高中物理选修3-5优质课件：本章知识网络构建

，式中
h是普朗克常量．
教材拓展提升
欲穷千里目 更上一层楼
一、概率波 1．经典的粒子和经典的波 (1)经典物理学粒子运动的基本特征：任意时刻有确定的 位置和速度以及有确定的轨道． (2)经典的波的特征：具有频率和波长，也就是具有时空 的周期性．
在经典物理学中，粒子和波是两种不同的研究对象，具有 非常不同的表现．但在微观领域中，光和电子、质子等粒子却 集粒子性和波动性于一身，具有波粒二象性．
3．不确定性关系
(1)微观粒子运动的基本特征：不再遵守牛顿运动定律，
不可能同时准确地知道粒子的位置和动量，不能用“轨迹”来
描述粒子的运动，微观粒子的运动状态只能通过概率做统计性
的描述．
(2)不确定性关系：以Δx表示粒子位置的不确定量，以Δp
表示粒子在x方向上的动量的不确定量收获成果
1．经典粒子和经典的波 (1)经典的粒子：粒子有一定的空间大小，有一定的质 量，有的还具有电荷．运动的基本特征是：在任意时刻有确定 的位置和速度，在空间中有确定的轨道． (2)经典的波：经典的波在空间中是弥散开来的，基本特 征是：具有频率和波长，即具有时空的周期性．
A．使光子一个一个地通过狭缝，如果时间足够长，底片 上将出现衍射条纹
B．单个光子通过狭缝后，底片上会出现完整的衍射图样 C．光子通过狭缝的路线是直线 D．光的波动性是大量光子的运动规律
解析 由于单个光子表现为粒子性，大量光子表现出波动 性，可知A、D选项正确，B选项错误；由不确定性关系可知C 选项错误．
有些粒子会偏离原来的运动方向跑到了投影位置以外的地方， 这就意味着粒子有了与原来方向垂直的动量，又由于粒子落在 何处是随机的，所以粒子在垂直于运动方向的动量有不确定 性，不确定量为Δp.

（2）地球上聚变燃料的储量丰富
每升水中就含有 0.03 g 氘，地球上有 138.6 亿亿立方米 的水，大约有 40 万亿吨氘。氚可以利用锂来制取，地球上锂 储量有2000 亿吨。 1L海水中大约有0.03g氘，如果发生聚变， 放出的能量相当于燃烧300L汽油,轻核聚变是能源危机的终结 者。
（3）轻核聚变更安全、清洁
实现核聚变需要高温，一旦出现故障，高温不能维持， 反应就自动终止了。
（4）反应中放射物质的处理较容易
氘和氚聚就反应中产生的氦是没有放射性的，放射性废 物主要是泄漏的氚以及聚变时高速中子、质子与其他物质反 应而生成的放射性物质，比裂变所生成的废物的数量少，容 易处理。
2. 现在的技术还不能控制热核反应，问题有
太阳的中心发生 核聚变，放出巨大 能量，太阳；这个 天然的的核聚变过 程已经发生了好几 十亿年
二、受控热核反应——核聚变的利用
1.聚变与裂变相比的优点： （1）轻核聚变产能效率高
相同的核燃料释放的能量多。常见的聚变反应平均每个核子放出 的能量约3.3MeV，而裂变时平均每个核子释放的能量约为1MeV。
2 1 3 2 1 0
2 1
2 1
H H He H
2 1 3 2 1 1
3 1 4 2 1 0
H H He n
计算下面核聚变放出的能量:
2 1
H + H He + n
3 1 4 2 1 0
氘核的质量：mD＝2.014102u 氚核的质量：mT＝3.016050u 氦核的质量：mα＝4.002603u 中子的质量：mn=1.008665u
201 是铀裂变（ = 0.852MeV）的约4倍。 235 + 1
2、发生聚变的条件:

动量守恒定律（二）
复习
1．动量守恒定律的内容是什么？
一个系统不受外力或所受外力的合力为零， 这个系统的总动量保持不变。这个结论叫做 动量守恒定律。
m1υ1+ m2υ2= m1υ1′+ m2υ2′
2．成立条件有哪些？
①不受外力或受到的外力为零（严格条件） ②内力远大于外力（近似条件） ③某一方向上合力为零，在这个方向上成立。
例 10
质量为m的子弹，以速度V0射入木 块，在即短时间内，停留在质量为M2的 木块B中，并和B达到共同的速度V1。请 判断射入过程中系统动量是否守恒？若 守恒，请列出方程式。
请分析接下来A、B（包括子弹）的 运动情况，当弹簧被压缩到最短时，A、 B速度有什么关系？并判断在这一过程 中系统动量是否守恒？若守恒，请列出 方程式。
V0 V1
V2
V2
例 11
如图所示，质量为M1的甲车上表面光滑，右端
放一个质量为m的小物体，一起以V1的速度向右运动，
乙车质量为M2，静止在光滑水平面上，甲车撞击乙 车时间极短,之后两车达到共同速度V2，一起继续向 前运动。
1、撞击过程，小物块是否参与碰撞？
v1
2、撞击过程中，系统动量是否守恒， 若守恒，请列出方程式。
例 14
如图所示,有A、B两质量均为M的小车,在 光滑的水平面上以相同的速率v0在同一直线上 相向运动,A车上有一质量为m的人,他至少要 以多大的速度(相对地面)从A车跳到B车上,才 能避免两车相撞？
例 15
A、B两辆小车在光滑的水平面上做相向 的匀速运动，已知速率，其中V甲=10 m/s， V乙=15 m/s，当两车交错时，各丢给对方 m=50 kg的一只麻袋，此后甲车继续向前运 动，而速度变为8 m/s,如果乙车原来的总质 量为m乙=500 kg,求甲车原来的总质量以及乙

(1)把两小车加在一起计算，有一个什么物理量在碰撞前 后是相等的？ (2) 碰撞前后两车的 mv2 之和是否相等？两车的速度之和 是否相等？这说明了什么问题？ 解析 (1)由纸带可以看出，A、B两小车碰前和碰后都是 向右运动，且碰撞发生在从题图所示纸带右边数起第5个 点时，A车碰前碰后都看成匀速运动．
探究碰撞中的不变量
【典例1】 水平光滑桌面上有A、B两个小车，质量分别 是0.6 kg和0.2 kg，A车的车尾拉着纸带．A车以匀速 向右的某一速度与静止的B车碰撞，碰后两车连在一 起共同运动，碰撞前后打点计时器打下的纸带如图11-1所示(电源频率为50 Hz)．根据这些数据，请猜想：
图1-1-1
数据处理 为了 探究碰撞中的不变量，将实验中测得的物理量 填入如下表格
碰撞前 质量 m1 v1 速度 m1v1＋m2v2 m1v1′＋ m2v2′ m2 v2 碰撞后 m1 v1′ m2 v2′
mv
mv 2
2 m1v2 1＋m2v2
m1v1′2＋m2v2′2
v m
v1/m1＋v2/m2 v1′/m1＋v2′/m2
1 1 2 则 mAvA＞ (mA＋mB)v2 AB，说明碰撞过程中总动能减少了． 2 2 碰撞前A的速度为vA＝0.825 m/s，碰撞后两车的速度之和为2vAB ＝1.16 m/s，二者不相等，说明A与B碰撞时传递给B的不是速 度．
实验器材 方案一：气垫导轨、光电计时器、天平、滑块 ( 两个 )、 弹簧片、 细绳、弹性碰撞架、胶布、撞针、橡皮泥． 方案二：带细线的摆球 ( 两套 )、铁架台、天平、量角 器、坐标纸、胶布等． 方案三：光滑长木板、打点计时器、纸带、小车 ( 两 个)、天平、撞针、橡皮泥．
实验步骤 不论采用哪种方案，实验过程均可按实验方案合理安 排，参考步骤如下： (1)用天平测相关质量． (2)安装实验装置． (3)使物体发生碰撞． (4)测量或读出相关物理量，计算有关速度． (5)改变碰撞条件，重复步骤3、4. (6) 进行数据处理，通过分析比较，找出碰撞中的守 恒量． (7)整理器材，结束实验．

其他内力和外力都不做功
适用条件
4.碰撞
分类标准
能量是否守恒
种类
特点
弹性碰撞
动量守恒、机械能守恒
非完全弹性碰撞
动量守恒、机械能有损失
完全非弹性碰撞
动量守恒、机械能损失大
对心碰撞（正碰）
碰撞后速度共线
非对心碰撞（斜碰）
碰撞后速度不共线
碰撞前后动量是否共线
第 17 章 波粒二象性
【单元知识网络】
热辐射
黑体与黑体
发现（查德威
克）
4
27
2 + 13
30
→ 15 + 10
核子：质子和中子的统称
核力：只存在于相邻核子间的强相互作
用力，是短程力
三种放射线的实质以及
特征
衰变、衰变
衰变
1
半衰期：余 = 原
2
1
余 = 原
2
正电子的发现：
0
→ 30
14 + ;1
30
15
原子核
人工转变
Ft = m2 − 1
1
1
Fs = 22 − 12
2
2
矢量式
矢量式
内容
意义
表达式
特点
3.动量守恒定律、机械能守恒定律
定律
动量守恒定律
机械能守恒定律
两个（或两个以上）质点组成的系
两个（或两个以上）质点组成的系
统
统
一个系统不受外力或者所受外力之
在只有重力（弹力）做功的情形下，
和为 0，这个系统的总动量保持不
中子转化为质子和电子
个整体射出
2 11 + 2 10 → 42

方案三：利用小车在光滑桌面碰撞另一个静止的小车实 现一维碰撞情况
图 16－1－4 (1)静止的小车上装上橡皮泥，运动的小车上装上撞针， 让它们碰撞后粘在一起． (2)利用打点计时器记录小车碰撞前后的运动情况，根据 纸带上的点迹求速度．
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
三、实验器材 方案一：气垫导轨、光电计时器、天平、滑块 (两个)、 弹簧片、细线、弹性碰撞架、胶布、撞针、橡皮泥等． 方案二：带细线的摆球(两个)、铁架台、天平、量角器、 坐标纸、胶布等． 方案三：光滑长木板、打点计时器、纸带、小车(两个)、 天平、撞针、橡皮泥等．
4．若利用摆球进行实验，两小球静止时球心应在同一水 平线上，且刚好接触，摆线竖直，将小球拉起后，两条摆线 应在同一竖直面内． 5．碰撞有很多情形，我们寻找的不变量必须在各种碰撞 情况下都不改变，才符合要求． 6．记录数据时，应规定正方向，若速度方向与规定的正 方向相同，则速度取正值，若速度方向与规定的正方向相反， 则取负值． 7．在误差允许的范围内，验证 m1v1＋ m2v2＝ m1v1′＋ m2v2′成立．
四、误差分析 1．碰撞是否为一维碰撞，是产生误差的一个重要原因， 设计实验方案时应保证碰撞为一维碰撞．避免碰撞过程中两 物体偏离同一条直线． 2．碰撞中是否受其他力(例如：摩擦力)的影响是带来误 差的又一个重要原因，实验中要合理控制实验条件，尽量减 小或避免除碰撞时相互作用力外的其他力影响物体速度． 3．测量及读数的准确性也是造成误差的一个重要原因， 实验中要规范读数和测量，尽量减小误差因素的影响．
人教版高中选修3-5
物 理
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1
实验：探究碰撞中的不变量
一、实验目的 1．明确探究碰撞中的不变量的基本思路． 2．探究一维碰撞中的不变量．

原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核 的过程，------------核反应
在核反应中，质量数和电荷数都守恒
1930年，德国科学家玻特和贝克用α粒子 轰击轻元素铍核，发现并未发射出质子， 而放出了一种新的射线．这种射线几乎不 能使气体电离，在电场和磁场中也不发生 偏转，是不带电的，射线的贯穿能力强， 他们认为这是γ射线．经检测，射线的能 量在10ＭeV左右，远大于天然放射物质衰 变时发出的γ射线的能量．
2、原子核的衰变有什么样的规律
1）、衰变时电荷数和质量数都守恒 2）、衰变过程不可逆，所以用箭头，不用等号 3）、由实验决定，不凭空编造
核反应
卢瑟福在实验中发现，往容器Ｃ中通入氮气后，在荧 光屏Ｓ上出现了闪光，这表明，有一种新的能量比α粒 子大的粒子穿过铝箔，撞击在Ｓ屏上，这种粒子肯定 是在α粒子击中某个氮核而使该核发生变化时放出的。 这样，卢瑟福通过人工方法实现了原子核的转变，人
半衰期、它表征放射性元素的原子核有 一半发生衰变所需的时间。它是从大量 原子核衰变中得出的统计规律，对个别 的放射性原子核的衰变无实际物理意义。 半衰期由原子核的内部因素决定，与外 界条件及与物质的物理、化学状态无关。 即使处于物理运动，化学变化中也不会 影响它的半衰期。因此它是反映某种元 素原子核特征的重要物理量。
复习回顾:
名称 带电 电离 穿透 构成 速度 性 能力 能力
实质

正
强
He 弱 4 2
C/10
氦核流

负
弱
e 强
0 接近C
1
电子流

中 最弱 极强 光子 C
光子流
例：
天然放射性元素
232 90
Th
(钍)经过一系列α

最新教科版高三物理选修3-5全册 课件【完整版】目录
0002页 0039页 0104页 0124页 0180页 0218页 0262页 0317页 0361页 0436页 0519页 0602页
第一章 碰撞与动量守恒 2 动量 4 动量守恒定律的应用 1 电子 3 光谱 氢原子光谱 第三章 原子核 2 放射性 衰变 4 原子核的结合能 6 核聚变 第四章 波粒二象性 2 光电效应与光量子假说 4 实物粒子的波粒二象性
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4 动量守恒定律的应用
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第二章 原子结构
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第一章 碰撞与动量守恒
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1 碰撞
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2 恒定律

汤姆生如何测定出粒子的荷质比？
• 让带电粒子垂直射入匀强磁场，如果仅受磁 场力作用，将做匀速圆周运动，洛仑兹力提 供向心力：
m v2 evB r
汤姆生如何测定出粒子速度v和半径r？
• 1、让粒子垂直射入正交的电磁场做匀速
直线运动： v E B
2、让粒子垂直射入匀强电场仅受电场力作 用达到最大偏转
• 二、系统、内力和外力
•
1．系统：存在相互作用的几个物体所组成
的整体称为系统，系统可按解决问题的需要灵活
选取。
•
2．内力：系统内各个物体间相互用力称为
内力。
•
3．外力：系统外其他物体作用在系统内任
何一个物体上的力称为外力。
•
• 内力和外力的区分依赖于系统的选取，只有在确 定了系统后，才能确定内力和外力。
• （注重动量守恒定律与机械能守恒定律适用条件的区别）
• 【例3】在光滑水平面上A、B • 两小车中间有一弹簧，如图所 • 示。用手抓住小车并将弹簧压
• 缩后使小车处于静止状态。将两小车及弹簧看做 一个系统，下列说法中正确的是( )
• A．两手同时放开后，系统总动量始终为零 • B．先放开左手，再放开右手后，动量不守恒 • C．先放开左手，再放开右手后，总动量向左 • D．无论何时放手，两手放开后，在弹簧恢复原
密立根油滴实验
密立根油滴实验的原理图
• 密立根测量出电子的电量
e 1.60221019C
根据荷质比，可以精确地计算出 电子的质量
m 9.1094 10 31kg
16．2 动量守恒定律（一）
16.2 动量守恒定律（一）
教学目标： 理解动量的概念，明确动量守恒定律的内容，理解守恒条件

2．结论 在实验误差允许的范围内，碰撞前、后不变的量是物体 的 质 量 m 与 速 度 v 的 乘 积 之 和 ， 即 m1v1 ＋ m2v2 ＝ __m_1_v_1_′_＋ ___m_2_v_2′__。
重点难点突破
一、实验过程 1．实验器材 方案一：气垫导轨、光电计时器、天平、滑块(两个)、弹 簧片、细线、弹性碰撞架、胶片、撞针、橡皮泥等。 方案二：带细线的摆球(两个)、铁架台、天平、量角器、 坐标纸、胶片等。 方案三：光滑长木板、打点计时器、纸带、小车(两个)、 天平、撞针、橡皮泥等。
2．实验步骤 不论采用哪种方案，实验过程均可按实验方案合理安排， 参考步骤如下： (1)用天平测量相关的质量； (2)安装实验装置； (3)使物体发生碰撞； (4)测量或读出有关数据，计算出物体的速度； (5)改变碰撞条件重复上述3、4步； (6)进行数据处理通过分析对比，找出碰撞中的不变量； (7)整理实验器材。
第十六章 动量守恒定律
第十六章 第一节
实验：探究碰撞中的不变量
1 学习目标定位 2 课堂情景切入 3 知识自主梳理
4 重点难点突破 5 考点题型设计 6 课时作业
学思路和实验方法
※
体验探究自然规律的过程
※
探究一维碰撞中的不变量
课堂情景切入
碰撞是自然界中常见的现象。两节火车车厢之间的挂钩靠 碰撞连接，台球由于两球的碰撞而改变运动状态。微观粒子之 间更是由于相互碰撞而改变能量，甚至使得一种粒子转化为其 他粒子。
1.将以上三个实验过程中测得的数据填入下表中
碰撞前
碰撞后
质量
m1
m2
m1
m2
速度
v1
v2
v1′
v2′
mv