物理选修3-5知识点归纳
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物理选修3-5知识点总结1、一般物体热辐射除了与温度有关外,还与物体的材料和表面状况有关。
2、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。
右图会画3、光电效应(光照到金属上,打出电子的现象)①赫兹最早发现光电效应现象,爱因斯坦引入普朗克量子理论提出了光子说,成功解释了光电效应。
②能够发生光电效应的条件:入射光频率≥金属的极限频率(截止频率),入射光波长≤金属极限波长入射光能量hν≥金属逸出功③任一种金属,都有自己的极限频率νC,极限波长λc对应金属的逸出功W0,W O = hνC = hc/λc④入射光照到金属上时,光电子的发射几乎是瞬时的,一般不超过10-9s;⑤光电子最大初动能与入射光的频率有关,但不成正比,而与入射光强弱无关。
关系式为 E K = hν- W O =hc/λ—W O,光电子最大初动能只随着入射光频率的增大..;..而增大右图E K -υ图像:横轴的交点:金属的截止频率νc:纵轴的交点为: -E= -W0图线的斜率k =普朗克常量h不同金属在同一张E K-ν图像中,斜率一样⑥光电管内被光照的金属为阴极K,当其与电源负极相连时,所接为正向电压。
见右上图若能发生光电效应,滑动头P在最左端时,U=0,电流≠0。
滑动头右移,电流增大然后趋于某最大值(饱和)。
⑦当入射光颜色不变时(即频率不变),入射光越强,单位时间内入射的光子数越多,则单位时间内射出的光电子数越多,饱和光电流越大⑧当阴极K与电源正极相连时,所接为反向电压。
滑动头右移,电流逐渐减小到0.光电流恰好为0时,对应的反向电压叫遏止电压(U C): U C e=E K⑨遏止电压Uc与入射光频率ν关系:U C e=hν-W O Uc=( hν—hνc)/e图像U C—υ如左图:横轴交点:金属的截止频率,I 纵轴交点= -W O /e斜率为h/e⑩右上图为光电流与电压关系:可见对同一光电管(即W0逸出功一样),入射光频率不变,遏止电压不变;入射光频率越大,遏止电压越大(图中,U C1>U C2,是因为蓝光频率大于黄光频率)⑾由I-U图象可以得到的信息(1)遏止电压U c:图线与横轴的交点的绝对值.(2)饱和光电流I m:电流的最大值.(3)最大初动能:E km=eU c.例:用5eV的光子照射光电管,其电流表示数随电压变化如右图,图中Uc=3V,则,光电子最大初动能= 3ev 光电管金属逸出功=2ev例:当用一束紫外线照在原来不带电的验电器金属球上的锌板时,发生了光电效应,则锌板打出电子,锌板带正电,与它相连的验电器金属箔带正电。
人教版高中物理选修3-5知识点梳理重点题型(常考知识点)巩固练习原子结构【学习目标】1.知道电子是怎样发现的;2.知道电子的发现对人类探索原子结构的重大意义; 3.了解汤姆孙发现电子的研究方法. 4.知道α粒子散射实验;5.明确原子核式结构模型的主要内容; 6.理解原子核式结构提出的主要思想.【要点梳理】要点诠释: 要点一、原子结构 1.阴极射线(1)气体的导电特点:通常情况下,气体是不导电的,但在强电场中,气体能够被电离而导电.平时我们在空气中看到的放电火花,就是气体电离导电的结果.在研究气体放电时一般都用玻璃管中的稀薄气体,导电时可以看到发光放电现象.(2)1858年德国物理学家普里克发现了阴极射线.①产生:在研究气体导电的玻璃管内有阴、阳两极.当两极间加一定电压时,阴极便发出一种射线,这种射线为阴极射线.②阴极射线的特点:碰到荧光物质能使其发光. 2.汤姆孙发现电子(1)从1890年起英国物理学家汤姆孙开始了对阴极射线的一系列实验研究. (2)汤姆孙利用电场和磁场能使带电的运动粒子发生偏转的原理检测了阴极射线的带电性质,并定量地测定了阴极射线粒子的比荷(带电粒子的电荷量与其质量之比,即e m). (3)1897年汤姆孙发现了电子(阴极射线是高速电子流).电子的电量()191.602177334910C e =⨯-,电子的质量319.109389710kg m =⨯-,电子的比荷111.758810C/kg em=⨯.电子的质量约为氢原子质量的1 1836.3.汤姆孙对阴极射线的研究(1)阴极射线电性的发现.为了研究阴极射线的带电性质,他设计了如图所示装置.从阴极发出的阴极射线,经过与阳极相连的小孔,射到管壁上,产生荧光斑点;用磁铁使射线偏转,进入集电圆筒;用静电计检测的结果表明,收集到的是负电荷.(2)测定阴极射线粒子的比荷.4.密立根实验美国物理学家密立根在1910年通过著名的“油滴实验”简练精确地测定了电子的电量密立根实验更重要的发现是:电荷是量子化的,即任何电荷只能是元电荷e的整数倍.5.电子发现的意义以前人们认为物质由分子组成,分子由原子组成,原子是不可再分的最小微粒.现在人们发现了各种物质里都有电子,而且电子的质量比最轻的氢原子质量小得多,这说明电子是原子的组成部分.电子是带负电,而原子是电中性的,可见原子内还有带正电的物质,这些带正电的物质和带负电的电子如何构成原子呢?电子的发现大大激发了人们研究原子内部结构的热情,拉开了人们研究原子结构的序幕.6.19世纪末物理学的三大发现对阴极射线的研究,引发了19世纪末物理学的三大发现:(1)1895年伦琴发现了X射线;(2)1896年贝克勒尔发现了天然放射性;(3)1897年汤姆孙发现了电子.要点二、原子的核式结构模型1.汤姆孙的原子模型“枣糕模型”.“葡萄干布丁模型”(如图所示).“葡萄干面包模型”.汤姆孙的原子模型是在发现电子的基础上建立起来的,汤姆孙认为,原子是一个球体,正电荷均匀分布在球内,电子像枣糕里的枣子一样,镶嵌在原子里面,所以汤姆孙的原子模型也叫枣糕式原子结构模型.【注意】汤姆孙的原子结构模型虽然能解释一些实验事实,但这一模型很快就被新的实验事实——仅粒子散射实验所否定.2.α粒子散射实验1909~1911年卢瑟福和他的助手做α粒子轰击金箔的实验,获得了重要的发现. (1)实验装置(如图所示)由放射源、金箔、荧光屏等组成.特别提示:①整个实验过程在真空中进行. ②金箔很薄,α粒子(42He 核)很容易穿过.(2)实验现象与结果.绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的方向前进,但是有少数α粒子发生了较大角度的偏转,极少数α粒子偏转角超过90︒,有的几乎达到180︒,沿原路返回.仅粒子散射实验令卢瑟福万分惊奇.按照汤姆孙的原子结构模型:带正电的物质均匀分布,带负电的电子质量比α粒子的质量小得多.α粒子碰到电子就像子弹碰到一粒尘埃一样,其运动方向不会发生什么改变.但实验结果出现了像一枚炮弹碰到一层薄薄的卫生纸被反弹回来这一不可思议的现象.卢瑟福通过分析,否定了汤姆孙的原子结构模型,提出了核式结构模型.3.原子的核式结构卢瑟福依据α粒子散射实验的结果,提出了原子的核式结构:在原子中心有一个很小的核,叫原子核,原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在核里,带负电的电子在核外空间绕核旋转.4.原子核的电荷与尺度由不同原子对α粒子散射的实验数据可以确定各种元素原子核的电荷.又由于原子是电中性的,可以推算出原子内含有的电子数.结果发现各种元素的原子核的电荷数,即原子内的电子数非常接近于它们的原子序数,这说明元素周期表中的各种元素是按原子中的电子数来排列的.原子核的半径无法直接测量,一般通过其他粒子与核的相互作用来确定,α粒子散射是估算核半径最简单的方法.对于一般的原子核半径数量级为1510m -,整个原子半径的数量级是1010m -,两者相差十万倍之多,可见原子内部是十分“空旷”的. 5.解题依据和方法(1)解答与本节知识有关的试题,必须以两个实验现象和发现的实际为基础,应明确以下几点: ①汤姆孙发现了电子,说明原子是可分的,电子是原子的组成部分.②卢瑟福“α粒子散射实验”现象说明:原子中绝大部分是空的,原子的绝大部分质量和全部正电荷都集中在一个很小的核上.(2)根据原子的核式结构,结合前面所掌握的动能、电势能、库仑定律及能量守恒定律等知识,是综合分析解决d 粒子靠近原子核过程中,有关功、能的变化,加速度,速度的变化所必备的知识基础和应掌握的方法.6.对α粒子散射实验的理解如果按照汤姆孙的“枣糕”原子模型,α粒子如果从原子之间或原子的中心轴线穿过时,它受到周围的正负电荷作用的库仑力是平衡的,α粒子不产生偏转;如果α粒子偏离原子的中心轴线穿过,两侧电荷作用的库仑力相当大一部分被抵消,α粒子偏转很小;如果α粒子正对着电子射来,质量远小于α粒子的电子不可能使α粒子发生明显偏转,更不可能使它反弹.所以α粒子的散射实验结果否定了汤姆孙的原子模型.按卢瑟福的原子模型(核式结构),当α粒子穿过原子时,如果离核较远,受到原子核的斥力很小,仅粒子就像穿过“一片空地”一样,无遮无挡,运动方向改变极少,由于原子核很小,这种机会就很多,所以绝大多数α粒子不产生偏转;只有当α粒子十分接近原子核穿过时,才受到很大的库仑斥力,偏转角才很大,而这种机会很少;如果α粒子几乎正对着原子核射来,偏转角就几乎达到180︒,这种机会极少.如图所示.卢瑟福根据α粒子散射实验,不仪建立了原子的核式结构,还估算出了原子核的大小.220121(1)4sin 2m Ze r Mv θπε=⋅+(θ为散射角).原子核的商径数量级在1510m -.原子直径数量级大约是1010m -,所以原子核半径只相当于原子半径的十万分之一.原子的核式结构初步建立了原子结构的正确图景,但跟经典的电磁理论发生了矛盾.(见玻尔的原子模型)7.原子结构的探索历史(1)发现原子核式结构的过程.实验和发现 说明了什么 电子的发现说明原子有复杂结构α粒子散射实验说明汤姆孙(枣糕式)原子模型不符合实际,卢瑟福重新建立原子的核式结构模型(2)原子的核式结构与原子的枣糕式结构的根本区别.核式结构枣糕式结构原子内部是非常空旷的,正电荷集中在一个很小的核里 原子是充满了正电荷的球体 电子绕核高速旋转 电子均匀嵌在原子球体内【典型例题】 类型一、原子结构例1.关于阴极射线的本质,下列说法正确的是( ). A .阴极射线本质是氢原子 B .阴极射线本质是电磁波 C .阴极射线本质是电子 D .阴极射线本质是X 射线【思路点拨】阴极射线基本性质.【答案】C【解析】阴极射线是原子受激发射出的电子,关于阴极射线是电磁波、X 射线都是在研究阴极射线过程中的一些假设,是错误的.【总结升华】对阴极射线基本性质的了解是解题的依据.举一反三:【变式】如图所示,在阴极射线管正上方平行放一通有强电流的长直导线,则阴极射线将( ).A .向纸内偏转B .向纸外偏转C .向下偏转D .向上偏转【答案】D【解析】本题综合考查电流产生的磁场、左手定则和阴极射线的产生和性质.由题目条件不难判断阴极射线所在处磁场垂直纸面向外,电子从负极射出,由左手定则可判定阴极射线(电子)向上偏转.【总结升华】注意阴极射线(电子)从电源的负极射出,用左手定则判断其受力方向时四指的指向和射线的运动方向相反.例2.汤姆孙用来测定电子的比荷(电子的电荷量与质量之比)的实验装置如图所示.真空管内的阴极K 发出的电子(不计初速、重力和电子间的相互作用)经加速电压加速后,穿过A '中心的小孔沿中心轴1O O 的方向进入到两块水平正对放置的平行极板P 和P '间的区域.当极板间不加偏转电压时,电子束打在荧光屏的中心O 点处,形成了一个亮点;加上偏转电压U 后,亮点偏离到O '点(O '点与O 点的竖直间距为d ,水平间距可忽略不计).此时,在P 和P '间的区域,再加上一个方向垂直于纸面向里的匀强磁场.调节磁场的强弱,当磁感应强度的大小为B 时,亮点重新回到O 点.已知极板水平方向的长度为1L ,极板间距为b ,极板右端到荧光屏的距离为2L (如图所示). (1)求打在荧光屏O 点的电子速度的大小. (2)推导出电子的比荷的表达式.【答案】(1)UBb(2)2121(/2)Ud B bL L L +【解析】(1)当电子受到的电场力与洛伦兹力平衡时,电子做匀速直线运动,亮点重新回到中心O点,设电子的速度为v ,则evB eE =, 得E v B =, 即U v Bb =. (2)当极板间仅有偏转电场时,电子以速度v 进入后,竖直方向做匀加速运动,加速度为eUa mb =. 电子在水平方向做匀速运动,在电场内的运动时间11L t v=。
人教版高中物理选修3—5知识点总结第十六章动量守恒定律动16.1实验探究碰撞中的不变量碰撞的特点:1、相互作用时间极短。
2.相互作用力极大,即内力远大于外力。
3、速度都发生变化。
一、实验的基本思路1、一维碰撞: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。
2、猜想与假设:一个物体的质量与它的速度的乘积是不是不变量?3、碰撞可能有很多情形。
例如两个物体可能碰后分开,也可能粘在一起不再分开。
二、需要考虑的问题①如何保证碰撞是一维的?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。
在固定的轨道上做实验——气垫导轨。
②怎样测量物体的质?用天平测量。
③怎样测量两个物体在磁撞前后的速度?速度的测量:可以充分利用所学的运动学知识,如利用匀速运动、平抛运动,并借助于斜槽、气垫导轨、打点计时器和纸带等来达到实验目的和控制实验条件。
④数据处理:列表。
参考案例一气垫导轨和光电门研究碰撞。
参考案例二利用单摆研究碰撞参考案例三利用打点计时器研究碰撞参考案例四利用平抛运动研究碰撞研究能量损失较小的碰撞时,可以选用参考案例二;研究碰撞后两个物体结合在一起的情况时,可以选用参考案例三。
参考案例四测出小球落点的水平距离可根据平抛运动的规律计算出小球的水平初速度。
实验设计思想巧妙之处在于用长度测量代替速度测量。
16.2动量定理一、动量1、定义:把物体的质量m和速度ʋ的乘积叫做物体的动量p,用公式表示为p = mʋ2、单位:在国际单位制中,动量的单位是千克米每秒,符号是kg•m/s3、动量是矢量:方向由速度方向决定,动量的方向与该时刻速度的方向相同。
4、注意:物体的动量,总是指物体在某一时刻的动量,即具有瞬时性,故在计算时相应的速度应取这一时刻的瞬时速度。
5、动量的变∆p①某段运动过程(或时间间隔)末状态的动量p',跟初状态的动量p的矢量差,称为动量的变化(或动量的增量),即p = p' - p。
高中物理选修3-4知识点总结1.波的特征量及其关系(1)波长:波动过程中,对平衡位置的位移总相等的两相邻质点的距离叫波长;(2)频率:波的频率由波源的振动频率决定,在任何介质中,频率保持不变;(3)机械振动在介质中的传播的距离和所用时间的比值叫波速,波速由介质本身的性质所决定(若光还和光的频率有关),在不同介质中波速是不同的。
(v =λ/T )2.介质中质点运动的特征:(1)每个质点都在自己平衡位置附近作振动,并不随波迁移;(2)后振动的质点振动情况总是落后于相邻的先振动的质点的振动3.波动图象(1)规定用横坐标x表示在波的传播方向上各个质点的平衡位置,纵坐标y表示某一时刻各个质...点.偏离平衡位置的位移,连结各质点位移量末端得到的曲线叫做该时刻波的图象(2)用“同侧法”判断波动图像中质点的速度方向,用作切线判断振动图像中质点的速度方向(3)在一个周期内质点沿y轴振动通过路程4A,1/4个周期不一定是A;波沿x轴匀速传播λ,1/4个周期一定是λ/44、波长、波速和频率(周期)的关系:v =△x/△t=λf=λ/ T。
5、波绕过障碍物的现象叫做波的衍射,能够发生明显的衍射现象的条件是:障碍物或孔的尺寸比波..长小..,或者跟波长相差不多。
d≤λ(超声波(它是机械波非电磁波)定位原理:频率大,波长小不易衍射,直线传播性好)6、产生干涉的必要条件是:两列波源的频率必须相同,干涉区域内某点是振动最强点还是振动最弱点的充要条件:(1)最强:该点到两个波源的路程之差是波长的整数倍,即δ=nλ;(2)最弱:该点到两个波源的路程之差是半波长的奇数倍δ= ;,即。
根据以上分析,在稳定的干涉区域内,振动加强点始终加强....。
(振动加强的点还是做简谐运动,某....;振动减弱点始终减弱时刻位移可能为零)7、声波是纵波,能在空气、液体、固体中传播.声波在固体中波速大于液体大于气体.现象叫多普勒效应。
当波源与观察者相互靠近....。
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。
高中物理选修3-5知识归纳物理选修3-5知识点一、动量;动量守恒定律1、动量:可以从两个侧面对动量进行定义或解释:①物体的质量跟其速度的乘积,叫做物体的动量。
②动量是物体机械运动的一种量度。
动量的表达式P=mv。
单位是。
动量是矢量,其方向就是瞬时速度的方向。
因为速度是相对的,所以动量也是相对的。
2、动量守恒定律:当系统不受外力作用或所受合外力为零,则系统的总动量守恒。
动量守恒定律根据实际情况有多种表达式,一般常用等号左右分别表示系统作用前后的总动量。
运用动量守恒定律要注意以下几个问题:①动量守恒定律一般是针对物体系的,对单个物体谈动量守恒没有意义。
②对于某些特定的问题, 例如碰撞、爆炸等,系统在一个非常短的时间内,系统内部各物体相互作用力,远比它们所受到外界作用力大,就可以把这些物体看作一个所受合外力为零的系统处理, 在这一短暂时间内遵循动量守恒定律。
③计算动量时要涉及速度,这时一个物体系内各物体的速度必须是相对于同一惯性参照系的,一般取地面为参照物。
④动量是矢量,因此“系统总动量”是指系统中所有物体动量的矢量和,而不是代数和。
⑤动量守恒定律也可以应用于分动量守恒的情况。
有时虽然系统所受合外力不等于零,但只要在某一方面上的合外力分量为零,那么在这个方向上系统总动量的分量是守恒的'。
⑥动量守恒定律有广泛的应用范围。
只要系统不受外力或所受的合外力为零,那么系统内部各物体的相互作用,不论是万有引力、弹力、摩擦力,还是电力、磁力,动量守恒定律都适用。
系统内部各物体相互作用时,不论具有相同或相反的运动方向;在相互作用时不论是否直接接触;在相互作用后不论是粘在一起,还是分裂成碎块,动量守恒定律也都适用。
3、动量与动能、动量守恒定律与机械能守恒定律的比较。
动量与动能的比较:①动量是矢量, 动能是标量。
②动量是用来描述机械运动互相转移的物理量,而动能往往用来描述机械运动与其他运动(比如热、光、电等)相互转化的物理量。
第一学习单元 动量1.动量 冲量 动量定理K 知识深层理解1、动量和冲量 (1)动量:运动物体的质量和速度的乘积叫动量,即p mv =.动量是矢量,方向与速度的方向相同.两个动量相同一定是大小相等,方向一致.(2)冲量:力和力的作用时间的乘积叫力的冲量,即I Ft =.冲量也是矢量,它的方向由力的方向决定.2、动量定理(1)内容:物体在一个过程始末的动量变化量等于它在这个过程中所受力的冲量.(2)表达式:Ft p p '=-或Ft mv mv '=-.理解1 什么是动量?为什么要学习动量?物体的质量m 与速度v 的乘积叫物体的动量,用p 表示,表达式是p mv =.因为公式中的v 悬物体的瞬时速度,示以动量具有矢量性,方向与瞬时速度的方向相同.动量是一个状态量,是针对某一时刻而言的,计算物体的动量时应取某一时刻的瞬时速度;动量具有相对性,大小与参考系的选取有关,通常动量是相对地面而言的.相对于速度,动量在描述物体的运动方面更进一步,更能体现物体运动的作用效果.物体动量的变化率pt∆∆等于它所受的力,这是牛顿第二定律的另一种表达形式.理解2 如何理解冲量?1.冲量描述的是力F 对作用时间t 的累积效果.力越大,作用时间越长,冲量就越大,由I Ft =可知冲量大小由力F 和作用时间t 共同决定,讲冲量必须明确是哪个力在哪段时间内对哪个物体的冲量.2.冲量与功的区别(1)冲量是矢量,功是标量.(2)由I Ft =可知,有力作用,这个力一定会有冲量,因为时间t 不可能为零.但是由功的定义式cos W Fs α=可知,有力作用,这个力却不一定做功.【注意】一对相互作用力的冲量和一定为零,一对相互作用力做功的代数和不一定为零.理解3 动量与动能的区别动量是矢量,动能是标量.动量的改变由合外力的冲量决定,而动能的改变由合外力所做的功来决定.动量和动能都是相对量,均与参考系的选取有关.当物体的速度大小不变,方向变化时,动量一定改变,动能却不变,如匀速圆周运动.理解4 理解动量定理1.物体所受的合外力的冲量等于它的动量的变化量,表达式:Ft p p '=-或Ft mv mv '=-.印象笔记◀◀冲量是力在时间上的积累,而功是力在空间上的积累.这两种积累作用可以在“F t -”图像和“F s -” 图像中用面积表示.变力的F t -图像 ◀我们在分析问题时经常会遇到动量与动能相结合的问题,要注意动量与动能间的关系:22kp mE =或2k mE ρ=.2.根据得F ma =,得v v p p F mt t ''--==∆∆,即pF t∆=∆,这是牛顿第二定律的另一种表达形式:作用力F 等于物体动量的变化率pt∆∆. 3.动量定理反映了物体所受冲量与其动量变化量两个矢量间的关系,式子中的“=”的含义包括大小相等和方向相同(注意I 与初、末动量无必然联系).式子中的F t ∆应是总冲量,它可以是合力的冲量,也可以是各力冲量的矢量和,还可以是外力在不同阶段冲量的矢量和. K 应试拓展注意 拓展1 动量变化量的计算2121p p p mv mv ∆=-=-若物体的运动始终保持在一条直线上,选定一个正方向,动量、动量的变化量用带正、负号的数值表示,从而将矢量运算简化为代数运算(此时的正、负号仅表示方向,不表示大小).若物体运动的初、末状态不在一条直线上,动量的变化量p ∆的大小和方向可以按平行四边形定则求得,也可以由三角形定则来计算,如图所示.拓展2 冲量的计算方法冲量的计算一般有以下三种方法:(1)公式法:合外力的冲量可由I F t =∆求出,也可以由各个外力的冲量的矢量和求出.公式中t ∆是力作用的时间,F 必须是恒力(可以是某一个恒力,也可以是恒定的合力),若F 不是恒力,则除随时间均匀变化的力可通过取平均值计算以外,一般不能用此式表达.(2)图像法:若已知力随时间的变化图线,则力的冲量的大小为此图线与时间轴所围的“面积”,如图所示.(3)动量定理法:根据物体运动状态的变化,利用动量定理求出合外力的冲量.冲量的运算服从平行四边形定则,合冲量等于各外力的冲量的矢量和.若整个过程中,不同阶段受力不同,则合冲量为各阶段冲量的矢量和.例如:一质量为m 的质点在水平面内以速度v 做匀速圆周运动,如图,质点从位置A 开始,经12圆周到B 位置,质点所受合力的冲量是多少?分析:质点做匀速圆周运动,它所受的合外力提供向心力,印象笔记◀动量变化的大小与动量大小无关,这类似于v ∆与v 的关系.动量变化的正负不表示动量变化的大小,只表示动量变化的方向,动量变化的大小只能通过其绝对值的大小来判断.◀矢量运算遵从平行四边形定则或三角形定则.合力是一个大小不变、方向不断变化的力,由F t p ∆=∆可知p ∆以B v 方向为正方向,因为,A B v v v v =-=,则2B A p mv mv mv ∆=-=,合力的冲量与B v 同向.拓展3 应用动量定理分析实际问题常用动量定理解释的两类现象1.物体的动量变化量p ∆一定,由动量定理Ft p =∆可知,若力的作用时间F 越短,则作用力F 越大,因此在需要增大作用力时,可尽量缩短力的作用时间,如打击、碰撞等过程;若力的作用时间越长,则作用力F 就越小,因此在需要减小作用力时,可设法延长力的作用时间,如利用软垫、弹簧的缓冲作用来延长力的作用时间.2.作用力F 一定,由动量定理Ft p =∆可知,力的作用时间越长,动量的变化量就越大,力的作用时间越短,动量的变化量就越小.例1 玻璃杯从同一高度自由落下,落到硬水泥地面上易碎,而落到松软的地毯上不易碎.这是为什么?【分析】玻璃杯易碎与否取决于落地时与地面间相互作用力的大小.因为玻璃杯是从同一高 度落下,故动量变化量相同.但玻璃杯与地毯的作用时间远比与硬水泥地面的作用时间长,所以地毯对玻璃杯的作用力远比硬水泥地面对玻璃杯的小.所以玻璃杯从同一高度自由落下,落到硬水泥地面上易碎,而落到松软的地毯上不易碎.定量计算某过程中合外力的冲量或动量变化量根据动量定理,I p p I =∆∆−−−→合合,p F tF t I p ∆=⋅⋅−−−−→=∆合合合受恒力. 例2 质量为m 的重锤,以速度v 竖直打在木粧上,已知重锤对木粧的作用时间为t ,现在需要求出重锤对木粧的平均作用力. 【分析】取竖直向上为正方向,设木桩对重锤的平均作用力为F ,由动量定理得()()0F mg t mv -=--,整理得mvF mg t=+,由牛顿第三定律知,重链对木桩的平均作用力大小为mv mg t +,方向竖直向下.由mv F mg t=+知作用时间越短,F 越大,mg 可忽略. 2.动量守恒定律及其应月K 知识深层理解动量守恒定律(1)内容:如果一个系统不受外力,或者所受外力的矢量和为零,这个系统的总动量保持不变.(2)表达式:11221122m v m v m v m v ''+=+. (3)成立的条件①系统不受外力或系统所受外力的合力为零.②系统所受的外力的合力虽不为零,但系统外力比内力小得多,如碰撞问题印象笔记◀应用动量定理解题比应用牛顿第二定律更加直接、更加简单.动量定理尤其适合用来解决作用时间短、而力的变化又十分复杂的问题,如冲击、碰撞、反冲运动等.应用时只需知道运动物体的始末状态,无须深究其中间过程的细节.只要动量的变化具有确定的值,就可以用动量定理求冲力或平均冲力,而这是用牛顿第二定律很难解决的.中的摩擦力,爆炸过程中的重力等外力比相互作用的内力小得多,可以忽略不计.③系统所受外力的合力虽不为零,但在某个方向上的分量为零,则在该方向上系统的动量守恒.理解1 动量守恒定律的推导动量守恒并不是只有碰撞前和碰撞后两个时刻动量相等,而是系统的动量在整个过程中一直保持不变,任意两个时刻的动量都相等.在推导过程中要注意F、a、v等各量均为矢量.设两小球质量分别为1m、2m,碰撞前速度分别为1v、2v,碰撞后速度分别为1v'、2v'.根据动量定理可得对小球1m,有11111F t m v m v'∆=-,对小球2m,有22222F t m v m v'∆=-,两小球在碰撞过程中,有12F t F t∆=-∆,可得()11112222m v m v m v m v''-=--,整理可得11221212m v m v m v m v''+=+.结论:两球碰撞前的动量之和等于碰撞后的动量之和.理解2 你是怎样认识系统“总动量保持不变”的?动量守恒定律有三种表达式1.11221212m v m v m v m v''+=+,表示作用前后系统的总动量相等.2.12p p∆+∆=(或0p∆=),表示相互作用的物体系统总动量增量为零.3.12p p∆=-∆,表示两物体动量的增量大小相等,方向相反.理解时注意以下几点1.系统在整个过程中任意两个时刻的总动量都相等,不能误认为只是初、末两个状态的总动量相等.2.系统的总动量保持不变,但系统内每个物体的动量可能都在不断变化.3.系统的总动量指系统内各物体动量的矢量和,总动量不变指的是系统的总动量的大小和方向都不变.【注意】应用动量守恒定律时,要注意1p、2p……必须是系统中各物体在相互作用前同一时刻的动量,1p'、2p'……必须是系统中各物体在相互作用后同一时刻的动量.理解3 动量守恒定律成立的条件1.系统不受外力作用.这是一种理想化的情形,如宇宙中两星球的碰撞、微观粒子间的碰撞都可视为这种情形.2.系统虽然受到了外力的作用,但所受外力的和为零.如光滑水平面上两物体的碰撞就是这种情形,两物体所受的重力和支持力的合力为零.印象笔记◀动量守恒定律由牛顿运动定律和运动学公式推导出来,请参考教材或自己尝试推导.◀正确区分内力与外力:内力是系统中各物体之间的相互作用力.外力是系统外的物体对系统内的物体的作用力.内力和外力与系统的划分有关.例如甲、乙、丙三个物体之间均有相互作用,如果以三个物体为系统,则甲、乙、丙相互之间的作用力均为内力;如果以甲、乙两个物体为系统,则甲、乙间的相互作用力为内力,丙对甲的作用力为外力.如图所示.3.系统所受的外力远小于系统内各物体间的内力时,系统的总动量近似守恒.如拋出去的手榴弹在空中爆炸的瞬间,弹片所受火药爆炸的内力远大于外力,外力完全可以忽略不计,动量近似守恒.4.系统所受的合外力不为零,即0F ≠外,但在某一方向上合外力为零(0x F =或0y F =),则系 统在该方向上动量守恒.5.系统受外力,但在某一方向上内力远大于外力,也可认为在这一方向上系统的动量近似守恒. 例(多选)如图所示,A 、B 两物体的质量A B m m >,中间用一段细绳相连并有一被压缩的弹簧,放在平板小车C 上后,A 、B 、C 均处于静止状态.若地面光滑,则在细绳被剪断后,A 、B 从C 上滑离之前,A 、B 沿相反方向滑动过程中( )A.若A 、B 与C 之间的摩擦力大小相等,则组成的系统动量守恒组成的系统动量也守恒B.若A 、B 与C 之间的摩擦力大小不相等,则组成的系统动量不守恒组成的系统动量也不守恒C.若A 、B 与C 之间的摩擦力大小不相等,则>1^组成的系统动量不守恒,但组成的系统动量守恒D.以上说法均不对【解析】本题是对动量守恒定律成立条件的考查.解题的关键是明确研究对象(系统)及相互作用的过程,正确区分内力和外力.当A 、B 两物体组成一个系统时,弹簧的弹力为内力,而A 、B 与C 之间的摩擦力为外力.当A 、B 与C 之间的摩擦力等大反向时,A 、B 组成的系统所受外力之和为零,动量守恒;当A 、B 与C 之间的摩擦力大小不相等时,A 、B 组成的系统所受外力之和不为零,动量不守恒.而对于A 、B 、C 组成的系统,由于弹簧的弹力,A 、B 与C 之间的摩擦力均为内力,故不论A 、B 与C 之间的摩擦力的大小是否相等,A 、B 、C 组成的系统所受外力之和均为零,故系统的动量守恒.【答案】ACK 应试拓展注意拓展1 动量守恒定律的应用 应用动量守恒定律解题的一般步骤: (1)确定以相互作用的系统为研究对象; (2)分析研究对象所受的外力; (3)判断系统是否符合动量守恒条件;(4)规定正方向,确定初、末状态动量的正、负号; (5)根据动量守恒定律列式求解.动量守恒定律不需要考虑中间过程,只要符合守恒的条件,就只需要考虑它们的初、末状态我们结合实例分析.印象笔记◀如果给出两个物体的运动图像,要求判断物体碰撞前后动量是否守恒,注意分析图像的分界点,这是物体运动状态发生变化的转折点,例如图中2s t =时就是物体碰撞的发生时刻.例 如图所示,带有半径为的14光滑圆弧轨道的小车的质量为M ,小车置于光滑水平面上,一质量为m 的小球从圆弧轨道的顶端由静止释放,则球离开小车时,球和车的速度分别为多少?(重力加速度为g )【解析】球和车组成的系统虽然总动量不守恒,但因水平面光滑,系统在水平方向不受外力,故系统在水平方向动量守恒.又因圆弧轨道光滑,小球滚下时系统的机械能无损失,所以可由水平方向动量守恒结合机械能守恒求解.设球、车分离时,球的速度为1v ,方向向左,车的速度为2v ,方向向右,则120mv Mv -=,22121122mgR mv Mv =+,解得1v =2v =【点评】动量守恒定律具有矢量性,哪个方向上的合外力为零,则哪个方向上的动量就守恒.本题中小车和小球组成的系统在竖直方向上受到的重力和支持力不平衡,故系统在竖直方向上动量不守恒,但是可以判断出小车和小球组成的系统在水平方向上动量守恒,这是解答本题的关键.拓展2 应用动量守恒解决多物体多过程问题系统的动量守恒不是系统内每个物体的动量始终不变,而是系统内所有物体动量的矢量和不变,而且每个物体的动量都是相对同一参考系而言的.因此,根据题目的要求,要善于应用整体动量守恒,巧妙选取研究系统,合理选取相互作用过程来研究,问题就会迎刃而解.例 如图所示,两块厚度相同的木块A 、B ,紧靠着放在光滑的水平桌面上,其质量分别为2.00kg 、0.90kg ,它们的下表面光滑,上表面粗糙.另有质量为0.10kg 的铅块C (大小可以忽略)以10m /s 的速度恰好水平地滑到A 的上表面,由于摩擦,铅块C 最后停在木块B 上,此时B 、C 的共同速度0.5m /s v = .求木块A 的最终速度大小和铅块C 刚滑到B 上时的速度大小.【解析】铅块C 在A 上滑行时,木块A 、B 一起向右运动,设铅块C 刚离开A 时C 的速度为Cv ',A 和B 的共同速度为A v . 在铅块C 滑过A 的过程中,A 、B 、C 所组成的系统动量守恒,有印象笔记◀运用动量守恒定律时更注重初、末状态的动量是否守恒,而不太注重中间状态的具体细节,因此遇到物体组的问题,优先考虑是否满足动量守恒的条件 .很大,且远大于系统受到的外力,故可用动量守恒定律来处理.(2)在爆炸过程中,有其他形式的能转化为动能,系统的动能在爆炸后会增加;在碰撞过程中,系统的总动能不可能增加,一般有所减少而转化为内能.(3)由于爆炸、碰撞类问题作用时间很短,作用过程中物体的位移很小,一般可忽略不计,故可以把作用过程看成一个理想化过程简化处理.即作用后仍在作用前瞬间的位置以新的动量开始运动.理解1 碰鐘过程的特点分析1.系统的内力远大于外力,所以系统即使所受合外力不为零,外力也可以忽略,系统的总动量守恒.例如两个小球的撞击、子弹射入木块、系在绳子两端的物体将松弛的绳子突然拉直、铁锤打击钉子、列车车厢的挂接、中子轰击原子核等均可视为碰撞问题.在碰撞过程中,相互作用的时间很短,相互作用力先是急剧增大,然后急剧减小,平均作用力很大.2.位移特点:碰撞过程是在一瞬间发生的,时间极短,在物体发生碰撞的瞬间,物体的位移可忽略,认为物体在碰撞前后处在同一位置.3.能量特点:碰撞前总动能k E 与碰撞后总动能kE '满足k k E E '≥. 4.速度特点:碰后必须保证不穿透对方. 理解2 对弹性碰撞与非弹性碰撞的理解1.弹性碰撞是指碰撞过程中机械能守恒,弹性碰撞的特点是动量守恒,机械能守恒.举例:通常情况下的钢球、玻璃球等坚硬物体之间的碰撞及分子、原子等之间的碰撞皆可视为弹性碰撞.2.非弹性碰撞过程中动量守恒,机械能有损失.其中,碰撞后合为一体或碰后具有共同速度的这种碰撞动能损失最大,这样的碰撞称为完全非弹性碰撞.K 应试拓展注意拓展1 碰撞问题的可能性分析1.动量守恒,即1212p p p p ''+=+. 2.动能不增加,即k1k2k1k2E E E E ''+≥+或2222121212122222p p p p m m m m ''+≥+.3.速度要合理.(1)碰前,两物体同向,且v v >后前;碰后,原来在前的物体速度一定增大,且v v ''≥后前. (2)两物体相向运动,碰后两物体的运动方向不可能都不改变.例 质量相等的A 、B 两球在光滑水平面上均向右沿同一直线运动,A 球的动量为9kg m /s A p =⋅,球的动量为3kg m /s B p =⋅,当A 球追上B 球时发生碰撞,则碰后A 、B 两球的动量可能值是( )A.6kg m /s,6kg m /s A B p p ''=⋅=⋅B.8kg m /s,4kg m /s A B p p ''=⋅=⋅C.2kg m /s,14kg m /s A B p p ''=-⋅=⋅D.4kg m /s,17kg m /s A B p p ''=⋅=⋅【解析】以A 、B 为系统,系统所受合外力为零,A 、B 组成的系统动量守恒,即9kg m /s 3kg m /s 12kg m /s A B A B p p p p ''+=+⋅+⋅=⋅=,故D 项错误.A 、B 碰撞前的动能应不小于碰撞后的动能,即kA kB kAkB E E E E ''+≥+,有印象笔记◀.绚丽的烟花◀物体发生爆炸时,动量守恒,但k k E E '<,因为有化学能转化为动能.2222A B kAkB 81990(kg m /s)(kg m /s)2222p p E E m m m m ++=+=⋅=⋅,2222AB kA kB p p E E m m ''''++= .将A 、B 、C 三项代入可得C 项错误.A 、B 选项表明碰撞后两球的动量均为正值,即碰后两球沿同一方向运动,后面A 球的速度应不大于B 球的速度,即A B v v ''≤,故B 项错误.所以该题的正确选项为A.【答案】A拓展2 弹性碰撞的规律以质量为1m 、速度为1v 的小球与质量为2m 的静止小球发生正面弹性碰撞为例,弹性碰撞应满足动量守恒和机械能守恒,则有111122m v m v m v ''=+ ① 222111122111222m v m v m v ''=+②由①②得()121111212122,m m v m v v v m m m m -''==++.()11220v v v v ''+==, 1122v v v v ''+=+,弹性碰撞的二级公式,可用于快速计算. 结论:(1)当12m m =时,1210,v v v ''==,两球碰撞后交换了速度. (2)当12m m >时,120,0v v ''>>,碰撞后两球都向1v 的方向运动. 若12m m ?,这时1211211121,,,2m m m m m m v v v v ''-≈+≈==,表示1m 的速度不变,2m 以12v 的速度向1v 的方向运动,如铅球碰乒乓球. (3)当12m m <时,120,0v v ''<>,碰撞后质量小的球被反弹回来. 若12m m =,这时121112121221,0,,0m m m v v v m m m m -''≈-≈=-=++,表示1m 被反向以原速率弹回,而2m 仍静止,如乒乓球碰静止的铅球或物体碰墙后以同样大小的速度返回. 拓展3 碰撞模型拓展碰撞的特点是动量守恒,动能不增加.相互作用的两个物体在很多情况下都可当成碰撞模型处理.对相互作用中两物体相距“最近”“最远”或“恰上升到最高点”等一类临界问题,求解的关键都是“速度相等”.具体分析如下:1.如图甲所示,光滑水平面上的A 物体以速度0v 去撞击静止且一端带有轻弹簧的B 物体,A 、B 两物体相距最近时,两物体速度必相等,此时弹簧最短,其压缩量最大. 2.如图乙所示,物体A 以速度0v 滑上静止在光滑水平面上的小车B ,当A 在B 上滑行的距离最大时,A 、B 相对静止,A 、B 的速度必相等.印象笔记◀五个完全相同的金属球沿直线排列并彼此邻接,把最左端的小球拉高释放,撞击后发现最右端的小球摆高,而其余四球不动,这是由于小球发生了弹性碰撞,碰撞中的动量和动能都守恒,发生了速度、动能的“传递”.◀爆炸和碰撞的区别主要表现在能量的转化上.在碰撞过程中,系统的总动能不会增加.在爆炸过程中,有其他形式的能(如化学能)转化为动能,爆炸后系统的总动能会增加.◀(1)在图甲中,若弹簧恢复原长,弹性势能又全部转化成动能,全过程系统没有动能的损失,可以看成弹性碰撞.(2)在图丙中,若小球回到水平面上,重力势能又全部转化成动能,全过程系统没有动能的损失,可以看成弹性碰撞.以上两种情况满足关系式:222012111222mv mv Mv =+, 可以求出作用后的速度10m M v v m M -=+,202mv v m M=+3.如图丙所示,质量为M 的滑块静止在光滑水平面上,滑块的光滑弧面底部与水平面相切.一个质量为m 的小球以速度0v 向滑块滚来,设小球不能越过滑块,则小球到达滑块的最高点时(小球的竖直速度为零),两物体的速度一定相等(方向水平向右).总结:以上三种类型都可以看成完全非弹性碰撞.在作用过程中,动能损失最大,系统损失的3能分别转化为弹性势能、内能和重力势能.满足关系式:0()mv m M v =+共,22200 11()222()mM E mv m M v v m M ∆=-+=+共. 4.反冲运动 火箭K 知识深层理解反冲现象反冲现象是指一个静止的物体在内力作用下分裂为两个部分,一部分物体向某个方向运动,另一部分物体必然向相反的方向运动的现象.喷气式飞机、火箭等都是利用反冲运动的实例.在反冲现象里,系统的动量是守恒的.理解1 反冲运动的特点及遵循的规律反冲运动是相互作用的物体之间的作用力与反作用力产生的效果.如射击时枪身的后坐、发射炮弹时炮身的后退、火箭因喷气而发射升空等都是典型的反冲运动.反冲运动是系统内力作用的结果,虽然有时系统所受的合外力不为零,但由于系统内力远大于外力,所以系统的总动量是守恒的.在反冲运动中,由于有其他形式的能转化为机械能,所以系统的总动能增加.在反冲运动中,系统在某个方向上满足动量守恒,则有11220m v m v -=,故2121m v v m =.物体在这一方向上有速度,产生位移,则位移同样满足2121ms s m =,它们之间的相对位移12ss s =+相对.理解2 如何提高火箭的发射速度火箭是利用反冲现象工作的,燃料燃烧,高速向后喷出气体,箭体获得向前的速度,随着不断喷出气体而加速.设火箭相对于地面以速度大小u 喷出质量为m ∆的气体,剩余箭体的质量为m ,开始时静止,火箭获得的速度大小为v ∆,由动量守恒定律得0m v mu ∆-∆=,解得muv m∆∆=. 根据mu v m ∆∆=可知,火箭性能的参数与喷气速度u 和mm∆有关,而0m m m ∆=-(0m 为火箭喷气之前的质量),01m v u m ⎛⎫∆=- ⎪⎝⎭,所以若想使火箭获得较大的速度,则需要:(1)增大喷出燃气的速度u ;(2)增大火箭喷气前后的质量比.K 应试拓展注意印象笔记◀火箭◀反冲运动的一般解题思路:确定研究对象→确定各部分质量及初、末状态→由动量守恒定律列式求解. 注意:解题的过程中一定要注意速度的相对性及质量发生变化的问题.拓展1 “人船模型”的处理方法 “人船模型”问题的特征两个原来静止的物体发生相互作用时,若所受外力的矢量和为零,则动量守恒.在相互作用的过程中,任一时刻两物体的速度大小之比等于质量的反比.这样的问题归为“人船模型”问题.处理“人船模型”问题的关键利用动量守恒,确定两物体的速度关系,再确定两物体通过的位移关系. 由于动量守恒,所以任一时刻系统的总动量为零,动量守恒表达式可写成1122m v m v =(1v 、2v 为两物体的瞬时速率),表明任意时刻的瞬时速率都与物体的质量成反比,所以全过程的平均速度也与质量成反比.进而可得两物体的位移大小与物体的质量成反比,即1221x m x m =. 解题时要画出各物体的位移关系草图,找出各位移之间的关系.例 如图所示,长为L 、质量为M 的船停在静水中,一个质量为m 的人(可视为质点)站在船头,在人从船头走到船尾的过程中,船与人相对地的位移大小分别为多少?(忽略水对船的阻力)【解析】选人和船为一系统,由于系统在水平方向上不受外力作用,所以系统在水平方向上动量守恒.设某一时刻人的对地速度为v ,船的速度大小为v ',选人的运动方向为正方向,由动量守恒定律得0mv Mv '-=.在人与船相互作用的过程中,上式始终成立,不难想到,船的运动受人运动的制约,当人加速运动时,船也加速运动;当人匀速运动时,船也匀速运动;当人停止运动时,船也停止运动.设人从船头到船尾的过程中,人的对地位移大小为1x ,船的对地位移大小为2x ,则12x vx v =',又从图可见12x x L +=,联立解得1M x L M m =+,2mx L M m =+. 【答案】M L M m + mL M m+ 【点评】在人船模型中,易把人的位移误认为是相对船的位移. 拓展2 解决反冲运动应注意的问题1.反冲运动问题中,题目中给出的速度可能是相互作用的两物体的相对速度,因此应先将相对速度转换成对地的速度,再列动量守恒定律方程.2.在反冲运动中还常遇到变质量物体的运动,如在火箭的运动过程中,随着燃料的消耗,火箭本身的质量不断减小,此时必须取火箭本身和在相互作用的短印象笔记◀“人船模型”适用条件 (1)系统由两个物体组成且相互作用前静止,系统总动量守恒.(2)在系统内发生相对运动的过程中至少有一个方向的动量守恒,注意两物体的位移是相对同一参考系而言的. ◀2112cos m x L m m θ=+1212cos m x L m m θ=+2112m x Rm m =+1212m x Rm m =+2112m x l m m =+1212m x l m m =+。
物理人教版高中选修3-5物理选修3-5_知识点总结提纲_精华版-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN高中物理选修3-5知识点梳理一、动量动量守恒定律1、动量:可以从两个侧面对动量进行定义或解释:①物体的质量跟其速度的乘积,叫做物体的动量。
②动量是物体机械运动的一种量度。
动量的表达式P = mv。
单位是skg .动量是矢量,其方向就是瞬时速度的方向。
因为速度是相对的,所以m动量也是相对的。
2、动量守恒定律:当系统不受外力作用或所受合外力为零,则系统的总动量守恒。
动量守恒定律根据实际情况有多种表达式,一般常用等号左右分别表示系统作用前后的总动量。
运用动量守恒定律要注意以下几个问题:①动量守恒定律一般是针对物体系的,对单个物体谈动量守恒没有意义。
②对于某些特定的问题, 例如碰撞、爆炸等,系统在一个非常短的时间内,系统内部各物体相互作用力,远比它们所受到外界作用力大,就可以把这些物体看作一个所受合外力为零的系统处理, 在这一短暂时间内遵循动量守恒定律。
③计算动量时要涉及速度,这时一个物体系内各物体的速度必须是相对于同一惯性参照系的,一般取地面为参照物。
④动量是矢量,因此“系统总动量”是指系统中所有物体动量的矢量和,而不是代数和。
⑤动量守恒定律也可以应用于分动量守恒的情况。
有时虽然系统所受合外力不等于零,但只要在某一方面上的合外力分量为零,那么在这个方向上系统总动量的分量是守恒的。
⑥动量守恒定律有广泛的应用范围。
只要系统不受外力或所受的合外力为零,那么系统内部各物体的相互作用,不论是万有引力、弹力、摩擦力,还是电力、磁力,动量守恒定律都适用。
系统内部各物体相互作用时,不论具有相同或相反的运动方向;在相互作用时不论是否直接接触;在相互作用后不论是粘在一起,还是分裂成碎块,动量守恒定律也都适用。
3、动量与动能、动量守恒定律与机械能守恒定律的比较。
动量与动能的比较:①动量是矢量, 动能是标量。
高二物理选修3-5知识点(一)1.黑体能全部吸收各种波长的电磁波而不发生反射的物体称为绝对黑体,简称黑体.不透明的材料制成带小孔空腔,可近似地看作黑体,研究黑体辐射的规律是了解一般物体热辐射性质的基础。
2.黑体辐射的实验规律黑体热辐射的强度与波长的关系: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。
黑体辐射规律如图所示。
3.普朗克的能量量子化假说辐射黑体分子、原子的振动可看做谐振子,这些谐振子可以发射和吸收辐射能,但是这些谐振子只能处于某些分立的状态,在这些状态中,谐振子的能量并不像经典物理学所允许的可具有任意值,相应的能量是某一最小能量ε(称为能量子)的整数倍,即ε、1ε、2ε、3ε、……nε,n为正整数,称为量子数。
对于频率为v的谐振子的最小能量为ε=hν。
这个最小能量值叫做能量子。
4.光电效应a.光电效应⑴光电效应在光(包括不可见光)的照射下,从物体发射出电子的现象称为光电效应。
所发射的电子叫光电子;光电子定向移动所形成的电流叫光电流。
⑵光电效应的实验规律:装置:如图。
①当一定频率的光照射到金属表面时,真空管内几乎立刻出现光电子,很快形成光电流。
即光电效应是瞬时的,驰豫时间不超过10-9秒。
②当光源频率和外加电压固定时,饱和光电流与入射光强度成正比。
“饱和光电流”指的是光电流的最大值(亦称饱和值),因为光电流未达到最大值之前,其值大小不仅与入射光的强度有关,还有光电管两极间的电压有关,只有在光电流达到最大以后,才和入射光的强度成正比。
③当入射光频率v一定时,光电子定向运动形成的光电流随着正向电压的减小而减小,当正向电压为零时,仍有光电流,只有当电压为某个反向电压值时,其电流才为零,这个反向电压称为遏制电压。
这说明光电子动能有一限度,,v光电子最大初速度,实验表明,最大初动能与入射光强无关,随入射光频率的增大而增大。
④任何一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发生光电效应,低于极限频率的光不能发生光电效应。
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;......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。
(1)判断和描述时应理清三个关系:①光电效应的实质(单个光子与单个电子间相互作用产生的).②光电子的最大初动能的来源(金属表面的自由电子吸收光子后克服逸出功逸出后具有的动能).③入射光强度与光电流的关系(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).(2)定量分析时应抓住三个关系式:①爱因斯坦光电效应方程:E k=hν-W0.②最大初动能与遏止电压的关系:E k=eU c.③逸出功与极限频率的关系:W0=hν 0.2、光子说:光本身就是由一个个不可分割的能量子组成的,频率为ν的光的能量子为hν。
这些能量子被成为光子。
3、光电效应方程:E K = hυ- W Ohυ截止= W O(E k是光电子的最大初动能.........;W0是逸出功,即从金属表面直接飞出的光电子克服电荷引力所做的功。
)三、康普顿效应(表明光子具有动量)1、1918-1922年康普顿(美)在研究石墨对X射线的散射时发现:光子在介质中和物质微粒相互作用,可以使光的传播方向发生改变,这种现象叫光的散射。
2、在光的散射过程中,有些散射光的波长比入射光的波长略大.,这种现象叫康普顿效应。
3、光子的动量: p=h/λ四、光的波粒二象性物质波概率波不确定关系1、光的波粒二象性:干涉、衍射和偏振..........又用无可辩驳的事实表明光是一种粒子,由于........以无可辩驳的事实表明光是一种波;光电效应和康普顿效应光既有波动性,又有粒子性,只能认为光具有波粒二象性。
但不可把光当成宏观观念中的波,也不可把光当成宏观观念中的粒子。
少量的光子表现出粒子性,大量光子运动表现为波动性;光在传播时显示波动性,与物质发生作用时,往往显示粒子性;频率小波长大的波动性显著,频率大波长小的粒子性显著。
2、光子的能量E=hν,光子的动量p=h/λ表示式也可以看出,光的波动性和粒子性并不矛盾:表示粒子性的粒子能量和动量的计算式中都含有表示波的特征的物理量——频率ν和波长λ。
由以上两式和波速公式c=λν还可以得出:E = p c。
3、物质波:1924年德布罗意(法)提出,实物粒子和光子一样具有波动性,任何一个运动..着的物体都有一种与之对应的波,波长λ=h / p 这种波叫物质波,也叫德布罗意波。
(电子的衍射图样;电子显微镜的分辨率为何远远高于光学显微镜)4、概率波(了解):从光子的概念上看,光波是一种概率波。
5、不确定关系(了解):△x△p=h/4π,△x表示粒子位置的不确定量,△p表示粒子在x方向上的动量的不确定量。
五、原子核式模型机构1、1897年汤姆........,提出原子的枣糕模型,揭开了研究原子结构的序幕(原子可再分)。
(谁发现了阴极射线?是汤姆孙吗?)..孙.(英)发现了电子2、1909年起英国物理学家卢瑟福做了α粒子轰击金箔的实验,即α粒子散射实验,得到出乎意料的结果:绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进,少数α粒子却发生了较大的偏转,并且有极少数α粒子偏转角超过了90°,有的甚至被弹回,偏转角几乎达到180°。
(P53图)3、卢瑟福在1911年提出原子的核式结构学说: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。
按照这个学说,可很好地解释α粒子散射实验结果,α粒子散射实验的数据还可以估计原子核的大小(数量级为10-15m )和原子核的正电荷数。
原子序数=核电荷数=质子数=核外电子数六、氢原子的光谱1、光谱的种类:(1)发射光谱:物质发光直接产生的光谱。
炽热的固体、液体及高温高压气体发光产生连续光谱;稀薄气体发光产生线状谱,不同元素的线状谱线不同,又称特征谱线。
(2)吸收光谱:连续谱线中某些频率的光被稀薄气体吸收后产生的光谱,元素能发射出何种频率的光,就相应能吸收何种频率的光,因此吸收光谱也可作元素的特征谱线。
2、氢原子的光谱是线状的(这些亮线称为原子的特征谱线),即辐射波长是分立的。
3、基尔霍夫开创了光谱分析的方法:利用元素的特征谱线(线状谱或吸收光谱)鉴别物质的分析方法。
七、原子的能级 1、卢瑟福的原子核式结构学说跟经典的电磁理论发生矛盾(矛盾为:a 、原子是不稳定的;b 、原子光谱是连续谱),1913年玻尔(丹麦)在其基础上,把普朗克的量子理论运用到原子系统上,提出玻尔理论。
2、玻尔理论的假设:(1)原子只能处于一系列不连续的能量状态中,在这些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,这些状态叫做定态。
氢原子的各个定态的能量值,叫做它的能级。
原子处于最低能级时电子在离核最近的轨道上运动,这种定态叫做基态..;原子处于较高能级时电子在离核较远的轨道上运动的这些定态叫做激发态。
(2)原子从一种定态(设能量为E n )跃迁到另一种定态(设能量为E m )时,它辐射(或吸收)一定频率的光子,光子的能量由这两种定态的能量差决定,即 h υ = E n - E m (能级图见3-5第58页)(3)原子的不同能量状态跟电子沿不同的圆形轨道绕核运动相对应。
原子的定态是不连续...的,因此电子的可能轨道的分布也是不连续...的。
3、玻尔计算公式:r n =n 2 r 1 , E n = E 1/n 2 (n=1,2,3⋯⋯)r 1 =0.53⨯10-10 m , E 1 = -13.6eV ,分别代表第一条(即离核最近的)可能轨道的半径和电子在这条轨道上运动时的能量。
4、从高能级向低能级跃迁时放出光子;从低能级向高能级跃迁时可能是吸收光子,也可能是由于碰撞(碰撞时实物粒子的动能可全部或部分地被电子吸收);原子从低能级向高能级跃迁时只能吸收一定频率的光子;而从某一能级到被电离可以吸收能量大于或等于电离能的任何频率的光子。
(光电效应)5、一群氢原子处于量子数为n 的能级时(n>1),可能辐射出的光谱线条数为N= n(n-1)/2 。
6、玻尔模型的成功之处在于它引入了量子概念(提出了能级和跃迁的概念,能解释气体导电时发光的机理、氢原子的线状谱),局限之处在于它过多地保留了经典理论(经典粒子、轨道等),无法解释复杂原子的光谱。
7、现代量子理论认为电子的轨道只能用电子云来描述。
8、可见光hv 能量范围:红→紫 1.61eV →3.10eV ,氢原子能级3跃迁到2放出红光,4跃迁到2放出蓝光。
八、原子核的组成1、天然放射现象(1)天然放射现象能够说明原子核有复杂结构和它的变化规律...............(2)1896年贝克勒耳发现放射性,在他的建议下,玛丽·居里和皮埃尔·居里经过研究发现了新元素钋和镭。
三种射线在磁场,电场中的运动轨迹(3)三种射线的性质①α射线带正电,α粒子就是高速(0.1C )的氦原子核,贯穿本领很小,电离作用很强;②β射线带负电,是高速(0.99C )电子流,贯穿本领很强(几毫米的铝板),电离作用较弱;③γ射线中电中性的,是波长极短的电磁波,贯穿本领最强(几厘米的铅板),电离作用很小。
2、原子核的衰变、半衰期(1)原子核由于放出某种粒子而转变为新核的变化叫做原子核的衰变。
在衰变中电荷数和质量数都是守恒的(注意:质量并不守恒。
)。
γ射线是伴.随.α射线或β射线产生的,没有单独的γ衰变(γ衰变:原子核...处于较高能级....,辐射光子后跃迁到低能级。
)。
α衰变:核内2个中子和2个质子能十分紧密地结合在一起,在一定条件下它们会作为一个整体从较大的原子核中被抛射出来,于是,放射性元素就发生了α衰变。
例: 本质方程: β衰变:核内的中子转化成了一个质子和一个电子,电子放射到核外,质子留在新核中。
例: 本质方程: (2)半衰期:放射性元素的原子核有半数发生衰变..........需要的时间。
放射性元素衰变的快慢是由核内部...本身的因素决定,与原子所处的物理状态或化学状态无关,它是对大量原子的统计规律..........。
3、原子核的人工转变原子核在其他粒子的轰击下产生新核的过程,称为核反应(原子核的人工转变)。
在核反应中电荷数和质量数都是守恒的。
a 、1919年卢瑟福用α粒子轰击氮原子核发现质子即氢原子核。
核反应方程 (第一次实现人工转变)b 、卢瑟福预想到原子内存在质量跟质子相等的不带电的中性粒子,即中子。
查德威克经过研究发现中子,核反应方程c 、质子和中子统称核子,原子核的电荷数等于其质子数,原子核的质量数等于其质子数与中子数的和。
具有相同质子数的原子属于同一种元素;具有相同的质子数和不同的中子数的原子互称同位素。