高中物理选修3-5物理学史(20200613230923)

16．1 实验：探究碰撞中的不变量★新课标要求（一）知识与技能1、明确探究碰撞中的不变量的基本思路．2、掌握同一条直线上运动的两个物体碰撞前后的速度的测量方法．3、掌握实验数据处理的方法．（二)过程与方法1、学习根据实验要求，设计实验，完成某种规律的探究方法.2、学习根据实验数据进行猜测、探究、发现规律的探究方法。

（三）情感、态度与价值观1、通过对实验方案的设计，培养学生积极主动思考问题的习惯，并锻炼其思考的全面性、准确性与逻辑性。

2、通过对实验数据的记录与处理，培养学生实事求是的科学态度，能使学生灵活地运用科学方法来研究问题，解决问题,提高创新意识。

3、在对实验数据的猜测过程中,提高学生合作探究能力。

4、在对现象规律的语言阐述中，提高了学生的语言表达能力，还体现了各学科之间的联系，可引伸到各事物间的关联性，使自己溶入社会。

★教学重点碰撞中的不变量的探究★教学难点实验数据的处理．★教学方法教师启发、引导，学生自主实验，讨论、交流学习成果。

★教学用具：投影片,多媒体辅助教学设备;完成该实验实验室提供的实验器材，如气垫导轨、滑块等★课时安排1 课时★教学过程（一）引入新课课件演示:（1）台球由于两球碰撞而改变运动状态。

（2）微观粒子之间由于相互碰撞而改变状态，甚至使得一种粒子转化为其他粒子．师：碰撞是日常生活、生产活动中常见的一种现象，两个物体发生碰撞后，速度都发生变化．师：两个物体的质量比例不同时，它们的速度变化也不一样．师：物理学中研究运动过程中的守恒量具有特别重要的意义,本节通过实验探究碰撞过程中的什么物理量保持不变（守恒）．（二)进行新课1．实验探究的基本思路1．1 一维碰撞师：我们只研究最简单的情况—-两个物体碰撞前沿同一直线运动，碰撞后仍沿同一直线运动．这种碰撞叫做一维碰撞．课件：碰撞演示如图所示，A、B是悬挂起来的钢球，把小球A拉起使其悬线与竖直线夹一角度a，放开后A球运动到最低点与B球发生碰撞，碰后B球摆幅为β角．如两球的质量m A=m B，碰后A球静止，B球摆角β=α，这说明A、B两球碰后交换了速度;如果m A>m B，碰后A、B两球一起向右摆动；如果m A 〈m B ，碰后A 球反弹、B 球向右摆动． 师：以上现象可以说明什么问题?结论：以上现象说明A 、B 两球碰撞后，速度发生了变化，当A 、B 两球的质量关系发生变化时，速度变化的情况也不同．1．2 追寻不变量师：在一维碰撞的情况下与物体运动有关的量只有物体的质量和物体的速度．设两个物体的质量分别为m 1、m 2，碰撞前它们速度分别为v 1、v 2,碰撞后的速度分别为1v '、2v '． 规定某一速度方向为正．碰撞前后速度的变化和物体的质量m 的关系，我们可以做如下猜测:（1)22112211v m v m v m v m '+'=+ （2)222211222211v m v m v m v m '+'=+ (3）22112211m v m v m v m v '+'=+ 分析：①碰撞前后物体质量不变，但质量并不描述物体的运动状态，不是我们追寻的“不变量”． ②必须在各种碰撞的情况下都不改变的量,才是我们追寻的不变量． 2．实验条件的保证、实验数据的测量2．1 实验必须保证碰撞是一维的，即两个物体在碰撞之前沿同一直线运动，碰撞之后还沿同一直线运动；2．2 用天平测量物体的质量；2．3 测量两个物体在碰撞前后的速度． 师：测量物体的速度可以有哪些方法? 生:讨论。

近代物理知识点总结盘州市第七中学王富瑾一、原子结构汤姆孙：1、研究阴极射线管发现了电子（十九世纪三大发现之一），并测定其比荷，但没有测出电子的电荷量（电荷量由密立根通过油滴实验测出），说明原子可分，有复杂内部结构。

2、提出葡萄干——面包模型。

卢瑟福：1、进行了α粒子散射实验。

实验现象：绝大多数α粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来的方向前进，但少数α粒子发生了大角度偏转，极少数α粒子的偏转超过了90°，极个别原路返回。

2、提出原子核式结构模型。

在原子中心有一个很小的核（10-15m左右）,原子全部的正电荷和几乎全部质量都集中在核里,带负电的的电子在核外空间绕核做高速旋转。

波尔：提出了原子结构假说，成功地解释和预言了氢原子的光谱（仅能解释氢原子光谱）。

波尔原子结构假说：1、轨道：电子绕核运行的可能轨道是不连续的。

2、定态：原子只能处于一系列不连续的、稳定的能量状态(定态)，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。

3、跃迁：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=E2-E1。

(h是普朗克常量,h=6.63×10-34 J·s)。

4、能级图：原子在各个定态时的能量值称为原子的能级．它对应电子在各条可能轨道上运动时的能量E n(包括动能和势能)．5、光谱:用光栅或棱镜可以把光按波长展开,获得光的波长(频率)和强度分布的记录。

高频考点：1、物理学史的识记。

2、卢瑟福α粒子散射实验的实验现象和结论。

3、跃迁发生的条件：（1）光子的能量恰等于两能级之差，hν=E2-E1（2）光子能量高于基态能量，则电子逸出，多余能量转化为电子的动能。

（3）若吸收的是电子能量，则电子能量大于两能级只差也可发生跃迁。

4、高能级向低能级跃迁时可能放出的光子种类：（1）一群原子核放出光的种类为：。

（2）一个原子核最多放出的光种类：n-1种。

高二(3233)班选修3-5总结一,动量定理的理解与应用1.容易混淆的几个物理量的区别(1)动量与冲量的区别：即等效代换为变力的冲量I。

(2)应用Δp＝F·t求恒力作用下的曲线运动中物体动量的变化。

曲线运动中物体速度方向时刻在改变，求动量变化Δp＝p′－p需要应用矢量运算方法，比较复杂。

如果作用力是恒力，可以求恒力的冲量，等效代换动量的变化。

(3)用动量定理解释现象。

用动量定理解释的现象一般可分为两类：一类是物体的动量变化一定，分析力与作用时间的关系；另一类是作用力一定，分析力作用时间与动量变化间的关系。

分析问题时，要把哪个量一定、哪个量变化搞清楚。

(4)处理连续流体问题(变质量问题)。

通常选取流体为研究对象，对流体应用动量定理列式求解。

3．应用动量定理解题的步骤(1)选取研究对象。

(2)确定所研究的物理过程及其始、末状态。

(3)分析研究对象在所研究的物理过程中的受力情况。

(4)规定正方向，根据动量定理列方程式。

(5)解方程，统一单位，求解结果。

4．动量守恒定律与机械能守恒定律的比较①一般材料的物体，辐射的电磁波除与温度有关外，还与材料的种类及表面状况有关． ②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． a ．随着温度的升高，各种波长的辐射强度都增加．b ．随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动．4．★★★普朗克能量子：带电微粒辐射或者吸收能量时，只能辐射或吸收某个最小能量值的整数倍．即能量的辐射或者吸收只能是一份一份的．这个不可再分的最小能量值ε叫做能量子．能量子的大小：ε＝hν，其中ν是电磁波的频率，h 称为普朗克常量．爱因斯坦光子说：空间传播的光本身就是一份一份的，每一份能量子叫做一个光子．光子的能量为ε＝hν。

二、光电效应规律(1)每种金属都有一个极限频率．(2)光电流的强度与入射光的强度成正比．(3)光照射到金属表面时，光电子的发射几乎是瞬时的．(4)光子的最大初动能与入射光的强度无关，随入射光的频率增大而增大． 理解：（1）光照强度（单色光）光子数光电子数饱和光电流 （2）光子频率ν光子能量ε＝hν爱因斯坦光电效应方程（密立根验证）E k ＝hν－W 0遏制电压U c e=E k三、光的波粒二象性与物质波光电效应是指物体在光的照射下发射出电子的现象，发射出的电子称为光电子。

光子说
⑴量子论：1900年德国物理学家普朗克提出：电磁波的发射和吸收是不连续的，而是一份一份的，每一份电磁波的能量。

⑵光子论：1905年爱因斯坦提出：空间传播的光也是不连续的，而是一份一份的，每一份称为一个光子，光子具有的能量与光的频率成正比。

光的波粒二象性
光既表现出波动性，又表现出粒子性。

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。

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。

满足下列关系：
从光子的概念上看，光波是一种概率波.
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。

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。

氢原子光谱
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：
式中R叫做里德伯常量，这个公式成为巴尔末公式。

除了巴耳末系，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。

1.胡克：英国物理学家；发现了胡克定律（F弹=kx）2.伽利略：意大利的闻名物理学家；伽利略时代的仪器、设备十分简陋，技术也比较落后，但伽利略巧妙地运用科学的推理，给出了匀变速运动的定义，导出S正比于t2 并给以实验检验；推断并检验得出，无论物体轻重如何，其自由下落的快慢是相同的；通过斜面实验，推断出物体如不受外力作用将维持匀速直线运动的结论。

后由牛顿归纳成惯性定律。

伽利略的科学推理方法是人类思想史上最伟大的成就之一。

3.牛顿：英国物理学家；动力学的奠基人，他总结和发展了前人的发现，得出牛顿定律及万有引力定律，奠定了以牛顿定律为基础的经典力学。

4.开普勒：丹麦天文学家；发现了行星运动规律的开普勒三定律，奠定了万有引力定律的基础。

5.卡文迪许：英国物理学家；巧妙的利用扭秤装置测出了万有引力常量。

高考物理知识点总结6.布朗：英国植物学家；在用显微镜观察悬浮在水中的花粉时，发现了“布朗运动”。

7.焦耳：英国物理学家；测定了热功当量J=4.2焦/卡，为能的转化守恒定律的建立提供了坚实的基础。

研究电流通过导体时的发热，得到了焦耳定律。

8.开尔文：英国科学家；创立了把-273℃作为零度的热力学温标。

9.库仑：法国科学家；巧妙的利用“库仑扭秤”研究电荷之间的作用，发现了“库仑定律”。

10、密立根：美国科学家；利用带电油滴在竖直电场中的平衡，得到了基本电荷e 。

10.欧姆：德国物理学家；在实验研究的基础上，欧姆把电流与水流等比较，从而引入了电流强度、电动势、电阻等概念，并确定了它们的关系。

11.奥斯特：丹麦科学家；通过试验发现了电流能产生磁场。

12.安培：法国科学家；提出了闻名的分子电流假说。

13.汤姆生：英国科学家；研究阴极射线，发现电子，测得了电子的比荷e/m；汤姆生还提出了“枣糕模型”，在当时能解释一些实验现象。

14.劳伦斯：美国科学家；发明了“回旋加速器”使人类在获得高能粒子方面迈进了一步。

高考物理知识点总结15.法拉第:英国科学家；发现了电磁感应，亲手制成了世界上第一台发电机，提出了电磁场及磁感线、电场线的概念。

最新人教版高中物理选修3-5知识点总结光电效应是指当光子与金属表面相互作用时，会使得金属表面的电子被激发并从金属表面射出的现象。

这表明光子具有能量。

2、光子说：爱因斯坦提出了光子说，即光子是一种具有能量和动量的微观粒子，它们在光波中传播。

3、光电效应方程：光电效应的实验结果可以用光电效应方程来描述，即E=hf-φ，其中E为光电子的最大动能，h为普朗克常数，f为光子的频率，φ为金属的逸出功。

这个方程表明，只有当光子的能量大于金属的逸出功时，光电子才能被激发并射出。

四、波粒二象性德布罗意波长1、波粒二象性：波粒二象性是指微观粒子既可以表现出波动性，也可以表现出粒子性。

这一概念最早由德布罗意提出。

2、德布罗意波长：德布罗意提出了一个公式λ=h/p，其中λ为德布罗意波长，h为普朗克常数，p为粒子的动量。

这个公式表明，微观粒子也具有波动性，其波长与动量成反比。

五、原子核的结构与稳定性1、原子核的结构：原子核由质子和中子组成，质子带正电荷，中子不带电荷。

原子核的直径约为10^-15米，而整个原子的直径约为10^-10米，因此原子核是原子中最小的部分。

2、原子核的稳定性：原子核的稳定性取决于质子数和中子数的比例。

当质子数和中子数相等时，原子核最稳定。

当质子数或中子数过多或过少时，原子核就不稳定，容易发生衰变。

以上是最新人教版高中物理选修3-5的知识点总结。

动量守恒定律是物理学中非常重要的一个定律，它可以用来解释许多物理现象。

量子理论的建立和黑体辐射是现代物理学的重要里程碑。

光电效应和波粒二象性则是揭示微观粒子本质的重要概念。

原子核的结构和稳定性则是核物理学的基础。

这些知识点的掌握对于理解物理学的基本原理和应用具有重要意义。

光的电磁说是光的波动理论的一种完美发展，但是它无法解释光电效应的现象。

光电效应是指在光的照射下，物体会发射出电子，这些发射出来的电子被称为光电子。

（实验图请见课本）研究结果表明光电效应存在饱和电流，这意味着入射光越强，单位时间内发射的光电子数越多；同时存在遏止电压和截止频率。

物理选修3-5知识点总结一、量子理论的建立黑体和黑体辐射、1、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。

2、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）3、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= hνh为普朗克常数（6.63×10-34J.S）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）（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：当所加电压U为0时，电流I并不为0。

只有施加反向电压，也就是阴极接电源正极阳极接电源负极，在光电管两级形成使电子减速的电场，电流才可能为0。

使光电流减小到0的反向电压Uc 称为遏止电压E k=eU c。

遏止电压的存在意味着光电子具有一定的初速度；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，当入射光的频率高于截止频率时才能发生光电效应v c=w0/h；④光电效应具有瞬时性：光电子的发射几乎是瞬时的，一般不超过10-9s。

规律：①任何一种金属，都有一个极限频率，入射光的频．．．．．．．．．．．，才能产生光电效应；低于这个频率的光不能产生光电效应；．．．．．率必须大于这个极限频率②光电子的最大初动能与入射光的强度无关．．．．．．．．．．．．，一般．．；③入射光照到金属上时，光电子的发射几乎是瞬时的．．．．．．．．．．．．．．．．．．，只随着入射光频率的增大．．而增大不超过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。

第一章动量1.冲量：物体所受外力和外力作用时间的乘积，矢量，过程量公式： I=Ft单位是N· s2.动量：物体的质量与速度的乘积，矢量，状态量公式： p=mv 单位是 kg ·m/s ； 1kg ·m/s=1 N · s3.动量守恒定律 :一个系统不受外力或许所受外力之和为零，这个系统的总动量保持不变。

建立的条件 :系统不受外力或许所受外力的矢量和为零；内力远大于外力；假如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4.动量定理 :系统所受合外力的冲量等于动量的变化；I=mv 末－mv 初5.反冲 : 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。

6.碰撞 : 物体间互相作用连续时间很短，而物体间互相作使劲很大；系统动量守恒。

a.弹性碰撞 :假如碰撞过程中系统的动能损失很小，能够略去不计，这类碰撞叫做弹性碰撞。

b.非弹性碰撞 : 碰撞过程中需要计算损失的动能的碰撞；假如两物体碰撞后黏合在一同，这类碰撞损失的动能最多，叫做完整非弹性碰撞。

第二章波粒二象性1.热辐射 :全部物体都在辐射电磁波，这类辐射与物体的温度相关，所以叫做热辐射。

2.黑体 : 假如某种物体能够完整汲取入射的各样波长的电磁波而不发生反射，这类物质就是绝对黑体，简称黑体3.黑体辐射 :黑体辐射的电磁波的强度按波长散布，只与黑体的温度相关。

4.黑体辐射规律 :一方面跟着温度高升各样波长的辐射强度都有增添，另一方面，辐射强度的极大值向波长较短的方向挪动。

5.能量子 :普朗克以为振动着的带电粒子的能量只好是某一最小能量的整数倍，这个不行再分的最小能量值叫做能量子；而且=h ，是电磁波的频次，h 为普朗克常量， h=6.63 10 34J· s；光子的能量为 h 。

6.光电效应 :照耀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；电子离开某种金属所做功的最小值叫逸出功；光电子的最大初动能E k =h － W；每种金属都有发生光电效应的极限频次和相应的红线波长；光电子的最大初动能随入射光频次的增大而增大。

物理高三选修3-5知识点一、电磁感应和电磁波1. 法拉第电磁感应定律：当导体中的磁感线发生变化时，会在导体中产生感应电动势。

2. 感应电动势的大小与磁感应强度的变化率成正比，与导体的长度、导体和磁力线的夹角等因素有关。

3. 感应电流和感应电场的产生：当导体中的感应电动势存在闭合回路时，会产生感应电流；当导体两端开路时，会产生感应电场。

4. 电磁感应的应用：变压器、电磁铁、感应电炉等。

二、光的本质和光的传播1. 光的波粒二象性：光既可以被看作是波动现象，又可以看作是粒子流动。

2. 光的传播方式：光在真空中沿直线传播，遇到不同介质会发生折射或反射。

3. 光的光程差：光线在两点间传播所经过的路径差。

光程差的大小决定了干涉、衍射等现象的出现。

4. 光的波动模型和粒子模型的应用：解释光的干涉、衍射、反射等现象。

三、原子物理1. 微观粒子：原子核由质子和中子组成，电子绕核外轨道运动。

2. 质子和中子的质量和电荷：质子质量为中子质量的约2倍，质子和中子都带有正电荷，电子带有负电荷。

3. 元素和同位素：原子核中质子的数量决定了元素的性质，同位素是指质子数相同、中子数不同的原子核。

4. 能级：原子由于电子的绕核运动，存在能量分立的状态，称为能级。

5. 光谱：原子发射光谱和吸收光谱的特征及应用。

四、核能与放射性1. 原子核的结构和稳定性：原子核由质子和中子组成，稳定核的质子数和中子数之比在一定范围内。

2. 放射性衰变：原子核的放射性衰变包括α衰变、β衰变和γ衰变，衰变过程中放出的粒子和能量会导致原子核的变化。

3. 半衰期：放射性物质衰变至原有活度的一半所需的时间。

4. 核能的应用：核能反应堆、核能发电、核医学等。

五、电磁波和光的特性1. 电磁波的产生和传播：当电场和磁场发生变化时，会产生电磁波，电磁波可以在真空中传播。

2. 电磁波的频率和波长：不同频率的电磁波对应不同的波长，频率和波长之间存在反比关系。

3. 光的反射和折射：光线遇到界面时，会发生反射和折射，反射光线的入射角和反射角相等，折射光线的入射角和折射角满足斯涅尔定律。

时间人物事件法国科学家笛卡尔动量（momentum）荷兰物理学家惠更斯动量（momentum）1687 英国科学家牛顿指出动量和动能两种动量（momentum）、动中子（neutron）提出了辐射强度按波辐射（radi a tion）、长分布的理论公式维波长（wavelength）恩公式提出了辐射强度按波辐射（radi a tion）、长分布的理论公式瑞波长（wavelength）利公式长分布的公式普朗克常数（Planckconsant）观察到了光的干涉现干涉（interference）象观察到了光的衍射现衍射（diffraction）象观察到了光的偏振现偏振（polarization）象发现了光电现象坦应方程程（Einsteinphotoelectricequati o n）、光子（photon）程（Einsteinphotoelectricequati o n）、光电效应（photoelectriceffect）发现康普顿效应康普顿效应（ptoneffect）证实伦琴射线就是电伦琴射线（X-ray）、磁波美国物理学戴维孙和英证实了电子的波动性电子（el e ctron）、波动性（volatility）德国物理学家玻恩指出光波是一种概念波1925 1926 1876 1890 1897 1897德国物理学家海森伯奥地利物理学家薛定谔德国物理学家戈德斯坦舒斯特发展了矩阵力学建立了波动力学发现阴极射线矩阵力学（matrixmechanics）波动力学（wavemechanics）阴极射线（cathoderay）阴极射线（cathoderay）考夫曼阴极射线（cathoderay）英国物理学家J·J·汤证实阴极射线的本质阴极射线（cathoderay）、电子（electron）姆孙1909-19131903电子（electron）原子（atom）线的含义orbi t）、能级（energyl e vel）、定态（st a bl est a t e）、基态（groundstate）、激发态（excited st a t e）、跃迁（transition）、电子云（electroncloud）美国物理学家弗兰克和通过弗兰克-赫兹实验证明原子能量的量子化现象量子化（quantization）黑纸使照相底板感光radioactivity ）钋（Pol o nui m ）、镭 （Radi u m ）、1898波兰裔科学家玛丽·居 里和法国物理学家皮埃尔·居里发现新元素钋和镭发现了质子英籍物理学家卢瑟福美国物理学家温伯格、 在格拉肖电弱统一模格拉肖电弱统一模型（unified electro-weak theory ）的助手特拉斯曼 奥地利物理学家迈特纳和弗里施定义了核裂变1942美国物理学家费米核反应堆（nuclearreactor ）1929-1930 1942发现硬γ射线在重元 素中的反常吸收 重元素（heavy element ） 提出证实中微子存在 中微子（neutrino ）的一种实验方案不守恒（parity non-conversation ） 在的β衰变中证实了 宇称不守恒（parity 宇称不守恒的论断non-conversation ）、 β衰变（β-decay ） 夸克（quark ）。