物理選修3-5基本習(xí)題

PAGEPAGE26物理選修3-5教案第十六章動(dòng)量和動(dòng)量守恒定律16.1實(shí)驗(yàn)：探究碰撞中的不變量知識(shí)點(diǎn)：1、碰撞問題的研究方案研究方案一：運(yùn)動(dòng)的小球撞擊靜止的小球1、質(zhì)量的測量：天平；2、保證一維碰撞：利用斜槽末端水平槽控制小球做水平方向運(yùn)動(dòng)；3、速度的測量：由于入射球和被碰小球碰撞前后均由同一高度飛出做平拋運(yùn)動(dòng)，飛行時(shí)間相等，若取飛行時(shí)間為單位時(shí)間，則數(shù)值上可用水平位移代替水平速度。研究方案二：運(yùn)動(dòng)的小車撞擊靜止的小車后成為一個(gè)整體。1、質(zhì)量的測量：天平；2、保證一維碰撞：四輪小車在平板上運(yùn)動(dòng)3、速度的測量：利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和跟隨小車的紙帶來測量小車的速度。（V1=X10/10T，V/1=V/2=X/10/10T）實(shí)驗(yàn)小結(jié)：1、由于各種誤差的存在，相對誤差在5%以內(nèi)的，我們可以認(rèn)為這兩個(gè)值相等，由于我們使用的方法、器材的局限，能在10%以內(nèi)也算可以了，但超過20%以上的，一般就不認(rèn)為相等了。2、提問：能小于10%的是第幾組物理量？征集：討論的問題中，有相對差值小于5%的。得到結(jié)論： 在誤差允許的范圍內(nèi)，從實(shí)驗(yàn)結(jié)果看，在各種碰撞的前后，系統(tǒng)“mv”之和是一個(gè)定值；而系統(tǒng)“mv2”之和有的情況下是一個(gè)定值，而有時(shí)變化很大。剛才大家所研究的都是一個(gè)運(yùn)動(dòng)的物體去碰一個(gè)靜止的物體（彈性很不好的時(shí)候成為一個(gè)整體，彈性比較的時(shí)候分開），那么如果兩個(gè)物體都具有一定的初速度，剛才的結(jié)論還成立嗎？研究方案三：氣墊導(dǎo)軌上兩個(gè)滑塊的碰撞1、質(zhì)量的測量：彈簧秤；2、保證一維碰撞：氣墊導(dǎo)軌保證了兩滑塊碰撞前后都在同一直線上3、速度的測量：利用光電計(jì)時(shí)器計(jì)下?lián)豕馄瑩豕獾臅r(shí)間t，再測出擋光片的長度L，可得滑塊的速度v=L/t。4、實(shí)驗(yàn)操作： 1)有彈性圈 2）橡皮泥 3）碰后成為一整體數(shù)據(jù)評點(diǎn)：1、各時(shí)間的物理意義2、有關(guān)速度的方向3、每組數(shù)據(jù)三個(gè)比較4、得出結(jié)論：（看時(shí)間可讓學(xué)生討論，得出結(jié)論）結(jié)論：系統(tǒng)各部分的“mv”（矢量，要考慮方向）的總和是一個(gè)定值，所以我們給“mv”一個(gè)名稱叫動(dòng)量P。剛才的結(jié)論就是一個(gè)很重要的定律——?jiǎng)恿渴睾愣?。這是個(gè)適用范圍比牛頓定律還要廣的定律。它不僅僅適用于一維碰撞，還適用于二維、三維，多個(gè)物體之間的作用，當(dāng)然，它有一定的適用條件，具體我們要到后面詳細(xì)研究。例題：A、B兩球在光滑水平面上相向運(yùn)動(dòng)，兩球相碰后有一球停止運(yùn)動(dòng)，則下述說法中正確的是()A．若碰后，A球速度為0，則碰前A的mv一定大于B的mvB．若碰后，A球速度為0，則碰前A的mv2一定小于B的mv2C．若碰后，B球速度為0，則碰前A的v一定大于B的vD．若碰后，B球速度為0，則碰前A的v一定小于B的v練習(xí)：1、A，B兩個(gè)球在光滑水平面上沿同一直線同向運(yùn)動(dòng)，A球的質(zhì)量是1kg，速度為5m/s，B球的質(zhì)量是2kg，速度為3.5m/s，當(dāng)A追上B發(fā)生碰撞后A,B兩球的mv分別可能是（）A.3kgm/s6kgm/sB.5kgm/s7kgm/sC.6kgm/s6kgm/sD.3kgm/s9kgm/s2、在光滑的水平面上有兩個(gè)質(zhì)量均為m的小球A和B，A球以速度v與速度大小為2v的與之相對運(yùn)動(dòng)的B球發(fā)生碰撞，碰后A速度大小為0.5v，則A、B兩球碰撞過程中不變的量是（）A.A與B的mv的代數(shù)和.B.A與B的mv的矢量和.C.A與B的mv2的代數(shù)和.D.A與B的v的矢量和.3、甲球與乙球相碰，甲球的速度變化量為-5m/s，乙球的速度變化量為3m/s，則甲、乙兩球質(zhì)量之比m甲∶m乙是()A．2∶1．B．3∶5．C．5∶3．D．1∶2．16．2動(dòng)量和動(dòng)量定理知識(shí)點(diǎn)：2、動(dòng)量（momentum）及其變化（1）動(dòng)量的定義：物體的質(zhì)量與速度的乘積，稱為(物體的)動(dòng)量。記為p=mv.單位：kg·m/s讀作“千克米每秒”。理解要點(diǎn)：①狀態(tài)量：動(dòng)量包含了“參與運(yùn)動(dòng)的物質(zhì)”與“運(yùn)動(dòng)速度”兩方面的信息，反映了由這兩方面共同決定的物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，具有瞬時(shí)性。②矢量性：動(dòng)量的方向與速度方向一致。（2）動(dòng)量的變化量：定義：若運(yùn)動(dòng)物體在某一過程的始、末動(dòng)量分別為p和p′，則稱：△p=p′－p為物體在該過程中的動(dòng)量變化。強(qiáng)調(diào)指出：動(dòng)量變化△p是矢量。方向與速度變化量△v相同。一維情況下：Δp=mΔυ=mυ2-mΔυ1矢量差（3）動(dòng)量定理：合外力的沖量等于動(dòng)量的變化量例題：質(zhì)量為m的鋼珠從高出沙坑表面H米處由靜止自由下落，不考慮空氣阻力，掉入沙坑后停止，如圖所示，已知鋼珠在沙坑中受到沙的平均阻力是f，則鋼珠在沙內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí)間為多少？H分析：此題給學(xué)生后，先要引導(dǎo)學(xué)生分清兩個(gè)運(yùn)動(dòng)過程：一是在空氣中的自由落體運(yùn)動(dòng)，二是在沙坑中的減速運(yùn)動(dòng)。學(xué)生可能會(huì)想到應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式進(jìn)行分段求解，此時(shí)不急于否定學(xué)生的想法，應(yīng)該給予肯定。在此基礎(chǔ)上，可以引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用全過程動(dòng)量定理來答題。然后學(xué)生自己思考討論，動(dòng)手作答，老師給出答案。H設(shè)鋼珠在空中下落時(shí)間為t1，在沙坑中運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t2，則：在空中下落，有H=，得t1=,對全過程有：mg(t1＋t2)－ft2=0－0得：練習(xí)：1、一個(gè)質(zhì)量是0.1kg的鋼球，以6m/s的速度水平向右運(yùn)動(dòng)，碰到一個(gè)堅(jiān)硬的障礙物后被彈回，沿著同一直線以6m/s的速度水平向左運(yùn)動(dòng)，碰撞前后鋼球的動(dòng)量有沒有變化？變化了多少？2、（）A.子彈的動(dòng)量變化較大，木塊的動(dòng)量變化較小.B.子彈對木塊的水平?jīng)_量較大，木塊對子彈的水平?jīng)_量較小.C.子彈的速度變化量是木塊的速度變化量的50倍.D.子彈的動(dòng)量變化和木塊的動(dòng)量變化相同.3、如圖所示，質(zhì)量為2kg的物體放在一粗糙水平面上，物體在與水平方向成370角的力F=5N的作用下，從靜止開始運(yùn)動(dòng)，在10s內(nèi)移動(dòng)了15m，則：A．力F對物體的沖量為50N·s；B．力F對物體的沖量為40N·s；C．支持力對物體沖量為零；D．物體的動(dòng)量變化量為6kg·m／s．16．3動(dòng)量守恒定律知識(shí)點(diǎn)：3、動(dòng)量守恒定律（1）系統(tǒng)：相互作用的物體組成系統(tǒng)。（2）內(nèi)力：系統(tǒng)內(nèi)物體相互間的作用力（3）外力：外物對系統(tǒng)內(nèi)物體的作用力兩球碰撞得出的結(jié)論的條件：兩球碰撞時(shí)除了它們相互間的作用力（系統(tǒng)的內(nèi)力）外，還受到各自的重力和支持力的作用，使它們彼此平衡。氣墊導(dǎo)軌與兩滑塊間的摩擦可以不計(jì)，所以說m1和m2系統(tǒng)不受外力，或說它們所受的合外力為零。（4）內(nèi)容：一個(gè)系統(tǒng)不受外力或者所受外力的和為零，這個(gè)系統(tǒng)的總動(dòng)量保持不變。這個(gè)結(jié)論叫做動(dòng)量守恒定律。公式：m1υ1+m2υ2=m1υ1′+m2υ2′（5）注意點(diǎn)：①研究對象：幾個(gè)相互作用的物體組成的系統(tǒng)（如：碰撞）。②矢量性：以上表達(dá)式是矢量表達(dá)式，列式前應(yīng)先規(guī)定正方向；③同一性（即所用速度都是相對同一參考系、同一時(shí)刻而言的）④條件：系統(tǒng)不受外力，或受合外力為0。要正確區(qū)分內(nèi)力和外力；當(dāng)F內(nèi)＞＞F外時(shí)，系統(tǒng)動(dòng)量可視為守恒；例題：質(zhì)量為30kg的小孩以8m/s的水平速度跳上一輛靜止在水平軌道上的平板車，已知平板車的質(zhì)量為90kg，求小孩跳上車后他們共同的速度。解：取小孩和平板車作為系統(tǒng)，由于整個(gè)系統(tǒng)所受合外為為零，所以系統(tǒng)動(dòng)量守恒。規(guī)定小孩初速度方向?yàn)檎?，則：相互作用前：v1=8m/s，v2=0，設(shè)小孩跳上車后他們共同的速度速度為v′，由動(dòng)量守恒定律得m1v1=(m1+m2)v′解得v′==2m/s，數(shù)值大于零，表明速度方向與所取正方向一致。練習(xí)：1、如圖所示，子彈打進(jìn)與固定于墻壁的彈簧相連的木塊，此系統(tǒng)從子彈開始入射木塊到彈簧壓縮到最短的過程中，子彈與木塊作為一個(gè)系統(tǒng)動(dòng)量是否守恒？說明理由。2、一爆竹在空中的水平速度為υ，若由于爆炸分裂成兩塊，質(zhì)量分別為m1和m2，其中質(zhì)量為m1的碎塊以υ1速度向相反的方向運(yùn)動(dòng)，求另一塊碎片的速度。3、小車質(zhì)量為200kg，車上有一質(zhì)量為50kg的人。小車以5m/s的速度向東勻速行使，人以1m/s的速度向后跳離車子，求：人離開后車的速度。（5.6m/s）16．3碰撞知識(shí)點(diǎn)：4、用動(dòng)量守恒定律分析解決碰撞、爆炸等物體相互作用的問題1.用牛頓定律自己推導(dǎo)出動(dòng)量守恒定律的表達(dá)式。推導(dǎo)過程：根據(jù)牛頓第二定律，碰撞過程中1、2兩球的加速度分別是，根據(jù)牛頓第三定律，F(xiàn)1、F2等大反響，即F1=-F2所以碰撞時(shí)兩球間的作用時(shí)間極短，用表示，則有，代入并整理得這就是動(dòng)量守恒定律的表達(dá)式。2．應(yīng)用動(dòng)量守恒定律解決問題的基本思路和一般方法（1）分析題意，明確研究對象。在分析相互作用的物體總動(dòng)量是否守恒時(shí)，通常把這些被研究的物體總稱為系統(tǒng).對于比較復(fù)雜的物理過程，要采用程序法對全過程進(jìn)行分段分析，要明確在哪些階段中，哪些物體發(fā)生相互作用，從而確定所研究的系統(tǒng)是由哪些物體組成的。（2）要對各階段所選系統(tǒng)內(nèi)的物體進(jìn)行受力分析，弄清哪些是系統(tǒng)內(nèi)部物體之間相互作用的內(nèi)力，哪些是系統(tǒng)外物體對系統(tǒng)內(nèi)物體作用的外力。在受力分析的基礎(chǔ)上根據(jù)動(dòng)量守恒定律條件，判斷能否應(yīng)用動(dòng)量守恒。（3）明確所研究的相互作用過程，確定過程的始、末狀態(tài)，即系統(tǒng)內(nèi)各個(gè)物體的初動(dòng)量和末動(dòng)量的量值或表達(dá)式。注意：在研究地面上物體間相互作用的過程時(shí)，各物體運(yùn)動(dòng)的速度均應(yīng)取地球?yàn)閰⒖枷?。?）確定好正方向建立動(dòng)量守恒方程求解。3．動(dòng)量守恒定律的應(yīng)用舉例例題：如圖所示，在光滑水平面上有A、B兩輛小車，水平面的左側(cè)有一豎直墻，在小車B上坐著一個(gè)小孩，小孩與B車的總質(zhì)量是A車質(zhì)量的10倍。兩車開始都處于靜止?fàn)顟B(tài)，小孩把A車以相對于地面的速度v推出，A車與墻壁碰后仍以原速率返回，小孩接到A車后，又把它以相對于地面的速度v推出。每次推出，A車相對于地面的速度都是v，方向向左。則小孩把A車推出幾次后，A車返回時(shí)小孩不能再接到A車？ABAB解：取水平向右為正方向，小孩第一次推出A車時(shí)mBv1－mAv=0即：v1=第n次推出A車時(shí)：mAv＋mBvn－1=－mAv＋mBvn則：vn－vn－1＝，所以vn＝v1＋（n－1）當(dāng)vn≥v時(shí)，再也接不到小車，由以上各式得n≥5.5取n＝6點(diǎn)評：關(guān)于n的取值也是應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生仔細(xì)分析的問題，告誡學(xué)生不能盲目地對結(jié)果進(jìn)行“四舍五入”，一定要注意結(jié)論的物理意義。練習(xí)：1、（2002年全國春季高考試題）在高速公路上發(fā)生一起交通事故，一輛質(zhì)量為15000kg向南行駛的長途客車迎面撞上了一輛質(zhì)量為3000kg向北行駛的卡車，碰后兩車接在一起，并向南滑行了一段距離后停止.根據(jù)測速儀的測定，長途客車碰前以20m/s的速度行駛，由此可判斷卡車碰前的行駛速率為A．小于10m/sB．大于10m/s小于20m/sC．大于20m/s小于30m/sD．大于30m/s小于40m/s2、如圖所示，A、B兩物體的質(zhì)量比mA∶mB=3∶2，它們原來靜止在平板車C上，A、B間有一根被壓縮了的彈簧，A、B與平板車上表面間動(dòng)摩擦因數(shù)相同，地面光滑.當(dāng)彈簧突然釋放后，則有A．A、B系統(tǒng)動(dòng)量守恒B．A、B、C系統(tǒng)動(dòng)量守恒C．小車向左運(yùn)動(dòng)D．小車向右運(yùn)動(dòng)3、把一支槍水平固定在小車上，小車放在光滑的水平面上，槍發(fā)射出一顆子彈時(shí)，關(guān)于槍、彈、車，下列說法正確的是A．槍和彈組成的系統(tǒng)，動(dòng)量守恒B．槍和車組成的系統(tǒng)，動(dòng)量守恒C．三者組成的系統(tǒng)，因?yàn)闃審椇蜆屚仓g的摩擦力很小，使系統(tǒng)的動(dòng)量變化很小，可以忽略不計(jì)，故系統(tǒng)動(dòng)量近似守恒D．三者組成的系統(tǒng)，動(dòng)量守恒，因?yàn)橄到y(tǒng)只受重力和地面支持力這兩個(gè)外力作用，這兩個(gè)外力的合力為零16．5反沖運(yùn)動(dòng)火箭知識(shí)點(diǎn)：5、反沖現(xiàn)象的物理學(xué)解釋例題：一門炮身質(zhì)量為500kg的舊式大炮，從靜止開始，水平發(fā)射一枚質(zhì)量為10kg炮彈，已知炮彈出膛的速度為500m/s，求：大炮的反沖速度.解：大炮在發(fā)射炮彈的過程中，炮身與炮彈組成的系統(tǒng)的內(nèi)力遠(yuǎn)大于外力，動(dòng)量近似守恒.設(shè)：炮身的質(zhì)量為M，炮彈的質(zhì)量為m，炮彈出膛道的速度為v，炮身的反沖速度為v1，根據(jù)動(dòng)量守恒定律有：0=Mv1+mv代入數(shù)據(jù)解得：v1=-10m/s.解得：v=.練習(xí)：1、一枚靜止的火箭質(zhì)量為M，從某時(shí)刻開始，在T時(shí)間內(nèi)噴出燃?xì)獾馁|(zhì)量為m，已知燃?xì)鈬姵龅乃俣葹閡,求：火箭獲得的速度.解：設(shè)火箭獲得的反沖速度為v火箭的反沖過程中，對于火箭與所噴出的燃?xì)馑M成的系統(tǒng)，動(dòng)量守恒，根據(jù)動(dòng)量守恒定律有：(M-m)v+mu=0，2、在光滑絕緣的水平面上，有直徑相同的兩個(gè)金屬小球A和C，質(zhì)量分別為M和m，C球所帶電量為2q，靜止在磁感強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，A球不帶電，以方向向右的初速度v0進(jìn)入磁場中與C球正碰，如圖16-22所示.碰后C球?qū)λ矫娴膲毫η『脼榱?，若M=2m，兩球碰后帶電量相同，求碰撞后A球?qū)λ矫娴膲毫Υ笮?3、為完成一項(xiàng)空間探測任務(wù)，需要在太空站上發(fā)射一個(gè)空間探測器。該探測器通過向后噴氣而獲得向前的反向沖力而加速．已知探測器的質(zhì)量為M，每秒鐘噴出的氣體質(zhì)量為m，噴射氣體的功率恒定為P，不考慮噴出氣體后探測器質(zhì)量的變化.求：⑴氣體從探測器中噴出時(shí)的速度v.⑵開始噴氣Δt時(shí)間后，探測器獲得的動(dòng)能.第十七章波粒二象性17．1能量量子化：物理學(xué)的新紀(jì)元1．黑體與黑體輻射知識(shí)點(diǎn)：6、黑體與黑體輻射1．熱輻射(1)定義：我們周圍的一切物體都在輻射電磁波，這種輻射與物體的溫度有關(guān)，所以叫熱輻射。(2)特點(diǎn)：熱輻射強(qiáng)度按波長的分布情況隨物體的溫度而有所不同。2．黑體(1)定義：在熱輻射的同時(shí)，物體表面還會(huì)吸收和反射外界射來的電磁波。如果一些物體能夠完全吸收投射到其表面的各種波長的電磁波而不發(fā)生反射，這種物體就是絕對黑體，簡稱黑體。(2)黑體輻射特點(diǎn)：黑體輻射電磁波的強(qiáng)度按波長的分布與黑體的溫度有關(guān)。注意：一般物體的熱輻射除與溫度有關(guān)外，還與材料的種類及表面狀況有關(guān)。3.黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律如圖所示，隨著溫度的升高，一方面，各種波長的輻射強(qiáng)度都有增加；另—方面，輻射強(qiáng)度的極大值向波長較短的方向移動(dòng)。例題：關(guān)于黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律敘述正確的有()A．隨著溫度的升高，各種波長的輻射強(qiáng)度都有增加B．隨著溫度的升高，輻射強(qiáng)度的極大值向波長較短的方向移動(dòng)C．黑體熱輻射的強(qiáng)度與波長無關(guān)D．黑體輻射無任何實(shí)驗(yàn)練習(xí)：1、黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律如圖所示，由圖可知()A．隨溫度升高，各種波長的輻射強(qiáng)度都有增加B．隨溫度降低，各種波長的輻射強(qiáng)度都有增加C．隨溫度升高，輻射強(qiáng)度的極大值向波長較短的方向移動(dòng)D．隨溫度降低，輻射強(qiáng)度的極大值向波長較長的方向移動(dòng)2、“非典”期間，很多地方用紅外線熱像儀監(jiān)測人的體溫，只要被測者從儀器前走，便可知道他的體溫是多少，你知道其中的道理嗎?根據(jù)熱輻射規(guī)律可知，人的體溫的高低，直接決定了該人輻射的紅外線的頻率和強(qiáng)度。通過監(jiān)測被測者輻射的紅外線的情況就自然知道了該人的體溫知識(shí)點(diǎn)：7、能量子1．能量子：帶電微粒輻射或吸收能量時(shí)，只能是輻射或吸收某個(gè)最小能量值的整數(shù)倍，這個(gè)不可再分的最小能量值e叫做能量子。2．大?。篹=hν。其中ν是電磁波的頻率，h稱為普朗克常量，h=6．626x10—34J·s(—般h=6.63x10—34J·s)。拓展點(diǎn)一：對熱輻射的理解1．在任何溫度下，任何物體都會(huì)發(fā)射電磁波，并且其輻射強(qiáng)度按波長的分布情況隨物體的溫度而有所不同，這是熱輻射的一種特性。在室溫下，大多數(shù)物體輻射不可見的紅外光；但當(dāng)物體被加熱到5000C左右時(shí)，開始發(fā)出暗紅色的可見光。隨著溫度的不斷上升，輝光逐漸亮起來，而且波長較短的輻射越來越多，大約在15000C時(shí)變成明亮的白熾光。這說明同一物體在一定溫度下所輻射的能量在不同光譜區(qū)域的分布是不均勻的，而且溫度越高光譜中與能量最大的輻射相對應(yīng)的頻率也最高。2．在一定溫度下，不同物體所輻射的光譜成分有顯著的不同。例如，將鋼加熱到約800℃時(shí)，就可觀察到明亮的紅色光，但在同一溫度下，熔化的水晶卻不輻射可見光。注意：熱輻射不需要高溫，任何溫度下物體都會(huì)發(fā)出一定的熱輻射，只是溫度低時(shí)輻射弱，溫度高時(shí)輻射強(qiáng)。什么樣的物體可以看做黑體1．黑體是一個(gè)理想化的物理模型。2．如圖所示，如果在一個(gè)空腔壁上開—個(gè)很小的孔，那么射人小孔的電磁波在空腔內(nèi)表面會(huì)發(fā)生多次反射和吸收，最終不能從空腔射出。這個(gè)空腔近似看成一個(gè)絕對黑體。注意：黑體看上去不一定是黑色的，有些可看做黑體的物體由于自身有較強(qiáng)的輻射，看起來還會(huì)很明亮。如煉鋼爐口上的小孔。拓展點(diǎn)：普朗克能量量子化假說1．如圖所示，假設(shè)與實(shí)驗(yàn)結(jié)果“令人滿意地相符”，圖中小圓點(diǎn)表示實(shí)驗(yàn)值，曲線是根據(jù)普朗克公式作出的。2．能量子假說的意義普朗克的能量子假說，使人類對微觀世界的本質(zhì)有了全新的認(rèn)識(shí)，對現(xiàn)代物理學(xué)的發(fā)展產(chǎn)生了革命性的影響。普朗克常量h是自然界最基本的常量之一，它體現(xiàn)了微觀世界的基本特征，架起了電磁波的波動(dòng)性與粒子性的橋梁。注意：物體在發(fā)射或接收能量的時(shí)候，只能從某一狀態(tài)“飛躍”地過渡到另一狀態(tài)，而不可能停留在不符合這些能量的任何一個(gè)中間狀態(tài)。例題：某廣播電臺(tái)發(fā)射功率為10kW，在空氣中波長為187．5m的電磁波，試求：(1)該電臺(tái)每秒鐘從天線發(fā)射多少個(gè)光子?(2)若發(fā)射的光子四面八方視為均勻的，求在離天線2．5km處，直徑為2m的環(huán)狀天線每秒接收的光子個(gè)數(shù)以及接收功率?解析：(1)每個(gè)光子的能量E=hν=hc／λ=6．63x10—34X3X108／187．5J=1．06X10—27J。則每秒鐘電臺(tái)發(fā)射上述波長光子數(shù)N=Pt/E=1031(個(gè)／秒)。(2)設(shè)環(huán)狀天線每秒接收光子數(shù)為n個(gè)，以電臺(tái)發(fā)射天線為球心，則半徑為R的球面積S=4丌R2，而環(huán)狀天線的面積s’=丌r2，所以，n’=4x1023個(gè)；接收功率P收=4xl0—4(w)。練習(xí)：1、以下宏觀概念，哪些是“量子化”的()A．木棒的長度B．物體的質(zhì)量C．物體的動(dòng)量D．學(xué)生的個(gè)數(shù)2、紅、橙、黃、綠四種單色光中，光子能量最小的是()A．紅光B．橙光C．黃光D．綠光3、能引起人的眼睛視覺效應(yīng)的最小能量為10—18J，已知可見光的平均波長約為60μm，普朗克常量丸：6．63x10—34J·s，則進(jìn)人人眼的光子數(shù)至少為()A．1個(gè)B．3個(gè)C.30個(gè)D．300個(gè)17．2科學(xué)的轉(zhuǎn)折：光的粒子性知識(shí)點(diǎn)8、光電效應(yīng)一、光電效應(yīng)1．定義：在光的照射下從物體發(fā)射出電子的現(xiàn)象(發(fā)射出的電子稱為光電子)．2．產(chǎn)生條件：入射光的頻率大于極限頻率．3．光電效應(yīng)規(guī)律(1)每種金屬都有一個(gè)極限頻率，入射光的頻率必須大于這個(gè)極限頻率才能產(chǎn)生光電效應(yīng)．(2)光電子的最大初動(dòng)能與入射光的強(qiáng)度無關(guān)，只隨入射光頻率的增大而增大．(3)光電效應(yīng)的發(fā)生幾乎是瞬時(shí)的，一般不超過10－9s.(4)當(dāng)入射光的頻率大于極限頻率時(shí)，光電流的強(qiáng)度與入射光的強(qiáng)度成正比．二、光電效應(yīng)方程1．基本物理量(1)光子的能量：ε＝hν其中h＝6.63×10－34J·s(稱為普朗克常量)．(2)逸出功：使電子脫離某種金屬所做功的最小值．(3)最大初動(dòng)能發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，金屬表面上的電子吸收光子后克服原子核的引力逸出時(shí)所具有動(dòng)能的最大值．2．光電效應(yīng)方程愛因斯坦光電效應(yīng)方程是根據(jù)能量守恒定律推導(dǎo)出來的．描述的是光電子的最大初動(dòng)能Ek跟入射光子的能量hν和逸出功W之間的關(guān)系：Ek＝hν－W例題：對光電效應(yīng)的解釋正確的是()A．金屬鈉的每個(gè)電子可以吸收一個(gè)或一個(gè)以上的光子，當(dāng)它積累的動(dòng)能足夠大時(shí)，就能逸出金屬B．如果入射光子的能量小于金屬表面的電子克服原子核的引力而逸出時(shí)所需做的最小功，便不能發(fā)生光電效應(yīng)C．發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，入射光越強(qiáng)，光子的能量就越大，光電子的最大初動(dòng)能就越大D．由于不同金屬的逸出功是不相同的，因此使不同金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)入射光的最低頻率也不同解析：選BD.按照愛因斯坦的光子說，光的能量是由光的頻率決定的，與光強(qiáng)無關(guān)，入射光的頻率越大，發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)產(chǎn)生的光電子的最大初動(dòng)能越大．但要使電子離開金屬須使電子具有足夠的動(dòng)能，而電子增加的動(dòng)能只能來源于照射光的光子能量，但電子只能吸收一個(gè)光子，不能吸收多個(gè)光子．電子從金屬逸出時(shí)只有從金屬表面向外逃出的電子克服原子核的引力所做的功最?。毩?xí)：1、(2008年高考江蘇卷)下列實(shí)驗(yàn)中，深入地揭示了光的粒子性一面的有________．A．X射線被石墨散射后部分波長增大B．鋅板被紫外線照射時(shí)有電子逸出但被可見光照射時(shí)沒有電子逸出C．轟擊金箔的α粒子中有少數(shù)運(yùn)動(dòng)方向發(fā)生較大偏轉(zhuǎn)D．氫原子發(fā)射的光經(jīng)三棱鏡分光后，呈現(xiàn)線狀光譜【解析】X射線被石墨散射后部分波長增大(康普頓效應(yīng))，說明光子具有粒子性，故選項(xiàng)A對；對于任何一種金屬都存在一個(gè)“極限頻率”，入射光的頻率必須大于這個(gè)頻率，才能產(chǎn)生光電效應(yīng)，故選項(xiàng)B對；選項(xiàng)C說明原子的核式結(jié)構(gòu)；選項(xiàng)D說明氫原子的能量是不連續(xù)的．【答案】AB2、如圖15－1－2所示，當(dāng)電鍵S斷開時(shí)，用光子能量為2.5eV的一束光照射陰極P，發(fā)現(xiàn)電流表讀數(shù)不為零．合上電鍵，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，發(fā)現(xiàn)當(dāng)電壓表讀數(shù)小于0.60V時(shí)，電流表讀數(shù)仍不為零；當(dāng)電壓表讀數(shù)大于或等于0.60V時(shí)，電流表讀數(shù)為零．(1)求此時(shí)光電子的最大初動(dòng)能的大??；(2)求該陰極材料的逸出功．【解析】設(shè)用光子能量為2.5eV的光照射時(shí)，光電子的最大初動(dòng)能為Ek，陰極材料逸出功為W0，當(dāng)反向電壓達(dá)到U＝0.60V以后，具有最大初動(dòng)能的光電子也達(dá)不到陽極，因此eU＝Ek由光電效應(yīng)方程有：Ek＝hν－W0由以上二式代入數(shù)據(jù)解得：Ek＝0.6eV，W0＝1.9eV.所以此時(shí)最大初動(dòng)能為0.6eV，該材料的逸出功為1.9eV.【答案】(1)0.6eV(2)1.9eV3、在演示光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)中，原來不帶電的一塊鋅板與靈敏驗(yàn)電器相連，用弧光燈照射鋅板時(shí)，驗(yàn)電器的指針就張開一個(gè)角度，如圖15－1－5所示，這時(shí)()A．鋅板帶正電，指針帶負(fù)電B．鋅板帶正電，指針帶正電C．鋅板帶負(fù)電，指針帶正電D．鋅板帶負(fù)電，指針帶負(fù)電17.3嶄新的一頁：粒子的波動(dòng)性知識(shí)點(diǎn)：9、光的波粒二象性大量事實(shí)說明：光是一種波，同時(shí)也是一種粒子，光具有波粒二象性。光子的能量與頻率以及動(dòng)量與波長的關(guān)系：更多的關(guān)系公式：＝粒子的波動(dòng)性：（1）德布羅意波實(shí)物粒子也具有波動(dòng)性，這種波稱之為物質(zhì)波，也叫德布羅意波。（2）物質(zhì)波波長＝物質(zhì)波的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證宏觀物體的波長比微觀粒子的波長小得多，這在生活中很難找到能發(fā)生衍射的障礙物，所以我們并不認(rèn)為它有波動(dòng)性．作為微觀粒子的電子，其德布羅意波波長為10－10m數(shù)量級(jí)，找與之相匹配的障礙物也非易事．例題：某電視顯像管中電子的運(yùn)動(dòng)速度是4.0×107m/s；質(zhì)量為10g的一顆子彈的運(yùn)動(dòng)速度是200m/s．分別計(jì)算它們的德布羅意波長．根據(jù)公式計(jì)算得1.8×10-11m和3.3×10-34m練習(xí)：1、兩種單色光A、B分別由垂直水平方向從水面射向水底，它們經(jīng)歷的時(shí)間tA＞tB，下列判斷正確的是A．A色光的波長比B色光的波長大B．A色光的波長比B色光的波長小C．A色光的光子能量比B色光的光子能量大D．A色光的光子能量比B色光的光子能量小一單色光照在金屬鈉的表面上時(shí)有光電子射出，當(dāng)所加反向電壓為3V時(shí)，光電流恰好為零，已知鈉的極限頻率為5000Hz，求：該單色光的頻率．3、有一功率為500W的紅外線電熱器，如果它輻射的紅外線的頻率為3.0×1014Hz，求：（1）每秒發(fā)出的光子數(shù)；（2）在距離電熱器2m遠(yuǎn)處，垂直于紅外線傳播方向的1cm2的面積上每分鐘能接收到多少個(gè)光子？§17.4概率波知識(shí)點(diǎn)：10、概率波德布羅意波的統(tǒng)計(jì)解釋：1926年，德國物理學(xué)玻恩（Born，1882--1972）提出了概率波，認(rèn)為個(gè)別微觀粒子在何處出現(xiàn)有一定的偶然性，但是大量粒子在空間何處出現(xiàn)的空間分布卻服從一定的統(tǒng)計(jì)規(guī)律。概率波對光的雙縫衍射現(xiàn)象的解釋：光是一種粒子，它和物質(zhì)的作用是“一份一份”地進(jìn)行的.用很弱的光做雙縫干涉實(shí)驗(yàn).從光子打在膠片上的位置，我們發(fā)現(xiàn)了規(guī)律性.實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，如果曝光時(shí)間不太長，底片上只出現(xiàn)一些無規(guī)則分布的點(diǎn)子，那些點(diǎn)子是光子打在底片上形成的，如果曝光時(shí)間足夠長，我們無法把它們區(qū)分開，因此看起來是連續(xù)的.單個(gè)光子通過雙縫后的落點(diǎn)無法預(yù)測,但是研究很多光子打在膠片上的位置,我們發(fā)現(xiàn)了規(guī)律性:光子落在某些條形區(qū)域內(nèi)的可能性較大.這些條形區(qū)域正是某種波通過雙縫后發(fā)生干涉時(shí)振幅加強(qiáng)的區(qū)域.這個(gè)現(xiàn)象表明，光子在空間各點(diǎn)出現(xiàn)的可能性的大?。ǜ怕剩怯捎谶@個(gè)原因，1926年德國的物理學(xué)家波恩指出：雖然不能肯定某個(gè)光子落在哪一點(diǎn)，但由屏上各處明暗不同可知，光子落在各點(diǎn)的概率是不一樣的，即光子落在明紋處的概率大，落在暗紋處的概率小。這就是說，光子在空間出現(xiàn)的概率可以通過波動(dòng)的規(guī)律確定，所以，從光子的概念上看，光波是一種概率波。物理學(xué)中把光波叫做概率波.概率表征某一事物出現(xiàn)的可能性.經(jīng)過長期的探索，人們對光的認(rèn)識(shí)越來越深入了.光既是一種波,又是一種粒子,光既表現(xiàn)出波動(dòng)性又表現(xiàn)出粒子性.而在我們的經(jīng)驗(yàn)中找不到既是波,又是粒子的東西.這是因?yàn)槲覀兊慕?jīng)驗(yàn)局限于宏觀物體的運(yùn)動(dòng),微觀世界的某些屬性與宏觀世界不同，我們從來沒有過類似的經(jīng)歷.隨著人類的認(rèn)識(shí)范圍不斷擴(kuò)展，不可能直接感知的事物出現(xiàn)在我們面前.在這種情況下我們就要設(shè)想一種模型，盡管以日常經(jīng)驗(yàn)來衡量，這個(gè)模型的行為十分古怪，但是只要能與實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致，它就能夠在一定范圍內(nèi)正確代表所研究的對象.光的波動(dòng)性與粒子性是不同條件下的表現(xiàn)：講述：大量光子行為顯示波動(dòng)性；個(gè)別光子行為顯示粒子性；光的波長越長，波動(dòng)性越強(qiáng)；光的波長越短，粒子性越強(qiáng)概率波對物質(zhì)波的雙縫衍射現(xiàn)象的解釋：對于電子和其他微觀粒子，由于同樣具有波粒二象性，所以與它們相聯(lián)系的物質(zhì)波也是概率波。也就是說，單個(gè)粒子位置是不確定的。對于大量粒子，這種概率分布導(dǎo)致確定的宏觀結(jié)果。總之，按光子的模型，用統(tǒng)計(jì)觀點(diǎn)看待單個(gè)粒子與粒子總體的聯(lián)系，并將波的觀點(diǎn)與粒子觀點(diǎn)結(jié)合起來了，但這里的波是特殊意義的波，因而被稱為“概率波”．這種對物質(zhì)波衍射與實(shí)物粒子的波粒二象性的理解，稱作統(tǒng)計(jì)解釋或概率解釋．例題：在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)100個(gè)光子中有96個(gè)通過雙縫后打到了觀察屏上的某處，則該處可能()A．出現(xiàn)亮條紋B．出現(xiàn)暗條紋C．可能出現(xiàn)亮條紋，可能出現(xiàn)暗條紋D．出現(xiàn)明暗相間的條紋練習(xí)：1、下列各種波是概率波的是()A．聲波B．無線電波C．光波D．物質(zhì)波2、在做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)時(shí)，在觀察屏的某處是亮紋，則對光子到達(dá)觀察屏的位置，下列說法正確的是()A．到達(dá)亮條紋處的概率比到達(dá)暗條紋處的概率大B．到達(dá)暗條紋處的概率比到達(dá)亮條紋處的概率大C．該光子可能到達(dá)觀察屏的任意位置D．以上說法均不可能3、有關(guān)經(jīng)典物理中的粒子，下列說法正確的是()A．有一定的大小，但沒有一定的質(zhì)量B．有一定的質(zhì)量，但沒有一定的大小C．既一定的大小，也有一定的質(zhì)量D．有的粒子還有一定量的電荷17.5不確定關(guān)系知識(shí)點(diǎn)：11、不確定度關(guān)系（uncertaintyrelatoin）經(jīng)典力學(xué)：運(yùn)動(dòng)物體有完全確定的位置、動(dòng)量、能量等。微觀粒子：位置、動(dòng)量等具有不確定量（概率）。不確定關(guān)系的物理意義和微觀本質(zhì)：（1）物理意義：微觀粒子不可能同時(shí)具有確定的位置和動(dòng)量。粒子位置的不確定量越小，動(dòng)量的不確定量就越大，反之亦然。（2）微觀本質(zhì)：是微觀粒子的波粒二象性及粒子空間分布遵從統(tǒng)計(jì)規(guī)律的必然結(jié)果。（2）不確定關(guān)系式表明：①微觀粒子的坐標(biāo)測得愈準(zhǔn)確()，動(dòng)量就愈不準(zhǔn)確()；微觀粒子的動(dòng)量測得愈準(zhǔn)確()，坐標(biāo)就愈不準(zhǔn)確()。但這里要注意，不確定關(guān)系不是說微觀粒子的坐標(biāo)測不準(zhǔn)；也不是說微觀粒子的動(dòng)量測不準(zhǔn)；更不是說微觀粒子的坐標(biāo)和動(dòng)量都測不準(zhǔn)；而是說微觀粒子的坐標(biāo)和動(dòng)量不能同時(shí)測準(zhǔn)。②為什么微觀粒子的坐標(biāo)和動(dòng)量不能同時(shí)測準(zhǔn)?這是因?yàn)槲⒂^粒子的坐標(biāo)和動(dòng)量本來就不同時(shí)具有確定量。這本質(zhì)上是微觀粒子具有波粒二象性的必然反映。由以上討論可知，不確定關(guān)系是自然界的一條客觀規(guī)律，不是測量技術(shù)和主觀能力的問題。③不確定關(guān)系提供了一個(gè)判據(jù)：當(dāng)不確定關(guān)系施加的限制可以忽略時(shí)，則可以用經(jīng)典理論來研究粒子的運(yùn)動(dòng)。當(dāng)不確定關(guān)系施加的限制不可以忽略時(shí)，那只能用量子力學(xué)理論來處理問題。例題：一顆質(zhì)量為10g的子彈，具有200m·s-1的速率，若其動(dòng)量的不確定范圍為動(dòng)量的0.01%(這在宏觀范圍是十分精確的了)，則該子彈位置的不確定量范圍為多大?解：子彈的動(dòng)量動(dòng)量的不確定范圍由不確定關(guān)系式，得子彈位置的不確定范圍我們知道，原子核的數(shù)量級(jí)為10-15m，所以，子彈位置的不確定范圍是微不足道的?？梢娮訌椀膭?dòng)量和位置都能精確地確定，不確定關(guān)系對宏觀物體來說沒有實(shí)際意義。練習(xí)：一電子具有200m/s的速率，動(dòng)量的不確定范圍為動(dòng)量的0.01%(這已經(jīng)足夠精確了)，則該電子的位置不確定范圍有多大?解

:電子的動(dòng)量為動(dòng)量的不確定范圍由不確定關(guān)系式，得電子位置的不確定范圍我們知道原子大小的數(shù)量級(jí)為10-10m，電子則更小。在這種情況下，電子位置的不確定范圍比原子的大小還要大幾億倍，可見企圖精確地確定電子的位置和動(dòng)量已是沒有實(shí)際意義。2、由不確定關(guān)系可以得出的結(jié)論是()A．如果動(dòng)量的不確定范圍越小，則與之對應(yīng)的坐標(biāo)的不確定范圍就越大B．如果坐標(biāo)的不確定范圍越小，則動(dòng)量的不確定范圍就越大C．動(dòng)量的不確定范圍和與之對應(yīng)的坐標(biāo)的不確定范圍不成反比關(guān)系D．動(dòng)量的不確定范圍和與之對應(yīng)的坐標(biāo)的不確定范圍有唯一確定的關(guān)系3、下列關(guān)于不確定關(guān)系說法正確的是()A．只對微觀粒子適用B．只對宏觀粒子適用C．對微觀和宏觀粒子都適用D．對微觀和宏觀粒子都不適用第十八章原子結(jié)構(gòu)18．1電子的發(fā)現(xiàn)知識(shí)點(diǎn)：12、湯姆孫的研究英國物理學(xué)家湯姆孫在研究陰極射線時(shí)發(fā)現(xiàn)了電子。實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示，CCC1C2YAS磁場從高壓電場的陰極發(fā)出的陰極射線，穿過C1C2后沿直線打在熒光屏A＇上。（1）當(dāng)在平行極板上加一如圖所示的電場，發(fā)現(xiàn)陰極射線打在熒光屏上的位置向下偏，則可判定，陰極射線帶有負(fù)電荷。（2）為使陰極射線不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，則請思考可在平行極板區(qū)域采取什么措施。在平行極板區(qū)域加一磁場，且磁場方向必須垂直紙面向外。當(dāng)滿足條件QUOTE時(shí)，則陰極射線不發(fā)生偏轉(zhuǎn)。則：QUOTE（3）根據(jù)帶電的陰極射線在電場中的運(yùn)動(dòng)情況可知，其速度偏轉(zhuǎn)角為：QUOTExL螢?zāi)粁L螢?zāi)籇SSO電場EAyemy1y2v0v且QUOTE則：根據(jù)已知量，可求出陰極射線的比荷。例題：一只陰極射線管，左側(cè)不斷有電子射出，若在管的正下方，放一通電直導(dǎo)線AB時(shí)，發(fā)現(xiàn)射線徑跡向下偏，則：（）ABA．導(dǎo)線中的電流由A流向ABB．導(dǎo)線中的電流由B流向AC．若要使電子束的徑跡往上偏，可以通過改變AB中的電流方向來實(shí)現(xiàn)D．電子束的徑跡與AB中的電流方向無關(guān)練習(xí)：1、如圖10－2所示為示波管中電子槍的原理示意圖，示波管內(nèi)被抽成真空，A為發(fā)射熱電子的陰極，K為接在高電勢點(diǎn)的加速陽極，A、K間電壓為U，電子離開陰極時(shí)的速度可以忽略，電子經(jīng)加速后從K的小孔中射出的速度大小為v，下面的說法中正確的是()A．如果A、K間距離減半而電壓仍為U不變，則電子離開K時(shí)的速度變?yōu)?vB．如果A、K間距離減半而電壓仍為U不變，則電子離開K時(shí)的速度變?yōu)閑q\f(v,2)C．如果A、K間距離保持不變而電壓減半，則電子離開K時(shí)的速度變?yōu)閑q\f(v,2)D．如果A、K間距離保持不變而電壓減半，則電子離開K時(shí)的速度變?yōu)閑q\f(\r(2),2)v2、關(guān)于陰極射線的本質(zhì)，下列說法正確的是()A．陰極射線本質(zhì)是氫原子B．陰極射線本質(zhì)是電磁波C．陰極射線本質(zhì)是電子D．陰極射線本質(zhì)是X射線3、湯姆孫用來測定電子的比荷(電子的電荷量與質(zhì)量之比)的實(shí)驗(yàn)裝置如圖18－1－2所示。真空管內(nèi)的陰極K發(fā)出的電子(不計(jì)初速、重力和電子間的相互作用)經(jīng)加速電壓加速后，穿過A′中心的小孔沿中心軸O1O的方向進(jìn)入到兩塊水平正對放置的平行極板P和P′間的區(qū)域。當(dāng)極板間不加偏轉(zhuǎn)電壓時(shí)，電子束打在熒光屏的中心O點(diǎn)處，形成了一個(gè)亮點(diǎn)；加上偏轉(zhuǎn)電壓U后，亮點(diǎn)偏離到O′點(diǎn)(O′點(diǎn)與O點(diǎn)的豎直間距為d，水平間距可忽略不計(jì))。此時(shí)，在P和P′間的區(qū)域，再加上一個(gè)方向垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場。調(diào)節(jié)磁場的強(qiáng)弱，當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為B時(shí)，亮點(diǎn)重新回到O點(diǎn)。已知極板水平方向的長度為L1，極板間距為b，極板右端到熒光屏的距離為L2。(1)求打在熒光屏O點(diǎn)的電子速度的大?。?2)推導(dǎo)出電子的比荷的表達(dá)式。18．2原子的核式結(jié)構(gòu)模型知識(shí)點(diǎn)：13、粒子散射實(shí)驗(yàn)原理、裝置1）粒子散射實(shí)驗(yàn)原理：湯姆生提出的葡萄干布丁原子模型是否對呢？原子的結(jié)構(gòu)非常緊密，用一般的方法是無法探測它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的，要認(rèn)識(shí)原子的結(jié)構(gòu)，需要用高速粒子對它進(jìn)行轟擊。而粒子具有足夠的能量，可以接近原子中心。它還可以使熒光屏物質(zhì)發(fā)光。如果粒子與其他粒子發(fā)生相互作用，改變了運(yùn)動(dòng)方向，熒光屏就能夠顯示出它的方向變化。研究高速的粒子穿過原子的散射情況，是研究原子結(jié)構(gòu)的有效手段。2）粒子散射實(shí)驗(yàn)裝置粒子散射實(shí)驗(yàn)的裝置，主要由放射源、金箔、熒光屏、望遠(yuǎn)鏡和轉(zhuǎn)動(dòng)圓盤幾部分組成。粒子散射實(shí)驗(yàn)在課堂上無法直接演示，希望借助多媒體系統(tǒng)，利用動(dòng)畫向?qū)W生模擬實(shí)驗(yàn)的裝置、過程和現(xiàn)象，使學(xué)生獲得直觀的切身體驗(yàn)，留下深刻的印象。通過多媒體重點(diǎn)指出，熒光屏和望遠(yuǎn)鏡能夠圍繞金箔在一個(gè)圓周上運(yùn)動(dòng)，從而可以觀察到穿透金箔后偏轉(zhuǎn)角度不同的粒子。并且要讓學(xué)生了解，這種觀察是非常艱苦細(xì)致的工作，所用的時(shí)間也是相當(dāng)長的。3）實(shí)驗(yàn)的觀察結(jié)果

必須向?qū)W生明確：入射的粒子分為三部分。大部分沿原來的方向前進(jìn)，少數(shù)發(fā)生了較大偏轉(zhuǎn)，極少數(shù)發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)。

提問學(xué)生，師生共同用科學(xué)語言表述實(shí)驗(yàn)結(jié)果。4）原子的核式結(jié)構(gòu)的提出

實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)極少數(shù)ɑ粒子發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)，甚至反彈回來，表明這些ɑ粒子在原子中某個(gè)地方受到了質(zhì)量、電量均比它本身大得多的物體的作用，可見原子中的正電荷、質(zhì)量應(yīng)都集中在一個(gè)中心上。①絕大多數(shù)粒子不偏移→原子內(nèi)部絕大部分是“空”的。②少數(shù)粒子發(fā)生較大偏轉(zhuǎn)→原子內(nèi)部有“核”存在。③極少數(shù)粒子被彈回表明：作用力很大；質(zhì)量很大；電量集中。例題：盧瑟福的α粒子散射實(shí)驗(yàn)的結(jié)果顯示了下列哪些情況()A．原子內(nèi)存在電子B．原子的大小為10－10mC．原子的正電荷均勻分布在它的全部體積上D．原子的正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在原子核里練習(xí)：1、在α粒子的散射實(shí)驗(yàn)中，使少數(shù)α粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)的作用力是原子核對α粒子的()A．萬有引力 B．庫侖力C．磁場力 D．核力2、α粒子散射實(shí)驗(yàn)中，不考慮電子和α粒子的碰撞影響，這是因?yàn)?)A．α粒子與電子根本無相互作用B．α粒子受電子作用的合力為零，是因?yàn)殡娮邮蔷鶆蚍植嫉腃．α粒子和電子碰撞損失能量極少，可忽略不計(jì)D．電子很小，α粒子碰撞不到電子3、在α粒子散射實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)在α粒子最接近原子核時(shí)，關(guān)于描述α粒子的有關(guān)物理量情況正確的是()A．動(dòng)能最小B．α粒子與金原子核組成的系統(tǒng)能量最小C．勢能最小D．α粒子所受金原子核的斥力最大18．3氫原子光譜知識(shí)點(diǎn)14、氫原子光譜的實(shí)驗(yàn)規(guī)律1．巴耳末公式：eq\f(1,λ)＝Req\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,22)－\f(1,n2)))(n＝3,4,5…)，式中R＝1.10×10－7m－1。巴耳末線系是氫原子由不同高能級(jí)向特定低能級(jí)(2級(jí))躍遷時(shí)產(chǎn)生的譜線組成的線系。巴耳末公式所確定的一組譜線稱為巴耳末系。2．其他譜線系在氫原子光譜中的紫外區(qū)和紅外區(qū)又發(fā)現(xiàn)新的一些譜線系，并可用類似公式表示：例題：對原子光譜，下列說法正確的是()A．原子光譜是不連續(xù)的B．由于原子都是由原子核和電子組成的，所以各種原子的原子光譜是相同的C．各種原子的原子結(jié)構(gòu)不同，所以各種原子的原子光譜也不相同D．分析物質(zhì)發(fā)光的光譜，可以鑒別物質(zhì)中含哪些元素練習(xí)：1、太陽的連續(xù)光譜中有許多暗線，它們對應(yīng)著某些元素的特征譜線。產(chǎn)生這些暗線的原因是由于()A．太陽表面大氣層中缺少相應(yīng)的元素B．太陽內(nèi)部缺少相應(yīng)的元素C．太陽表面大氣層中存在著相應(yīng)的元素D．太陽內(nèi)部存在著相應(yīng)的元素2、關(guān)于巴耳末公式eq\f(1,λ)＝R(eq\f(1,22)－eq\f(1,n2))的理解，正確的是()A．此公式是巴耳末在研究氫光譜特征時(shí)發(fā)現(xiàn)的B．公式中n可取任意值，故氫光譜是連續(xù)譜C．公式中n只能取整數(shù)值，故氫光譜是線狀譜D．公式不但適用于氫光譜的分析，也適用于其他原子的光譜3、關(guān)于經(jīng)典電磁理論與原子的核式結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系，下列說法中正確的是()A．經(jīng)典電磁理論很容易解釋原子的穩(wěn)定性B．根據(jù)經(jīng)典電磁理論，電子繞原子核轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，電子會(huì)不斷釋放能量，最后被吸附到原子核上C．根據(jù)經(jīng)典電磁理論，原子光譜應(yīng)該是連續(xù)的D．原子的核式結(jié)構(gòu)模型徹底否定了經(jīng)典電磁理論18．4玻爾的原子模型知識(shí)點(diǎn)15、玻爾理論對氫光譜的解釋1．氫原子的能級(jí)圖氫原子的能級(jí)圖如圖18－4－1所示，從玻爾的基本假設(shè)出發(fā)，運(yùn)用經(jīng)典電磁學(xué)和經(jīng)典力學(xué)的理論，可以計(jì)算氫原子中電子的可能軌道及相應(yīng)的能量。圖圖18－4－1圖18－4－1rn＝n2r1，En＝eq\f(1,n2)E1，式中n圖18－4－1其中r1＝0.53×10－10m，E1＝－13.6eV。n取不同的量子數(shù)時(shí)，可求得各能級(jí)的能量值。2．對氫光譜的解釋(1)巴耳末系是氫原子從高能級(jí)向量子數(shù)n＝2的能級(jí)躍遷時(shí)發(fā)出的光譜線。hν＝En－E2，即eq\f(hc,λ)＝－E1eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,22)－\f(1,n2)))得eq\f(1,λ)＝－eq\f(E1,hc)eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,22)－\f(1,n2)))，故里德伯常數(shù)R＝－eq\f(E1,hc)。(2)同理，氫原子從高能級(jí)向量子數(shù)n＝1的能級(jí)躍遷時(shí)發(fā)出的光譜線屬于賴曼系，向n＝3的能級(jí)躍遷時(shí)發(fā)出的光譜線屬于帕邢系，如圖18－4－2所示。圖圖18－4－2例題：氦原子被電離一個(gè)核外電子，形成類氫結(jié)構(gòu)的氦離子。已知基態(tài)的氦離子能量為E1＝－54.4eV，氦離子能級(jí)的示意圖如圖13－6所示，用一群處于第4能級(jí)的氦離子發(fā)出的光照射處于基態(tài)的氫氣。求：(1)氦離子發(fā)出的光子中，有幾種能使氫原子發(fā)生光電效應(yīng)？(2)發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，光電子的最大初動(dòng)能是多少？練習(xí)：1、對玻爾理論的下列說法中，正確的是（）A．繼承了盧瑟福的原子模型，但對原子能量和電子軌道引入了量子化假設(shè)B．對經(jīng)典電磁理論中關(guān)于“做加速運(yùn)動(dòng)的電荷要輻射電磁波”的觀點(diǎn)表示贊同C．用能量轉(zhuǎn)化與守恒建立了原子發(fā)光頻率與原子能量變化之間的定量關(guān)系D．玻爾的兩個(gè)公式是在他的理論基礎(chǔ)上利用經(jīng)典電磁理論和牛頓力學(xué)計(jì)算出來的2、下面關(guān)于玻爾理論的解釋中，不正確的說法是（）A．原子只能處于一系列不連續(xù)的狀態(tài)中，每個(gè)狀態(tài)都對應(yīng)一定的能量B．原子中，雖然核外電子不斷做加速運(yùn)動(dòng)，但只要能量狀態(tài)不改變，就不會(huì)向外輻射能量C．原子從一種定態(tài)躍遷到另一種定態(tài)時(shí)，一定要輻射一定頻率的光子D．原子的每一個(gè)能量狀態(tài)都對應(yīng)一個(gè)電子軌道，并且這些軌道是不連續(xù)的3、根據(jù)玻爾理論，氫原子中，量子數(shù)N越大，則下列說法中正確的是（）A．電子軌道半徑越大B．核外電子的速率越大C．氫原子能級(jí)的能量越大D．核外電子的電勢能越大第十九章原子核19．1原子核的組成知識(shí)點(diǎn)：16、天然放射現(xiàn)象（1）物質(zhì)發(fā)射射線的性質(zhì)稱為放射性(radioactivity)。元素這種自發(fā)的放出射線的現(xiàn)象叫做天然放射現(xiàn)象．具有放射性的元素稱為放射性元素．（2）放射性不是少數(shù)幾種元素才有的，研究發(fā)現(xiàn)，原子序數(shù)大于82的所有元素，都能自發(fā)的放出射線，原子序數(shù)小于83的元素，有的也具有放射性．知識(shí)點(diǎn)：17、射線的性質(zhì)與規(guī)律①實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：元素具有放射性是由原子核本身的因素決定的，跟原子所處的物理或化學(xué)狀態(tài)無關(guān)。不管該元素是以單質(zhì)的形式存在，還是和其他元素形成化合物，或者對它施加壓力，或者升高它的溫度，它都具有放射性。②三種射線都是高速運(yùn)動(dòng)的粒子，能量很高，都來自于原子核內(nèi)部，這也使我們認(rèn)識(shí)到原子核蘊(yùn)藏有巨大的核能，原子核內(nèi)也有其復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。例題：下列說法正確的是（）A．射線粒子和電子是兩種不同的粒子B．紅外線的波長比X射線的波長長C．粒子不同于氦原子核D．射線的貫穿本領(lǐng)比粒子強(qiáng)點(diǎn)評：本題考查了粒子的性質(zhì)及電磁波波長的比較等基本知識(shí)。19世紀(jì)末20世紀(jì)初，人們發(fā)現(xiàn)X，，，射線，經(jīng)研究知道，X，射線均為電磁波，只是波長不同?？梢姽?，紅外線也是電磁波，波長從短到長的電磁波波譜要牢記。另外，射線是電子流，粒子是氦核。從，，三者的穿透本領(lǐng)而言：射線最強(qiáng)，射線最弱，這些知識(shí)要牢記。練習(xí)：1、（05·遼寧）如圖，放射源放在鉛塊上的細(xì)孔中，鉛塊上方有勻強(qiáng)磁場，磁場方向度垂直于紙面向外。已知放射源放出的射線有α、β、γ三種。下列判斷正確的是（）BA．甲是α射線，乙是γ射線，丙是β射線B．甲是β射線，乙是γ射線，丙是α射線C．甲是γ射線，乙是α射線，丙是β射線D．甲是α射線，乙是β射線，丙是γ射線2、（09·北京·14）下列現(xiàn)象中，與原子核內(nèi)部變化有關(guān)的是（）BA．粒子散射現(xiàn)象B．天然放射現(xiàn)象C．光電效應(yīng)現(xiàn)象D．原子發(fā)光現(xiàn)象3、（09·上海物理·1）放射性元素衰變時(shí)放出三種射線，按穿透能力由強(qiáng)到弱的排列順序是（）A．射線，射線，射線 B．射線，射線，射線，C．射線，射線，射線 D．射線，射線，射線知識(shí)點(diǎn)：18、原子核的組成原子核的電荷數(shù)=質(zhì)子數(shù)=核外電子數(shù)=原子序數(shù)原子核的質(zhì)量數(shù)=核子數(shù)=質(zhì)子數(shù)+中子數(shù)符號(hào)表示原子核，X：元素符號(hào)；A：核的質(zhì)量數(shù)；Z：核電荷數(shù)例題：一種鈾原子核的質(zhì)量數(shù)是235，問：它的核子數(shù)，質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)分別是多少？解：核子數(shù)是235，質(zhì)子數(shù)是92，中子數(shù)是143。練習(xí)：1、（2011山東）碘131核不穩(wěn)定，會(huì)發(fā)生β衰變，其半衰變期為8天。碘131核的衰變方程：（衰變后的元素用X表示）。經(jīng)過________天75%的碘131核發(fā)生了衰變。2、（2011北京）表示放射性元素碘131（）衰變的方程是BA．B．C．D．3、（2010·全國卷Ⅰ·14）原子核經(jīng)放射性衰變①變?yōu)樵雍?，繼而經(jīng)放射性衰變②變?yōu)樵雍耍俳?jīng)放射性衰變③變?yōu)樵雍?。放射性衰?/p>

①、②和③依次為AA．α衰變、β衰變和β衰變B．β衰變、β衰變和α衰變C．β衰變、α衰變和β衰變D．α衰變、β衰變和α衰變19．2放射性元素的衰變知識(shí)點(diǎn)：19、原子核的衰變、半衰期1、衰變方程式遵守的規(guī)律：（1）質(zhì)量數(shù)守恒（2）核電荷數(shù)守恒α衰變規(guī)律：AZX→A-4Z-2Y+42Heβ衰變規(guī)律：AZX→AZ+1Y+0-1eγ射線是由于原子核在發(fā)生α衰變和β衰變時(shí)原子核受激發(fā)而產(chǎn)生的光（能量）輻射，通常是伴隨α射線和β射線而產(chǎn)生。γ射線的本質(zhì)是能量。2、半衰期m/m0＝(1/2)n例題：配平下列衰變方程23492U→23090Th+(42He)23490U→23491Pa+(0-1e)練習(xí)：1、釷232（23290Th）經(jīng)過________次α衰變和________次β衰變，最后成為鉛208（20882Pb）學(xué)生獨(dú)立分析：因?yàn)棣了プ兏淖冊雍说馁|(zhì)量數(shù)而β衰變不能，所以應(yīng)先從判斷α衰變次數(shù)入手：α衰變次數(shù)==6.每經(jīng)過1次α衰變，原子核失去2個(gè)基本電荷，那么，釷核經(jīng)過6次α衰變后剩余的電荷數(shù)與鉛核實(shí)際的電荷數(shù)之差，決定了β衰變次數(shù)：β衰變次數(shù)==42、（09·北京·14）下列現(xiàn)象中，與原子核內(nèi)部變化有關(guān)的是（）BA．粒子散射現(xiàn)象B．天然放射現(xiàn)象C．光電效應(yīng)現(xiàn)象D．原子發(fā)光現(xiàn)象3、2010·上海物理·4某放射性元素經(jīng)過11.4天有的原子核發(fā)生了衰變，該元素的半衰期為D（A）11.4天（B）7.6天（C）5.7天（D）3.8天19．3-4探測射線的方法放射性的應(yīng)用與防護(hù)知識(shí)點(diǎn)：20、放射性的應(yīng)用與防護(hù)放射性同位素同位素：具有相同質(zhì)子數(shù)而中子數(shù)不同的原子，在元素周期表中處于同一位置，因而互稱同位素。同位素原子序數(shù)相同，質(zhì)量數(shù)不同。a、利用它的射線（γ探傷、α和β射線的電離作用、物理和化學(xué)效應(yīng)）；b、做示蹤原子；c、半衰期的應(yīng)用（地質(zhì)、考古）過量的射線對人體組織有破壞作用，這些破壞往往是對細(xì)胞核的破壞，因此，在使用放射性同位素時(shí)，必須注意人身安全，同時(shí)要放射性物質(zhì)對空氣、水源等的破壞。輻射防護(hù)的基本方法有時(shí)間防護(hù)，距離防護(hù)，屏蔽防護(hù)。α射線（一張厚紙）、β射線（一定厚度的有機(jī)玻璃）、γ射線（鉛板）可以用實(shí)物擋住。19．5核力與結(jié)合能知識(shí)點(diǎn)：21、質(zhì)量虧損核子結(jié)合生成原子核，所生成的原子核的質(zhì)量比生成它的核子的總質(zhì)量要小些，這種現(xiàn)象叫做質(zhì)量虧損。愛因斯坦在相對論中得出物體的質(zhì)量和能量間的關(guān)系式_________________，就是著名的質(zhì)能聯(lián)系方程，簡稱質(zhì)能方程。1u=_____________kg相當(dāng)于____________MeV（此結(jié)論在計(jì)算中可直接應(yīng)用）核反應(yīng)中由于質(zhì)量虧損而釋放的能量：△E=△mc2①物體的質(zhì)量包括靜止質(zhì)量和運(yùn)動(dòng)質(zhì)量，質(zhì)量虧損指的是靜止質(zhì)量的減少，減少的靜止質(zhì)量轉(zhuǎn)化為和輻射能量有關(guān)的運(yùn)動(dòng)質(zhì)量。②質(zhì)量虧損并不是這部分質(zhì)量消失或轉(zhuǎn)變?yōu)槟芰?，只是靜止質(zhì)量的減少。③在核反應(yīng)中仍然遵守質(zhì)量守恒定律、能量守恒定律;④質(zhì)量只是物體具有能量多少及能量轉(zhuǎn)變多少的一種量度。例題：已知1個(gè)質(zhì)子的質(zhì)量mp=1.007277u，1個(gè)中子的質(zhì)量mn=1.008665u.氦核的質(zhì)量為4.001509u.這里u表示原子質(zhì)量單位，1u=1.660566×10-27kg.由上述數(shù)值，計(jì)算2個(gè)質(zhì)子和2個(gè)中子結(jié)合成氦核時(shí)釋放的能量。（28.3MeV）練習(xí)：1、（09·浙江·15）氮原子核由兩個(gè)質(zhì)子與兩個(gè)中子組成，這兩個(gè)質(zhì)子之間存在著萬有引力、庫倫力和核力，則3種力從大到小的排列順序是（）DA．核力、萬有引力、庫倫力B．萬有引力、庫倫力、核力C．庫倫力、核力、萬有引力D．核力、庫倫力、萬有引力2、2010·北京·15太陽因核聚變釋放出巨大的能量，同時(shí)其質(zhì)量不斷減少。太陽每秒鐘輻射出的能量約為4×1026J，根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程，太陽