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直擊考點---選修3-5
一、考點要點
85 動量 動量守恒定律 要求 Ⅰ
（一）、動量
1、動量：物體質量與它的速度的乘積叫做動量。表示為。
2、動量是矢量，它的方向與物體的速度方向相同。
3、動量的單位：在國際單位制中，動量的單位為千克·米/秒（kg·m/s）。
要點： 1、動量與物體的速度有瞬時對應的關系。說物體的動量要指明是哪一時刻或哪一個位置時物體的動量。所以動量是描述物體瞬時運動狀態的一個物理量。動量與物體運動速度有關，兩個質量不同的物體具有相同的速度，但不具有相同的動量。
2、當物體在一條直線上運動時，其動量的方向可用正負號表示。
3、動能與動量都是描述物體運動狀態的物理量，但意義不同。物體動能增量與力的空間積累量——功相聯系，而物體動量的增量則與力的時間積累量——沖量相聯系。
（二）、動量守恒定律
1、動量守恒定律內容：系統不受外力或所受外力的合力為零，這個系統的總動量就保持不變。
2、 動量守恒定律的條件： 系統不受力、所受外力的矢量和為零或外力的作用遠小于系統內物體間的相互作用力，即系統所受外力的矢量和為零。系統所受外力矢量和不為零，但在某一方向上的力為零，則系統在這個方向上的動量守恒。必須注意區別總動量守恒與某一方向動量守恒。
注意：內力對系統動量是否守恒沒有影響，但可改變系統內物體的動量。
3 、動量守恒定律的表達式 m1v1+m2v2=m1v1/+m2v2/ （規定正方向） △p1=—△p2/
要點：
（1）、在中學階段常用動量守恒公式解決同一直線上運動的兩個物體相互作用的問題，在這種情況下應規定好正方向，方向由正、負號表示。
（2）、碰撞、爆炸等過程是在很短時間內完成的，物體間的相互作用力（內力）很大，遠大于外力，外力可忽略。碰撞、爆炸等作用時間很短的過程可以認為動量守恒。
86 驗證動量守恒定律（實驗 探究） 要求Ⅰ
(2011北京第21題)（2）如圖2，用"碰撞實
驗器"可以驗證動量守恒定律，即研究兩個小球在軌道水平部分碰撞前后的動量關系。
實驗中，直接測定小球碰撞前后的速度是不容易的。但是，可以通過僅測量______ (填選項前的符號)，間接地解決這個問題。
A．小球開始釋放高度h
B．小球拋出點距地面的高度H
C． 小球做平拋運動的射程
圖2中O點是小球拋出點在地面上的垂直投影。實驗時，先讓入射球ml多次從斜軌上S位置靜止釋放，找到其平均落地點的位置P，測量平拋射程OP。
然后，把被碰小球m2靜置于軌道的水平部分，再將入射球ml從斜軌上S位置靜止釋放，與小球m2相碰，并多次重復。接下來要完成的必要步驟是_________。(填選項前的符號)
A．用天平測量兩個小球的質量ml、m2
B．測量小球m1開始釋放高度h
C．測量拋出點距地面的高度H
D．分別找到m1、m2相碰后平均落地點的位置M、N
E．測量平拋射程OM，ON
若兩球相碰前后的動量守恒，其表達式可表示為_________ (用中測量的量表示)；若碰撞是彈性碰撞，那么還應滿足的表達式為___________ (用中測量的量表示)。
參考答案：（2）C ADE或DEA或DAE
87 彈性碰撞和非彈性碰撞 要求：Ⅰ（ 只限一維碰撞的問題）
1、碰撞：碰撞現象是指物體間的一種相互作用現象。這種相互作用時間很短，并且在作用期間，外力的作用遠小于物體間相互作用，外力的作用可忽略，所以任何碰撞現象發生前后的系統總動量保持不變,即動量守恒。
2、正碰：兩球碰撞時，如果它們相互作用力的方向沿著兩球心的連線方向，這樣的碰撞叫正碰。
3、彈性正碰、非彈性正碰、完全非彈性正碰：動量守恒
①如果兩球在正碰過程中，系統的機械能無損失，這種正碰為彈性正碰。
②如果兩球在正碰過程中，系統的機械能有損失，這樣的正碰稱為非彈性正碰。
③如果兩球正碰后粘合在一起以共同速度運動，這種正碰叫完全非彈性正碰。
特例1：A、B兩物體發生彈性碰撞，設碰前A初速度為v0，B靜止，
則碰后速度 ，
特例2：對于一維彈性碰撞，若兩個物體質量相等，則碰撞后兩個物體互換速度（即碰后A的速度等于碰前B的速度，碰后B的速度等于碰前A的速度）
88 普朗克能量子假說 黑體和黑體輻射 要求：Ⅰ
1、量子理論的建立：1900年德國物理學家普朗克提出振動著的帶電微粒的能量只能是某個最小能量值ε的整數倍，這個不可再分的能量值ε叫做能量子ε= hν。h為普朗克常數（h=6.63×10-34J.S）
2、黑體：如果某種物體能夠完全吸收入射的各種波長電磁波而不發生反射，這種物體就是絕對黑體，簡稱黑體。
3、黑體輻射：黑體輻射的規律為：溫度越高各種波長的輻射強度都增加，同時，輻射強度的極大值向波長較短的方向移動。（普朗克的能量子理論很好的解釋了這一現象）
89 光電效應 要求：Ⅰ
1、光電效應（表明光子具有能量） 在光（包括不可見光）的照射下從物體發射出電子的現象叫做光電效應，發射出來的電子叫光電子。（實驗圖在課本p30）
2、光電效應的研究結果：
①存在飽和電流，這表明入射光越強，單位時間內發射的光電子數越多；
②存在遏止電壓：
③存在截止頻率：任何一種金屬，都有一個極限頻率，入射光的頻率必須大于這個極限頻率，才能產生光電效應；低于這個頻率的光不能產生光電效應。
④效應具有瞬時性：光電子的發射幾乎是瞬時的，一般不超過10-9s。
要點：①光電子的能量與入射光的頻率有關，而與入射光的強弱無關，當入射光的頻率低于截止頻率時不能發生光電效應；
②光電子的最大初動能與入射光的強度無關，只隨著入射光頻率的增大而增大；
③當入射光的頻率大于極限頻率時，光電流的強度與入射光的強度成正比。
3、光子說：光本身就是由一個個不可分割的能量子組成的，頻率為ν的光的能量子為hν。這些能量子被成為光子。
4、光電效應方程：EK = h- WO （掌握Ek/Uc—ν圖象的物理意義）同時，h截止 = WO（Ek是光電子的最大初動能；W是逸出功，即從金屬表面直接飛出的光電子克服正電荷引力所做的功。）
90 波粒二象性 物質波 要求 Ⅰ 徳布羅意波長關系式的定量計算不作要求
1、光的波粒二象性：干涉、衍射和偏振以無可辯駁的事實表明光是一種波；光電效應和康普頓效應又用無可辯駁的事實表明光是一種粒子，由于光既有波動性，又有粒子性，只能認為光具有波粒二象性。但不可把光當成宏觀觀念中的波，也不可把光當成宏觀觀念中的粒子。少量的光子表現出粒子性，大量光子運動表現為波動性；光在傳播時顯示波動性，與物質發生作用時，往往顯示粒子性；頻率小波長大的波動性顯著，頻率大波長小的粒子性顯著。
2、光子的能量E=hν，光子的動量p=h/λ表示式也可以看出，光的波動性和粒子性并不矛盾：表示粒子性的粒子能量和動量的計算式中都含有表示波的特征的物理量——頻率ν和波長λ。由以上兩式和波速公式c=λν還可以得出：E = p c。
3、物質波：1924年德布羅意（法）提出，實物粒子和光子一樣具有波動性，任何一個運動著的物體都有一種與之對應的波，波長λ=h / p，這種波叫物質波，也叫德布羅意波。（P38 電子的衍射圖樣；）
91 原子核式結構模型 要求：Ⅰ
（1）、1897年湯姆生（英）發現了電子，提出原子的棗糕模型，揭開了研究原子結構的序幕。電子的發現說明原子是可以再分的。
（2）、1909年起英國物理學家盧瑟福做了α粒子轟擊金箔的實驗，即α粒子散射實驗得到出乎意料的結果：絕大多數α粒子穿過金箔后仍沿原來的方向前進，少數α粒子卻發生了較大的偏轉，并且有極少數α粒子偏轉角超過了90°，有的甚至被彈回，偏轉角幾乎達到180°。（P53 圖）
（3）、盧瑟福在1911年提出原子的核式結構學說：在原子的中心有一個很小的核 ，叫做原子核，原子的全部正電荷和幾乎全部質量都集中在原子核里，帶負電的電子在核外空間里繞著核旋轉。按照這個學說，可很好地解釋α粒子散射實驗結果，α粒子散射實驗的數據還可以估計原子核的大小（數量級為10-15m）和原子核的正電荷數。
92 氫原子光譜 要求 Ⅰ
（1）、光譜的種類：（1）發射光譜：物質發光直接產生的光譜。熾熱的固體、液體及高溫高壓氣體發光產生連續光譜； 稀薄氣體發光產生線狀譜，不同元素的線狀譜線不同，又稱特征譜線。 （2）吸收光譜：連續譜線中某些頻率的光被稀薄氣體吸收后產生的光譜，元素能發射出何種頻率的光，就相應能吸收何種頻率的光，因此吸收光譜也可作元素的特征譜線。
（2）、氫原子的光譜是線狀的（這些亮線稱為原子的特征譜線），即輻射波長是分立的。
93 原子的能級 要求 Ⅰ
1、盧瑟福的原子核式結構學說跟經典的電磁理論發生矛盾（矛盾為：a、原子是不穩定的；b、原子光譜是連續譜），1913年玻爾（丹麥）在其基礎上，把普朗克的量子理論運用到原子系統上，提出玻爾理論。
2、玻爾理論的假設：
（1）原子只能處于一系列不連續的能量狀態中，在這些狀態中原子是穩定的，電子雖然繞核運動，但并不向外輻射能量，這些狀態叫做定態。氫原子的各個定態的能量值，叫做它的能級。原子處于最低能級時電子在離核最近的軌道上運動，這種定態叫做基態；原子處于較高能級時電子在離核較遠的軌道上運動的這些定態叫做激發態。
（2）原子從一種定態（設能量為En）躍遷到另一種定態（設能量為Em）時，它輻射（或吸收）一定頻率的光子，光子的能量由這兩種定態的能量差決定，即 h = En Em，（能級圖見3-5第58頁）
（3）原子的不同能量狀態跟電子沿不同的圓形軌道繞核運動相對應。原子的定態是不連續的，因此電子的可能軌道的分布也是不連續的。
3、玻爾計算公式：rn =n2 r1 , En = E1/n2 (n=1,2,3)r1 =0.5310-10 m , E1 = -13.6eV ,分別代表第一條（即離核最近的）可能軌道的半徑和電子在這條軌道上運動時的能量。（選定離核無限遠處的電勢能為零，電子從離核無限遠處移到任一軌道上，都是電場力做正功，電勢能減少，所以在任一軌道上，電子的電勢能都是負值，而且離核越近，電勢能越小，動能越大）
要點：1、從高能級向低能級躍遷時放出光子；從低能級向高能級躍遷時可能是吸收光子，也可能是由于碰撞。原子從低能級向高能級躍遷時只能吸收一定頻率的光子；而從某一能級到被電離可以吸收能量大于或等于電離能的任何頻率的光子。
2、一群氫原子處于量子數為n的激發態時，可能輻射出的光譜線條數為
3、玻爾模型的成功之處在于它引入了量子概念（提出了能級和躍遷的概念，能解釋氣體導電時發光的機理、氫原子的線狀譜），局限之處在于它過多地保留了經典理論（經典粒子、軌道等），無法解釋復雜原子的光譜。現代量子理論認為電子的軌道只能用電子云來描述。光譜測量發現原子光譜是線狀譜和夫蘭克—赫茲實驗證實了原子能量的量子化（即原子中分立能級的存在）
94 原子核的組成 要求：Ⅰ
（1）、1919年盧瑟福用α粒子轟擊氮原子核發現質子即氫原子核。
核反應方程 ：
（2）、盧瑟福預想到原子內存在質量跟質子相等的不帶電的中性粒子，即中子。查德威克經過研究，證明：用天α射線轟擊鈹時，會產生一種看不見的貫穿能力很強（10-20厘米的鉛板）的不帶電粒子，用其轟擊石蠟時，竟能從石蠟中打出質子，此貫穿能力極強的射線即為設想中的中子。核反應方程：
（3）、質子和中子統稱核子，原子核的電荷數等于其質子數，原子核的質量數等于其質子數與中子數的和。具有相同質子數的原子屬于同一種元素；具有相同的質子數和不同的中子數的原子互稱同位素。 原子序數=核電荷數=質子數=核外電子數。
（4）、天然放射現象（說明原子核是可以再分的）
①人類認識原子核有復雜結構和它的變化規律，是從天然放射現象開始的。
②1896年貝克勒耳發現放射性，在他的建議下，瑪麗·居里和皮埃爾·居里經過研究發現了新元素釙和鐳。
③用磁場來研究放射線的性質（圖見3-5第66頁）：
1.α射線帶正電，偏轉較小，α粒子就是氦原子核，貫穿本領很小，電離作用很強，使底片感光作用很強；
2 β射線帶負電，偏轉較大，是高速電子流，貫穿本領很強（幾毫米的鋁板），電離作用較弱；
3 γ射線電中性的，無偏轉，是波長極短的電磁波，貫穿本領最強（幾厘米的鉛板），電離作用很小。
95 原子核的衰變 半衰期 要求 Ⅰ 用半衰期公式進行定量計算不作要求
2、原子核的衰變：
（1）衰變：原子核由于放出某種粒子而轉變成新核的變化稱為衰變。
在原子核的衰變過程中，電荷數和質量數守恒 （注意：質量并不守恒。）
類 型 衰變方程實例 規 律
衰變 新核
衰變 新核
射線是伴隨衰變放射出來的高頻光子流； 在衰變中新核質子數多一個，而質量數不變是由于反映中有一個中子變為一個質子和一個電子，即：
（2）半衰期：放射性元素的原子核的半數發生衰變所需要的時間，稱該元素的半衰期。
要點：
（1）γ射線是伴隨α射線或β射線產生的，沒有單獨的γ衰變（γ衰變：原子核處于較高能級，輻射光子后躍遷到低能級）。（2）、半衰期：放射性元素的原子核有半數發生衰變需要的時間。放射性元素衰變的快慢是由核內部本身的因素決定，與原子所處的物理狀態或化學狀態無關，它是對大量原子的統計規律。
96 放射性的應用與防護 放射性同位素 要求：Ⅰ
1、放射性同位素的應用： a、利用它的射線（貫穿本領、電離作用、物理和化學效應）；
b、做示蹤原子。
2、放射性同位素的防護：過量的射線對人體組織有破壞作用，這些破壞往往是對細胞核的破壞，因此，在使用放射性同位素時，必須注意人身安全，同時要注意放射性物質對空氣、水源等的破壞。
97 核力與結合能 質量虧損 要求：Ⅰ
1、由于核子間存在著強大的核力（核子之間的引力，特點：①核力與核子是否帶電無關②短程力，其作用范圍為，只有相鄰的核子間才發生作用），所以核子結合成原子核或原子核分解為核子時，都伴隨著巨大的能量變化。核子結合為原子核時釋放的能量或原子核分解為核子時吸收的能量叫原子核的結合能，亦稱核能。
2、我們把核子結合生成原子核，所生成的原子核的質量比生成它的核子的總質量要小些，這種現象叫做質量虧損。愛因斯坦在相對論中得出物體的質量和能量間的關系式，就是著名的質能聯系方程，簡稱質能方程。
1u=1.6606×10-27kg 相當于931.5MeV （此結論在計算中可直接應用）。
98 核反應方程 要求： Ⅰ
原子核在其他粒子的轟擊下產生新核的過程，稱為核反應（原子核的人工轉變）。在核反應中電荷數和質量數都是守恒的。 舉例：（1）如α粒子轟擊氮原子核發現質子；（2）1934年，約里奧·居里和伊麗芙·居里夫婦在用α粒子轟擊鋁箔時，除探測到預料中的中子外，還探測到了正電子。核反應方程_；這是第一次用人工方法得到放射性同位素。
(1)、凡是釋放核能的核反應都有質量虧損。核子組成不同的原子核時，平均每個核子的質量虧損是不同的，所以各種原子核中核子的平均質量不同。核子平均質量小的，每個核子平均放的能多。鐵原子核中核子的平均質量最小，所以鐵原子核最穩定。凡是由平均質量大的核，生成平均質量小的核的核反應都是釋放核能的。
(2)、1938年德國化學家哈恩和斯特拉斯曼發現重核裂變，即一個重核在俘獲一個中子后，分裂成幾個中等質量的核的反應過程,這發現為核能的利用開辟了道路。鈾核裂變的核反應方程
(3)、由于中子的增殖使裂變反應能持續地進行的過程稱為鏈式反應。為使其容易發生，最好使用純鈾235。因為原子核非常小，如果鈾塊的體積不夠大，中子從鈾塊中通過時，可能還沒有碰到鈾核就跑到鈾塊外面去了，因此存在能夠發生鏈式反應的鈾塊的最小體積，即臨界體積。發生鏈式反應的條件是裂變物的體積大于臨界體積，并有中子進入。應用有原子彈、核反應堆。
(4)、輕核結合成質量較大的核叫聚變。（例：）發生聚變的條件是：超高溫（幾百萬度以上），因此聚變又叫熱核反應。 太陽的能量產生于熱核反應。可以用原子彈來引起熱核反應。應用有氫彈、可控熱核反應。
（5）、核能的計算：在核反應中，及應后的總質量，少于反應前的總質量即出現質量虧損，這樣的反就是放能反應，若反應后的總質量大于反應前的總質量，這樣的反應是吸能反應。
吸收或放出的能量，與質量變化的關系為：
例：計算
為了計算方便以后在計算核能時我們用以下兩種方法
方法一：若已知條件中以千克作單位給出，用以下公式計算
公式中單位：
方法二：若已知條件中以作單位給出，用以下公式計算
公式中單位：；

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