高中物理选修3-5知识点总结

1 高二选修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：

名称 内容

大小 矢量性 方向 瞬时

与过程 相对性与绝对性 联系

动量 p＝mv 矢量 与v

同向 瞬时量 相对性与参照物选择有关 动量与冲量无因果关系 冲量 I＝Ft 矢量 与F

同向 过程量 绝对性与参照物选择无关

(2)动量、动量变化量、动量变化率的区别：

名称 内容

大小 矢量性 方向 与其他

的联系

动量 p＝mv 矢量 与v

同向 —

动量变

化量 Δp＝mvt－mv0 矢量 与合力

同向 Δp＝F合·t

动量

变化率 ΔpΔt 矢量 与合力

同向 ΔpΔt＝F合

2．动量定理的应用

(1)应用I＝Δp求变力的冲量。

如果物体受到变力作用，则不能直接用I＝F·t求变力的冲量，这时可以求出该力作用下物体动量的变化Δp，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。

2 (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

项目 动量守恒定律 机械能守恒定律

守恒条件 不受外力或所受合外力为零 只有重力和弹力做功

一般表

达式 p1＋p2＝p1′＋p2′ Ek1＋Ep1＝Ek2＋Ep2

标矢性 矢量式 标量式

守恒条件

的理解 外力总冲量为零，系统总动量不变 只发生势能和动能相互转化。可以有重力和弹力以外的力作用，但必须是不做功

注意事项 应选取正方向 选取零势能面

系统动量成立的条件：

①系统(或某方向)不受外力作用时，系统(或某方向)动量守恒；

②系统(或某方向)受外力但所受外力之和为零，则系统(或某方向)动量守恒；

③系统(或某方向)所受合外力虽然不为零，但系统的内力远大于外力时，如碰撞、爆炸等现象中，系统(或某方向)的动量可看成近似守恒；

④系统总的来看不符合以上三条中的任意一条，则系统的总动量不守恒。但是，若系统在某一方向上符合以上三条中的某一条，则系统在该方向上动量守恒。

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一、黑体辐射（了解）与能量子

1.一切物体都在辐射电磁波，这种辐射与物体的温度有关，叫热辐射。

2.黑体：某种物体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射，这种物体叫黑体。

3．黑体辐射的实验规律

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） Ek＝hν－W0

遏制电压 Uce=Ek

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。 hW00

4 用X射线照射物体时，一部分散射出来的X射线的波长会变长，这个现象称为康普顿效应

1．光的干涉、衍射、偏振现象证明光具有波动性．爱因斯坦光电效应（光子有能量）康普顿效应（光子有动量和能量）说明光具有粒子性．

光的本性：光既具有波动性，又具有粒子性，称为光的波粒二象性．

2．光波是概率波．大量的、频率低的粒子波动性明显（注意有粒子性，只是不明显）

3. 德布罗意物质波（电子衍射证实）:任何一个运动着的物体，小到微观粒子大到宏观物体都有一种波与它对应，其波长λ＝hp，p为运动物体的动量，h为普朗克常量.

(CCT)

原子结构

1.英国物理学家汤姆孙根据阴极射线在电场和磁场中的偏转情况，判定其为电子，并求出了电子的比荷。密立根通过油滴实验测出了电子电荷，并发现电荷是量子化的。

2．卢瑟福α粒子散射实验：说明原子具有核式结构。

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°，有的甚至被撞了回来。．

3．卢瑟福提出原子核式结构模型

二、玻尔原子结构假说（是科学假说、类似还有安培分子电流假说）

1．定态（能量量子化）

2．轨道量子化

3．跃迁条件：

4．氢原子的能级公式：En＝1n2E1(n＝1,2,3，…)，其中E1为基态能量

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5. 对原子跃迁和电离理解：

跃迁：原子从低能级（高能级）E初向高能级（低能级）E末跃迁，只吸收（辐射）hν＝E末－E初的能级差能量光子．可以吸收EkE末－E初的能级差能量的电子。

基态电离：基态的氢原子吸收大于等于13.6eV能量的光子或电子后使氢原子电离。

6.一个处于量子数为n的激发态的氢原子，最多可以辐射n-1中不同频率的光子，一群处于量子数为n的激发态的氢原子，最多可以辐射2nC种不同频率的光子。

7.氢原子的能量(类比天体模型)：E总=EK+EP，当轨道半径减小时，库仑引力做正功，原子的电势能减小，电子动能增大，原子总能量减小．反之，轨道半径增大时，原子电势能增大，电子动能减小，原子总能量增大．

8.波尔模型的局限：成功之处为将量子观点引入原子领域，提出定态和跃迁。不足之处为保留了经典粒子的观念，仍把电子的运动看做经典力学描述下的轨道运动。

原子核部分

1.法国物理学家贝克勒尔发现天然放射现象，说明原子核还具有复杂的结构．

居里夫妇发现放射性元素钋（Po）和镭(Ra)。

2．原子核由中子和质子组成，质子和中子统称为核子．

X元素原子核的符号为AZX，其中A表示质量数，Z表示核电荷数．

种类 组成 电荷量 质量 贯穿本领 电离

α射线 He42 2e 4mp 最弱 很强

6 β射线 e01 －e mp1 836 较强 较弱

γ射线 光子（电磁波） 0 静止质量为零 最强 很弱

3.原子核放出α粒子或β粒子，变成另一种原子核的变化称为原子核的衰变．

α衰变：AZX→A－4Z－2Y＋42He α衰变的实质：211H＋210n→42He

β衰变：AZX→ AZ＋1Y＋ 0－1e β衰变的实质：10 n → 0-1 e+11 H

γ射线是α或β衰变后产生的新核能级跃迁辐射出来。

4．半衰期：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间．

①半衰期概念适用于大量核衰变（少数个别的核衰变时，谈半衰期无意义）

②半衰期由核的性质来决定，与该元素的物理性质（状态、压强、温度、密度等）

化学性质或存在形式均无关

③N=N0（1／2）t／τ ，m=m0（1／2）t／τ ， I=I0（1／2）t／τ

I——单位时间内衰变的次数 ，τ——半衰期

N0、m0、I0为最初量，N、m、I为t时间后剩下未衰变量

衰变次数的方法：先由质量数的改变确定α衰变的次数，然后再确定β衰变的次数

5．核力：组成原子核的核子之间有很强的相互作用力，使核子能克服库仑力而紧密地结合在一起，这种力称为核力．其特点为：

(1)核力是强相互作用的一种表现，在原子核的尺度内，核力比库仑力大得多．

(2)核力是短程力，作用范围在1.5×10－15 m之内．

(3)每个核子只跟相邻的核子发生核力作用，这种性质称为核力的饱和性．

6．原子核是核子结合在一起构成的，要把它们分开，需要能量，叫原子核的结合能．结合能与核子数之比称比结合能，比结合能越大，原子核中核子结合越牢固，原子核越稳定

7．质量亏损：原子核的质量小于组成它的核子的质量之和，这个现象叫做质量亏损．

8.中等大小的核的比结合能最大（平均每个核子的质量亏损最大），这些核最稳当。

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9．爱因斯坦质能方程为E=mc2，若核反应中的质量亏损为Δm，释放的核能ΔE=Δm c2.

10．重核裂变和轻核聚变过程中都有质量亏损，释放出核能。

11．慢化剂：石墨、重水、轻水（普通水）。镉棒（控制棒）控制链式反应的速度。

12.氢弹、太阳内部发生的是热核反应（聚变）。原子弹、核电站等（重核裂变）

13放射性同位素及其应用和防护

(1)工业部门使用射线测厚度——利用γ射线的穿透特性；

(2)烟雾报警器的使用——利用射线的电离作用，增加烟雾导电离子浓度；

(3)农业应用—— γ射线使种子的遗传基因发生变异，杀死腐败细菌、抑制发芽等；

(4)做示踪原子——利用放射性同位素与非放射性同位素有相同的化学性质．

常见粒子符号：α粒子（42 He）、氚核（31 H）、氘核（21 H）、质子（11 H）、中子（10 n）、电子（0-1 e）、正电子（01 e）等

15．应用质能方程解题的流程图

(1)根据ΔE＝Δmc2计算，计算时Δm的单位是“kg”，c的单位是“m/s”，ΔE的单位是“J”．

(2)根据ΔE＝Δm×931.5 MeV计算．因1原子质量单位(u)相当于931.5 MeV的能量，所以计算时Δm的单位是“u”，ΔE的单位是“MeV”．

类型 可控性 核反应方程典例

衰变 α衰变 自发 238 92U→234 90Th＋42He

β衰变 自发 234 90Th→234 91Pa＋0－1e

人工转变 人工控制 14 7N＋42He→17 8O＋11H(卢瑟福发现质子)

42He＋94Be→12 3C＋10n (查德威克发现中子)

2713Al＋42He→3015P＋10n 约里奥·居里夫妇发现放射性同位素，同时发现正电子 3015P→3014Si＋0＋1e