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一,动量定理的理解与应用
(1)动量与冲量的区别:
名称
内容
大小
矢量性
方向
瞬时
与过程
相对性与绝对性
联系
动量
p=mv
矢量
与v
同向
瞬时量
相对性与参照物选择有关
动量与冲量无因果关系
冲量
I=Ft
矢量
与F
同向
过程量
绝对性与参照物选择无关
(2)动量、动量变化量、动量变化率的区别:
名称
内容
大小
矢量性
方向
与其他
的联系
动量
p=mv
矢量
与v
同向
—
动量变
化量
Δp=mvt-mv0
矢量
与合力
同向
Δp=F合·t
动量
变化率
矢量
与合力
同向
=F合
(1)应用I=Δp求变力的冲量。
如果物体受到变力作用,则不能直接用I=F·t求变力的冲量,这时可以求出该力作用下物体动量的变化Δp,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。
(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。
项目
动量守恒定律
机械能守恒定律
守恒条件
不受外力或所受合外力为零
只有重力和弹力做功
一般表
达式
p1+p2=p1′+p2′
Ek1+Ep1=Ek2+Ep2
标矢性
矢量式
标量式
守恒条件
的理解
外力总冲量为零,系统总动量不变
只发生势能和动能相互转化。可以有重力和弹力以外的力作用,但必须是不做功
注意事项
应选取正方向
选取零势能面
系统动量成立的条件:
①系统(或某方向)不受外力作用时,系统(或某方向)动量守恒;
②系统(或某方向)受外力但所受外力之和为零,则系统(或某方向)动量守恒;
③系统(或某方向)所受合外力虽然不为零,但系统的内力远大于外力时,如碰撞、爆炸等现象中,系统(或某方向)的动量可看成近似守恒;
④系统总的来看不符合以上三条中的任意一条,则系统的总动量不守恒。但是,若系统在某一方向上符合以上三条中的某一条,则系统在该方向上动量守恒。
一、黑体辐射(了解)与能量子
,这种辐射与物体的温度有关,叫热辐射。
:某种物体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射,这种物体叫黑体。
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.
,各种波长的辐射强度都增加.
,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,: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
=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)Ek=hν-W0
遏制电压Uce=Ek
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。
用X射线照射物体时,一部分散射出来的X射线的波长会变长,这个现象称为康普顿效应
、衍射、(光子有能量)康普顿效应(光子有动量和能量)说明光具有粒子性.
光的本性:光既具有波动性,又具有粒子性,称为光的波粒二象性.
、频率低的粒子波动性明显(注意有粒子性,只是不明显)
(电子衍射证实):任何一个运动着的物体,小到微观粒子大到宏观物体都有一种波与它对应,其波长λ=,p为运动物体的动量,h为普朗克常量.()
原子结构
,判定其为电子,并求出了电子的比荷。密立根通过油滴实验测出了电子电荷,并发现电荷是量子化的。
:说明原子具有核式结构。
绝大多数α粒子穿过金箔后,基本上仍沿原来的方向前进,但少数α粒子发生了大角度偏转,极少数α粒子的偏转超过了90°,有的甚至被撞了回来。.
二、玻尔原子结构假说(是科学假说、类似还有安培分子电流假说)
(能量量子化)
:
:En=E1(n=1,2,3,…),其中E1为基态能量
:
跃迁:原子从低能级(高能级)E初向高能级(低能级)E末跃迁,只吸收(辐射)hν=E末--E初的能级差能量的电子。
基态电离:。
,最多可以辐射n-1中不同频率的光子,一群处于量子数为n的激发态的氢原子,最多可以辐射种不同频率的光子。
(类比天体模型):E总=EK+EP,当轨道半径减小时,库仑引力做正功,原子的电势能减小,电子动能增大,,轨道半径增大时,原子电势能增大,电子动能减小,原子总能量增大.
:成功之处为将量子观点引入原子领域,提出定态和跃迁。不足之处为保留了经典粒子的观念,仍把电子的运动看做经典力学描述下的轨道运动。
原子核部分
,说明原子核还具有复杂的结构.
居里夫妇发现放射性元素钋(Po)和镭(Ra)。
,质子和中子统称为核子.
X元素原子核的符号为X,其中A表示质量数,Z表示核电荷数.
种类
组成
电荷量
质量
贯穿本领
电离
α射线
2e
4mp
最弱
很强
β射线
-e
较强
较弱
γ射线
光子(电磁波)
0
静止质量为零
最强
很弱
,变成另一种原子核的变化称为原子核的衰变.
α衰变:X→Y+Heα衰变的实质:2H+2n→He
β衰变:X→Y+eβ衰变的实质:1n→0e+1H
γ射线是α或β衰变后产生的新核能级跃迁辐射出来。
:放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间.
①半衰期概念适用于大量核衰变(少数个别的核衰变时,谈半衰期无意义)
②半衰期由核的性质来决定,与该元素的物理性质(状态、压强、温度、密度等)
化学性质或存在形式均无关
③N=N0(1/2)t/τ,m=m0(1/2)t/τ,I=I0(1/2)t/τ
I——单位时间内衰变的次数,τ——半衰期
N0、m0、I0为最初量,N、m、I为t时间后剩下未衰变量
衰变次数的方法:先由质量数的改变确定α衰变的次数,然后再确定β衰变的次数
:组成原子核的核子之间有很强的相互作用力,使核子能克服库仑力而紧密地结合在一起,:
(1)核力是强相互作用的一种表现,在原子核的尺度内,核力比库仑力大得多.
(2)核力是短程力,×10-15m之内.
(3)每个核子只跟相邻的核子发生核力作用,这种性质称为核力的饱和性.
,要把它们分开,需要能量,,比结合能越大,原子核中核子结合越牢固,原子核越稳定
:原子核的质量小于组成它的核子的质量之和,这个现象叫做质量亏损.
(平均每个核子的质量亏损最大),这些核最稳当。
=mc2,若核反应中的质量亏损为Δm,释放的核能ΔE=Δmc2.
,释放出核能。
:石墨、重水、轻水(普通水)。镉棒(控制棒)控制链式反应的速度。
、太阳内部发生的是热核反应(聚变)。原子弹、核电站等(重核裂变)
13放射性同位素及其应用和防护
(1)工业部门使用射线测厚度——利用γ射线的穿透特性;
(2)烟雾报警器的使用——利用射线的电离作用,增加烟雾导电离子浓度;
(3)农业应用——γ射线使种子的遗传基因发生变异,杀死腐败细菌、抑制发芽等;
(4)做示踪原子——利用放射性同位素与非放射性同位素有相同的化学性质.
常见粒子符号:α粒子(4He)、氚核(3H)、氘核(2H)、质子(1H)、中子(1n)、电子(0e)、正电子(0e)等
(1)根据ΔE=Δmc2计算,计算时Δm的单位是“kg”,c的单位是“m/s”,ΔE的单位是“J”.
(2)根据ΔE=Δm×(u),所以计算时Δm的单位是“u”,ΔE的单位是“MeV”.
类型
可控性
核反应方程典例
衰变
α衰变
自发
U→Th+He
β衰变
自发
Th→Pa+e
人工转变
人工控制
N+He→O+H(卢瑟福发现质子)
He+Be→C+n(查德威克发现中子)
Al+He→P+n
约里奥·居里夫妇发现放射性同位素,同时发现正电子
P→Si+e
重核裂变
比较容易进行人工控制
U+n→Ba+Kr+3n
U+n→Xe+Sr+10n
轻核聚变
除氢弹外无法控制
H+H→He+n