E 1等于光子c 的能量，那么c 对应的能量最大，而a 对应的能量最小，因：E 1 2，则有E 3－E 2 λ，c 光的频率最高，a 光的波长最长，故C 错误，D 正确． 3．B 【解析】 四个选项中，只有B 选项的能级差在1.61 eV ～3.10 eV 范围内，故B 选项正确． 4．5 10.86 【解析】 氢原子从第3能级向第2能级时，发出光子的能量为1.89 eV ，从第4能级向基态跃迁发出6种频率的光子，其中光子能量大于或等于1.89 eV 的有5种．从第4能级直接跃迁到基态的光子产生光电效应时，对应的最大初动能最大，为E k ＝h ν－W 0＝(E 4－E 1)－(E 3－E 2)＝10.86 eV. 5. (1)2.55 eV (2)10.2 eV 【解析】 (1)原子从能级n ＝4向n ＝2跃迁所放出的光子的能量为3.40－0.85＝2.55 eV ，当光子能量等于逸出功时，恰好发生光电效应，所以逸出功为2.55 eV.(2)从能级n ＝4向n ＝1跃迁所放出的光子能量为13.6－0.85＝12.75 eV ，根据光电效应方程得，最大初动能为E km ＝12.75－2.55＝10.2 eV. 高考物理复习选用什么样的资料比较好 高考物理复习问题 学生：听说第一轮复习将做大量的习题，市场上的教辅资料可谓 汗牛充栋，选用什么样的资料比较好呢?在资料的使用上有什么秘诀吗? 老师：我本人不主张高三的学生做大量的习题，整天泡在题海中，但是不做题是不行的，必须经过实战演练才能知道哪些知识在理解上 或者应用上还有不足。对于教辅资料我认为不要太多，有两本就够了。在自己选择教辅资料时，我建议应该选择难易适度的。标准是这样的，假设一章有10道试题，如果你发现几乎没有不会的，那么这本教辅资 料对你来说就是过于简单了，如果有7到8道题经过长时间思考都没 有解题思路，那就是过于难了。过于简单和过于难都会浪费你宝贵的 复习时间，这样的教辅资料对一轮复习是不合适的。对于教辅资料的 使用也要注意一下几点： (1)哪些题是一看就会的，哪些题是经过深度思考才能做对的， 哪些题是经过深度思考后一点思路都没有的，这些题必须做好不同的 标识。 (2)对那些一点思路没有的习题，必须通过同学或老师的协助使 之变成有思路的习题，这些知识点就是你们备考路上的“拦路虎”， 一定要把他们都“消灭”了。 (3)要定期回头复习那些经过深度思考才做出的习题，保证思路 上的畅通。 (4)要把自己不会的习题、做错的习题实行归类，看看哪些题是 方法上的错误，哪些题是计算上的失误，哪些题是概念理解不透造成 的错误，设计一个表格记录下来。 掌握自己犯错的类型，就为防范错误做好了准备，整理一个错题 本是复习的一个好办法，便于集中查阅自己犯过的错误。当看到以前 出现过的问题，应该随时翻看课本里面相对应的内容，这样边记边看效果会更显著，不会的知识点就会越来越少了。 高考物理复习技巧 1.模型归类 做过一定量的物理题目之后，会发现很多题目其实思考方法是一样的，我们需要按物理模型实行分类，用一套方法解一类题目。例如宏观的行星运动和微观的电荷在磁场中的偏转都属于匀速圆周运动，关键都是找出什么力提供了向心力;此外还有杠杆类的题目，要想象出力矩平衡的特殊情况，还相关于汽车启动问题的考虑方法其实同样适用于起重机吊重物等等。物理不需要做很多题目，能够判断出物理模型，将方法对号入座，就已经成功了一半。 2.解题规范 高考越来越重视解题规范，体现在物理学科中就是文字说明。解一道题不是列出公式，得出答案就能够的，必须标明步骤，说明用的是什么定理，为什么能用这个定理，有时还需要说明物体在特殊时刻的特殊状态。这样既让老师一目了然，又有利于理清自己的思路，还方便检查，最重要的是能协助我们在分步骤评分的评分标准中少丢几分。 3.大胆猜想 物理题目常常是假想出的理想情况，几乎都能够用我们学过的知识来解释，所以当看到一道题目的背景很陌生时，就像今年高考物理的压轴题，不要慌了手脚。在最后的20分钟左右的时间里要保持沉着冷静，根据给出的物理量和物理关系，把相关的公式都列出来，大胆地猜想磁场的势能与重力场的势能是怎样复合的，取最值的情况是怎样的，充分利用图像提供的变化规律和数据，在没有完全理解题目的情况下多得几分是完全有可能的。 4.知识分层 第23讲 实验五：验证机械能守恒定律 实验储备一、实验目的 验证机械能守恒定律． 二、实验原理 通过实验，求出做自由落体运动物体的重力势能的减少量和相应过程动能的增加量，若二者相等，说明机械能守恒，从而验证机械能守恒定律． 三、实验器材 打点计时器、电源、纸带、复写纸、重物、刻度尺、铁架台(附铁夹)、导线两根． 四、实验步骤 1．根据实验原理图安装仪器． 2．将纸带固定在重物上，让纸带穿过打点计时器的限位孔． 3．用手提着纸带，让重物靠近打点计时器并处于静止状态，然后接通电源，松开纸带，让重物自由落下，纸带上打下一系列小点． 4．从几条打下点的纸带中挑选出点迹清晰的纸带进行测量，ΔE k ＝12 mv 2 n ，ΔE p ＝mgd n ， v n ＝d n ＋1－d n －1 2T . 5．计算对比ΔE p 与ΔE k . 五、实验结论 在误差允许的范围内，自由落体运动过程机械能守恒． 六、误差分析 1．测量误差：减小测量误差的方法，一是测下落距离时都从0点量起，一次将各打点对应下落高度测量完，二是多测几次取平均值． 2．系统误差：由于重物和纸带下落过程中要克服阻力做功，故动能的增加量ΔE k ＝12mv 2 n 必定稍小于重力势能的减少量ΔE p ＝mgd n ，改进办法是调整器材的安装，尽可能地减小阻力． 七、注意事项 1．打点计时器要竖直：安装打点计时器时要竖直架稳，使其两限位孔在同一竖直平面内，以减少摩擦阻力． 2．重物应选用质量大、体积小、密度大的材料． 3．应先接通电源，让打点计时器正常工作，后松开纸带让重物下落． 4．测长度，算速度：某时刻的瞬时速度的计算应用v n ＝d n ＋1－d n －1 2T ，不能用v n ＝2gd n 或 v n ＝gt 来计算． 2014届高考物理领航规范训练：15-2原子结构、氢原子光谱 1．(2011·高考天津卷)下列能揭示原子具有核式结构的实验是( ) A．光电效应实验B．伦琴射线的发现 C．α粒子散射实验D．氢原子光谱的发现 解析：光电效应实验说明光的粒子性，伦琴射线的发现说明X射线是一种比光波波长更短的电磁波，氢原子光谱的发现促进了氢原子模型的提出．故C正确． 答案：C 2．关于巴耳末公式1 λ＝R? ? ?? ? 1 22 － 1 n2的理解，下列说法正确的是( ) A．所有氢原子光谱的波长都可由巴耳末公式求出 B．公式中n可取任意值，故氢原子光谱是连续谱 C．公式中n只能取不小于3的整数值，故氢原子光谱是线状谱 D．公式不但适用于氢原子光谱的分析，也适用于其他原子光谱的分析 解析：巴耳末公式是经验公式，只适用于氢原子光谱，公式中n只能取n≥3的整数，故C正确． 答案：C 3．(2012·高考北京卷)一个氢原子从n＝3能级跃迁到n＝2能级，该氢原子( ) A．放出光子，能量增加B．放出光子，能量减少 C．吸收光子，能量增加D．吸收光子，能量减少 解析：根据玻尔原子理论知，氢原子从高能级n＝3向低能级n＝2跃迁时，将以光子形式放出能量，放出光子后原子能量减少，故B选项正确． 答案：B 4．(2012·高考江苏卷)如图所示是某原子的能级图，a、b、c为原子跃迁所发出的三种波长 的光．在下列该原子光谱的各选项中，谱线从左向右的波长依次增大，则正确的是( ) 解析：由h ν＝h c λ＝E 初－E 末可知该原子跃迁前后的能级差越大，对应光线的能量越大， 波长越短．由图知a 对应光子能量最大，波长最短，c 次之，而b 对应光子能量最小，波长最长，故C 正确． 答案：C 5．氢原子的核外电子由离原子核较远的轨道跃迁到离核较近的轨道上时，下列说法中正确 的是( ) A ．氢原子的能量增加 B ．氢原子的能量减少 C ．氢原子要吸收一定频率的光子 D ．氢原子要放出一定频率的光子 解析：氢原子的核外电子离原子核越远，氢原子的能量(包括动能和势能)越大．当氢原子的核外电子由离原子核较远的轨道跃迁到离核较近的轨道上时，原子的能量减少，氢原子要放出一定频率的光子．显然，选项B 、D 正确． 答案：BD 6．(2011·高考大纲全国卷)已知氢原子的基态能量为E 1，激发态能量E n ＝E 1/n 2 ，其中n ＝ 2,3，….用h 表示普朗克常量，c 表示真空中的光速．能使氢原子从第一激发态电离的光子的最大波长为( ) A ．－4hc 3E 1 B ．－2hc E 1 C ．－4hc E 1 D ．－9hc E 1 解析：依题意可知第一激发态能量为E 2＝E 1 22，要将其电离，需要的能量至少为ΔE ＝0 －E 2＝h ν，根据波长、频率与波速的关系c ＝νλ，联立解得最大波长λ＝－4hc E 1 ，C 正确． 答案：C 7．(2012·高考四川卷)如图为氢原子能级示意图的一部分，则氢 原 子( ) A ．从n ＝4能级跃迁到n ＝3能级比从n ＝3能级跃迁到n ＝2能级辐射出电磁波的波长长 B ．从n ＝5能级跃迁到n ＝1能级比从n ＝5能级跃迁到n ＝4能级辐射出电磁波的速度大 并预言原子核内还有另一种粒子——中子。 ★41、1932年，卢瑟福学生查德威克于在α粒子轰击铍核时发现中子，获得诺贝尔物理奖。 42、1934年，约里奥－居里夫妇用α粒子轰击铝箔时，发现了正电子和人工放射性同位素。 “四大核变”及应用 ★1．放射性元素的衰变（包括α衰变和β衰变）； α衰变：例如：β衰变：例如： ★2．原子核的人工转变（包括、中子的发现和放射性同位素的发现）；如：（质子） 42He+94Be→126C+10n （中子）★3．重核的裂变（以23592U的链式反应为代表，可用于核能发电和原子弹）； ★4．轻核的聚变（以21H和31H的热核反应为代表，存在于太阳内部，可用于氢弹）。 补充：【考试说明中要求而平日里少考的内容】 1、自感和涡流：通过导体或线圈本身的电流改变，线圈本身就产生自感电动 势，其大小与其自身电流变化快慢有关。由于导体在圆周方向可以等效成一圈圈的闭合电路，由于自感产生的自感电流就像一圈圈的漩涡，所以称为涡流。该电流可以使导体发热。 2、核力：一种区别于电场力和万有引力之外的只作用在核子之间的力。在约 0.5×10-15m~2×10-15m的距离内主要表现为引力。大于2×10-15m就迅速 减小到零；在小于0.5×10-15m又迅速转变为强大的斥力使核子不能融合在一起。 3、半衰期：原子核数目减少到原来一半所经过的时间，其衰变速率由核本身 的因素决定。跟外界因素无关。 4、平均结合能：核子结合成原子核时每个核子平均放出的能量. 核子的平均结 合能越大，原子核就越稳定。而最轻和最重的一些核（元素周期表上两端的原子核）平均给合能较小。 5、光电效应： 1、内容：在光（包括不可见光）的照射下从物体表面发射出光电子的现象叫光电效应，光电子是物体表面的电子吸收光子能量产生的，光电效应是光具有粒子性的有力例证。 2、光电效应的规律： （1）任何一种金属材料都有一个极限频率，人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）光电子最大初动能与入射光的强度无关；只随着入射光的频率的增大而增大。 （3）入射光照射到金属上时，光电子的发射几乎是瞬时的，一般不超过10-9s。 【关键字】方法、条件、问题、系统、平衡、保持、合力、规律、位置、基础、方式、作用、水平、速度、关系、满足、整合、方向、中心 第52讲简谐运动 考情剖析 考查内容考纲要求考查年份考查详情能力要求 简谐运动 简谐运动的 表达式和图象Ⅰ 知识整合 一、机械振动 1．机械振动(振动) (1)定义：物体(或物体的一部分)在某一中心位置两侧所做的________运动． (2)条件：①物体离开平衡位置就受到回复力作用；②阻力足够小． (3)实例：弹簧振子、单摆． 二、简谐运动 1．运动特征：如果质点的位移与时间的关系遵从________规律，即它的振动图象(x -t 图象)是一条________曲线，这样的振动叫简谐运动．简谐运动是最简单、最基本的振动．2．受力特征：如果质点所受的力与它偏离平衡位置位移的大小成________，并且总是指向平衡位置，质点的运动就是简谐运动． 3．简谐运动的两种判定方式：从运动上，运动的位移与时间按正弦规律；从受力上，回复力与位移大小成正比． 4．弹簧振子的运动就是简谐运动．其振动位移与时间的关系如图所示． 三、回复力 1．定义：力的方向总是指向________，它的作用效果总是要把物体拉回到________， 我们通常把这个力称为回复力． 2．回复力的提供：回复力是效果力，大小等于________方向上的合外力，它可以是________单独提供，也可以是一个力的________，还可以是几个力的________提供． 注意：回复力不一定等于合外力． 四、简谐运动的描述 1．位移(x)：由________指向振动质点所在位置的有向线段． 2．振幅(A)：振动物体离开平衡位置的________距离，是标量． 3．周期(T)：振动物体完成________所需的时间． 4．频率(f)：单位时间内完成全振动的________． 简谐运动的频率或周期由____________所决定，与振幅____________． 五、简谐运动图象 1．物理意义：描述振动物体在________时刻离开平衡位置的________，简谐运动的振动图象都是________或________曲线，它不是质点运动的________．如图，弹簧振子的振动图象． 2．从图象上可以得到信息 (1)可以直接读取振子在某一时刻相对于平衡位置的________大小． (2)从振动图象上可以直接读出________、________. (3)可以判断某一时刻振动物体的________方向和________方向，以及它们的________变化趋势． 六、简谐运动的表达式 表达式：____________． 式中x 表示振动质点相对于平衡位置的位移，t 表示振动的时间，A 表示振幅，ω表示简谐运动的圆频率，它也可以表示做简谐运动的物体振动的________，与周期T 及频率f 的关系是：ω＝2πT ＝2πf.故上面的公式还可写为x ＝A sin ? ?? ??2πT t ＋φ或x ＝A sin (2πft ＋φ)，φ表示t ＝0时，做简谐运动的质点所处的状态称为________或________．ωt ＋φ代表了做简谐运动的质点在t 时刻处在一个运动周期中的哪个状态，代表简谐运动的相位． 七、简谐运动中位移、回复力、速度、加速度的变化规律 1．振动中物体的位移x 都是以________为起点，方向从________指向________位置，大小为这两位置间直线的距离，在平衡位置位移为________． 第十九章原子结构和原子核 本章概览 1．本章内容可分为两部分，即原子结构和原子核。重点内容是：氢原子的能级结构和公式；原子核的衰变和半衰期；核反应方程的书写；结合能和质量亏损。从考试大纲可以看到全部是I级要求。 2．高考对本专题考查特点是命题热点分散，偏重于知识的了解和记忆，多以每部分内容单独命题，多为定性分析，“考课本”，“不回避陈题”是本专题考查的最大特点，题型多以选择题形式出现，几乎在每年高考中占一个小题。 3．本单元内容与现代科技相联系的题目较多，复习时应引起高度重视。 第一课时氢原子光谱 氢原子的能级结构和公式 【教学要求】 1．了解人们对原子结构的认识过程 2．掌握α粒子散射实验和原子核式结构的 3．理解玻尔模型的三条假设 【知识再现】 一、人们认识原子结构的思维线索 气体放电的研究→阴极射线→发现电子（1897 年，汤姆生）→汤姆生的“枣糕模型” ????→?粒子散射实验α卢瑟福的核式结构模型????→?氢光谱的研究玻尔模型（轨道量子化模型）。 二、卢瑟福的核式结构模型 1．α粒子散射实验 做法：用质量是电子7300倍的a 粒子轰击薄金箔。 结果：绝大多数 ，少数 ，极少数 ，有的甚至 。 2．原子的核式结构 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．原子核所带的正电荷数等于核外的电子数，所以整个原子是中性的。 3．实验数据估算：原子核大小的数量级为10-15－10-14m ，原子大小的数量级为10-10 m 三、玻尔的原子理论——三条假设 1．“定态假设”：原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些状态中，电子虽做变速运动，但并不向外辐射电磁波，这样的相对稳定的状态称为定态。 2．“跃迁假设”：电子绕核转动处于定态时不辐射电磁波，但电子在两个不同定态间发生跃迁时，却要辐射（吸收）电磁波（光子），其频率由两个定态的能量差值决定hv=E 2-E 1。 3．“轨道量子化假设”：由于能量状态的不连续，因此电子绕核转动的轨道半径也不能任意取值，必须满足)3,2,1(2 ==n nh mvr π 四、氢原子能级及氢光谱 1．氢原子能级：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．氢原子的能级图 3．氢光谱 在氢光谱中，n=2,3,4,5,……向n=1跃迁发光形成赖曼线系； n=3,4,5,6向n=2跃迁发光形成巴耳末线系； n=4,5,6,7……向n=3跃迁发光形成帕邢线系； n=5,6,7,8……向n=4跃迁发光形成布喇开线系， 其中只有巴耳末线系的前4条谱线落在可见光区域内。 考点剖析 动量 知识网络： 单元切块： 按照考纲的要求，本章内容可以分成两部分，即：动量、冲量、动量定理；动量守恒定律。其中重点是动量定理和动量守恒定律的应用。难点是对基本概念的理解和对动量守恒定律的应用。 动量冲量动量定理 教学目标： 1．理解和掌握动量及冲量概念； 2．理解和掌握动量定理的内容以及动量定理的实际应用； 3．掌握矢量方向的表示方法，会用代数方法研究一维的矢量问题。 教学重点：动量、冲量的概念，动量定理的应用 教学难点：动量、冲量的矢量性 教学方法：讲练结合，计算机辅助教学 教学过程： 一、动量和冲量 1．动量 按定义，物体的质量和速度的乘积叫做动量：p=mv （1）动量是描述物体运动状态的一个状态量，它与时刻相对应。 （2）动量是矢量，它的方向和速度的方向相同。 （3）动量的相对性：由于物体的速度与参考系的选取有关，所以物体的动量也与参考系选取有关，因而动量具有相对性。题中没有特别说明的，一般取地面或相对地面静止的物体为参考系。 2．动量的变化： = ? p-' p p 由于动量为矢量，则求解动量的变化时，其运算遵循平行四边形定则。 （1）若初末动量在同一直线上，则在选定正方向的前提下，可化矢量运算为代数运算。 （2）若初末动量不在同一直线上，则运算遵循平行四边形定则。 【例1】一个质量为m=40g的乒乓球自高处落下，以速度v=1m/s碰地，竖直向上弹回，碰撞时间极短，离地的速率为v'=0.5m/s。求在碰撞过程中，乒乓球动量变化为多少？ 2．冲量 按定义，力和力的作用时间的乘积叫做冲量：I=Ft （1）冲量是描述力的时间积累效应的物理量，是过程量，它与时间相对应。 （2）冲量是矢量，它的方向由力的方向决定（不能说和力的方向相同）。如果力的方向在作用时间内保持不变，那么冲量的方向就和力的方向相同。如果力的方向在不断变化，如绳子拉物体做圆周运动，则绳的拉力在时间t内的冲量，就不能说是力的方向就是冲量的方向。对于方向不断变化的力的冲量，其方向可以通过动量变化的方向间接得出。 （3）高中阶段只要求会用I=Ft计算恒力的冲量。对于变力的冲量，高中阶段只能利用动量定理通过物体的动量变化来求。 （4）要注意的是：冲量和功不同。恒力在一段时间内可能不作功，但一定有冲量。 【例2】质量为m的小球由高为H的光滑固定斜面顶端无初速滑到底端过程中，重力、弹力、合力的冲量各是多大？ m 点评：特别要注意，该过程中弹力虽然不做功，但对物体有冲量。 二、动量定理 1．动量定理 物体所受合外力的冲量等于物体的动量变化。既I=Δp （1）动量定理表明冲量是使物体动量发生变化的原因，冲量是物体动量变化的量度。这里所说的冲量必须是物体所受的合外力的冲量（或者说是物体所受各外力冲量的矢量和）。 第16讲开普勒定律万有引力定律 考查内容考纲要求考查年份考查详情能力要求开普勒行星运动定 律、万有引力定律 及其应用 Ⅰ、Ⅱ 15年T3—选择，考查行 星绕中央天体运动 的规律 理解、推理 16年T7—选择，考查对 开普勒行星运动定 律的理解 理解、分析综合 17年T6—选择，考查卫 星绕地球运转的规 律 理解、推理 弱项清单,1.不能正确理解开普勒第二定律； 2．混淆动能和总能量的概念； 3．不能将太阳系内的常见情景迁移到其他星系． 知识整合 一、开普勒定律 1．开普勒第一定律又称轨道定律． 2．开普勒第二定律又称面积定律． 3．开普勒第三定律又称周期定律．该定律的数学表达式是：____________． 4．开普勒行星运动定律，不仅适用于行星，也适用于其他卫星的运动．研究行星运动时，开普勒第三定律中的常量k与________有关；研究月球、人造地球卫星运动时，k与____________有关． 二、万有引力定律 1．万有引力定律．其数学表达式是____________．万有引力定律的发现，证明了天体运动和地面上运动遵守共同的力学原理，实现了天地间力学的大综合，第一次揭示了自然界中的一种基本相互作用规律． 2．____________实验证明了万有引力的存在及正确性，并使得万有引力定律可以定量计算，引力常量G＝6.67×10－11N·m2/kg2. 3．万有引力定律的应用 计算中心天体的质量、密度 若已知一个近地卫星(离地高度忽略，运动半径等于地球半径R)的运行周期是T. 有： G Mm R2 ＝ 4π2mR T2 ，解得地球质量为____________；由于地球的体积为V＝ 4 3 πR3，可以计算地 球的密度为：____________．当然同样的道理可以根据某行星绕太阳的运动计算太阳的质量． 方法技巧考点1 开普勒定律的应用 1．开普勒行星运动定律是对行星绕太阳运动的总结，实践表明该定律也适应于其他环绕天体，如月球或其他卫星绕行星运动． 2．开普勒第二定律与第三定律的区别：前者揭示了同一行星在距太阳不同距离时运动的快慢，后者揭示了不同行星运动快慢的规律． 【典型例题1】下列关于行星绕太阳运动的说法中，正确的是( ) A．所有行星都在同一椭圆轨道上绕太阳运动 B．行星绕太阳运动时，太阳位于行星轨道的中心处 C．离太阳越近的行星运动周期越长 D．所有行星轨道的半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等【典型例题2】(17年镇江模拟)飞船沿半径为R的圆周绕地球运动，其周期为T.如果飞船要返回地面，可在轨道上某点A处，将速率降低到适当数值，从而使飞船沿着以地心为焦点的椭圆轨道运动，椭圆和地球表面在B点相切，如图所示．如果地球半径为R0，求飞船由A点运动到B点所需要的时间． 1.如图是行星m绕恒星M运行的示意图，下列说法正确的是( ) A．速率最大点是B点 B．速率最小点是C点 C．m从A点运动到B点做减速运动 D．m从A点运动到B点做加速运动 考点2 天体质量和密度的计算 1．万有引力与重力的关系 地球对物体的万有引力F表现为两个效果：一是重力mg，二是提供物体随地球自转的向心力F向，如图所示． 2017年高考物理氢原子光谱知识点总结 1、发射光谱：物质发光直接产生的光谱 从实际观察到的物质发光的发射光谱可分为连续谱和线状谱。 (1)连续谱：连续分布着的包含着从红光到紫光的各种色光的光谱。 产生：是由炽热的固体、液体、高压气体发光而产生的。 (2)线状谱：只含有一些不连续的亮线的光谱，线状谱中的亮线叫谱线。 产生：由稀薄气体或金属蒸气(即处于游离态下的原子)发光而产生的，观察稀薄气体放电用光谱管，观察金属蒸气发光可把含有该金属原子的物质放到煤气灯上燃烧，即可使它们汽化后发光。 2、吸收光谱：高温物体发出的白光通过物质后，某些波长的光波被物质吸收后产生的光谱。 产生：由炽热物体(或高压气体)发出的白光通过温度较低的气体后产生。 例如：让弧光灯发出的白光通过低温的钠气，可以看到钠的吸收光谱。 若将某种元素的吸收光谱和线状谱比较可以发现：各种原子吸收光谱的暗线和线状谱和亮线相对应，即表明某种原子发出的光和吸收的光的频率是特定的，故吸收光谱和线状谱中的暗线比线状谱中的亮线要少一些。 3、光谱分析 各种元素的原子都有自己的特征谱线，如果在某种物质的线状谱或吸收谱中出现了若干种元素的特征谱线，表明该物质中含有这种元素的成分，这种对物质进行化学组成的分析和鉴别的方法称为光谱分析。 其优点：灵敏、快捷、检查的最低量是10-10克光谱分析的应用 (1)光谱分析在科学技术中有着广泛的应用，例如，在检测半导体材料硅和锗是不是达到高纯度要求时，就要用到光谱分析。 (2)历史上，光谱分析还帮助人们发现了许多新元素，例如，铷和铯就是人们通过分析光谱中的特征谱线而发现的。 (3)利用光谱分析可以研究天体的物质成分，19世纪初在研究太阳光谱时，人们发现它的连续光谱中有许多暗线，通过仔细分析这些暗线，并把它们跟各种原子的特征谱线对照，人们知道了太阳大气层中含有氢、氦、氮、碳、氧、铁、镁、硅、钙、钠等几十种元素。 (4)光谱分析还能鉴定食品的优劣。例如，通过分析茶叶的近红外光谱，测定其各种化学成分的含量，就可以鉴定茶叶的优劣、级别、真假以及品种等。 (5)用光谱分析还可以鉴定文物，例如：1978年在新石器时代遗址浙江省余姚县河姆渡村，人们挖掘出一件木质漆碗，器壁外涂有一层朱红色的涂料，且微有光泽，借助光谱分析，鉴定出这种涂料与马王堆出土的漆皮类似，因此漆工艺的历史可追溯至7000年前。 一、力学： ★1、1638年，意大利物理学家伽利略在《两种新科学的对话》中用科学推理论证重物体和轻物体下落一样快；并在比萨斜塔做了两个不同质量的小球下落的实验，证明了他的观点是正确的，推翻了古希腊学者亚里士多德的观点（即：质量大的小球下落快是错误的）； ★2、1687年，英国科学家牛顿在《自然哲学的数学原理》著作中提出了三条运动定律（即牛顿三大运动定律）。 ★3、17世纪，伽利略通过构思的理想实验指出：在水平面上运动的物体若没有摩擦，将保持这个速度一直运动下去；得出结论：力是改变物体运动的原因，推翻了亚里士多德的观点：力是维持物体运动的原因。 同时代的法国物理学家笛卡儿进一步指出：如果没有其它原因，运动物体将继续以同速度沿着一条直线运动，既不会停下来，也不会偏离原来的方向。 4、20世纪初建立的量子力学和爱因斯坦提出的狭义相对论表明经典力学不适用于微观粒子和高速运动物体。 5、人们根据日常的观察和经验，提出“地心说”，古希腊科学家托勒密是代表；而波兰天文学家哥白尼提出了“日心说”，大胆反驳地心说。 ★6、17世纪，德国天文学家开普勒提出开普勒三大定律； ★7、牛顿于1687年正式发表万有引力定律；1798年英国物理学家卡文迪许利用扭秤实验装置比较准确地测出了引力常量； 二、相对论： 8、(a)、1905年，爱因斯坦提出了狭义相对论，有两条基本原理： ①相对性原理——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——不同的惯性参考系中，光在真空中的速度一定是c 不变。 (b)、爱因斯坦还提出了相对论中的一个重要结论——质能方程式：2E mc =。 9、狭义相对论时空观和经典（牛顿）时空观的区别 经典（牛顿）时空观： (1)空间是绝对静止不动的(即绝对空间)，时间是绝对不变的(即绝对时间)。 (2)空间和时间跟任何外界物质的存在及其运动情况无关。 (3)空间是三维空间，时间是一维的，空间和时间彼此独立。 狭义相对论时空观： ①“同时”的相对性 ②运动的时钟变慢 ③运动的尺子缩短 ④物体质量随速度的增大而增大。 10、1900年，德国物理学家普朗克解释物体热辐射规律提出能量子假说：物质发射或吸收能量时，能量不是连续的，而是一份一份的，每一份就是一个最小的能量单位，即能量子hv ε=； 第52讲简谐运动 考查内容考纲要求考查年份考查详情能力要求 简谐运动 简谐运动的 表达式和图象Ⅰ 知识整合 一、机械振动 1．机械振动(振动) (1)定义：物体(或物体的一部分)在某一中心位置两侧所做的________运动． (2)条件：①物体离开平衡位置就受到回复力作用；②阻力足够小． (3)实例：弹簧振子、单摆． 二、简谐运动 1．运动特征：如果质点的位移与时间的关系遵从________规律，即它的振动图象(x -t 图象)是一条________曲线，这样的振动叫简谐运动．简谐运动是最简单、最基本的振动．2．受力特征：如果质点所受的力与它偏离平衡位置位移的大小成________，并且总是指向平衡位置，质点的运动就是简谐运动． 3．简谐运动的两种判定方式：从运动上，运动的位移与时间按正弦规律；从受力上，回复力与位移大小成正比． 4．弹簧振子的运动就是简谐运动．其振动位移与时间的关系如图所示． 三、回复力 1．定义：力的方向总是指向________，它的作用效果总是要把物体拉回到________，我们通常把这个力称为回复力． 2．回复力的提供：回复力是效果力，大小等于________方向上的合外力，它可以是________单独提供，也可以是一个力的________，还可以是几个力的________提供． 注意：回复力不一定等于合外力． 四、简谐运动的描述 1．位移(x)：由________指向振动质点所在位置的有向线段． 2．振幅(A)：振动物体离开平衡位置的________距离，是标量． 3．周期(T)：振动物体完成________所需的时间． 4．频率(f)：单位时间内完成全振动的________． 简谐运动的频率或周期由____________所决定，与振幅____________． 五、简谐运动图象 1．物理意义：描述振动物体在________时刻离开平衡位置的________，简谐运动的振动图象都是________或________曲线，它不是质点运动的________．如图，弹簧振子的振动图象． 2．从图象上可以得到信息 (1)可以直接读取振子在某一时刻相对于平衡位置的________大小． (2)从振动图象上可以直接读出________、________. (3)可以判断某一时刻振动物体的________方向和________方向，以及它们的________变化趋势． 六、简谐运动的表达式 表达式：____________． 式中x 表示振动质点相对于平衡位置的位移，t 表示振动的时间，A 表示振幅，ω表示简谐运动的圆频率，它也可以表示做简谐运动的物体振动的________，与周期T 及频率f 的关系是：ω＝2πT ＝2πf.故上面的公式还可写为x ＝A sin ? ?? ??2πT t ＋φ或x ＝A sin (2πft ＋φ)，φ表示t ＝0时，做简谐运动的质点所处的状态称为________或________．ωt ＋φ代表了做简谐运动的质点在t 时刻处在一个运动周期中的哪个状态，代表简谐运动的相位． 七、简谐运动中位移、回复力、速度、加速度的变化规律 1．振动中物体的位移x 都是以________为起点，方向从________指向________位置，大小为这两位置间直线的距离，在平衡位置位移为________． 第63讲氢原子光谱原子能级 知识整合 一、电子的发现 英国的物理学家________发现了电子．引发了对原子中正负电荷如何分布的研究． 二、氢原子光谱 1．光谱 (1)光谱 用光栅或棱镜可以把光按波长展开，获得光的________(频率)和强度分布的记录，即光谱． (2)光谱分类 有些光谱是一条条的______，这样的光谱叫做线状谱． 有的光谱是连在一起的________，这样的光谱叫做连续谱． (3)氢原子光谱的实验规律 氢原子光谱是________谱． 巴耳末线系是氢原子光谱在可见光区的谱线，其波长公式1 λ ＝________，(n＝3，4，5，…)， R是里德伯常量，R＝1.10×107m－1，n为量子数． 核式结构模型正确的解释了α粒子散射实验的结果，但是，经典物理学既无法解释原子的稳定性，又无法解释氢原子光谱的分立特性． 三、玻尔理论 玻尔提出了自己的原子结构假说，成功的解释了原子的稳定性及氢原子光谱的分立特性． (1)轨道量子化：电子绕原子核运动的轨道的半径不是任意的，只有当半径的大小符合一定条件时，这样的轨道才是可能的．电子的轨道是量子化的．电子在这些轨道上绕核的转动是稳定的，不产生电磁辐射． (2)能量量子化：当电子在不同的轨道上运动时，原子处于不同的状态，原子在不同的状态中具有不同的能量．因此原子的能量是量子化的． 这些量子化的能量值叫做________．原子中这些具有确定能量的稳定状态，称为________．能量最低的状态叫做________，其他的状态叫做________． 原子只能处于一系列不连续的轨道和能量状态中，在这些能量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，保持稳定状态． (3)跃迁频率条件：原子从一种定态跃迁到另一种定态时，它辐射或吸收一定频率的光子，光子的能量由这两个定态的能量差决定，即h ν＝________.(h 是普朗克常量，h ＝6.63×10－34 J ·s ) 四、氢原子的能级、半径公式 1．氢原子的能级和轨道半径 (1)氢原子的能级公式：E n ＝E 1 n 2(n ＝1，2，3，…)，其中E 1为基态能量，其数值为E 1＝－ 13.6 eV . (2)氢原子的半径公式：r n ＝n 2 r 1(n ＝1，2，3，…)，其中r 1为基态半径，又称玻尔半径， 其数值为r 1＝0.53×10－10 m . 方法技巧考点 能级跃迁与光谱线 1．对氢原子的能级图的理解 氢原子能级图的意义： (1)能级图中的横线表示氢原子可能的能量状态——定态．相邻横线间的距离不相等，表示相邻的能级差不等，量子数越大，相邻的能级差越小． (2)横线左端的数字“1，2，3…”表示量子数，右端的数字“－13.6，－3.4…”表示氢原子的能级． (3)带箭头的竖线表示原子由较高能级向较低能级跃迁，原子跃迁条件为：h ν＝E m －E n . 2．关于能级跃迁的五点说明 (1)当光子能量大于或等于13.6 eV 时，也可以被处于基态的氢原子吸收，使氢原子电离；当处于基态的氢原子吸收的光子能量大于13.6 eV ，氢原子电离后，电子具有一定的初动能． (2)电子动能：电子绕氢原子核运动时静电力提供向心力，即k e 2 r ＝m v 2 r ，所以E k n ＝k e 2 2r n ， 随r 增大而减小． (3)电势能：当轨道半径减小时，静电力做正功，电势能减少；反之，轨道半径增大时，电势能增加． (4)原子能量：E n ＝E p n ＋E k n ＝E 1 n 2，随n 增大而增大，其中E 1＝－13.6 eV . (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：N ＝C 2 n ＝n （n －1） 2 . 3．原子跃迁的两种类型 选修3-4综合 一、相对论简介 1、狭义相对论的两个假设 （1）在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的。这个假设通常称为爱因斯坦相对性原理. （2）真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，与光源的运动和观察者的运动没有关系。 这个假设通常叫做光速不变原理 2、狭义相对论的几个结论 （1）时间间隔的相对性 经典物理学认为，某两个事件，在不同的惯性系中观察，它们发生的时间差，也就是它们的时间 间隔，总是相同的.但是，从狭义相对论的两个基本假设出发，我们会看到，时间间隔是相对的. 运动的钟比静止的钟走得慢，即所谓的钟慢效应，而且，运动速度越快，钟走的越慢，接近光速 时，钟就几乎停止了。 （2）长度的相对性 在尺子长度方向上运动的尺子比静止的尺子短，即所谓的尺缩效应，速度越大，差别也越大，当 速度接近光速时，尺子缩成一个点。当杆沿着垂直于自身的方向运动时，测得的长度和静止时一 样。 （3）相对论质量 物体以速度v 运动时的质量m 和它静止时的质量m 0之间有如下关系：c v m m =-= ββ201 微观粒子的运动速度很高，它的质量明显地大于静止质量。 （4）质能方程 相对论另一个重要结论就是大家已经学过的爱因斯坦质能方程：E = mc 2 当物体运动的速度比光速小很多时， 2020222 022 02212111v m c m )c v (c m c m mc E ?+=?+≈-==β 1/2mv 2就是通常讲的动能，可见牛顿力学是相对论力学在v < 第64讲 原子核 弱项清单,核反应方程的书写没有真正了解衰变的本质特征，核反应方程式书写错误，质 量亏损的方程ΔE ＝Δmc 2 写错，对核反应中吸能和放能不理解． 知识整合 一、天然放射现象 1．天然放射现象：某些元素________放射某些射线的现象称为天然放射现象，这些元素称为________． 2．三种射线的实质与对比 3.原子核的组成 (1)原子核：由________和________组成，质子和中子统称为________． (2)核电荷数(Z)：等于核内____________，也等于核外____________，还等于元素周期表中的____________． (3)核质量数(A)：等于核内的________，即________与________之和． (4)原子核通常用A Z X 表示．具有相同质子数和不同中子数的原子核，在元素周期表中处于同一位置，因而互称________．有放射性的称放射性________． 二、原子核的衰变 1．定义：原子核自发地放出某种粒子而转变为________的变化叫原子核的________． 2．分类 (1)α衰变：A Z X →A －4Z －2Y ＋4 2He ，同时放出γ射线； (2)β衰变：A Z X → A Z ＋1Y ＋0 －1e ，同时放出γ射线． 3．半衰期 (1)定义：放射性元素的原子核________发生衰变需要的时间． (2)半衰期的大小由放射性元素的________决定，跟原子所处的外部条件(如压强、温度等)和化学状态(如单质或化合物)无关． 三、放射性同位素及应用 1．放射性同位素放出的射线应用于工业、探伤、农业、医疗等． 2．做示踪原子． 四、核反应 用高能粒子轰击靶核，产生另一种新核的反应过程． 典型核反应： 1．卢瑟福发现质子的核反应方程为：14 7N＋42He→17 8O＋11H. 2．查德威克发现中子的核反应方程为：94Be＋42He→12 6C＋10n. 3．约里奥居里夫妇发现放射性同位素和正电子的核反应方程为：2713Al＋42He→3015P＋10n，3015P →3014Si＋01e. 常见的核反应有：________、________、________和________． 五、核力与结合能 1．核力和结合能 由于原子核中的核子间存在强大的核力，使得原子核成为一个坚固的集合体，要把原子核中的核子拆散，就得克服核力而做巨大的功，反之，要把核子集合成一个原子核，就要放出巨大的能量． 原子核是核子结合在一起的，要把它们分开，也需要能量，这就是原子核的结合能．原子核越大，结合能越________，因此有意义的是它的结合能与核子数之比，称________，也叫平均结合能．平均结合能越________，表示原子核子核中核子结合的越牢固，原子核越稳定． 2．质能方程 (1)质能方程：________，m是物体的质量，c是真空中的光速． 上述表明：物体的质量和能量间有一定联系，即物体具有的能量与其质量成正比，当物体的能量增加或减小ΔE，它的质量也会相应地增加或减少Δm，ΔE与Δm的关系是________． (2)质量亏损 核子结合成原子核时要释放能量，按上述关系，原子核的质量要________组成原子核的核子总质量，这个质量差异叫质量亏损． 3．获得核能的途径 (1)重核裂变：重核俘获一个中子后分裂成为两个(或多个)中等质量核的反应过程．重核裂变的同时放出几个________，并释放出大量核能．重核裂变时发生链式反应的最小体积叫临界体积． (2)轻核聚变：某些轻核结合成质量较大的核的反应过程，同时释放出大量的核能，要想使氘和氚核合成氦核，必须达到几百万摄氏度以上的高温，因此聚变反应又叫________． 方法技巧考点1 原子核和原子核的衰变 1．衰变规律及实质 (1)两种衰变的比较 第63讲氢原子光谱原子能级 考查内容考纲要求考查年份考查详情能力要求氢原子光谱氢原子 的能级结构、能级公式 Ⅰ 弱项清单轨道跃迁时电子动能、电势能的变化关系，及一群与一个的区别. 知识整合 一、电子的发现 英国的物理学家________发现了电子．引发了对原子中正负电荷如何分布的研究． 二、氢原子光谱 1．光谱 (1)光谱 用光栅或棱镜可以把光按波长展开，获得光的________(频率)和强度分布的记录，即光谱． (2)光谱分类 有些光谱是一条条的______，这样的光谱叫做线状谱． 有的光谱是连在一起的________，这样的光谱叫做连续谱． (3)氢原子光谱的实验规律 氢原子光谱是________谱． 巴耳末线系是氢原子光谱在可见光区的谱线，其波长公式1 λ ＝________，(n＝3，4，5，…)， R是里德伯常量，R＝1.10×107m－1，n为量子数． 核式结构模型正确的解释了α粒子散射实验的结果，但是，经典物理学既无法解释原子的稳定性，又无法解释氢原子光谱的分立特性． 三、玻尔理论 玻尔提出了自己的原子结构假说，成功的解释了原子的稳定性及氢原子光谱的分立特性． (1)轨道量子化：电子绕原子核运动的轨道的半径不是任意的，只有当半径的大小符合一定条件时，这样的轨道才是可能的．电子的轨道是量子化的．电子在这些轨道上绕核的转动是稳定的，不产生电磁辐射． (2)能量量子化：当电子在不同的轨道上运动时，原子处于不同的状态，原子在不同的状态中具有不同的能量．因此原子的能量是量子化的． 这些量子化的能量值叫做________．原子中这些具有确定能量的稳定状态，称为________．能量最低的状态叫做________，其他的状态叫做________． 原子只能处于一系列不连续的轨道和能量状态中，在这些能量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，保持稳定状态． (3)跃迁频率条件：原子从一种定态跃迁到另一种定态时，它辐射或吸收一定频率的光子，光子的能量由这两个定态的能量差决定，即hν＝________.(h 是普朗克常量，h ＝6.63×10－34 J ·s ) 四、氢原子的能级、半径公式 1．氢原子的能级和轨道半径 (1)氢原子的能级公式：E n ＝E 1 n 2(n ＝1，2，3，…)，其中E 1为基态能量，其数值为E 1＝－ 13.6 eV . (2)氢原子的半径公式：r n ＝n 2 r 1(n ＝1，2，3，…)，其中r 1为基态半径，又称玻尔半径， 其数值为r 1＝0.53×10－10 m . 方法技巧考点 能级跃迁与光谱线 1．对氢原子的能级图的理解 氢原子能级图的意义： (1)能级图中的横线表示氢原子可能的能量状态——定态．相邻横线间的距离不相等，表示相邻的能级差不等，量子数越大，相邻的能级差越小． (2)横线左端的数字“1，2，3…”表示量子数，右端的数字“－13.6，－3.4…”表示氢原子的能级． (3)带箭头的竖线表示原子由较高能级向较低能级跃迁，原子跃迁条件为：hν＝E m －E n . 2．关于能级跃迁的五点说明 (1)当光子能量大于或等于13.6 eV 时，也可以被处于基态的氢原子吸收，使氢原子电离；当处于基态的氢原子吸收的光子能量大于13.6 eV ，氢原子电离后，电子具有一定的初动能． (2)电子动能：电子绕氢原子核运动时静电力提供向心力，即k e 2 r 2＝m v 2 r ，所以E k n ＝k e 2 2r n ， 随r 增大而减小． (3)电势能：当轨道半径减小时，静电力做正功，电势能减少；反之，轨道半径增大时，电势能增加． (4)原子能量：E n ＝E p n ＋E k n ＝E 1 n 2，随n 增大而增大，其中E 1＝－13.6 eV . (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：N ＝C 2 n ＝n （n －1） 2 . 3．原子跃迁的两种类型高考物理复习选用什么样的资料比较好
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