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,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢,高中物理选修,3-5,第1页,模块,3-5,考纲要求,主 题,内 容,要求,说明,碰撞动量守恒,动量、动量守恒定律及其应用,只限于一维，动量守恒定律只要求简单应用,弹性碰撞和非弹性碰撞,试验与探究,试验：验证动量守恒定律,第2页,主 题,内 容,要求,说明,原子,结构,与原,子核,氢原子光谱,氢原子能级结构、能级公式,原子核组成、放射性、原子核,衰变、半衰期,放射性同位素,核力、核反应方程,结合能、质量亏损,裂变反应和聚变反应、裂变反应,堆。,放射性防护,第3页,第一节：动量、动量守恒定律及其应用,第一章：碰撞与动量守恒,第4页,一、动量：,1,、定义：,物体质量,m,和速度,v,乘积。,定义式为：,p=mv,动量是描述物体运动状态一个状态量，它,与时刻相对应。,动量是矢量，它方向和速度方向相同。,讨论：动量瞬时性 动量相对性,单位,kgm/s,(4),动量改变量,:,运算应用平行四边形定则,.,假如运动改变在,同一直线，那么选定一个正方向，动量改变运,算便简化为代数运算：,p=p,2,-p,1,=mv,2,-mv,1,.,第5页,例,1:,一质点在水平面内以速度,v,做匀速圆周运动，,质点从位置,A,开始，经,1/2,圆周，质点动量变,化是多少,?,经过,1/4,圆周,动量改变又是多少,?,例,2,、以初速度,v,0,平抛一个质量为,m,物体，,t,秒内物体动量改变是多少？,第6页,1,、内容：相互作用几个物体组成系统，假如不受外力作用，或它们受到外力之和为零，则系统总动量保持不变,.,二、动量守恒定律了解：,（,3,）,动量守恒是矢量式，依据考纲，动量守恒定律应用只限于一维情况,.,应用时，先选定正方向，而后将矢量式化为代数式,.,（,1,）,动量守恒定律研究对象是,系统,.,（,2,）,系统“总动量不变”不但是系统初、末两个时刻总动量相等，而且是指系统在整个过程中任意两个时刻总动量都相等,.,第7页,C,、系统某一方向不受外力或所受外力矢量和为零，或外力远小于内力，则该方向动量守恒（分动量守恒）,.,2,、守恒条件,（,1,）,总规则：,内力不改变系统总动量，,外力才能改变系统总动量。,（,2,）,分类分析：,A,、系统不受外力或所受外力矢量和为,0.,理想守恒条件,B,、系统所受外力远小于内力。,近似守恒,如：碰撞或爆炸瞬间，外力能够忽略不计。,第8页,3,、表示形式,（,1,）,p=p,（系统相互作用前总动量,p,等于相互 作用后 总动量,p,）；,（,2,）,=0(,系统总动量增量等于,0),；,（,3,）,1,=,-,2,（两个物体组成系统中，,各自动量增量大小相等、方向相反）,a.m,1,v,1,+m,2,v,2,=m,1,v,1,+m,2,v,2,(,适合用于作用前,后都运动两个物体组成系统,).,b.0=m,1,v,1,+m,2,v,2,（适合用于原来静止两个物体,组成系统，比如爆炸、反冲、人船模型等，二者速率及位移大小与各自质量成反比）,.,c.m,1,v,1,+m,2,v,2,=(m,1,+m,2,)v,（适合用于两物体作用,后结合在一起或含有共同速度情况）,第9页,4,、,应用动量守恒定律注意点：,(1),注意动量守恒定律适用条件，,(2),尤其注意动量守恒定律,矢量性,：要要求正方向，,已知量跟要求正方向相同为正值，相反为负值，,求出未知量是正值，则跟要求正方向相同，,求出未知量是负值，则跟要求正方向相反。,(3),注意速度,同时性,和,同一性,。,同时性,指是公式中,v,1,、,v,2,必须是相互作用前同一时刻速度，,v,1,、,v,2,必须是相互作用后同一时刻速度。,同一性,指是公式中全部速度都是相对于同一参考系速度，普通以地面为参考系。,第10页,例,1,：质量为,M,小船以速度,V,0,行驶，船上有两个质量皆为,m,小孩,a,和,b,，分别静止站在船头和船尾，现小孩,a,沿水平方向以速率（相对于静止水面）向前跃入水中，然后小孩,b,沿水平方向以同一速率（相对于静止水面）向后跃入水中,.,求小孩,b,跃出后小船速度,?,解：,设小孩,b,跃出后小船向前行驶速度为,V,，依据动量守恒定律，有,第11页,火车机车拉着一列车厢以,v,0,速度在平直轨道上匀速前进，在某一时刻，最终一节质量为,m,车厢与前面列车脱钩，脱钩后该车厢在轨道上滑行一段距离后停顿，机车和前面车厢总质量,M,不变设机车牵引力不变，列车所受运动阻力与其重力成正比，与其速度无关。则当脱离了列车最终一节车厢停顿运动瞬间，前面机车和列车速度大小等于,。,例,2,：,解：,因为系统,(m,M),合外力一直为,0,，,由动量守恒定律,(m,M)v,0,=MV,V=(m,M)v,0,/M,(m,M)v,0,/M,第12页,有一质量为,m,20kg,物体，以水平速度,v,5m/s,速度滑上静止在光滑水平面上小车，小车质量为,M,80kg,，物体在小车上滑行距离,L,4m,后相对小车静止。求：（,1,）物体与小车间滑动摩擦系数。（,2,）物体相对小车滑行时间内，小车在地面上运动距离。,例,3,解：,画出运动示意图如图示,v,m,M,V,m,M,L,S,由动量守恒定律（,m+M)V=mv,V=1m/s,由能量守恒定律,mg L=1/2 mv,2,-1/2,（,m+M)V,2,=0.25,对小车,mg S=1/2MV,2,S=0.8m,第13页,练习,1.,质量为,M,原子核，原来处于静止状态，当它以速度,v,放出一个质量为,m,粒子时，剩下部分速度是（）,A.mv/(M-m)B.-mv/(M-m),C.mv/(M+m)D.-mv/(M+m),B,2.,总质量为,M,列车以匀速率,v,0,在平直轨道上行驶，各车厢受阻力都是车重,k,倍，与车速无关,.,某时刻列车后面重量为,m,车厢脱了钩而机车牵引力未变，问脱钩车厢刚停下瞬间，前面列车速度为多少？,第14页,3.,把一支枪水平固定在小车上，小车放在光滑水平地面上，枪沿水平方向发射一颗子弹，关于枪、弹、车，以下说法正确是,(),A.,枪和弹组成系统动量守恒,B.,枪和车组成系统动量守恒,C.,枪、弹、车三者组成系统，因为枪弹和枪筒之间摩擦力很小，使系统动量改变很小，能够忽略不计，系统动量近似守恒,.,D.,三者组成系统动量守恒，因为系统只受重力和地面支持力这两个力作用，这两个力和为零,.,D,第15页,4.,如图所表示，在光滑水平面上放置,A,、,B,两个物体，其中,B,物体与一个质量不计弹簧相连且静止在水平面上，,A,物体质量是,m,，以速度,v,0,迫近物体,B,，并开始压缩弹簧，在弹簧被压缩过程中,(),D,A.,在任意时刻，,A,、,B,组成系统动量相等，都是,mv,0,B.,任意一段时间内，两物体所受冲量大小相等,.,C.,在把弹簧压缩到最短过程中，,A,物体动量降低，,B,物体动量增加,.,D.,当弹簧压缩量最大时，,A,、,B,两物体速度大小相等,第16页,第二节：弹性碰撞和非弹性碰撞,第17页,一、碰撞：,1,、定义：两个物体在极短时间内发生相互,作用，这种情况称为碰撞。,2,、特点：,3,、分类：,因为作用时间极短，普通都满足内力远,大于外力，所以能够认为系统动量守恒。,弹性碰撞、非弹性碰撞、完全非弹性碰撞三种。,4,、过程分析：,第18页,V,1,二者速度,相同,v,弹簧恢复原长,地面光滑，系统在全过程中动量守恒，进行机械能改变分析？,第19页,系统,动能降低全部转化为弹性势能,动能降低，弹性势能增加。,状态,动能最小而弹性势能最大,状态,弹性势能降低全部转化为动能,所以,、,状态系统动能相等,这种碰撞叫做弹性碰撞,（,2,）弹簧不是完全弹性,系统动能降低，一部分转化为弹性势能，一部分转化为内能，,状态系统动能仍和,相同，弹性势能仍最大，但比,小；,弹性势能降低，部分转化为动能，部分转化为内能；因为全过程系统动能有损失（一部分动能转化为内能）。这种碰撞叫非弹性碰撞。,（,1,）弹簧是完全弹性,第20页,（,3,）弹簧完全没有弹性。,系统动能降低全部转化为内能，,状态系统动能仍和,相同，但没有弹性势能；因为没有弹性，,A,、,B,不再分开，而是共同运动，不再有,过程。这种碰撞叫完全非弹性碰撞。,（一）弹性碰撞,特点：,碰撞过程中，动量守恒，机械能守恒。,两个方程：,解得：,第21页,讨论：,1.,若,m,1,=m,2,质量相等两物体,弹性碰撞后交换速度,2.,若,m,1,m,2,第22页,例,1,、质量相等,A,、,B,两球在光滑水平面上沿同,一直线，同一方向运动，,A,球动量为,7kgm/s,，,B,球动量为,5kgm/s,，当,A,球追上,B,球时发生碰撞，,则碰后,A,、,B,两球动量,P,A,、,P,B,可能值是,（）,A,、,P,A,=6kgm/s,P,B,=6kgm/s,B,、,P,A,=3kgm/s,P,B,=9kgm/s C,、,P,A,=-2kgm/s,P,B,=14kgm/s,D,、,P,A,=-4kgm/s,P,B,=17kgm/s,A,碰前、碰后两个物体位置关系（不穿越）,和速度大小应确保其次序合理。,方法归纳：,碰撞中系统动量守恒；,碰撞过程中系统动能不增加；,第23页,（二）完全非弹性碰撞,特点：碰撞后二者合二为一，或者说含有相同速度。,动量守恒，机械能损失最多。,(,三,),非弹性碰撞,介于二者之间。动量守恒，机械能有损失。,二、动量守恒定律试验,第24页,试验,试验原理,1,、两小球在水平方向发生正碰,水平方向合外力为零,动量守恒。,m,A,v,A,=m,A,v,A,+m,B,v,B,2,、本试验在误差允许范围内验证上式成立。两小球碰撞后均作,平抛运动,用,水平射程间接表示小球平抛初速度,：,OP-m,A,以,v,A,平抛时水平射程,OM-m,A,以,v,A,平抛时水平射程,O,N-m,B,以,v,B,平抛时水平射程,验证表示式：,m,A,OP=m,A,OM+m,B,O,N,等效替换思想,第25页,试验,试验步骤,、,先,用,天平测量,出两个小球质量,m,A,、,m,B,。,、安装好试验装置,注意使试验器,斜槽末端点,切线水平,。把被碰球放在斜槽前支柱上,调整试验装置使,两球处于同一高度,且两球球心和槽轴线在一直线上,两球心间距离即为槽和支柱间距离。垫木板和白纸时,要使木板水平。准确地标绘出槽口中心竖直投影点,O,。,、先不放被碰球,B,让入射球,A,从斜槽上同一高度处滚下,重复,3,5,次,用圆规画尽可能小圆把全部小球落点都圈在里面,该小圆圆心,就是入射球落地点,P,。,平均处理思想方法,第26页,试验,试验步骤,、过,O,、,N,在纸上作直线,取,OO,2r,O,即为被碰球被碰时球心投影位置。,、用刻度尺量,OM,、,OP,、,ON,长度。把两小球质量和对应“速度数值,代入表示式看是否成立,:,、整理试验器材，放回原处。,、把被碰小球,B,放在支柱上,让入射小球,A,从,同一高度滚下,使它们发生正碰,重复,3,5,次,仿步骤,求出入射小球,A,平均落点,M,和被碰小球,B,平均落点,N,。,验证表示式：,m,A,OP=m,A,OM+m,B,O,N,第27页,试验,注意事项,、斜槽末端要切线要水平,;,、每次小球下滑要从同一高度处由静止开始,;,、要确保对心碰撞,先调高低,再调远近,最终调左右,;,、小球很多落点要用用圆规画尽可能小圆把全部小球落点都圈在里面,该小圆圆心即为小球平均落点。,、入射小球质量,m,A,和被碰小球质量,m,B,大小关系是,m,A,m,B,。,第28页,第一节：原子结构,第二章：原子结构 原子核,氢光谱,0.4101,0.6562,0.4861,0.4340,m,第29页,第三章 原子结构,原子（是最小微粒吗？）,汤姆生,研究阴极射线,汤姆生发觉电子,卢瑟福,粒子散射试验,卢瑟福提出原子核式结构,波尔,氢原子光谱不连续性,波尔提出原子能级结构,粒子散射试验,：（,粒子轰击金箔,）,现象：,绝大多数,粒子穿过金箔仍沿原方向前进,有少数,粒子发生较大偏转,有极少数,粒子偏转超出,90,甚至到达,180,原子核式结构：,原子核几乎集中了原子全部质量，但核半径是原子半径万分之一,第30页,1,、在原子中心有很小核,(,称为原子核,),，,核外有电子绕核高速旋转。,2,、原子全部正电荷和几乎全部质量都集中,在原子核里。,3,、原子核大小：,原子半径数量级为,10,10,m,原子核大小数量级为,10,14,m,一、原子核式结构：,卢瑟福,原子核含有复杂结构,天然放射现象,第31页,二、玻尔原子模型,玻尔模型,定态假说,原子只能处于一系列不连续能量状态中，这些状态称为定态,。,轨道假说,原子不一样能量状态跟电子沿不一样轨道绕核运动相对应。因定态不连续，所以电子可能轨道分布也是不连续,。,跃迁假说,原子从一个定态跃迁到另一定态时,要辐射（或吸收）一定频率光子,光子能量等于两定态能量差,。,高能级,低能级,放出光子,吸收能量,第32页,三、能级：,1.,原子各个定态对应能量是不连续，这些能量值叫做能级。,2.,基态和激发态：,能量最低状态（对应,n=1,）叫做基态，,其它状态（对应,n=2,、,3,、,4,）叫做激发态。,3.,能级公式,4.,能级图,第33页,-0.85,1,2,3,4,n,5,-3.4,-1.51,-0.54,0,E/eV,-13.6,第34页,玻尔理论能够十分圆满地解释氢光谱而且预言了氢原子辐射电磁波谱问题，其成功之处于于引进了量子化观点；不过，在解释其它原子光谱时碰到了很大困难，因为玻尔理论过多地保留了经典理论。,牛顿力学只适合用于低速运动（相对于光速）宏观物体，对于微观粒子运动，牛顿力学不适用了。,四、玻尔理论不足：,第35页,例,1,、,如图给出氢原子最低四个能级，大量氢原子在这些能级之间跃迁所辐射光子频率最多有种，其中最小频率等于赫（保留两个数字）,。,h,=6.6310,34,J,S,E,（,eV,）,3.4,2,1.51,3,0.85,4,13.6,1,n,6,1.610,14,第36页,例,2,、欲使处于基态氢原子激发，以下办法可行是：（）,A.,用,10.2eV,光子照射,.,B.,用,11.5 eV,光子照射,.,C.,用,14 eV,光子照射,.,D.,用,11.5 eV,电子碰撞,.,E.,用,10 eV,电子碰撞,.,提醒：原子跃迁公式只适合用于光子和原子作用而,使原子在各定态之间跃迁情况,;,A C D,光子和原子作用而使原子电离时则不受此条件限制,实物粒子与原子相互作用而使原子激发时，粒子能量也不受上述条件限制。,E,（,eV,）,3.4,2,1.51,3,0.85,4,13.6,1,n,第37页,例,3,、处于基态一群氢原子受某种单色光照射时，只发射波长为 三种单色光，且,，则照射光波长为,(),1.51,3.4,E,（,eV,）,2,3,13.6,1,n,1,3,2,D,第38页,例,4,、依据玻尔理论，氢原子由外层轨道跃迁到内层轨道后（）,A.,原子能量增加，电子动能减小,B.,原子能量增加，电子动能增加,C.,原子能量降低，电子动能减小,D.,原子能量降低，电子动能增加,D,原子能量等于电子动能加上电势能，其,形式可与,天体运动,进行类比。,第39页,第二节：原子核,第40页,1,、原子核人工转变,发觉质子,发觉中子,2,、原子核组成：质子中子,（质子和中子统称为核子）,一、原子核组成,3,、人工放射性同位素发觉：约里奥,.,居里夫妇用,粒子铝箔，发觉放射性同位素,第41页,二、天然放射现象,1,、,天然放射现象,：一些元素能自发地放出射线现象,叫做天然放射现象。这些元素称为放射性元素。,2,、,三种射线,3.,三种射线起源：,粒子是核内两个质子和两个中子抱成团一起射出,。,粒子是原子核内中子转化成质子时放出,。,射线经常是伴随,射线和,射线产生,。,实质,速度,v,质量,m,贯通性,电离性,射线,氦核流,c/10,4m,H,较弱,最强,射线,电子流,c,mH/,较强,较强,射线,光子流,c,0,最强,较弱,第42页,三、衰变,原子核放出射线后变成新原子核,1.,衰变规律,衰变,质量数,-4,电荷数,-2,衰变,质量数不变,电荷数,+1,原子核衰变时电荷数和质量都守恒。,2.,半衰期,T,：,放射性元素原子核有半数发生衰变,所需时间。,半衰期短元素衰变得快，放射性较强,半衰期只与元素本身相关,与所处物理、化学,状态及周围环境、温度等都无关。,第43页,衰变图象,半衰期是一个统计规律，对大量原子满足，,对少数几个原子不满足。,第44页,四、放射性同位素,1,、含有放射性同位素，叫放射性同位素。,2,、放射性同位素原子核不稳定，能自发地放出,射线、,射线和,射线而衰变。,3,、应用：一是利用它产生射线，,二是作为示踪原子。,第45页,例,1,、放射性原子核 经过一系列,衰变和,衰变后成新原子核,其中经,衰变次数为,n,=_,衰变次数,n,=_,。,分析：写出核反应方程式以下，,8,6,例,2,、关于元素放射性半衰期下述正确,()A.,放射性试样总质量减半所需时间,B.,放射性核个数衰减到二分之一所需时间,C.,加温,加压时半衰期不变,D.,与其它物质组成化合物时半衰期将改变,B C,第46页,例,3,、,在中子、质子、电子、正电子、,粒子中选出一个适当粒子，分别填在以下核反应式横线上,:,粒子,电子,中子,核反应方程：,第47页,例,4,、,将天然放射性物质放入顶端开有小孔铅盒,S,里，放射线便从小孔中射出，沿带电平行金属板,A,、,B,之间中线垂直于电场方向进入电场，轨道如图所表示，则轨迹,是,射线，轨迹,是,射线，轨迹 是,射线,.,板带正电，,板带负电,.,是,射线轨迹，是,射线轨迹,.,第48页,1,、核力：原子核中，将核子维系在一起一个短程强作用力,.,五、核能,2,、核能：核子结合为原子核时释放能量或,原子核分解为核子时吸收能量，叫做原子核结合能，亦称核能,.,取得核能两个基本路径是重核裂变和轻核聚变,.,3,、质量亏损：任何一个原子核质量总是小于组成它全部核子质量和,.,这一个差值叫做质量亏损。,E,m,c,2,第49页,注意：,核反应过程中需遵照三个守恒定律：,电荷数守恒定律、质量数守恒定律和动量守恒定律；,质量亏损，并不是质量损失也不是质量消失了；,不能了解为质量转化为能量，质量和能量分别是物质属性之一，不能等同,.,第50页,1,、重核裂变：重核俘获一个中子后分裂为几个中等质量核反应过程,.,在裂变同时要放出几个中子和大量核能。,2,、轻核聚变：一些轻核结合成质量较大核核反应过程，同时放出大量核能。,六、裂变和聚变,第51页,反应堆示意图,第52页,例,1,、正、负电子相遇时湮灭,同时产生一对光子,反应方程式为,_,若正负电子质量都为,m,普朗克常数为,h,则所产生光子频率为,_,。,例,2,、中子,n,、质子,p,、氘核,D,质量分别为 现用光子能量为,E,射线照射静止氘核使之分解，反应方程为 。若分解后中子、质子动能可视为相等，则中子动能是,。,第53页,例,3,、关于铀核裂变，下述说法正确是（）,A.,铀核裂变产物是各种多样，但只能裂,变成两块,B.,铀核裂变时还能同时释放,2,到,3,个中子,C.,为了使裂变链式反应轻易产生，最好是,用纯铀,235,D.,铀块体积对产生链式反应无影响,BC,第54页,例,4,、静止在匀强磁场中某放射性元素核，放出一个,粒子，其速度方向与磁场方向垂直，测得,粒子和反冲核轨道半径之比,Rr=301,，如图所表示，则（）,A.,粒子与反冲核动量大小相等，方向相反,B.,反冲核原子序数为,62,C.,原来放射性元素原子序数为,62,D.,反冲核与,粒子速度之比为,162,第55页,
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