高考物理選修3-5知識點

高考物理選修3-5知識點匯總

1動量守恒定律

一、動量;動量守恒定律

1、動量

可以從兩個側(cè)面對動量進(jìn)行定義或解釋

①物體的質(zhì)量跟其速度的乘積，叫做物體的動量。

②動量是物體機(jī)械運(yùn)動的一種量度。

動量的表達(dá)式單位是動量是矢量，其方向就是瞬時速度

P=mv0kgm/so

的方向。因為速度是相對的，所以動量也是相對的。

2、動量守恒定律

當(dāng)系統(tǒng)不受外力作用或所受合外力為零，則系統(tǒng)的總動量守恒。動量守恒定

律根據(jù)實際情況有多種表達(dá)式，一般常用等號左右分別表示系統(tǒng)作用前后的總動

量。

運(yùn)用動量守恒定律要注意以下幾個問題：

①動量守恒定律一般是針對物體系的，對單個物體談動量守恒沒有意義。

②對于某些特定的問題，例如碰撞、爆炸等I系統(tǒng)在一個非常短的時間內(nèi)，

系統(tǒng)內(nèi)部各物體相互作用力，遠(yuǎn)比它們所受到外界作用力大，就可以把這些物體

看作一個所受合外力為零的系統(tǒng)處理，在這一短暫時間內(nèi)遵循動量守恒定律。

③計算動量時要涉及速度，這時一個物體系內(nèi)各物體的速度必須是相對于同

一慣性參照系的，一般取地面為參照物。

④動量是矢量，因此"系統(tǒng)總動量〃是指系統(tǒng)中所有物體動量的矢量和，而

不是代數(shù)和。

⑤動量守恒定律也可以應(yīng)用于分動量守恒的情況。有時雖然系統(tǒng)所受合外力

不等于零，但只要在某一方面上的合外力分量為零，那么在這個方向上系統(tǒng)總動

量的分量是守恒的。

⑥動量守恒定律有廣泛的應(yīng)用范圍。只要系統(tǒng)不受外力或所受的合外力為

零,那么系統(tǒng)內(nèi)部各物體的相與作用，不論是力有引力、彈力、摩擦力，還是電

力、磁力，動量守恒定律都適用。

系統(tǒng)內(nèi)部各物體相互作用時，不論具有相同或相反的運(yùn)動方向;在相互作用

時不論是否直接接觸;在相互作用后不論是粘在一起，還是分裂成碎塊，動量守

恒定律也都適用。

3、動量與動能、動量守恒定律與機(jī)械能守恒定律的比較。

動量與動能的比較:

①動量是矢量，動能是標(biāo)量。

②動量是用來描述機(jī)械運(yùn)動互相轉(zhuǎn)移的物理量，而動能往往用來描述機(jī)械運(yùn)

動與其他運(yùn)動（比如熱、光、電等）相互轉(zhuǎn)化的物理量。

比如完全非彈性碰撞過程研究機(jī)械運(yùn)動轉(zhuǎn)移——速度的變化可以用動量守

恒，若要研究碰撞過程改變成內(nèi)能的機(jī)械能則要用動能為損失去計算了。所以動

量和動能是從不同側(cè)面反映和描述機(jī)械運(yùn)動的物理量。

動量守恒定律與機(jī)械能守恒定律比較：前者是矢量式，有廣泛的適用范圍，

而后者是標(biāo)量式其適用范圍則要窄得多。這些區(qū)別在使用中一定要注怠。

4、蝌

兩個物體相互作用時間極短，作用力又很大，其他作用相對很小，運(yùn)動狀態(tài)

發(fā)生顯著化的現(xiàn)象叫做碰撞。

以物體間碰撞形式區(qū)分，可以分為“對心碰撞"（正碰），而物體碰前速度沿

它們質(zhì)心的連線；"非對心碰撞"——中學(xué)階段不研究。

以物體碰撞前后兩物體總動能是否變化區(qū)分，可以分為：〃彈性碰撞〃。碰

撞前后物體系總動能守恒；〃非彈性碰撞〃，完全非彈性碰撞是非彈性碰撞的特

例，這種碰撞，物體在相碰后粘合在一起，動能損失最大。

各類碰撞都遵守動量守恒定律和能量守恒定律，不過在非彈性碰撞中，有一

部分動能轉(zhuǎn)變成了其他形式能量，因此動能不守恒了。

Ji.功和能公式：

rW-Fs（定義式）

3）功：JW-FscosG（0為F、s夾角）

IW=P1（P為恒功率）

W

rP=—（定義式）

/

（2）功率：]P=Fv（瞬時功率）

IP=FvcosO（0為F、V夾用）

,Po=F6V

p

（3）汽乍憫功率啟動：F+—f=ma?—%——f=ma

v

<

Vm號”為水平阻力）

22

IPot—fs=-mV.——mV..

2120

「Ek=-mv*

（4）機(jī)械能：4Ep=mgh

K=mgh+-mv2

2

（5）動能定理：W仔EeEu=，〃匕？一1/nV|

（6）機(jī)械能守恒定律：rmgh|+J，〃匕'=m^h2+；〃）匕’

|<I?q

-mg.1h=彳〃M匕（4h降十升一）

六.動量公式：

（1）動亂：P=mV（2）沖送：I=FI

（3）動量定理：Fot=mvt-mv0

（4）動量守恒定律：m|V|+1此也=m[V]+m2V2

2波粒二象性

一、量子論

1.創(chuàng)立標(biāo)志：1900年普朗克在德國的《物理年刊》上發(fā)表《論正常光譜能

量分布定律》的論文，標(biāo)志著量子論的誕生。

2.量子論的主要內(nèi)容

①普朗克認(rèn)為物質(zhì)的輻射能量并不是無限可分的，其最小的、不可分的能量

單元即〃能量子”或稱〃量子"，也就是說組成能量的單元是量子。

②物質(zhì)的輻射能量不是連續(xù)的，而是以量子的整數(shù)倍跳躍式變化的。

3.量子論的發(fā)展

①1905年，爰因斯坦獎量子概念推廣到光的傳播中，提出了光量子論。

②1913年，英國物理學(xué)家玻爾把量子概念推廣到原子內(nèi)部的能量狀態(tài)，提

出了一種量子化的原子結(jié)構(gòu)模型，豐富了量子論。

③到1925年左右，量子力學(xué)最終建立。

二、黑體和黑體輻射

1.熱輻射現(xiàn)象

任何物體在任何溫度下都要發(fā)射各種波長的電磁波，并且其輻射能量的大小

及輻射能量按波長的分布都與溫度有關(guān)。這種由于物質(zhì)中的分子、原子受到熱激

發(fā)而發(fā)射電磁波的現(xiàn)象稱為熱輻射。

①物體在任何溫度下都會輻射能量。

②物體既會輻射能量，也會吸收能量。物體在某個頻率范圍內(nèi)發(fā)射電磁波能

力越大，則它吸收該頻率范圍內(nèi)電磁波能力也越大。

輻射和吸收的能量恰相等時稱為熱平衡。此時溫度恒定不變。

實驗表明：物體輻射能多少決定于物體的溫度(T)、輻射的波長、時間的長

短和發(fā)射的面積。

%(凡丁)

2.黑體

物體具有向四周輻射能量的本領(lǐng)，又有吸收外界輻射來的能量的本領(lǐng)。黑體

是指在任何溫度下，全部吸收任何波長的輻射的物體。

3.實驗規(guī)律：

①隨著溫度的升高，黑體的輻射強(qiáng)度都有增加；

②隨著溫度的升高，輻射強(qiáng)度的極大值向波長較短方向移動。

三、光電效應(yīng)

1.光電效應(yīng)在光（包括不可見光）的照射下，從物體發(fā)射出電子的現(xiàn)象稱為光

電效應(yīng)。

2.光電效應(yīng)的實驗規(guī)律：裝置如下圖

①四可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

能發(fā)生光電效應(yīng)，低于極限頻率的光不能發(fā)生光電效應(yīng)。

②光電子的最大初動能與入射光的強(qiáng)度無關(guān)，光隨入射光頻率的增大而增

大。

③大于極限頻率的光照射金屬時，光電流強(qiáng)度（反映單位時間發(fā)射出的光電

子數(shù)的多少），與入射光強(qiáng)度成正比。

④金屬受到光照，光電子的發(fā)射一般不超過10-9秒。

3.波動說在光電效應(yīng)上遇到的困難

波動說認(rèn)為：光的能量即光的強(qiáng)度是由光波的振幅決定的與光的頻率無關(guān)，

所以波動說對解釋上述實驗規(guī)律中的①②④條都遇到困難。

4.光子說

⑴量子論：1900年德國物理學(xué)家普朗克提出：電磁波的發(fā)射和吸收是不連

續(xù)的，而是一份一份的，每T分電磁波的能量E=hv。

⑵光子論：1905年愛因斯坦提出：空間傳播的光也是不連續(xù)的，而是T分

一份的，每一份稱為一個光子，光子具有的能量與光的頻率成正比。即：￡=hv。

其中v是電磁波的頻率，h為普朗克恒量：h=6.63xl0-34j.s

5.光子論對光電效應(yīng)的解釋

金屬中的自由電子，獲得光子后其動能增大，當(dāng)功能大于脫出功時，電子即

可脫離金屬表面，入射光的頻率越大，光子能量越大，電子獲得的能量才能越大,

飛出時最大初功能也越大。

光電效應(yīng)方程：Ek=hv-Wo

6,Ek是光電子的最大初功能，當(dāng)Ek=0時，為極限頻率，vc=也

h

四、光的波粒二象性;物質(zhì)波

光既表現(xiàn)出波動性，又表現(xiàn)出粒子性。大量光子表現(xiàn)出的波動性強(qiáng)，少量光

子表現(xiàn)出的粒子性強(qiáng);頻率高的光子表現(xiàn)出的粒子性強(qiáng)，頻率低的光子表現(xiàn)出的

波動性強(qiáng)。

實物粒子也具有波動性，這種波稱為德布羅意波，也叫物質(zhì)波。滿足下列關(guān)

系：v=￡/hX=h/p

從光子的概念上看，光波是一種概率波.

3原子結(jié)構(gòu)

一、原子核式結(jié)構(gòu)模型

1、電子的發(fā)現(xiàn)和湯姆生的原子模型：

⑴電子的發(fā)現(xiàn)：1897年英國物理學(xué)家湯姆生，對陰極射線進(jìn)行了一系列研

究，從而發(fā)現(xiàn)了電子。

電子的發(fā)現(xiàn)表明：原子存在精細(xì)結(jié)構(gòu)，從而打破了原子不可再分的觀念。

⑵湯姆生的原子模型：1903年湯姆生設(shè)想原子是一個帶電小球，它的正電

荷均勻分布在整個球體內(nèi)，而帶負(fù)電的電子鑲嵌在正電荷中。

2、粒子散射實驗和原子核結(jié)構(gòu)模型

⑴粒子散射實驗：1909年，盧瑟福及助手蓋革和馬斯頓完成的。

①裝置：如下圖

放射源金箔

②現(xiàn)象：

a.絕大多數(shù)粒子穿過金箔后，仍沿原來方向運(yùn)動，不發(fā)生偏轉(zhuǎn)。

b.有少數(shù)粒子發(fā)生較大角度的偏轉(zhuǎn)。

c.有極少數(shù)粒子的偏轉(zhuǎn)角超過了90°,有的幾乎達(dá)到180°,即被反向彈回。

⑵原子的核式結(jié)構(gòu)模型：

由于粒子的質(zhì)量是電子質(zhì)量的七千多倍,所以電子不會使粒子運(yùn)動方向發(fā)生

明顯的改變,只有原子中的正電荷才有可能對粒子的運(yùn)動產(chǎn)生明顯的影響。

如果正電荷在原子中的分布，像湯姆生模型走阱莫均勻分布，穿過金箔的粒了

所受正電荷的作用力在各方向平衡，粒了運(yùn)動將不發(fā)生明顯改變。散射實驗現(xiàn)象

證明，原子中正電荷不是均勻分布在原子中的。

1911年，盧瑟福通過對粒子散射實驗的分析計算提出原子核式結(jié)構(gòu)模型：

在原子中心存在一個很小的核，稱為原子核，原子核集中了原子所有正屯荷和幾

乎全部的質(zhì)量，帶負(fù)電荷的電子在核外空間繞核旋轉(zhuǎn)。

原子核半徑約為原子軌道半徑約為

10-15m,10-10mo

⑶光譜

①觀察光譜的儀器，分光鏡

②光譜的分類，產(chǎn)生和特征

產(chǎn)生特征

友

連續(xù)光譜由熾熱的固體、液體和高壓氣體發(fā)光產(chǎn)三三亍二=二一二三一三

牛

生的光組成

元

譜明送光譜由稀薄氣體發(fā)光產(chǎn)生的由不連續(xù)的一些完線組成

高溫物體發(fā)出的白光，通過物質(zhì)后某些在連續(xù)光譜的背景上，由一

吸收光譜

波長的光被吸收而產(chǎn)生的些不連續(xù)的暗線組成的光譜

③光譜分析：

一種元素，在高溫下發(fā)出一些特點波長的光，在低溫下,也吸收這些波長的

光，所以把明線光波中的亮線和吸收光譜中的暗線都稱為該種元素的特征譜線,

用來進(jìn)行光譜分析。

二、氫原子光譜

氫原子是最簡單的原子，其光譜也最簡單。

1885年，巴耳末對當(dāng)時已知的，在可見光區(qū)的14條譜線作了分析，發(fā)現(xiàn)

這些譜線的波長可以用一個公式表示:l/A=R(l/22-l/n2)n=3,4,5....

式中R叫做里德伯常量，這個公式成為巴爾末公式。

除了巴耳末系，后來發(fā)現(xiàn)的氫光譜在紅外和紫個光區(qū)的其它譜線也都滿足與

巴耳末公式類似的關(guān)系式。

氫原子光譜是線狀譜，具有分立特征，用經(jīng)典的電磁理論無法解釋。

41029

39712434.17486.27656.47A；nm

X；：:：：

H:：::

X!1：X：

H￡H5H?HPHet

三、原子的能級

玻爾的原子模型：

1.原子核式結(jié)構(gòu)模型與經(jīng)典電磁理論的矛盾（兩方面）

a.電子繞核作圓周運(yùn)動是加速運(yùn)動，按照經(jīng)典理論，加速運(yùn)動的電荷，要不

斷地向周圍發(fā)射電磁波，電子的能量就要不斷減少，最后電子要落到原子核上，

這與原子通常是穩(wěn)定的事實相矛盾。

b.電子繞核旋轉(zhuǎn)時輻射電磁波的頻率應(yīng)等于電子繞核旋轉(zhuǎn)的頻率，隨著旋轉(zhuǎn)

軌道的連續(xù)變小，電子輻射的電磁波的頻率也應(yīng)是連續(xù)變化，因此按照這種推理

原子光譜應(yīng)是連續(xù)光譜，這種原子光譜是線狀光譜事實相矛盾。

2.玻爾理論

上述兩個矛盾說明，經(jīng)典電磁理論已不適用原子系統(tǒng)，玻爾從光譜學(xué)成就得

到啟發(fā)，利用普朗克的能量量了化的概念，提了三個假設(shè)：

①定態(tài)假設(shè)：原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)中，在這些狀態(tài)中原子

是穩(wěn)定的，電子雖然做加速運(yùn)動，但并不向外在輻射能量，這些狀態(tài)叫定態(tài)。

②躍遷假設(shè)：原子從一個定態(tài)（設(shè)能量為Em）躍遷到另一定態(tài)（設(shè)能量為En）

時，它輻射成吸收一定頻率的光子，光子的能量由這兩個定態(tài)的能量差決定，即

hv=Em-En

③軌道量子化假設(shè)，原子的不同能量狀態(tài)，跟電子不同的運(yùn)行軌道相對應(yīng)。

原子的能量不連續(xù)因而電子可能軌道的分布也是不連續(xù)的。

3.玻爾的氫子模型：

①氫原子的能級公式和軌道半徑公式：玻爾在三條假設(shè)基礎(chǔ)上，利用經(jīng)典電

磁理論和牛頓力學(xué)，計算出氫原子核外電子的各條可能軌道的半徑，以及電子在

各條軌道上運(yùn)行時原子的能量，（包括電子的動能和原子的熱能。）

②氫原子的能級圖：氫原子的各個定態(tài)的能量值，叫氫原子的能級。按能量

的大小用圖開像的表示出來即能級圖。

其中n=l的定態(tài)稱為基態(tài)。n=2以上的定態(tài)，稱為激發(fā)態(tài)。

4原子核

一、原子核的組成

1、天然放射現(xiàn)象

⑴天然放射現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)：1896年法國物理學(xué)，貝克勒耳發(fā)現(xiàn)鈾或鈾礦石能

放射出某種人眼看不見的射線。這種射線可穿透黑紙而使照相底片感光。

放射性：物質(zhì)能發(fā)射出上述射線的性質(zhì)稱放射性。

放射性元素：具有放射性的元素稱放射性元素。

天然放射現(xiàn)象：某種元素自發(fā)地放射射線的現(xiàn)象，叫天然放射現(xiàn)象。這表明

原子核存在精細(xì)結(jié)構(gòu)，是可以再分的。

⑵放射線的成份和性質(zhì)：用電場和磁場來研究放射性元素射出的射線，在電

場中軌跡，如下圖

射線種性質(zhì)

射線組成

類電離作用貫穿能力

射線氯核組成的粒子流很強(qiáng)很弱

射我高速電子流較強(qiáng)較強(qiáng)

射線高頻光子?言很強(qiáng)

2、原子核的組成

原子核的組成：原子核是由質(zhì)子和中子組成，質(zhì)子和中子統(tǒng)稱為核子。

在原子核中有：質(zhì)子數(shù)等于電荷數(shù)、核子數(shù)等于質(zhì)量數(shù)、中子數(shù)等于質(zhì)量數(shù)

減電荷數(shù)。

二、原子核的衰變;半衰期

⑴衰變:原子核由于放出某種粒子而轉(zhuǎn)變成新核的變化稱為衰變在原子核的

衰變過程中，電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)守恒

衰變類型衰變方程衰變理律

新修/電荷數(shù)減少2

a衰變.-＞號才+加e““｛質(zhì)置數(shù)減少4

/電荷數(shù)增加

Myr.Mv上0八

力衰變z?kTzG+-ie（質(zhì)量數(shù)不變

在尸衰變中新核質(zhì)子數(shù)多一個，而質(zhì)量數(shù)不變是由于反映中有一個中子變?yōu)橐粋€質(zhì)子和一個電子，

即：.

/珞射伴隨著a衰變和小衰變產(chǎn)生，這時放射性物質(zhì)發(fā)出的射線中就會同時具有a、夕和/三種射

線.

⑵半衰期：放射性元素的原子核的半數(shù)發(fā)生衰變所需要的時間，稱該元素的

半衰期。

放射性元素衰變的快慢是由核內(nèi)部自身因素決定的，跟原子所處的化學(xué)狀態(tài)

和外部條件沒有關(guān)系。

三、放射性的應(yīng)用與防護(hù);放射性同位素

放射性同位素：有些同位素具有放射性，叫做放射性同位素。

同位素：具有相同的質(zhì)子和不同中子數(shù)的原子互稱同位素，放射性同位素：

具有放射性的同位素叫放射性同位素。

正電子的發(fā)現(xiàn)：用粒子轟擊鋁時，發(fā)生核反應(yīng)。

1934年，約里奧一居里夫婦發(fā)現(xiàn)經(jīng)過a粒子轟擊的鋁片中含有放射性磷

「a即：山+劭分陋＞

a

反應(yīng)生成物P是磷的一種同位素，自然界沒有天然的,它是通過核反

應(yīng)生成的人工放射性同位素。

與天然的放射性物質(zhì)相比，人造放射性同位素：

①放射強(qiáng)度容易控制

②可以制成各種需要的形狀

③半衰期更短

④放射性廢料容易處理

放射性同位素的應(yīng)用：

①利用它的射線

A.由于丫射線貫穿本領(lǐng)強(qiáng)，可以用來丫射線檢查金屬內(nèi)部有沒有砂眼或裂紋,

所用的設(shè)備叫V射線探傷儀。

B.利用射線的穿透本領(lǐng)與物質(zhì)厚度密度的關(guān)系，來檢查各種產(chǎn)品的厚度和密

封容器中液體的高度等，從而實現(xiàn)自動控制。

C.利用射線使空氣電離而把空氣變成導(dǎo)電氣體，以消除化纖、紡織品上的靜

電。

D.利用射線照射植物，引起植物變異而培育良種，也可以利用它殺菌、治病

等

②作為示蹤原子：用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)及生物研究等。

棉花在結(jié)桃、開花的時候需要較多的磷肥，把磷肥噴在棉花葉子上，磷肥也

能被吸收。但是，什么時候的吸收率最高、磷在作物體內(nèi)能存留多長時間、磷在

作物體內(nèi)的分布情況等，用通常的方法很難研究。

如果用磷的放射性同位素制成肥料噴在棉花葉面上，然后每隔一定時間用探

測器測量棉株各部位的放射性強(qiáng)度，上面的問題就很容易解決。

放射性的防護(hù)：

①在核電站的核反應(yīng)堆外層用厚厚的水泥來防止放射線的外泄

②用過的核廢料要放在很厚很厚的重金屬箱內(nèi)，并埋在深海里

③在生活中要有防范意識，盡可