课件18张PPT。本章优化总结 专题归纳整合章末综合检测本章优化总结知识网络构建知识网络构建专题归纳整合动量定理是高考热点之一，其研究的对象通常是单个物体．遇到涉及力、时间和速度变化的问题时，运用动量定理解答往往比运用牛顿运动定律及运动学规律求解简便．应用动量定理解题的思路和一般步骤为：
1．明确研究对象和物理过程；
2．分析研究对象在运动过程中的受力情况；
3．选取正方向，确定物体在运动过程中始末状态的动量；
4．依据动量定理列方程、求解．【思路点拨】 用动量定理时一定注意是合力F合的冲量等于Δp，而不是支持力的冲量等于Δp，再就是要区分冲量和功．【精讲精析】 在运动员从下蹲状态向上起跳过程中，由动量定理IF－mgΔt＝mv即IF＝mv＋mgΔt，在此过程中，运动员双脚在地面，在弹力作用下未离开地面，故地面对运动员不做功，故B项正确．
【答案】 B对于多个物体组成的系统的动量守恒问题，有时应用整体动量守恒，有时只应用某部分动量守恒，有时全过程多次应用动量守恒，有时只需抓住初、末状态的动量守恒即可．要善于灵活选择研究对象和研究过程，才能使解题简捷． 如图16－1所示，光滑水平直线轨道上有三个滑块A、B、C，质量分别为mA＝mC＝2m，mB＝m，A、B用细绳连接，中间有一压缩的弹簧(弹簧与滑块不拴接)．开始时A、B以共同速度v0运动，C静止．某时刻细绳突然断开，A、B被弹开，然后B又与C发生碰撞并粘在一起，最终三滑块速度恰好相同．求B与C碰撞前B的速度．图16－1动量守恒定律、机械能守恒定律、动能定理、功能关系的综合应用是高中物理的重点、难点，求解此类题目时要注意：
1．认真审题，明确物理过程
此类题目过程往往比较复杂，必须仔细阅读原题，搞清已知条件，判断哪一个过程机械能守恒，哪一个过程动量守恒．2．灵活应用动量、能量关系
有的题目可能动量守恒、机械能不守恒，或机械能守恒，动量不守恒，或者动量在整个变化过程中守恒，而机械能在某一个过程中有损失等，过程的选取要灵活，既要熟悉一定的典型题，又不能死套题型、公式． (2011年高考大纲全国卷)质量为M、内壁间距为L的箱子静止于光滑的水平面上，箱子中间有一质量为m的小物块，小物块与箱子底板间的动摩擦因数为μ，初始时小物块停在箱子正中间，如图16－2所示．现给小物块一水平向右的初速度v，小物块与箱壁碰撞N次后恰又回到箱子正中间，并与箱子保持相对静止．设碰撞都是弹性的，则整个过程中，系统损失的动能为( )图16－2【答案】 BD课件32张PPT。第一节 实验：探究碰撞中的不变量课前自主学案核心要点突破课堂互动讲练知能优化训练 第一节课前自主学案一、实验目的
1．明确探究碰撞中的不变量的基本思路．
2．探究一维碰撞中的不变量．(3)各种碰撞情景的实现：利用弹簧片、细绳、弹性碰撞架、胶布、撞针、橡皮泥设计各种类型的碰撞，利用滑块上加重物的方法改变碰撞物体的质量．
方案二：利用等长悬线悬挂等大小球实现一维碰撞
(1)质量的测量：用天平测量．
(2)速度的测量：可以测量小球被拉起的角度，从而算出碰撞前对应小球的速度，测量碰撞后小球摆起的角度，算出碰撞后对应小球的速度．2．追寻不变量
在一维碰撞的情况下，与物体运动有关的物理量只有物体的质量和物体的速度，设两个物体的质量分别为m1、m2，碰撞前的速度分别为v1、v2，碰撞后的速度分别为v′1、v′2.如果速度与规定的正方向一致，则速度取正值，否则取负值．
依据猜想与假设，依次研究以下关系是否成立：三、实验器材
方案一：气垫导轨、光电计时器、天平、滑块(两个)、弹簧片、细绳、弹性碰撞架、胶布、撞针、橡皮泥．
方案二：带细线的摆球(两套)、铁架台、天平、量角器、坐标纸、胶布等．
方案三：光滑长木板、打点计时器、纸带、小车(两个)、天平、撞针、橡皮泥．四、实验步骤
不论采用哪种方案，实验过程均可按实验方案合理安排，参考步骤如下：
1．用天平测相关质量．
2．安装实验装置．
3．使物体发生碰撞．
4．测量或读出相关物理量，计算有关速度．
5．改变碰撞条件，重复步骤3、4.
6．进行数据处理，通过分析比较，找出碰撞中的守恒量．
7．整理器材，结束实验．核心要点突破一、实验数据的处理和实验结论
1．实验数据的处理
为了探究碰撞中的不变量，将实验中测得的物理量填入如下表格，然后探究不变量.从表中所列的三个关系中，找出碰撞前和碰撞后守恒的量.
2.实验结论
经过验证后可知，在误差允许的范围内，碰撞前后不变的量是物体的质量与速度的乘积，即
m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′.二、误差分析
1．碰撞是否为一维碰撞，是产生误差的一个原因，设计实验方案时应保证碰撞为一维碰撞．
2．碰撞中是否受其他力(例如摩擦力)影响是产生误差的又一个原因，实验中要合理控制实验条件，避免除碰撞时相互作用力外的其他力影响物体速度．三、注意事项
1．保证两物体发生的是一维碰撞，即两个物体碰撞前沿同一直线运动，碰撞后仍沿同一直线运动．
2．若利用气垫导轨进行实验，调整气垫导轨时注意利用水平仪确保导轨水平．
3．若利用摆球进行实验，两小球静放时球心应在同一水平线上，且刚好接触，摆线竖直，将小球拉起后，两条摆线应在同一竖直面内．
4．碰撞有很多情形．我们寻找的不变量必须在各种碰撞情况下都不改变，才符合要求．课堂互动讲练 (2011年盐城高二检测)某实验小组选用水平气垫导轨、光电门等测量装置来探究碰撞中的不变量．实验仪器如图16－1－1所示．图16－1－1实验过程：
(1)调节气垫导轨水平，并使光电计时器系统正常工作．
(2)在滑块1上装上挡光片并测出其长度L.
(3)在滑块2的碰撞端面粘上橡皮泥(或双面胶纸)．
(4)用天平测出滑块1和滑块2的质量m1、m2.(5)把滑块1和滑块2放在气垫导轨上，让滑块2处于静止状态(v2＝0)，用滑块1以初速度v1与之碰撞(这时光电计时器系统自动计算时间)，撞后两者粘在一起，分别记下滑块1的挡光片碰前通过光电门的遮光时间t1和碰后通过光电门的遮光时间t2.
(6)先根据v＝L/t计算滑块1碰撞前的速度v1及碰后两者的共同速度v；再计算两滑块碰撞前后质量与速度的乘积，并比较大小．
实验数据：m1＝0.324 kg m2＝0.181 kg L＝1.00×10－3 m【精讲精析】【答案】 见精讲精析 某同学设计了一个用打点计时器做“探究碰撞中的不变量”的实验：在小车A的前端粘有橡皮泥，推动小车A使之做匀速运动，然后与原来静止在前方的小车B相碰并粘合成一体，继续做匀速运动．他设计的具体装置如图16－1－2所示，在小车A后连着纸带，电磁打点计时器电源频率为50 Hz，长木板下垫着小木片用以平衡摩擦力．图16－1－2(1)若已得到打点纸带如图16－1－3所示，并测得各计数点间距(已标在图上)，则应选________段来计算A的碰前速度．应选________段来计算A和B碰后的共同速度．(填“AB”、“BC”、“CD”或“DE”)．图16－1－3(2)已测得小车A的质量m1＝0.40 kg，小车B的质量m2＝0.20 kg.由以上测量结果可得：
碰前mAv0＝________kg·m/s；
碰后(mA＋mB)v共＝________kg·m/s.
由此得出结论____________________________________．
【思路点拨】 小车拖着通过打点计时器的纸带，纸带上的点迹记录了两个小车碰撞前后的情况，要根据实际碰撞的状况来判断纸带上哪一段是碰前的，哪一段是碰后的．【精讲精析】 (1)从分析纸带上打点情况看，BC段既表示小车做匀速运动，又表示小车有较大速度，因此BC段能较准确地描述小车A在碰撞前的运动情况，应选BC段计算A的碰前速度，从CD段打点情况看，小车的运动情况还没稳定，而在DE段内小车运动稳定，故应选DE段计算碰后A和B的共同速度．小车A、B碰撞后：
(mA＋mB)v共＝(0.20＋0.40) ×0.695 kg·m/s＝0.417 kg·m/s.
所以在误差许可的范围内可证明碰撞中mv的矢量和是守恒的量．
【答案】 见精讲精析 某同学用如图16－1－4甲所示装置通过半径相同的A、B两球的碰撞来探究碰撞过程中的不变量，图中PQ是斜槽，QR为水平槽，实验时先使A球从斜槽上某一固定位置G由静止开始滚下，落到位于水平地面的记录纸上，留下痕迹．重复上述操作10次，得到10个落点痕迹，再把B球放在水平槽上靠近槽末端的地方，让A球仍从位置G由静止开始滚下，和B球碰撞后，A、B球分别在记录纸上留下各自的落点痕迹，重复这种操作10次．图中O点是水平槽末端R在记录纸上的垂直投影点，B球落点痕迹如图乙所示，其中米尺水平放置，且平行于G、R、O所在的平面，米尺的零点与O点对齐．图16－1－4(1)碰撞后B球的水平射程应取为________ cm.
(2)在以下选项中，本次实验必须进行的测量是________．
A．水平槽上未放B球时，测量A球落点位置到O点的距离
B．测量A球与B球碰撞后，A球落点位置到O点的距离
C．测量A球与B球的质量
D．测量G点相对于水平槽面的高度【思路点拨】 两球下落高度相同，由平抛运动规律知，其初速度可由水平位移求出，在时间相同的条件下，可变求质量与速度乘积为求质量与水平位移乘积，从而来探究碰撞过程中mv的矢量和是否是不变量，该方案相比教材中三种方案从实验操作过程来说更方便．【精讲精析】 (1)本题利用了高度相同、小球运动时间相同，在比例式中，可以用位移代替速度，即变难测物理量为易测物理量，围绕10个落点所在的范围作最小的圆，其圆心即为平均落点，sB＝64.8 cm.
(2)还应测出未放B球时，A球落点位置到O点的距离，A和B碰后A球落点位置到O点的距离及A、B两球质量．
【答案】 (1)64.8 (2)ABC课件39张PPT。第三节 动量守恒定律课前自主学案核心要点突破课堂互动讲练课标定位知能优化训练 第三节课标定位
学习目标：1.理解动量守恒定律的确切含义和表达式，知道系统动量守恒的条件，并正确区分内力和外力．
2．能利用动量守恒定律解释有关现象和解决实际问题．
重点难点：1.动量守恒定律的适用条件．
2．动量守恒定律在实际中的应用．课前自主学案一、系统 内力和外力
1．系统：相互作用的两个(或多个)物体组成一个整体．
2．内力：系统______物体间的相互作用力．
3．外力：系统______的物体对系统______的物体的作用力．
二、动量守恒定律
1．内容：如果一个系统____________，或者所受外力的矢量和_________，这个系统的总动量
___________，这就是动量守恒定律．内外内不受外力为零保持不变2．表达式：p＝p′(系统相互作用前后总动量p、p′相等)．
3．成立条件
(1)系统不受______；
(2)系统所受外力之和________．
三、动量守恒定律的普适性
1．相互作用的物体无论是低速还是高速运动；无论是宏观物体还是微观粒子，动量守恒定律__________．
2．动量守恒定律是一个独立的_______规律，它适用于目前为止物理学研究的一切领域．外力为零都适用实验核心要点突破一、正确把握动量守恒的条件
动量守恒定律虽然是普遍适用的规律，但应用它必须满足一定条件，概括起来，有以下几种情况：
1．系统不受外力，或系统所受外力的矢量和为零，则系统动量守恒．2．系统所受合外力不为零，但合外力远小于系统的内力，外力可忽略不计，系统的总动量近似守恒，如碰撞、爆炸等现象。
3．系统所受合外力不为零，但在某一方向上合外力为零，或在某一方向上外力远小于内力，则系统在该方向上的动量守恒．即时应用(即时突破，小试牛刀)
1．在下列各种现象中，动量守恒的是( )
A．在光滑水平面上两球发生正碰，两球构成的系统
B．车原来静止在光滑水平面上，车上的人从车头走到车尾，人与车组成的系统
C．水平放置的弹簧，一端固定，另一端与置于光滑水平面上的物体相连，令弹簧伸长，使物体运动，物体与弹簧构成的系统
D．打乒乓球时，球与球拍构成的系统
答案：AB二、动量守恒定律的理解及应用
1．研究对象：相互作用的物体组成的系统．
2．动量守恒指的是总动量在相互作用的过程中时刻守恒，而不是只有始末状态才守恒．
3．动量守恒定律的表达式
(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)Δp1＝－Δp2(相互作用的两个物体组成的系统，一个物体的动量变化量与另一个物体的动量变化量大小相等、方向相反)
(3)Δp＝0(系统总动量增量为零)
(4)m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′(相互作用的两个物体组成的系统，作用前的动量和等于作用后的动量和)4．动量守恒定律的“四性”
(1)矢量性：公式中的v1、v2、v1′和v2′都是矢量．只有它们在同一直线上时，并先选定正方向，确定各速度的正、负(表示方向)后，才能将矢量运算简化为代数运算．
(2)相对性：速度具有相对性，在应用动量守恒定律列方程时，应注意各物体的速度值必须是相对同一惯性参考系的速度，通常以地面为参考系．(3)同时性：动量守恒定律方程两边的动量分别是系统在初、末态的总动量，初态动量中的速度必须是相互作用前同一时刻的瞬时速度，末态动量中的速度必须是相互作用后同一时刻的瞬时速度．
(4)普适性：动量守恒定律不仅适用于两个物体组成的系统，也适用于多个物体组成的系统．不仅适用于宏观物体组成的系统，也适用于微观粒子组成的系统．5．应用动量守恒定律的解题步骤
(1)确定相互作用的系统为研究对象；
(2)分析研究对象所受的外力；
(3)判断系统是否符合动量守恒的条件；
(4)规定正方向，确定初、末状态动量的正、负号；
(5)根据动量守恒定律列式求解．即时应用(即时突破，小试牛刀)
2.如图16－3－1所示，用细线挂一质量为M的木块，有一质量为m的子弹自左向右水平射穿此木块，穿透前后子弹的速度分别为v0和v(设子弹穿过木块的时间和空气阻力不计)，木块的速度大小为( )图16－3－1解析：选B.子弹和木块水平方向动量守恒，mv0＝Mv′＋mv，选B.课堂互动讲练 把一支枪水平固定在小车上，小车放在光滑的水平地面上，枪发射出子弹时，关于枪、子弹和小车的下列说法中正确的是( )
A．枪和子弹组成的系统动量守恒
B．枪和小车组成的系统动量守恒
C．若忽略不计子弹和枪筒间的摩擦，枪、小车和子弹组成的系统动量才近似守恒
D．枪、子弹和小车组成的系统动量守恒【思路点拨】 一是选好研究的系统，二是分析系统是否受到外力的作用．
【精讲精析】 枪发射子弹的过程中，它们的相互作用力是火药的爆炸力和射出子弹时子弹与枪筒的摩擦力，枪和小车一起在水平地面上做变速运动，枪和小车之间也有相互作用力，如果选取枪和子弹为系统，则小车给枪的力为外力，故A错误．如果选取枪和小车为系统，则子弹给枪的力为外力，B错误．如果以小车、枪和子弹组成的系统为研究对象，则子弹和枪筒之间的摩擦力不是外力，故不存在忽略的问题，C错误．子弹、枪和小车组成的系统水平方向上不受外力，故整体动量守恒，D项正确．
【答案】 D
【方法总结】 判断动量是否守恒，即要着眼于系统，又要注意所研究的过程，一定要明确哪一过程中哪些物体组成的系统动量是守恒的．变式训练1 在光滑水平面上A、B两小车中间连有一轻弹簧，如图16－3－2所示，用手抓住小车并将弹簧压缩后使小车处于静止状态．将两小车及弹簧看做一个系统，下面说法正确的是( )图16－3－2A．两手同时放开后，系统总动量始终为零
B．先放开左手，再放开右手后，动量不守恒
C．先放开左手，后放开右手，总动量向左
D．无论何时放手，两手放开后，在弹簧恢复原长的过程中，系统总动量保持不变，但系统的总动量不一定为零
答案：ACD 一辆质量为60 kg的小车上有一质量为40 kg的人(相对车静止)一起以2 m/s的速度向前运动，突然人相对车以4 m/s的速度向车后跳出去，则车速为多大？下面是几个学生的解答，请指出错在何处．
(1)人跳出车后，车的速度为v，车的动量为60v，人的动量为40(4＋v)，由动量守恒定律有(60＋40)×2＝60v＋40(4＋v)
解得v＝0.4 m/s.【精讲精析】 (1)没有注意矢量性；(2)没有注意相对性；(3)没有注意同时性．
选地面为参考系，小车的运动方向为正，v0＝2 m/s，人相对于车的速度u＝4 m/s，人跳车后车的速度为v1，人的速度为v2，则v2＝v1－u＝(v1－4)m/s
由动量守恒定律有(M＋m)v0＝Mv1＋mv2
代入数据得(60＋40)×2＝60v1＋40(v1－4)
解得v1＝3.6 m/s.
【答案】 3.6 m/s【方法总结】 在应用动量守恒定律解题时，一定要注意矢量性、同时性和相对性．变式训练2 如图16－3－3所示，在光滑水平面上，有质量为M＝3 kg的薄板和质量为m＝1 kg的物块，都以v＝4 m/s的初速度朝相反方向运动，它们之间有摩擦，薄板足够长，当薄板的速度为2.4 m/s时，物块的运动情况是( )
A．做加速运动 B．做减速运动
C．做匀速运动 D．以上运动都可能图16－3－3 (2011年高考山东理综卷)如图16－3－4所示，甲、乙两船的总质量(包括船、人和货物)分别为10m、12m，两船沿同一直线同一方向运动，速度分别为2v0、v0.为避免两船相撞，乙船上的人将一质量为m的货物沿水平方向抛向甲船，甲船上的人将货物接住，求抛出货物的最小速度．(不计水的阻力)【思路点拨】 避免两船相碰的临界条件：甲船上的人接住货物后，两船具有相同的速度．图16－3－4【自主解答】 设乙船上的人抛出货物的最小速度大小为vmin，抛出货物后船的速度为v1，甲船上的人接到货物后船的速度为v2，由动量守恒定律得
12m×v0＝11m×v1－m×vmin①
10m×2v0－m×vmin＝11m×v2②
为避免两船相撞应满足
v1＝v2③
联立①②③式得
vmin＝4v0.
【答案】 4v0变式训练3 (2011年安徽亳州高二检测)两磁铁各放在一辆小车上，小车能在水平面上无摩擦地沿同一直线运动．已知甲车和磁铁的总质量为0.5 kg，乙车和磁铁的总质量为1.0 kg.两磁铁的N极相对，推动一下，使两车相向运动．某时刻甲的速率为2 m/s，乙的速率为3 m/s，方向与甲相反．两车运动过程中始终未相碰．求：
(1)两车最近时，乙的速度为多大？
(2)甲车开始反向运动时，乙车的速度为多大？答案：(1)1.33 m/s (2)2 m/s 两个质量分别为M1和M2的劈A和B，高度相同，放在光滑水平面上．A、B的倾斜面都是光滑曲面，曲面下端与水平面相切，如图16－3－5所示．一质量为m的物块位于劈A的倾斜面上，距水平面的高度为h.物块从静止开始滑下，然后又滑上劈B.求物块在B上能够达到的最大高度．图16－3－5变式训练4 如图16－3－6所示，质量为M的滑块静止在光滑的水平桌面上，滑块的光滑弧面底部与桌面相切，一质量为m的小球以速度v0向滑块滚来，设小球不能越过滑块，求：
(1)小球到达最高点时小球和滑块的速度分别为多少？
(2)小球上升的最大高度．图16－3－6课件41张PPT。第二节 动量和动量定理课前自主学案核心要点突破课堂互动讲练课标定位知能优化训练 第二节课标定位
学习目标：1.理解动量的概念，会正确计算一维的动量变化．
2．知道冲量的定义、单位及其矢量性．
3．理解动量定理的含义和表达式，会用动量定理解决实际问题．
重点难点：1.对动量概念的理解．
2．对动量定理的理解及应用．课前自主学案一、动量
1．动量
(1)定义：物体的_______和______的乘积．
(2)定义式：p＝_____.
(3)单位：在国际单位制中，动量的单位是
__________，符号为________.
(4)方向：动量是_______，其方向与物体的
__________相同．质量速度mv千克·米/秒kg·m/s矢量速度方向2．动量的变化量
(1)定义：物体在某段时间内末动量与初动量的矢量差(也是矢量)，Δp＝_________ (矢量式)．
(2)若动量始终保持在一条直线上时的运算：选定一个正方向，动量、动量的变化量用带正、负号的数值表示，从而将矢量运算简化为代数运算(此时的正、负号仅代表方向，不代表大小)．若动量不在一条直线上，其运算遵循平行四边形定则．p′－p二、动量定理
1．冲量
(1)定义：_____与________________的乘积．
(2)定义式：I＝_____________．
(3)物理意义：冲量是反映力的作用对时间的
____________的物理量，力________，作用时
间_________，冲量就越大．
(4)单位：在国际单位制中，冲量的单位是
________，符号为______.力力的作用时间F(t′－t)积累效应越大越长牛·秒N·s(5)矢量性：如果力的方向恒定，则冲量的方向与力的方向______；如果力的方向是变化的，则冲量的方向与相应时间内物体动量变化量的方向________．
2．动量定理
(1)内容：物体在一个过程始末的______________
等于它在这个过程中所受力的_________．
(2)公式：F(t′－t)＝_____________，或
______________＝I.相同相同动量变化量冲量mv′－mvp′－p核心要点突破一、对动量的理解
1．动量的“三性”
(1)瞬时性：动量是状态量，求动量时要明确是哪一物体在哪一状态(时刻)的动量，p＝mv中的速度v是瞬时速度．
(2)矢量性：动量的方向与物体的瞬时速度的方向相同，有关动量的运算，如果物体在一条直线上运动，则选定一个正方向后，动量的矢量运算就可以转化为代数运算了．(3)相对性：指物体的动量与参考系的选择有关，选不同的参考系时，同一物体的动量可能不同，通常在不说明参考系的情况下，物体的动量是指物体相对地面的动量．
2．动量、速度与动能的区别与联系
(1)动量与速度的区别与联系
①联系：动量和速度都是描述物体运动状态的物理量，都是矢量，动量的方向与速度方向相同，p＝mv.
②区别：速度描述物体运动的快慢和方向；动量在描述物体运动方面更进一步，更能体现运动物体的作用效果．即时应用(即时突破，小试牛刀)
1．对于一个质量不变的物体，下列说法正确的是( )
A．物体的动量发生变化，其动能一定变化
B．物体的动量发生变化，其动能不一定变化
C．物体的动能不变，其动量一定不变
D．物体的动能变化，其动量不一定变化
解析：选B.动量p＝mv，是矢量，速度v的大小或方向发生变化，动量就变化；而动能只在速率改变时才发生变化，故选项B正确，A、C、D均错．二、对冲量的理解
1．冲量是描述力在某段时间内积累效应的物理量，具有绝对性，其大小由力和作用时间共同决定，是过程量，它与物体的运动状态没有任何关系．
2．冲量公式I＝F·t中，t是力作用的时间，F必须是恒力(可以是某一个恒力，也可以是恒定的合力)，非恒力除同一方向均匀变化的力可以用平均力计算冲量外，一般不能用此式直接计算冲量，可利用动量定理I＝Δp或F?t图象中图线所围的面积求解．在计算冲量时必须说明是某力在某段时间内的冲量．3．冲量是矢量，其方向与恒力方向一致，变力的冲量方向可根据对应时间内物体动量变化量的方向来判断．
特别提醒：(1)冲量是矢量，只有两个冲量的大小相等，方向相同，才能说两个冲量相同．
(2)求冲量时必须弄清楚求哪个力的冲量，这个力是恒力还是变力．即时应用(即时突破，小试牛刀)
2.恒力F作用在质量为m的物体上，如图16－2－1所示，由于地面对物体的摩擦力较大，物体没有被拉动，则经时间t，下列说法正确的是( )
A．拉力F对物体的冲量大小为零
B．拉力F对物体的冲量大小为Ft
C．拉力F对物体的冲量大小是Ftcosθ
D．合力对物体的冲量大小为零解析：选BD.恒力F的冲量就是F与作用时间的乘积，所以B正确，A、C错误；由于物体静止，合力为零，合力的冲量也为零，故D正确．图16－2－1三、对动量定理的理解
1．动量定理反映了合外力冲量与动量改变量之间的因果关系，即合外力的冲量是原因，物体的动量改变是结果．
2．动量定理表达式是矢量式，“＝”包含了大小相等、方向相同两方面的含义．3．动量定理具有普遍性，不论物体的运动轨迹是直线还是曲线，不论作用力是恒力还是变力，几个力的作用时间不论是相同还是不同，动量定理都适用，不论是宏观低速问题，还是微观高速问题，动量定理都适用．
4．式中的Ft应是总冲量，它可以是合力的冲量，也可以是各力冲量的矢量和，还可以是外力在不同阶段冲量的矢量和．合冲量的计算：
(1)若合外力是恒力，可先求出合力，再由F合t求冲量．
(2)若受几个力，且几个力均为恒力，可用F1t＋F2t＋…(矢量和)求冲量．
(3)若在全过程中受力情况不同，对应时间不同，可求每个力的冲量，然后矢量合成，即利用F1t1＋F2t2＋…(矢量和)求冲量．即时应用(即时突破，小试牛刀)
3．下面关于物体动量和冲量的说法正确的是( )
A．物体所受合外力冲量越大，它的动量也越大
B．物体所受合外力冲量不为零，它的动量一定要改变
C．物体动量增量的方向，就是它所受冲量的方向
D．物体所受合外力越大，它的动量变化就越快课堂互动讲练 羽毛球是速度较快的球类运动之一，运动员扣杀羽毛球的速度可达到342 km/h，假设球飞来的速度为90 km/h，运动员将球以342 km/h的速度反向击回．设羽毛球的质量为5 g，试求：
(1)运动员击球过程中羽毛球的动量变化量；
(2)在运动员的这次扣杀中，羽毛球的动能变化是多少？【思路点拨】 动量变化量是矢量运算问题，应先规定正方向，将矢量运算变为代数运算．再由Δp＝p2－p1完成计算．所以动量的变化量
Δp＝p2－p1＝－0.475 kg·m/s－0.125 kg·m/s
＝－0.600 kg·m/s.
即球的动量变化大小为0.600 kg·m/s，方向与球飞来的方向相反．
(2)羽毛球的初速度：
v＝25 m/s，
羽毛球的末速度：
v′＝－95 m/s，【答案】 (1)0.600 kg·m/s 方向与球飞来的方向相反
(2)21 J变式训练1 质量为2 kg的球，以10 m/s的水平速度与竖直墙正碰，碰后以10 m/s的速度返回，求球在与墙碰撞过程中动量的变化量和动能的变化量．答案：40 kg·m/s，方向与初速度方向相反 0 如图16－2－2所示，一铁块压着一张纸条放在水平桌面上，当以较大速度v抽出纸条后，铁块掉在地上的P点，若以2v速度抽出纸条，则铁块落地点为( )
A．仍在P点
B．在P点左边
C．在P点右边不远处
D．在P点右边原水平位移的两倍处图16－2－2【精讲精析】 以v或2v抽纸条时，纸条给铁块的摩擦力不变，以2v抽纸条时，纸条对铁块的作用时间短，对铁块的冲量小，铁块获得的速度小，根据平抛知识可知它的水平射程短，所以落点在P点的左边．
【答案】 B【方法总结】 利用动量定理解释现象的问题主要有两类：一类是物体所受的合力相同，由于作用时间长短不同，引起物体运动状态的改变不同，本例题就是这种类型，另一类是物体动量变化相同，由于作用时间的长短不同，使物体受到的作用力不同．要使受到的作用力较小，应延长作用时间，要获得较大的作用力，就要缩短作用时间．变式训练2 从高处跳到低处时，为了安全，一般都是让脚尖着地，这样做是为了( )
A．减小冲量
B．减小动量的变化量
C．延长与地面的冲击时间，从而减小冲力
D．增大人对地面的压强，起到安全作用
解析：选C.先脚尖着地，接着逐渐到整个脚着地，延缓了人落地时动量变化所用的时间，依动量定理可知，人落地动量变化一定，这样就减小了地面对人的冲力，故C正确． 蹦床是运动员在一张绷紧的弹性网上蹦跳、翻滚并做各种空中动作的运动，现已成为奥运会的比赛项目．在北京奥运会上，我国选手何雯娜以37.80分的成绩夺得冠军，这是中国选手首次夺得奥运会蹦床金牌．假设何雯娜的质量为50 kg，从离水平网面3.2 m高处自由下落，着网后沿竖直方向蹦回离水平网面5.0 m高处．已知她与网接触的时间为1.2 s．求这段时间内网对何雯娜的平均作用力的大小．(g取10 m/s2)【思路点拨】 何雯娜的运动可分为三个阶段：
(1)先做自由落体运动；
(2)和网刚刚接触到被网弹离的过程；
(3)以弹离网时的速度做竖直上抛运动，上升至最高处，速度为零．
我们可以分段处理，与网作用过程运用动量定理；也可整体处理，即将这三个阶段看做一个整体过程，运用动量定理．图16－2－3【答案】 1250 N【方法总结】 (1)若物体在运动过程中所受的力是不同的，可按受力情况分成若干段来解，也可当成一个全过程来求解．
(2)在用动量定理解题时，一定要认真进行受力分析，不可有遗漏，比如求解本题时，易漏掉重力．变式训练3 质量为m的小球，从沙坑上方自由下落，经过时间t1到达沙坑表面，又经过时间t2停在沙坑里．求：沙对小球的平均阻力F.课件29张PPT。第五节 反冲运动 火箭课前自主学案核心要点突破课堂互动讲练课标定位知能优化训练 第五节课标定位
学习目标：1.了解什么是反冲运动和反冲运动的应用．
2．知道火箭的飞行原理和主要用途．
重点难点：用动量守恒定律分析、解决反冲运动问题．课前自主学案一、反冲
1．定义：一个静止的物体在_______的作用下分
裂为两部分，一部分向某个方向运动，另一部分必然向_________方向运动的现象．
2．特点
(1)反冲运动中，相互作用力一般较大，通常可以用_________________来处理．
(2)反冲运动中，由于有其他形式的能转变为动
能，所以系统的总动能_______．内力相反动量守恒定律增加二、火箭
1．工作原理：是利用_______运动，火箭燃料燃烧产生的高温、高压燃气从尾喷管迅速喷出时，使火箭获得巨大速度．
2．影响火箭获得速度大小的因素
(1)喷气速度：现代液体燃料火箭的喷气速度约为2000 m/s～4000 m/s.
(2)质量比：指火箭起飞时的质量与火箭除燃料外的箭体质量之比．喷气速度______，质量比
_______，火箭获得的速度越大．反冲越大越大核心要点突破一、正确理解反冲运动与动量守恒定律
1．反冲与动量守恒
反冲运动的产生是系统内力作用的结果，两个相互作用的物体A、B组成的系统，A对B的作用力使B获得某一方向的动量，B对A的反作用力使A获得相反方向的动量，从而使A沿着与B运动方向的相反方向运动．在以下三种情况中均可用动量守恒定律解决反冲运动问题：(1)系统不受外力或所受外力之和为零，满足动量守恒的条件，可以用动量守恒定律解决反冲运动问题．
(2)系统虽然受到外力作用，但内力远远大于外力，外力可以忽略，也可以用动量守恒定律解决反冲运动问题．
(3)系统虽然所受外力之和不为零，系统的动量并不守恒，但系统的某一方向上不受外力或外力在该方向上的分力之和为零，则系统的动量在该方向上的分量保持不变，可以用该方向上动量守恒解决反冲运动问题．2．在讨论反冲运动时应注意以下几点
(1)速度的反向性
若系统原来静止，抛出部分具有速度时，剩余部分的反冲是相对于抛出部分而言的，两者速度方向相反．可任意规定某一部分的运动方向为正方向，列出动量守恒方程．
(2)速度的相对性
在反冲运动中，若已知条件是物体间的相对速度，利用动量守恒定律列方程时，应将相对速度转化为绝对速度(一般为对地速度)．特别提醒：把物体中的一部分抛出和剩余部分产生反冲都需要经历一个过程，直到两物体分离，两者的速度才能达到最大，才形成相对速度．即时应用(即时突破，小试牛刀)
1．一同学在地面上立定跳远的最好成绩是s(m)，假设他站在车的A端，如图16－5－1所示，想要跳上距离为l(m)远的站台上，不计车与地面的摩擦阻力，则( )图16－5－1A．只要l＜s，他一定能跳上站台
B．只要l＜s，他有可能跳上站台
C．只要l＝s，他一定能跳上站台
D．只要l＝s，他有可能跳上站台
解析：选B.人起跳的同时，小车要做反冲运动，所以人跳的距离小于s，故l＜s时，才有可能跳上站台．二、爆炸模型及拓展
1．爆炸特点
(1)物体发生爆炸时，物体间的相互作用突然发生，相互作用力为变力，作用时间很短，作用力很大，且远大于系统受的外力，故可用动量守恒定律来处理．
(2)在爆炸过程中，因有其他形式的能转化为动能，所以系统的动能会增加．(3)由于爆炸类问题作用时间很短，作用过程中物体的位移很小，一般可忽略不计，可以把作用过程作为一个理想化的过程(简化)处理，即作用后还从作用前瞬间的位置以新的动量开始运动．
对于爆炸类问题，由于相互作用力是变力，用牛顿运动定律求解非常复杂，甚至根本就无法求解，但用动量守恒定律求解时，只需要考虑过程的始末状态，而不需要考虑过程的具体细节，这正是用动量守恒定律求解问题的优点．2．模型拓展：很多情况，相互作用的物体具有上述类似的特点．
例如：光滑水平面上弹簧将两物体弹开，人从车(或船)上跳离，物体从放置于光滑水平面上的斜面上滑下．这些过程与爆炸具有类似的特征，可应用动量守恒定律，必要时结合能量守恒定律求解．即时应用(即时突破，小试牛刀)
2．向空中发射一枚炮弹，不计空气阻力，当此炮弹的速度恰好沿水平方向时，炮弹炸裂成a、b两块，若质量较大的a块的速度方向仍沿原来的方向，则( )
A．b的速度方向一定与原来速度方向相反
B．从炸裂到落地的这段时间内，a飞行的水平距离一定比b的大
C．a、b一定同时到达水平地面
D．在炸裂过程中，a、b受到的爆炸力的大小一定相等解析：选CD.炮弹炸裂前后动量守恒，选定v0方向为正方向，则mv0＝mava＋mbvb，显然vb＞0，vb＜0，vb＝0都有可能；vb＞va，vb＜va，vb＝va也都有可能．课堂互动讲练 火箭喷气发动机每次喷出m＝200 g的气体，喷出气体相对于地面的速度为v0＝1000 m/s，设火箭的初始质量M＝300 kg，发动机每秒喷气20次，在不考虑地球引力及空气阻力的情况下，火箭发动机1 s末的速度是多大？
【思路点拨】 本类问题的研究对象是火箭和从火箭中喷出的气体，火箭对喷出气体有作用力，喷出的气体对火箭有反作用力．【答案】 13.5 m/s
【方法总结】 火箭是典型的反冲运动的应用，解决此类问题时的关键一是从动量守恒定律入手，二是分清喷气前和喷气后的速度及质量． 如图16－5－2所示，长为l、质量为M的小船停在静水中，一个质量为m的人立在船头，若不计水的粘滞阻力，当人从船头走到船尾的过程中，船和人对地面的位移各是多少？图16－5－2【思路点拨】 先画出船和人的位移示意图，再利用平均动量守恒列方程求解．
【精讲精析】 人和小船组成的系统在水平方向不受外力，动量守恒．假设某一时刻小船和人对地的速度分别为v1、v2，由于原来处于静止状态，因此
0＝Mv1－mv2，即mv2＝Mv1【方法总结】 “人船模型”是利用平均动量守恒求解的一类问题，解决这类问题应明确：
(1)适用条件是：①系统由两个物体组成且相互作用前静止，系统总动量为零；②在系统内发生相对运动过程中至少有一个方向动量守恒(如水平方向或竖直方向)．
(2)画草图：解题时要画出各物体的位移关系草图，找出位移间的关系，注意两物体的位移是相对同一参考系的位移．变式训练1 如图16－5－3所示，表示质量为M的密闭汽缸置于光滑水平面上，缸内有一隔板P，隔板右边是真空，隔板左边是质量为m的高压气体，若将隔板突然抽去，则汽缸的运动情况是( )图16－5－3A．保持静止不动
B．向左移动一定距离后恢复静止
C．最终向左做匀速直线运动
D．先向左移动，后向右移动回到原来位置
解析：选B.突然撤去隔板，气体向右运动，汽缸做反冲运动，当气体充满整个汽缸时，它们之间的作用结束．由动量守恒定律可知，开始时系统的总动量为零，结束时总动量必为零，汽缸和气体都将停止运动，故B正确． 一个质量为m的物体从高处自由下落，当物体下落h距离时突然炸裂成两块，其中质量为m1的一块恰好能沿竖直方向回到开始下落的位置，求刚炸裂时另一块的速度v2.【自主解答】 以炸裂时分裂成的两块m1和(m－m1)组成的系统为研究对象，在炸裂的这一极短的时间内，系统受到的合外力即重力并不为零，但炸裂时的爆炸力远远大于系统的重力，系统在竖直方向的动量可认为近似守恒．
取竖直向下的方向为正方向，炸裂前的两部分是一个整体，物体的动量为p＝mv＝m
刚炸裂结束时向上运动并返回出发点的一块m1，其速度大小与炸裂前相同，动量方向与规定的正方向相反．【方法总结】 本例中爆炸只发生在一瞬间，也只有在这一瞬间，系统的内力才远远大于系统所受的合外力，总动量近似守恒，如果爆炸结束，巨大的内力已经不存在了，系统的总动量不再守恒，明确这一研究阶段的始末状态，是求解这类问题的关键．课件35张PPT。第四节 碰 撞课前自主学案核心要点突破课堂互动讲练课标定位知能优化训练 第四节课标定位
学习目标：1.知道什么是弹性碰撞和非弹性碰撞，什么是对心碰撞和非对心碰撞及散射现象．
2．会运用动量守恒定律分析、解决碰撞及微观粒子散射等问题．
重点难点：用动量守恒定律和能量观点解决碰撞问题．课前自主学案一、弹性碰撞和非弹性碰撞
1．弹性碰撞：碰撞过程中机械能________，即碰撞前后系统的总动能_________，Ek1＋Ek2＝Ek1′＋Ek2′.
2．非弹性碰撞：碰撞过程中机械能______，碰撞后系统的总动能______碰撞前系统的总动能．
Ek1′＋Ek2′3．完全非弹性碰撞：碰撞后两物体粘合在一起，具有相同的速度，这种碰撞动能损失最大．守恒相等损失小于二、对心碰撞和非对心碰撞
1．对心碰撞(正碰)：碰撞前后，物体的运动方向在一条直线上．
2．非对心碰撞(斜碰)：碰撞前后，物体的运动方向不在一条直线上．(高中阶段只研究正碰)．m1v1′＋m2v2′1．若m1>m2，v1′和v2′都是正值，表示v1′
和v2′都与v1方向_________．(若m1?m2，v1′＝v1，v2′＝2v1，表示m1的速度不变，m2以2v1的速度被撞出去)
2．若m13．若m1＝m2，则有v1′＝0，v2′＝v1，即碰撞后两球速度互换．同向反向四、散射
1．定义：微观粒子碰撞时，微观粒子相互接近时并不发生直接接触而发生的碰撞．
2．散射方向
由于粒子与物质微粒发生对心碰撞的概率
______，所以入射粒子碰撞后飞向四面八方．很小核心要点突破一、碰撞及其规律
1．特点
(1)时间特点：在碰撞过程中，相互作用时间很短．
(2)相互作用力特点：在碰撞过程中，相互作用力远远大于外力．
(3)位移特点：在碰撞过程中，物体发生速度突变时，位移极小，可认为物体在碰撞前后仍在同一位置．2．分析碰撞问题遵循的原则
在所给的条件不足的情况下，碰撞结果可能有各种可能，但不管哪种结果必须同时满足以下三条：
(1)系统动量守恒，即p1＋p2＝p1′＋p2′.
(2)系统的总动能不增加，即Ek1＋Ek2≥Ek1′＋Ek2′.特别提醒：(1)当遇到两物体发生碰撞的问题，不管碰撞环境如何，要首先想到利用动量守恒定律．
(2)对心碰撞是同一直线上的运动过程，只在一个方向上列动量守恒方程即可，此时应注意速度正、负号的选取．即时应用(即时突破，小试牛刀)
1．在一条直线上相向运动的甲、乙两个小球，它们的动能相等，已知甲球的质量大于乙球的质量，它们正碰后可能发生的情况是( )
A．甲球停下，乙球反向运动
B．甲球反向运动，乙球停下
C．甲、乙两球都反向运动
D．甲、乙两球都反向运动，且动能仍相等
解析：选AC.由p2＝2mEk知，甲球的动量大于乙球的动量，所以总动量的方向应为甲球的初动量的方向，可以判断A、C正确．二、碰撞类问题的拓展应用
1．碰撞的特点是动量守恒，动能不增加，相互作用的两个物体在很多情况下具有类似的特点．2．类碰撞现象分析
车辆挂接、子弹射入自由木块中、两相对运动物体间的绳子绷紧、物块在放置于光滑水平面上的木板上运动直至相对静止、物体冲上放置于光滑水平面上的斜面直至最高点，这些情景中，系统动量守恒(或某一方向上动量守恒)，动能转化为其他形式的能，末状态两物体相对静止．这些过程与完全非弹性碰撞具有相同的特征，可应用动量守恒定律，必要时结合能量守恒定律分析求解．即时应用(即时突破，小试牛刀)
2．一列火车共有n节车厢，各节车厢质量相等，相邻车厢间留有空隙，首端第一节车厢以速度v向第二节撞去，并连接在一起，然后再向第三节撞去，并又连接在一起，这样依次撞下去，使n节车厢全部运动起来，那么最后火车的速度是(铁轨对车厢的摩擦不计)( )课堂互动讲练 质量相等的A、B两球在光滑水平面上均向右沿同一直线运动，A球的动量为pA＝9 kg·m/s，B球的动量为pB＝3 kg·m/s，当A球追上B球时发生碰撞，则碰后A、B两球的动量可能值是( )
A．pA′＝6 kg·m/s，pB′＝6 kg·m/s
B．pA′＝8 kg·m/s，pB′＝4 kg·m/s
C．pA′＝－2 kg·m/s，pB′＝14 kg·m/s
D．pA′＝－4 kg·m/s，pB′＝17 kg·m/s【答案】 A (2011年高考天津理综卷)如图16－4－1所示，圆管构成的半圆形轨道竖直固定在水平地面上，轨道半径为R，MN为直径且与水平面垂直，直径略小于圆管内径的小球A以某一速度冲进轨道，到达半圆轨道最高点M时与静止于该处的质量与A相同的小球B发生碰撞，碰后两球粘在一起飞出轨道，落地点距N为2R.重力加速度为g，忽略圆管内径，空气阻力及各处摩擦均不计，求：(1)粘合后的两球从飞出轨道到落地的时间t；
(2)小球A冲进轨道时速度v的大小．图16－4－1变式训练1 如图16－4－2所示，设车厢长为L，质量为M，静止在光滑水平面上，车厢内有一质量为 m 的物体，以速度 v0 向右运动，与车厢壁来回碰撞 n 次后，静止于车厢中，这时车厢的速度为( )图16－4－2解析：选C.物体和车厢组成的系统所受的合外力为零，物体与小车发生碰撞 n 次的过程中系统的动量守恒，只考虑初、末态，忽略中间过程，则 m 的初速度为 v1＝v0，M的初速度为v2＝0；作用后它们的末速度相同即v1′＝v2′＝v 光滑的水平地面上放着一块质量为M、长度为d的木块，一个质量为m的子弹以水平速度v0射入木块，当子弹从木块中出来后速度变为v1，子弹与木块的平均摩擦力为Ff.求：
(1)子弹打击木块的过程中摩擦力对子弹做功多少？摩擦力对木块做功多少？
(2)子弹从木块中出来时，木块的位移为多少？
(3)在这个过程中，系统产生的内能为多少？图16－4－3(3)由能量守恒可知系统产生的内能等于系统机械能的减少量．由②③式可得Q＝Ffs1－Ffs2＝Ffd.
即这个过程中产生的内能等于摩擦力与相对位移的乘积．
【答案】 见精讲精析
【方法总结】 (1)摩擦生热的条件：必须存在滑动摩擦力和相对滑行的路程．
(2)摩擦生热的大小：Q＝Ffs，其中Ff是滑动摩擦力的大小，s是两个物体的相对位移．
(3)静摩擦力可对物体做功，但不能产生内能(因为两物体的相对位移为零)．变式训练2 如图16－4－4，一砂袋用无弹性轻细绳悬于O点，开始时砂袋处于静止，此后用弹丸以水平速度击中砂袋后均未穿出．第一次弹丸的速度为v1，打入砂袋后二者共同摆动的最大摆角为30°，当其第一次返回图示位置时，第二粒弹丸以水平速度 v2又击中砂袋，使砂袋向右摆动且最大摆角仍为30°，若弹丸质量是砂袋质量的1/40，则以下结论中正确的是( )图16－4－4A. v1＝v2 B．v1∶v2＝41∶42
C．v1∶v2＝42∶41 D．v1∶v2＝41∶83
解析：选D.第一颗弹丸打入砂袋的过程由动量守恒，
mv1＝(m＋40m)v1′
第二颗弹丸打入砂袋的过程由动量守恒
mv2－(m＋40m)v1′＝(2m＋40m)v2′
又v1′＝v2′，所以v1∶v2＝41∶83.课件17张PPT。本章优化总结 专题归纳整合章末综合检测本章优化总结知识网络构建知识网络构建专题归纳整合有关光电效应的问题主要有两个方面：一是关于光电效应现象的判断，另一个就是运用光电效应方程进行简单计算．解题的关键在于掌握光电效应规律，明确各概念之间的决定关系． (1)研究光电效应的电路如图17－1所示．用频率相同、强度不同的光分别照射密封真空管的钠极板(阴极K)，钠极板发射出的光电子被阳极A吸收，在电路中形成光电流．下列光电流I与A、K之间的电压UAK的关系图象中，正确的是________．图17－1图17－2(2)用光照射某金属，使它发生光电效应现象，若增加该入射光的强度，从表面逸出的光电子的最大动量大小______(选填“增加”、“减小”或“不变”)．
【精讲精析】 (1)虽然入射光强度不同，但光的频率相同，所以遏止电压相同，故A、B错；又因当入射光强时，单位时间逸出的光电子多，饱和光电流大，所以C对，D错．
(2)入射光频率未变，光电子最大初动能不变，
其动量大小也不变．
【答案】 (1)C (2)不变1. 光的干涉、衍射、光的偏振说明光具有波动性，光电效应、康普顿效应则证明光具有粒子性，因此，光具有波粒二象性，对于光子这样的微观粒子只有从波粒二象性出发，才能统一说明光的各种行为．2．光波是概率波，即光子在某处出现的概率受波动规律支配．光强大的地方，光子到达的机会多，或者说光子出现的概率大．光强小的地方，光子到达概率小．所以大量光子产生的效果显示出光的波动性，少数光子产生的效果显示出粒子性，且随着光的频率的增大，波动性越来越不显著，而粒子性却越来越显著．3．任何一个运动着的物体，小到电子、质子，大到行星、太阳都有一种波和它对应，波长λ＝h/p，人们把这种波叫做物质波．
物质波和光波一样，也属于概率波，概率波的实质是指粒子在空间分布的概率是受波动规律支配的． 现代物理学认为，光和实物粒子都具有波粒二象性，下列事实中突出体现波动性的是
( )
A．一定频率的光照射到锌板上，光的强度越大，单位时间内锌板上发射的光电子就越多
B．肥皂液是无色的，吹出的肥皂泡却是彩色的
C．质量为10－3 kg、速度为10－2 m/s的小球，其德布罗意波长约为10－23 m，不过我们能清晰地观测到小球运动的轨迹
D．人们常利用热中子研究晶体的结构，因为热中子的德布罗意波长与晶体中原子间距大致相同【思路点拨】 从事实中体现出的物理本质上分析判断．
【精讲精析】 光子照到锌板上，发生光电效应，说明光有粒子性，A不正确．白光在肥皂泡上发生薄膜干涉时，会出现彩色条纹，光的干涉现象说明了光有波动性，B正确．由于实物的波长很小，波动性不明显，表现为粒子性，C不正确．用热中子研究晶体结构，其实是通过中子的衍射来“观察”晶体的，是利用中子的波动性，D正确．故选B、D.
【答案】 BD 本章中光子能量、光子动量、光子个数等的计算，常需综合应用一些相关知识综合分析，如动能定理、牛顿运动定律、动量定理、运动学公式以及几何关系等，求解此类综合题时，往往先要根据题意建立起恰当的物理模型，找清各个物理量之间的联系，然后列式求解．分析、理解、应用这些微观粒子(光子)公式时，既要注意与宏观物体的区别，又要注意二者的联系． (物理与经济科技)纳米技术现在已经广泛应用到社会生产、生活的各个方面．将激光束的宽度聚光到纳米级范围内，可以精确地修复人体损坏的器官．糖尿病引起视网膜病变是导致成年人失明的一个重要原因，利用聚光到纳米级的激光束进行治疗90%的患者都可以避免失明的严重后果．一台功率为10 W的氩激光器，能发出波长λ＝500 nm的激光，用它“点焊”视网膜，每次“点焊”需要2×10－3 J的能量，则每次“点焊”视网膜的时间是多少？在这段时间内发出的激光光子的数量是多少？这种激光每个光子的动量为多少？【答案】 2×10－4 s 5×1015个 1.326×10－27 kg·m/s课件24张PPT。第三节 粒子的波动性课前自主学案核心要点突破课堂互动讲练课标定位知能优化训练 第三节课标定位课前自主学案波动粒子hν波长λ频率ν普朗克常量h3．现象与本质：光的干涉和衍射现象表明光是一种______，光电效应和康普顿效应表明光同时也是一种______．光的波动性与粒子性是统一的．只有承认光的____________性，才是对光的本性最全面的认识．波粒子波粒二象二、粒子的波动性
1924年，法国巴黎大学学生__________在博士学位论文中提出假设：实物粒子也具有
___________．即每一个_________粒子都与一个对应的______相联系，粒子的能量ε与动量p跟
它所对应的频率与波长λ之间遵从：ν＝____，
λ＝_____.这种与实物粒子相联系的波叫
_____________，又叫________波．德布罗意波动性运动的波德布罗意波物质三、物质波的实验验证
1927年戴维孙和G.P.汤姆孙分别利用________做了电子束衍射的实验，得到了电子的衍射图样，证实了电子的_______性．晶体波动核心要点突破一、对光的波粒二象性的理解
1．光的粒子性的含义
粒子的含义是“不连续”“一份一份”的，光的粒子即光子，不同于宏观概念的粒子，但也具有动量和能量．
(1)当光同物质发生作用时，表现出粒子的性质．
(2)少量或个别光子易显示出光的粒子性．
(3)频率高，波长短的光，粒子性特征显著．2．光的波动性的含义
光的波动性是光子本身的一种属性，它不同于宏观的波，它是一种概率波，即光子在空间各点出现的可能性大小(概率)可用波动规律描述：
(1)足够能量的光(大量光子)在传播时，表现出波的性质．
(2)频率低，波长长的光，波动性特征显著．3．光的波动性，粒子性是统一的
(1)光的粒子性并不否定光的波动性，光既具有波动性，又具有粒子性，波动性、粒子性都是光的本身属性，只是在不同条件下的表现不同．
(2)只有从波粒二象性的角度，才能统一说明光的各种行为．
特别提醒：光子说并不否认光的电磁说．
(1)按光子说，光子的能量E＝hν，其中ν表示光的频率，即表示了波的特征．
(2)从光子说或电磁说推导光子动量以及光速都得到一致的结论．二、对德布罗意物质波的理解
1．任何物体，小到电子、质子，大到行星、太阳都存在波动性，我们之所以观察不到宏观物体的波动性，是因为宏观物体对应的波长太小的缘故．
2．德布罗意波是一种概率波，粒子在空间各处出现的概率受波动规律支配，不要以宏观观点中的波来理解德布罗意波．
3．德布罗意假说是光子的波粒二象性的一种推广，使之包括了所有的物质粒子，即光子与实物粒子都具有粒子性，又都具有波动性，与光子对应的波是电磁波，与实物粒子对应的波是物质波．
课堂互动讲练 对于光的行为，下列说法正确的是( )
A．个别光子的行为表现为粒子性，大量光子的行为表现为波动性
B．光的波动性是光子本身的一种属性，不是光子之间的相互作用引起的C．光表现出波动性时，就不具有粒子性了，光表现出粒子性时，就不具有波动性了
D．光的波粒二象性应理解为：在某种场合下光的波动性表现明显，在另外某种场合下，光的粒子性表现明显【精讲精析】 个别光子的行为表现为粒子性，大量光子的行为表现为波动性，A选项正确；光与物质作用，表现为粒子性，光的传播表现出波动性，光的波动性与粒子性都是光的本质属性，因为波动性表现为粒子的分布概率，光的粒子性表现明显时仍具有波动性，因为大量粒子的个别行为呈现出波动规律，B、D选项正确．【答案】 ABD
【方法总结】 光的波粒二象性是指光具有波动性，又具有粒子性，有时波动性更明显，有时粒子性则更明显，但是，波动性和粒子性是不可分割的，是从不同角度所观察到的不同性质．变式训练1 下列说法正确的是( )
A．有的光是波，有的光是粒子
B．光子与电子是同样的一种粒子
C．光的波长越长，其波动性越显著；波长越短，其粒子性越显著
D．γ射线具有显著的粒子性，不具有波动性解析：选C.光同时具有波动性和粒子性，只是在有的情况下波动性更显著，有的情况下粒子性更显著．波长越长，波动性就更显著，粒子性就越不明显，波长越短，粒子性就更显著，波动性就越不明显，只有C选项正确． 一质量为450 g的足球以10 m/s的速度在空中飞行；一个初速度为零的电子，通过电压为100 V的电场加速．试分别计算它们的德布罗意波长．其中，电子质量为9.1×10－31 kg，普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s.【答案】 1.47×10－34 m 1.2×10－10 m
【方法总结】 (1)一切运动的物体都具有波动性；
(2)宏观物体质量大动量大，波长极小，难观测，但不能认为没有波动性．变式训练2 根据物质波理论，以下说法中正确的是( )
A．微观粒子有波动性，宏观物体没有波动性
B．宏观物体和微观粒子都具有波动性
C．宏观物体的波动性不易被人观察到是因为它的波长太长
D．速度相同的质子和电子相比，电子的波动性更为明显解析：选BD.一切运动的物体都有一种物质波与它对应，所以宏观物体和微观粒子都具有波动性，A选项错误，B选项正确．宏观物体的物质波波长很短，不易观察到它的波动性，所以C选项错误．速度相同的质子与电子相比，电子质量小，物质波波长更长，所以电子波动性更明显，所以D选项正确．课件45张PPT。第二节 光的粒子性课前自主学案核心要点突破课堂互动讲练课标定位知能优化训练 第二节课标定位
学习目标：1.了解黑体和黑体辐射的实验规律，知道普朗克提出的能量子的假说．
2．理解光电效应的实验规律和爱因斯坦的光子说及其对光电效应的解释，了解光电效应方程，并会用来解决简单问题．
3．了解康普顿效应及光子的动量．
重点难点：1.光电效应现象和实验规律．
2．光子说、光电效应方程，并会用来解决简单问题．课前自主学案一、黑体与黑体辐射
1．热辐射：周围的一切物体都在辐射电磁波．这种辐射与物体的__________有关，所以叫做热辐
射．
2．黑体：某种物体能够________吸收入射的各种
波长的电磁波而不发生反射，这种物体就是绝对
黑体，简称黑体．温度完全二、黑体辐射的实验规律
1．一般材料的物体，辐射的电磁波除与
________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．随着温度的升高，一方面，各种波长的辐射强度都有______．另一方面，辐射强度的极大值向波长较____的方向移动．温度增加短三、能量子
1．定义：普朗克认为，带电微粒辐射或者吸收能量时，只能辐射或吸收某个最小能量值的__________．即：能的辐射或者吸收只能是一份一份的．这个不可再分的最小能量值ε叫做
___________．
2．能量子大小：ε＝hν，其中ν是电磁波的频率，h称为普朗克常量．h＝_____________
J·s(一般取h＝6.63×10－34 J·s)
3．能量的量子化：在微观世界中能量是量子化的，或者说微观粒子的能量是分立的．这种现象叫能量的量子化．整数倍能量子6.626×10－34四、光电效应的实验规律
1．定义：照射到金属表面的光，能使金属中的电子从表面逸出的现象，叫做光电效应．逸出的电子叫__________．
2．实验规律
(1)存在着______电流，表明入射光强度一定，金属表面单位时间发射的光电子数______．入射光越强，饱和电流_____．表明入射光越，单位时间内发射的光电子数_______．光电子饱和一定越大越多(2)存在着遏止电压和截止频率，遏止电压的存在意味着光电子具有一定的_________．截止电压的存在，说明当入射光的频率≤截止频率时，不论光多么强，光电效应都不会发生．
(3)光电效应具有瞬时性，发生时间不超过10－9 s.
(4)任何金属都有一个截止频率或极限频率νc，入射光的频率ν必满足ν≥νc才能发生光电效应．
五、光电效应解释中的疑难
1．逸出功：电子从金属中逸出所需做功的
________叫做该金属的逸出功．用W0表示，不同金属的逸出功_________．初速度最小值不同2．光照射金属表面时，电子吸收能量．若电子吸收的能量与原有的热运动能量之和________逸出
功，电子就从表面逸出，这就是光电子．光越强，逸出的电子数越____，光电流也就越_____．这些结论与实验相符．但是，按照光的电磁理论，应有如下结论：①遏止电压与光强有关，②不存在截止频率，③光电效应的瞬时性不成立，这些结论与实验结果相矛盾．此外，对于遏止电压与光的频率的关系，经典电磁理论更是无法解释．超过多大六、爱因斯坦的光电效应方程
1．光子说：爱因斯坦提出：在空间传播的光不是连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光量子，简称_________．
2．光子的能量ε＝hν，其中ν指光的
_____．光电效应显示了光的___________．
3．光电效应方程：__________________.
4．光电效应方程表明：光电子的最大初动能与入射光的________有关，与光的强弱______
关(填“无”或“有”)．只有当hν____W0时，才有光电子逸出．光子频率粒子性Ek＝hν－W0频率无>七、康普顿效应
1．光的散射：光在介质中与物质微粒相互作用，因而传播方向发生改变的现象．
2．内容：康普顿在研究石墨对X射线的散射时，发现在散射的X射线中，除了与入射波长λ0相同的成分外，还有波长________λ0的成分，
这个现象称为康普顿效应．
3．意义：康普顿效应深入地揭示了光的
_______性的一面，表明光子除了具有能量之外还具有________．大于粒子动量普朗克常量光的波长核心要点突破一、光电效应中几个易混淆的概念
1．光子与光电子
光子指光在空间传播时的每一份能量，光子不带电，光电子是金属表面受到光照射时发射出来的电子，光子是光电效应的因，光电子是果．2．光电子的动能与光电子的最大初动能
光照射到金属表面时，电子吸收光子的能量，可能向各个方向运动，需克服原子核和其他原子的阻碍而损失一部分能量，剩余部分为光电子的初动能；只有金属表面的电子直接向外飞出时，只需克服原子核的引力做功的情况，才具有最大初动能．3．光电流和饱和光电流
金属板飞出的光电子到达阳极，回路中便产生光电流，随着所加正向电压的增大，光电流趋于一个饱和值，这个饱和值就是饱和光电流．在一定的光照条件下，饱和光电流与所加电压大小无关．
4．入射光强度与光子能量
入射光强度指单位时间内照射到金属表面单位面积上的总能量，光子能量即每个光子的能量．光子总能量等于光子能量与入射光子数的乘积．特别提醒：(1)光电效应中的光包括不可见光．
(2)光电效应的实质：光现象→电现象．二、光电效应方程的理解
1．光电效应方程：Ek＝hν－W0中，Ek为光电子的最大初动能，就某个光电子而言，其离开金属时的动能大小可以是零到最大值范围内的任何数值．
2．光电效应方程表明，光电子的最大初动能与入射光的频率ν呈线性关系(注意不是正比关系)，与光强无关．即时应用(即时突破，小试牛刀)
1．已知能使某金属产生光电效应的极限频率为νc，则( )
A．当用频率为2νc的单色光照射该金属时，一定能产生光电子
B．当用频率为2νc的单色光照射该金属时，所产生的光电子的最大初动能为hνc
C．当照射光的频率ν大于νc时，若ν增大，则逸出功增大
D．当照射光的频率ν大于νc时，若ν增大一倍，则光电子的最大初动能也增大一倍解析：选AB.入射光的频率大于金属的极限频率，照射该金属时一定能发生光电效应，A正确；金属的逸出功为W0＝hνc，又根据爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0，当入射光的频率为2νc时，其光电子的最大初动能为Ek＝2hνc－hνc＝hνc，所以B正确；若当入射光的频率由2νc增大一倍变为4νc时，其光电子的最大初动能为Ek＝4hνc－hνc＝3hνc，显然不是随着增大一倍，D错误；逸出功是金属本身对金属内电子的一种束缚本领的体现，与入射光的频率无关，C错误．综上所述，A、B正确．三、光子说对光电效应的解释
1．饱和光电流与光强关系
光越强，包含的光子数越多，照射金属时产生的光电子就多，因而饱和电流大．所以，入射光频率一定时，饱和电流与光强成正比．特别提醒：解释光电效应时，应从以下两点进行把握：
(1)入射光的频率决定着是否发生光电效应以及光电子的最大初动能；
(2)入射光的强度决定着单位时间内逸出来的光电子数．即时应用(即时突破，小试牛刀)
2.如图17－1－1所示电路的全部接线及元件均完好，用光照射光电管的K极板，发现电流计无电流通过，可能的原因是( )
A．A、K间加的电压不够高
B．电源正负极接反了
C．照射光的频率不够高
D．照射光的强度不够大图17－1－1解析：选BC.如果照射光频率过低，不能发生光电效应；如果发生了光电效应现象，但是电源正负极接反了，且电压高于遏止电压，电流表中也不会有电流．B、C正确．电压不够高，光强度不够大时，只能影响光电流大小，不会导致无电流通过，A、D错误．课堂互动讲练 (2011年高考广东理综卷)光电效应实验中，下列表述正确的是( )
A．光照时间越长光电流越大
B．入射光足够强就可以有光电流
C．遏止电压与入射光的频率有关
D．入射光频率大于极限频率才能产生光电子【精讲精析】 在光电效应中，若照射光的频率小于极限频率，无论光照时间多长，光照强度多大，都无光电流，当照射光的频率大于极限频率时，立刻有光电子产生，时间间隔很小．故A、B错误，D正确．由－eU＝0－Ek，Ek＝hν－W，可知U＝(hν－W)/e，即遏止电压与入射光频率ν有关．
【答案】 CD变式训练1 光电效应的实验结论是：对于某种金属( )
A．无论光强多强，只要光的频率小于极限频率就不能产生光电效应
B．无论光的频率多低，只要光照时间足够长就能产生光电效应
C．超过极限频率的入射光强度越弱，所产生的光电子的最大初动能就越小
D．超过极限频率的入射光频率越高，所产生的光电子的最大初动能就越大 如图17－1－2所示，当开关S断开时，用光子能量为2.5 eV的一束光照射阴极K，发现电流表示数不为零．闭合开关，调节滑动变阻器的滑片，发现当电压表示数小于0.6 V时，电流表示数仍不为零；当电压表示数大于或等于0.6 V时，电流表示数为零．求此时光电子的最大初动能和该阴极材料的逸出功．图17－1－2【精讲精析】 设用光子能量为2.5 eV的光照射阴极时，光电子的最大初动能为Ek，阴极材料的逸出功为W0.
当反向电压达到U＝0.6 V以后，具有最大初动能的光电子也到达不了阳极，因此eU＝mv2/2；
由光电效应方程有：Ek＝hν－W0.
由以上两式得：Ek＝0.6 eV，W0＝1.9 eV.
所以光电子的最大初动能为0.6 eV，阴极材料的逸出功为1.9 eV.【答案】 0.6 eV 1.9 eV
【思维总结】 反向电压形成的电场对光电子做负功，使具有最大初动能的光电子速度变为零时，光电子尚未到达阳极，则无光电流产生，所以无电流的条件为eU≥Ek.变式训练2 在做光电效应的实验时，某金属被光照射发生了光电效应，实验测得光电子的最大初动能Ek与入射光的频率ν的关系如图17－1－3所示，由图象可求出( )
A．该金属的极限频率和极限波长
B．普朗克常量
C．该金属的逸出功
D．单位时间内逸出的光电子数图17－1－3 太阳光垂直射到地面上时，地面上1 m2接收的太阳光的功率为1.4 kW，其中可见光部分约占45%.
(1)假设认为可见光的波长约为0.55 μm，日地间距离R＝1.5×1011 m．普朗克常量h＝6.6×10－34 J·s，估算太阳每秒辐射出的可见光光子数为多少．
(2)若已知地球的半径为6.4×106 m，估算地球接收的太阳光的总功率．【思路点拨】 设想一个以太阳为球心，以日、地距离为半径的大球面包围着太阳．大球面接收的光子数等于太阳辐射的全部光子数；地球背着阳光的半个球面没有接收太阳光，地球向阳的半个球面面积也不都与太阳光垂直．接收太阳光辐射且与阳光垂直的有效面积是以地球半径为半径的圆面面积．则所求可见光光子数：N＝n·4πR2＝1.75×1021×4×3.14×(1.5×1011)2≈4.9×1044(个)．
(2)地球接收太阳光的总功率：
P地＝Pπr2＝1.4×3.14×(6.4×106)2 kW≈1.8×1014 kW.
【答案】 (1)4.9×1044个 (2)1.8×1014 kW【方法总结】 解答有关光子的能量辐射问题时，要明确光的能量是所有光子的总能量即E＝N·ε，同时还要求具备一定的空间想象力，通过分析物理情景，构思出解题所需要的模型——球面与圆面，建立以太阳为球心、日地距离为半径的大球面模型和以地球半径为半径的圆面面积模型是解决此类问题的关键．变式训练3 人眼对绿光最为敏感，正常人的眼睛接收到的波长为530 nm的绿光时，只要每秒有6个绿光的光子射入瞳孔，眼睛就能察觉．普朗克常量为6.63×10－34 J·s，光速为3.0×108 m/s，则人眼能察觉到绿光时所接收到的最小功率是( )
A．2.3×10－18 W B．3.8×10－19 W
C．7.0×10－10 W D．1.2×10－18 W课件29张PPT。第五节 不确定性关系课前自主学案核心要点突破课堂互动讲练课标定位知能优化训练 第五节课标定位学习目标：1.了解经典的粒子和经典的波的基本特征．
2．知道什么是概率波，知道光波和物质波都是概率波．
3．知道“不确定性关系”的物理表述及物理意义．
重点难点：1.对经典的波和概率波的理解．
2．对“不确定性关系”的认识．课前自主学案一、经典的粒子和经典的波
1．经典的粒子：粒子有一定的空间大小，有一定的质量，有的还具有电荷，它们的运动遵从牛顿第二定律，其基本特征为：在任意时刻有确定的_______和_______，在时空中有确定的_______．
2．经典的波：具有确定的______和________，具有时空的周期性．位置速度轨道频率波长二、概率波
1．概念
在双缝干涉图样中，条纹的明暗表示到达屏上光的强度不同，每个同频率光子都带有相同的一份能量，光的强度对应于光子的数目．明纹处到达的光子数多，暗纹处到达的光子数少．可见光子落在各点的概率是不一样的，光子落在明纹处的概率大，落在暗纹处的概率小．即光子在空间出现的概率可以用波动的规律去确定．所以说光波是一种________波．概率2．实验探究图17－4－1图17－4－1中甲是用很弱的光源做双缝干涉实验的装置．乙图的曝光时间最短，显示出光的
________，丙、丁图中光子到达的区域正好是波通过双缝后发生干涉时的________区域，表明光具有_______．
如果使光源更微弱，使同一时刻只有一个光子飞向感光屏，不同曝光时间摄得的照片仍和乙、丙、丁相同，表明波动性是光子本身的属性．粒子性明条纹波动性三、不确定性关系
1．实验现象分析
(1)单缝衍射实验因光子到达屏上的范围超出单缝投影范围，说明光子已不是经典粒子，其运动不再遵守_________________．
(2)屏上各点的亮度实质上反映了粒子到达该点的概率，说明粒子的运动具有__________．牛顿运动定律波动性更不准确同时轨迹核心要点突破一、对概率波的理解
1．单个粒子运动的偶然性
我们可以知道粒子落在某点的概率，但不能预言粒子落在什么位置，即粒子到达什么位置是随机的，是预先不能确定的．2．大量粒子运动的必然性
由波动规律，我们能准确地知道大量粒子运动时的统计规律，因此我们可以对宏观现象进行预言．
3．概率波体现了波粒二象性的和谐统一
概率波的主体是光子、实物粒子，体现了粒子性的一面；同时粒子在某一位置出现的概率受波动规律支配，体现了波动性的一面，所以说，概率波将波动性和粒子性统一在一起了．特别提醒：(1)德布罗意波是一种概率波，是指在一般情况下，无法准确描述粒子的位置，无法用轨迹描述粒子的运动，粒子在空间某点出现的概率受波动规律支配．
(2)德布罗意波不同于宏观的机械波，更不能理解为粒子做曲线运动．二、对不确定性关系的理解
1．粒子位置的不确定性
单缝衍射现象中，入射的粒子有确定的动量，但它们可以处于挡板左侧的任何位置，粒子在挡板左侧的位置是完全不确定的．2．粒子动量的不确定性
微观粒子具有波动性，会发生衍射．大部分粒子到达狭缝之前沿水平方向运动，而在经过狭缝之后，有些粒子跑到缝的投影位置以外．这些粒子具有了与其原来运动方向垂直的动量．由于哪个粒子到达屏上的哪个位置是完全随机的，所以粒子在垂直方向上的动量也具有不确定性，不确定量的大小可以由中央亮条纹的宽度来衡量．3．位置和动量的不确定关系
在粒子的衍射现象中，设有粒子通过狭缝后落在屏上，狭缝宽度为a(用坐标表示为Δx)，那么某个粒子通过狭缝时位于缝中的哪一点是不确定的，不确定的范围为Δx；若是宏观粒子，它通过狭缝后会直接落到缝的投影位置上，我们知道微观粒子具有波动性，经过狭缝后会发生衍射，有些粒子会偏离原来的运动方向跑到了投影位置以外的地方，这就意味着粒子有了与原来运动方向垂直的动量(位于与原运动方向垂直的平面上)．又由于粒子落在何处是随机的，所以粒子在垂直于运动方向上的动量具有不确定性，不确定量为Δp.课堂互动讲练 物理学家做了一个有趣的实验：在双缝干涉实验中，在光屏处放上照相底片，若减弱光流的强度，使光子只能一个一个地通过狭缝，实验结果表明，如果曝光时间不太长，底片上只出现一些不规则的点子；如果曝光时间足够长，底片上就出现了规则的干涉条纹，对这个实验结果有下列认识，其中正确的是( )A．曝光时间不长时，光子的能量太小，底片上的条纹看不清楚，故出现不规则的点子
B．单个光子的运动没有确定的轨道
C．干涉条纹中明亮的部分是光子到达机会较多的地方
D．只有大量光子的行为才能表现出波动性
【思路点拨】 光是概率波，单个光子的运动具有偶然性，大量光子的运动具有必然性．【精讲精析】 光波是概率波，单个光子没有确定的轨道，其到达某点的概率受波动规律支配，少数光子落点不确定体现粒子性，大量光子的行为符合统计规律，受波动规律支配，才表现出波动性，出现干涉中的亮纹或暗纹，故A错误，B、D正确；干涉条纹中的亮纹处是光子到达机会多的地方，暗纹处是光子到达机会少的地方，但也有光子到达，故C正确．【答案】 BCD
【方法总结】 单个光子到达的位置是不确定的，大量光子遵从波动规律．亮条纹处光子到达的概率大，暗条纹处光子到达的概率小．变式训练1 在单缝衍射实验中，中央亮纹的光强占从单缝射入的整个光强的95%以上．假设现在只让一个光子通过单缝，那么该光子( )
A．一定落在中央亮纹处
B．一定落在亮纹处
C．可能落在暗纹处
D．落在中央亮纹处的可能性最大解析：选CD.根据光的概率波的概念，对于一个光子通过单缝落在何处，是不可确定的，但概率最大的是落在中央亮纹处，可达95%以上．当然也可能落在其他亮纹处，还可能落在暗纹处，只不过落在暗纹处的概率很小而已，故只有C、D正确．【答案】 见自主解答
【方法总结】 由于宏观物体的不确定量很小，可以忽略不计，所以宏观物体运动时不需要考虑不确定性关系．课件11张PPT。本章优化总结 专题归纳整合章末综合检测本章优化总结知识网络构建知识网络构建专题归纳整合1．α粒子散射实验
实验结果：α粒子穿过金箔后，绝大多数α粒子仍沿原来的方向前进；少数α粒子有较大的偏转；极少数α粒子的偏角超过90°，有的甚至达到180°.
2．核式结构学说：在原子的中心有一个很小的原子核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核内，电子绕核运转．
α粒子散射是卢瑟福建立核式结构模型的实验基础． 下列关于原子结构的说法正确的是( )
A．电子的发现说明了原子内部还有复杂结构
B．α粒子散射实验揭示了原子的核式结构
C．α粒子散射实验中绝大多数都发生了较大偏转
D．α粒子散射实验中有的α粒子发生较大偏转是α粒子与原子发生碰撞所致
【精讲精析】 电子的发现，证明了原子内部存在带正电的物质，α粒子的散射实验说明了原子内部很空旷，揭示了原子的内部结构．
【答案】 AB2．吸收跃迁有两种情况：一种是吸收光子跃迁，吸收光子的能量必须正好是某两能级差才行，否则不吸收；
另一种是吸收实物粒子的能量，这种吸收必须具备的条件是，粒子要有大于或等于某两能级差的能量．
总之，在处理氢原子能级跃迁问题时，一方面切记光子能量等于两个能级差；另一方面注意爱因斯坦光子说E＝hν的运用． 如图18－1所示为氢原子能级的示意图，现有大量的氢原子处于n＝4的激发态，当向低能级跃迁时将辐射出若干不同频率的光．关于这些光下列说法正确的是( )
A．最容易表现出衍射现象的光是由n＝4能级跃迁到n＝1能级产生的
B．频率最小的光是由n＝2能级跃迁到n＝1能级产生的
C．这些氢原子总共可辐射出3种不同频率的光
D．用从n＝2能级跃迁到n＝1能级辐射出的光照射逸出功为6.34 eV的金属箔能发生光电效应图18－1【思路点拨】 根据频率条件hν＝Em－En，发生明显衍射现象的条件及光电效应的产生条件综合分析判断．【答案】 D课件28张PPT。第一节 电子的发现课前自主学案核心要点突破课堂互动讲练课标定位知能优化训练 第一节课标定位
学习目标：1.知道电子是怎样发现的及其对人类探索原子结构的重大意义．
2．知道阴极射线及其产生方法，了解汤姆孙发现电子的研究方法．
3．能熟练运用所学知识解决电子在电场和磁场中运动问题．
重点难点：1.电子的发现过程．
2．电子在电场和磁场中运动的有关计算．课前自主学案一、阴极射线
阴极射线是从阴极射线管的阴极发出的高速运动的粒子流，这些微观粒子是________．
二、电子的发现
1897年英国物理学家_________通过研究
___________发现了电子；1910年美国物理学家
___________通过著名的________实验精确测定了电子的电荷量．电子汤姆孙阴极射线密立根油滴电子是原子的组成部分，是比原子更基本的物质单元，电子的电荷量约为_____________C，电子的质量约为______________kg.任何带电体所带电量只能是电子电量的________．1.6×10－199.1×10－31 整数倍核心要点突破一、发现阴极射线的过程
1．辉光放电现象
(1)放电管若有稀薄气体，在放电管两极加上高压可看到辉光放电现象．但若管内气体非常稀薄即接近真空时，辉光现象消失．
(2)辉光放电的应用：利用其发光效应(如霓虹灯、日光灯)以及正常辉光放电的稳压效应(如氖稳压管)．2．荧光的产生：玻璃管内气体接近真空，辉光消失，却在阴极孔外玻管壁上观察到荧光，并且能使不透明物体产生阴影，后来认定产生这种现象的原因是阴极发出的某种射线撞击玻璃的结果，即阴极射线．
3．阴极射线的应用：如示波管、电视显像管、电子显微镜，高速的阴极射线打在某些金属靶上能产生X射线，还能用于研究物质晶体结构，直接用于切割、熔化、焊接等．特别提醒：(1)辉光现象产生的条件是：气体稀薄．
(2)阴极射线的来源：若真空度高，阴极射线的粒子主要来自阴极；若真空度不高的放电管，粒子可能来自管中气体；为了研究阴极射线，就必需把玻璃管抽成真空．即时应用(即时突破，小试牛刀)
1．关于阴极射线，下列说法正确的是( )
A．阴极射线就是稀薄气体导电的辉光放电现象
B．阴极射线是在真空管内由阴极发出的电子流
C．阴极射线是某一频率的电磁波
D．阴极射线可以直线传播，也可被电场、磁场偏转
解析：选BD.阴极射线是在真空管中由阴极发出的电子流，B正确，C错．电子可被电场、磁场偏转，D正确．二、探究阴极射线性质的方法
1．带电性质的判断方法
(1)在阴极射线所经区域加上电场，通过打在荧光屏上的亮点的变化和电场的情况确定带电的性质．
(2)在阴极射线所经区域加一磁场，根据亮点位置的变化和左手定则确定带电的性质．
2．比荷的测定方法
(1)让阴极射线垂直进入某一电场中，在荧光屏上亮点位置发生变化．即时应用(即时突破，小试牛刀)
2.如图18－1－1所示，一只阴极射线管，左侧不断有射线射出，若在管的正下方放一通电直导线AB时，发现射线径迹下偏，则( )
A．导线中的电流由A流向B
B．导线中的电流由B流向A
C．若要使电子束的径迹往上偏，可以通过改变AB中的电流方向来实现
D．电子束的径迹与AB中的电流方向无关解析：选BC.解答此题应注意几点：
(1)阴极射线的粒子带负电，由左手定则判断管内磁场垂直纸面向里．
(2)由安培定则判定AB中电流的方向由B向A.
(3)电流方向改变，管内磁场方向改变，电子受力方向也改变，故B、C对．图18－1－1课堂互动讲练 在汤姆孙测量阴极射线比荷的实验中，采用了如图18－1－2所示的阴极射线管，从C出来的阴极射线经过A、B间的电场加速后，水平射入长度为L的D、G平行板间，接着在荧光屏F中心出现荧光斑．若在D、G间加上方向向下，场强为E的匀强电场，阴极射线将向上偏转；如果再利用通电线圈在D、G电场区加上一垂直纸面的磁感应强度为B的匀强磁场(图中未画)，荧光斑恰好回到荧光屏中心，接着再去掉电场，阴极射线向下偏转，偏转角为θ，试解决下列问题：
(1)说明阴极射线的电性；
(2)说明图中磁场沿什么方向；
(3)根据L、E、B和θ，求出阴极射线的比荷．图18－1－2【思路点拨】 由阴极射线在电场和磁场中受到的电场力和洛伦兹力的方向判断电性和磁场方向，利用两力的平衡关系，及阴极射线在磁场中做匀速圆周运动列方程求解比荷．
【精讲精析】 (1)由于阴极射线向上偏转，因此受电场力方向向上，又由于匀强电场方向向下，则电场力的方向与电场方向相反，所以阴极射线带负电．
(2)由于所加磁场使阴极射线受到向下的洛伦兹力，由左手定则得磁场的方向垂直纸面向里．图18－1－3【答案】 见精讲精析
【方法总结】 (1)带电粒子在匀强电场中做类平抛运动，在匀强磁场中做匀速圆周运动，可利用几何知识求其半径．
(2)带电粒子通过互相垂直的匀强电磁场时，可使其做匀速直线运动，根据qE＝Bqv求出速度． 电子所带电量的精确数值最早是由美国物理学家密立根通过油滴实验测得的．他测定了数千个带电油滴的电量，发现这些电量都等于某个最小电量的整数倍．这个最小电量就是电子所带的电量．密立根实验的原理如图18－1－4所示，A、B是两块平行放置的水平金属板，A板带正电，B板带负电．从喷雾器嘴喷出的小油滴，落到A、B两板之间的电场中．小油滴由于摩擦而带负电，调节A、B两板间的电压，可使小油滴受到的电场力和重力平衡．已知小油滴静止处的电场强度是1.92×105 N/C，油滴半径是1.64×10－4 cm，油的密度是0.851 g/cm3，求油滴所带的电量，这个电量是电子电量的多少倍？图18－1－4【答案】 8.02×10－19 C 5倍变式训练2 密立根用喷雾的方法获得了带电油滴，然后把这些带有不同电荷量和质量的油滴置于电场中，通过电场力和重力平衡的方法最终测得了带电油滴的电荷量．某次测量中，他得到了如下数据，则可得出结论为：_____________________________________.解析：由表中电荷量一栏中的数据可以看出，6.41×10－19大约为1.6×10－19的4倍，9.70×10－19大约为1.6×10－19的6倍，1.6×10－19为1.6×10－19的1倍，4.82×10－19约为1.6×10－19的3倍．故可以得出油滴的带电荷量都为e的整数倍．
答案：带电荷量都为e的整数倍课件27张PPT。第三节 氢原子光谱课前自主学案核心要点突破课堂互动讲练课标定位知能优化训练 第三节课标定位
学习目标：1.知道什么是光谱，什么是线状谱，什么是连续谱．
2．知道光谱分析的应用．
3．知道氢原子光谱的实验规律及巴尔末公式，知道经典电磁理论的困难．
重点难点：1.线状谱与连续谱的区别．
2．氢原子光谱的实验规律．课前自主学案一、光谱
1．定义：按照光的________和强度分布的展开排列的记录，即光谱．
2．分类：有些光谱是一条条的亮线，这样的亮线叫_______，这样的光谱叫________．有的光谱不是一条条分立的谱线，而是连续在一起的光带，这样的光谱叫做_________．波长谱线线状谱连续谱3．特征光谱：各种原子的发射光谱都是线状谱，说明原子只发射__________的光．不同原子发射的线状谱的亮线位置不同，说明不同原子__________是不一样的，因此这些________称为原子的特征谱线．
4．光谱分析：利用原子的___________来鉴别物质和确定物质的组成成分，这种方法叫做光谱分析．特定频率发光频率亮线特征谱线原子结构3．巴耳末公式的意义：以简洁的形式反映了氢原子的线状光谱，即辐射波长的________特征．
三、经典理论的困难
1．核式结构模型的成就：正确地指出了原子核的存在，很好地解释了___________实验．
2．困难：经典物理学既无法解释原子的
________，又无法解释原子光谱的__________．分立α粒散射稳定性分立特征核心要点突破(1)连续谱
①产生：炽热的固体、液体和高压气体的发射光谱是连续谱，如电灯丝发出的光、炽热的钢水发出的光都形成连续谱．
②特点：其光谱是连在一起的光带．
(2)线状谱：只含有一些不连续的亮线的光谱．
①产生：由游离状态的原子发射的，因此也叫原子光谱，稀薄气体或金属的蒸汽的发射光谱是线状谱．实验证明，每种元素的原子都有一定特征的线状谱，可以使用光谱管观察稀薄气体发光时的线状谱．②特点：不同元素的原子产生的线状谱是不同的，但同种元素原子产生的线状谱是相同的，这意味着，某种物质的原子可用其线状谱加以鉴别，因此称某种元素原子的线状谱为这种元素原子的特征谱线．
(3)吸收光谱
①定义：高温物体发出的白光通过某物质后，某些波长的光被该物质吸收后产生的光谱．
②产生：由高压气体或炽热物体发出的白光通过温度较低的气体后产生的．③特点：在连续谱的背景上有若干条暗线．实验表明，各种原子的吸收光谱中的每一条暗线都跟该原子的线状谱中的一条亮线相对应．即某种原子发出的光与吸收的光的频率是特定的，因此吸收光谱中的暗线也是该元素原子的特征谱线．
例如：太阳光谱就是太阳内部发出的强光经温度相对较低的太阳大气层时产生的吸收光谱．
2．光谱分析
(1)定义：每种原子都有自己的特征谱线，可以利用光谱来鉴别物质和确定物质的组成成分．
(2)优点：灵敏度高，分析物质的最低量达10－10 g.(3)应用：①应用光谱分析发现新元素；
②鉴别物体的物质成分，研究太阳光谱时发现了太阳中存在钠、镁、铜、锌、镍等金属元素；
③应用光谱分析鉴定食品优劣；
④天文学上光谱红移表明恒星远离等．
特别提醒：光谱分析可以使用发射光谱中的线状谱，也可以使用吸收光谱，因它们都有原子自身的特征谱线，但不能使用连续光谱．即时应用(即时突破，小试牛刀)
1．下列关于光谱和光谱分析的说法中，正确的是( )
A．太阳光谱和白炽灯光谱都是线状谱
B．煤气灯火焰中燃烧的钠蒸气或霓虹灯产生的光谱都是线状谱
C．进行光谱分析时，可以用线状谱，不能用连续光谱
D．我们能通过光谱分析鉴别月球的物质成分解析：选BC.太阳光谱中的暗线是太阳发出的连续光谱经过太阳大气层时产生吸收的光谱，正是太阳发出的光谱被太阳大气层中存在的对应元素吸收所致，白炽灯发出的是连续光谱，A项错误；月球本身不会发光，靠反射太阳光才能使我们看到它，所以不能通过光谱分析鉴别月球的物质成分，D项错误；光谱分析只能是明线光谱和吸收光谱，连续光谱是不能用来作光谱分析的，所以C项正确；煤气灯火焰中燃烧的钠蒸气或霓虹灯都是稀薄气体发出的光，产生的光谱都是线状谱，B项正确．二、氢原子光谱
1．氢原子光谱
从氢气放电管可以获得氢原子光谱，如图18－3－1所示．图18－3－1式中n只能取整数最大值为16，最小值为3，R称为里德伯常量R＝1.10×107m－1.
(1)巴耳末线系的14条谱线都处于可见光区．
(2)在巴耳末线系中n值越大，对应的波长λ越短，即n＝3时，对应的波长最长；n＝16时，对应的波长最短．
(3)除了巴耳末系，氢原子光谱在红外和紫外光区的其他谱线，也都满足与巴耳末公式类似的关系式．答案：AC课堂互动讲练 对原子光谱，下列说法正确的是( )
A．原子光谱是不连续的
B．由于原子都是由原子核和电子组成的，所以各种原子的原子光谱是相同的
C．各种原子的原子结构不同，所以各种原子的原子光谱也不相同
D．分析物质发光的光谱，可以鉴别物质中含哪些元素【精讲精析】 原子光谱为线状谱，A正确；各种原子都有自己的特征谱线，故B错C对；根据各种原子的特征谱线进行光谱分析可鉴别物质组成，D正确．
【答案】 ACD
【思维总结】 正确把握原子光谱的特征和作用，此类问题就会迎刃而解．变式训练1 下列说法中正确的是( )
A．炽热的固体、液体和高压气体发出的光形成连续光谱
B．各种原子的明线光谱中的明线和它吸收光谱中的暗线必定一一对应
C．气体发出的光只能产生明线光谱
D．甲物质发出的白光通过乙物质的蒸气形成的是甲物质的吸收光谱解析：选AB.对照连续光谱的特征和产生机理可知A选项正确；由吸收光谱特征知B选项正确；高压气体发出的光是连续光谱，低压稀薄气体发出的光是明线光谱，因此C选项错误；甲物质发出的白光通过乙物质的蒸气，其中有部分波长的光被乙物质的原子吸收，所以这样形成的是乙物质的吸收光谱，D选项错误． 已知氢原子光谱中巴耳末系第一条谱线Hα的波长为656.5 nm，求：
(1)试推算里德伯常量的值．
(2)利用巴耳末公式求其中第四条谱线的波长和对应光子的能量．【答案】 (1)1.097×107m－1
(2)4.102×10－7m 4.85×10－19J答案：2.475×1015Hz课件31张PPT。第二节 原子的核式结构模型课前自主学案核心要点突破课堂互动讲练课标定位知能优化训练 第二节课标定位
学习目标：1.知道α粒子散射实验的现象．
2．知道卢瑟福的原子核式结构模型的主要内容，理解模型提出的主要思想．
3．知道原子核的核电荷数的意义及原子核的尺度．
重点难点：1.α粒子散射实验现象及其解释．
2．卢瑟福的原子核式结构模型．课前自主学案一、汤姆孙的原子模型
汤姆孙于1898年提出了原子模型，他认为原子是一个_________、__________弥漫性地均匀分布在整个球体内，_______镶嵌在球中．球体正电荷电子图18－2－1汤姆孙的原子模型，小圆点代表正电荷，大圆点代表电子．
汤姆孙的原子模型被称为西瓜模型或枣糕模型．该模型能解释一些实验现象，但后来被
________________实验否定了．
二、α粒子散射实验
1．α粒子是从放射性物质中发射出来的快速运动的粒子，实质是失去两个电子的____________，带______________电荷，质量为____________质量的4倍．α粒子散射氦原子核两个单位正氢原子2．实验结果
(1)______________ α粒子穿过金箔后，基本沿原方向前进．
(2)_________ α粒子发生大角度偏转，偏转角甚至大于90°.
3．卢瑟福通过α粒子散射实验，否定了汤姆孙的原子模型，建立了_____________模型．
4．核式结构模型：1911年由卢瑟福提出，在原子中心有一个很小的核，叫_________．它集中了原子全部的____________和几乎全部的_________，________在正电体的外面运动．绝大多数少数核式结构原子核正电荷质量电子三、原子核的电荷与尺度
1．电荷：原子核是由_______和________组成的．原子核的电荷数就是核中的_________．
2．尺度：对于一般的原子核，实验确定的核半径R的数量级为__________m.而整个原子半径的数量级是_________m．两者相差十万倍之多．可见原子内部是十分“空旷”的．质子中子质子数10－1510－10 核心要点突破图18－2－24．实验注意事项
(1)整个实验过程需在真空中进行．
(2)α粒子是氦核，本身很小，金箔需很薄，α粒子才能很容易穿过．
(3)实验中用的是金箔而不是铝箔，这是因为金的原子序数大，α粒子与金核间库仑力大，偏转明显；另外金的延展性好，容易做成极薄的金箔．
(4)实验现象说明原子绝大部分是空的，除非原子的几乎全部质量和所有正电荷都集中在原子中心的一个很小的核上，否则，α粒子大角度散射是不可能的．即时应用(即时突破，小试牛刀)
1．关于α粒子散射实验，下列说法正确的是( )
A．该实验在真空环境中进行
B．带有荧光屏的显微镜可以在水平面内的不同方向上移动
C．荧光屏上的闪光是散射的α粒子打在荧光屏上形成的
D．荧光屏只有正对α粒子源发出的射线方向上才有闪光解析：选ABC.本题考查α粒子散射实验装置及其作用，只有在正确理解α粒子散射实验的基础上，才能选出正确选项．对于D项，考虑到有少数的α粒子因为靠近金原子核，受到斥力而改变了运动方向，故D错．二、两种模型对α粒子散射现象的分析
1．汤姆孙枣糕模型对α粒子散射现象的分析
(1)α粒子如果从原子之间或原子的中心线穿过，它受到周围正负电荷的库仑力是平衡的，α粒子不偏转．
(2)α粒子如果偏离了原子之间的中心线穿过，则两侧的库仑力相当大一部分被抵消，α粒子偏转很小．
(3)α粒子如果正对着电子射来，由于电子质量远小于α粒子的质量，α粒子速度大小及方向基本上不变，更不可能反弹，因此α粒子散射实验否定了汤姆孙的原子模型．2．卢瑟福核式结构模型对α粒子散射现象的分析
(1)α粒子穿过原子时，如果离核较远，受到的库仑斥力很小，α粒子运动方向改变极少，而由于原子核很小，这种机会就很多，因此绝大多数α粒子基本上仍沿原来的方向前进，见图18－2－3.图18－2－3(2)α粒子十分接近原子核穿过时，才受到很大的库仑斥力，偏转角才很大，而这种机会很少，因此，有少数α粒子发生大角度偏转，见上图．
(3)α粒子几乎是正对着原子核射来时，α粒子受到很大的库仑力，几乎是被原速率弹回，而这种机会更少，因此有极少数发生了近180°角的偏转，见上图．由此可见，α粒子散射实验建立了原子的核式结构，还估算出了原子核的大小．即时应用(即时突破，小试牛刀)
2．(2011年高考上海卷)卢瑟福利用α粒子轰击金箔的实验研究原子结构，正确反映实验结果的示意图是( )图18－2－4解析：选D.α粒子轰击金箔后偏转，越靠近金箔，偏转的角度越大，所以A、B、C错误，D正确．课堂互动讲练 在卢瑟福的α粒子散射实验中，有少数α粒子发生大角度偏转，其原因是( )
A．原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个很小的核上
B．正电荷在原子中是均匀分布的
C．原子中存在着带负电的电子
D．金箔的金原子间存在很大的空隙，只有极少数碰到金原子【精讲精析】 卢瑟福的α粒子散射实验中少数α粒子发生了较大角度的偏转，说明只有少数α粒子受到很强的斥力，大多数α粒子受到的斥力很小，这反映出在原子内部正电荷分布在很小的空间，且质量很大，A正确，B错误；实验中所用金箔尽管很薄，但也有上万层原子，由此可知，有少数α粒子偏转显然不是由于碰到金原子，由此知C、D错误．【答案】 A
【误区警示】 (1)由于对α粒子散射实验中的现象产生的原因不能正确理解，而误选D.
(2)处理此类问题需要明确α粒子散射实验的意义，理解原子内正电荷和几乎全部的质量集中在一个很小的区域，即原子核非常小．变式训练1 卢瑟福对α粒子散射实验的解释是( )
A．使α粒子产生偏转的力主要是原子中电子对α粒子的作用力
B．使α粒子产生偏转的力是库仑力
C．原子核很小，α粒子接近它的机会很小，所以绝大多数的α粒子仍沿原来的方向前进
D．能产生大角度偏转的α粒子是穿过原子时离原子核近的α粒子解析：选BCD.原子核带正电与α粒子间存在库仑力，当α粒子靠近原子核时受库仑力而偏转，故B对，A错；由于原子核非常小，绝大多数粒子经过时离核较远因而运动方向几乎不变，只有离核很近的α粒子受到的库仑力较大，方向改变较多，故C、D对． 根据α粒子散射实验，卢瑟福提出了原子的核式结构模型，图18－2－5中虚线表示原子核所形成的电场的等势线，实线表示一个α粒子的运动轨迹，在α粒子从a运动到b再运动到c的过程中，下列说法中正确的是( )图18－2－5A．电场力先做负功，后做正功，总功等于零
B．加速度先变小，后变大
C．a、c两点的动能不相等
D．动能与电势能的和不变
【思路点拨】 由库仑定律及牛顿第二定律分析加速度的变化，由电场力做功与电势能的变化关系及动能定理分析能量的变化．【自主解答】 α粒子与原子核之间的作用力为库仑斥力，从a→b库仑力做负功，动能减少，电势能增加，从b→c库仑力做正功，动能增加，电势能减少，且a→b与b→c库仑力所做的总功为0，则a、c两点动能相等，故A正确，C错误；因为只有电场力做功，故动能与电势能的和不变，D正确；α粒子与原子核相距越近，库仑力越大，加速度越大，故从a→b→c加速度先增大后减小，B错误．【答案】 AD
【方法总结】 该题涉及了库仑定律、牛顿第二定律、能量守恒及电场力做功和能量转化关系的知识，学习时应注意前后知识的联系及知识的灵活应用．变式训练2 关于α粒子散射实验，下列说法中正确的是( )
A．绝大多数α粒子经过金箔后，发生了角度不太大的偏转
B．α粒子在接近原子核的过程中，动能减少，电势能减少
C．α粒子离开原子核的过程中，动能增大，电势能也增大
D．对α粒子散射实验的数据进行分析，可以估算出原子核的大小解析：选D.由于原子核占整个原子很小的一部分，十分接近核的α粒子很少，所以绝大多数α粒子几乎不偏转，故A错；由α粒子散射实验数据，卢瑟福估算出了原子核的大小，故D对；α粒子接近原子核的过程中，克服库仑力做功，所以动能减小，电势能增大，远离原子核时，库仑力做正功，动能增大，电势能减小，故B、C都错．课件37张PPT。第四节 玻尔的原子模型课前自主学案核心要点突破课堂互动讲练课标定位知能优化训练 第四节课标定位
学习目标：1.知道玻尔原子理论的基本假设．
2．知道能级、能级跃迁，会计算原子能级跃迁时辐射或吸收光子的能量．
3．知道玻尔对氢光谱的解释以及玻尔理论的局限性．
重点难点：1.玻尔原子理论的基本假设．
2．会计算原子能级跃迁时辐射或吸收光子的能量．课前自主学案一、玻尔原子理论的基本假设
1．轨道量子化
围绕原子核运动的电子轨道半径只能是某些
___________、_________数值，这种现象叫做轨道量子化．
2．能量量子化
(1)定态：电子在不同的轨道对应不同的______，
在这些状态中尽管电子在做变速运动，却不向外
____________，在这些状态中原子是________．不连续分立的状态辐射能量定态(2)能量量子化：电子在不同轨道对应不同的状态，原子在不同的状态中具有不同的______，因轨道是量子化的，所以原子的能量也是
___________，_________________实验充分说明了这一点．
(3)能级：把量子化的________称为能级，其中能量最低的状态叫做基态，其他的状态叫做
________．处于_______的原子最稳定．能量量子化的弗兰克—赫兹能量值激发态基态3．跃迁条件
(1)跃迁：当电子由能量较高(较低)的定态轨道跳到能量较低(较高)的定态轨道的过程．
(2)电磁辐射：当电子在不同的定态轨道间跃迁时就会放出或吸收一定频率的______，光子的能量值为：hν＝____________ (其中h是普朗克常量，ν是光子的频率，Em是高能级能量，En是低能级能量)．光子Em－En4．几个基本概念
(1)量子数：现代物理学认为原子的可能状态是___________，各状态的标号1,2,3,4，…，叫做________，一般用n表示．
(2)基态：原子能量______的状态．
(3)激发态：原子能量较______的状态(相对于基态)．
(4)电离：原子丢失________的过程．量子化的量子数最低高电子二、玻尔理论对氢光谱的解释
原子从较高的能态向低能态跃迁时，放出光子的能量等于前后两个能级之差，由于原子的能级是分立的，所以放出的光子的能量也是分立的，因此原子的发射光谱只有一些分立的亮线．三、玻尔模型的局限性
1．玻尔理论的成功之处
玻尔理论第一次将______观念引入原子领域．
提出了定态和______的概念，成功解释了氢原子光谱的实验规律．
2．玻尔理论的局限性
过多地保留了经典理论，即保留经典粒子的观念，把电子的运动看做经典力学描述下的轨道运动．量子跃迁3．电子云
原子中的电子没有确定的________值，我们只能描述电子在某个位置出现________的多少，把电子这种概率分布用疏密不同的点表示时，这种图像就像云雾一样分布在原子核周围，故称电子云．坐标概率核心要点突破一、玻尔氢原子理论
1．轨道量子化：围绕原子核运动的电子轨道半径不是连续的，而是分立的，这种轨道的不连续现象叫轨道量子化．电子的可能轨道半径rn＝n2r1，其中n叫量子数，对于氢原子r1＝0.53×10－10m.2．定态及能量量子化：电子在不同的轨道绕核运动，对应着原子不同的状态，在这些状态中原子是稳定的．电子虽然绕核旋转，但并不向外辐射能量，这些状态叫定态．原子在不同的状态中具有不同的能量，因此原子的能量也是量子化的．3．原子的跃迁：原子从一种定态(能量为Em)跃迁到另一定态(能量为En)时，它辐射或吸收一定频率的光子，从高能级向低能级跃迁辐射光子，反之吸收光子．光子的能量由这两个定态的能量差决定，即hν＝Em－En.可见，电子从一个轨道到另一个轨道，不是以螺旋线的形式改变半径大小的，而是从一个轨道上“跳跃”到另一个轨道上，玻尔将这种现象称为跃迁．即时应用(即时突破，小试牛刀)
1．玻尔在他提出的原子模型中所做的假设有( )
A．原子处在具有一定能量的定态中，虽然电子做加速运动，但不向外辐射能量
B．原子的不同能量状态与电子沿不同的圆轨道绕核运动相对应，而电子的可能轨道的分布是不连续的
C．电子从一个轨道跃迁到另一个轨道时，辐射(或吸收)一定频率的光子
D．电子跃迁时辐射的光子的频率等于电子绕核做圆周运动的频率解析：选ABC.A、B、C三项都是玻尔提出来的假设，其核心是原子定态概念的引入与能级跃迁学说的提出，也就是“量子化”概念，原子的不同能量状态与电子绕核运动的不同圆轨道相对应，是经典理论与量子化概念的结合．二、氢原子的能级及能级图
1．能级：对氢原子而言，核外的一个电子绕核运行时，若半径不同，则对应着的原子能量也不同，若使原子电离，外界必须对原子做功，使电子摆脱它与原子核之间库仑力的束缚，所以原子电离后的能量比原子其他状态的能量都高．我们把原子电离后的能量记为0，即选取电子离核无穷远处时氢原子的能量为零，则其他状态下的能量值均为负值．2．能级图：氢原子的能级图如图18－4－1所示．图18－4－1即时应用(即时突破，小试牛刀)
2．(2011年江苏南京六中高二期末)如图18－4－2为氢原子的能级图，A、B、C分别表示原子在三种不同能级跃迁时放出的光子，其中( )
A．频率最大的是B
B．波长最长的是C
C．频率最大的是A
D．波长最长的是B
答案：AB图18－4－22．由低能级向高能级跃迁
(1)原子吸收光子引起的跃迁
原子吸收光子后会从较低能级向高能级跃迁而被激发，光子的能量必须等于两能级的能量差，否则光子将不被吸收．但当处于n能级的电子电离时，只要光子的能量hν≥|En|就可被吸收，只不过入射光子的能量越大，产生的自由电子的动能越大．(2)实物粒子和原子作用而使原子激发的情况
当实物粒子和原子相碰时，由于实物粒子的动能可全部或部分地被原子吸收，所以只要入射粒子的动能大于或等于原子某两定态能量之差，就可使原子受激发而向较高能级跃迁．
3．能级跃迁时的能量变化
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，原子能量减小．反之，轨道半径增大时，原子电势能增大，电子动能减小，原子能量增大．即时应用(即时突破，小试牛刀)
3．(原创题)如图18－4－3画出了氢原子的四个能级，用下列几种能量的光子或电子作用于基态的氢原子，能使氢原子发生跃迁或电离的是( )
A．用11 eV的光子照射
B．用14 eV的光子照射
C．用11 eV的电子碰撞
D．用14 eV的电子碰撞图18－4－3解析：选BCD.氢原子中能级差没有为11 eV的，故11 eV的光子不能被氢原子吸收，又∵11 eV<13.6 eV，所以也不能使氢原子电离.14 eV的光子和电子都能使氢原子电离.11 eV的电子能使氢原子从n＝1跃迁到n＝2的能级，故选B、C、D.课堂互动讲练 如图18－4－4所示为氢原子最低的四个能级，当氢原子在这些能级间跃迁时：图18－4－4(1)有可能放出________种能量的光子．
(2)在哪两个能级间跃迁时，所放出光子波长最长？波长是多少？【答案】 (1)6 (2)见精讲精析变式训练1 如图18－4－5所示为氢原子的能级图．用光子能量为13.06 eV的光照射一群处于基态的氢原子，则可能观测到氢原子发射的不同波长的光有( )
A．15种 B．10种
C．4种 D．1种图18－4－5 氢原子在基态时轨道半径r1＝0.53×10－10m，能量E1＝－13.6 eV.电子的质量m＝9.1×10－31kg，电荷量e＝1.6×10－19C.求氢原子处于基态时：
(1)电子的动能；
(2)原子的电势能．【思路点拨】 电子绕核转动的动能可根据库仑力充当向心力求出，电子在某轨道上的动能与电势能之和，为原子在该定态的能量En，即En＝Ekn＋Epn，由此可求得原子的电势能．【答案】 (1)13.6 eV (2)－27.2 eV
【思维总结】 求解此类题目应注意把握两点：
(1)电子在某一轨道上绕核运动时，电子与原子核之间的库仑引力提供向心力．
(2)氢原子的能量En＝Ekn＋Epn.变式训练2 氢原子的核外电子由一个轨道跃迁到另一轨道时，可能发生的情况有( )
A．放出光子，电子动能减少，原子势能增加，原子的能量增加
B．放出光子，电子动能增加，原子势能减少，原子的能量减少
C．吸收光子，电子动能减少，原子势能增加，原子的能量增加
D．吸收光子，电子动能增加，原子势能减少，原子的能量减少解析：选BC.若电子从高能级向低能级跃迁，则放出光子，电子由离核较远的轨道到离核较近的轨道上运动，轨道半径减小，电场力做正功，动能增加，电势能减少，但由于放出光子，原子的能量减少；反之，从低能级向高能级跃迁， 吸收光子，电子到离核较远的轨道上运动，克服电场力做功，动能减少，电势能增加，原子的能量增加．故B、C正确，A、D错误．课件14张PPT。本章优化总结 专题归纳整合章末综合检测本章优化总结知识网络构建知识网络构建专题归纳整合2.四种核反应类型辨析【精讲精析】 选项B中的方程是卢瑟福当初用α粒子轰击氮原子核发现质子的方程，不是β衰变方程，选项B错误；重核裂变是指一个原子序数较大的核分裂成两个中等质量核的反应，而D选项不符合，D错误．只有选项A、C正确．
【答案】 AC重核的裂变和轻核的聚变，存在质量亏损，根据爱因斯坦质能方程ΔE＝Δmc2，质量亏损必然引起能量的变化，两种核反应都会向外释放能量，计算核能的方法如下：
1．质能方程ΔE＝Δmc2是计算释放核能多少的主要方法，其关键是质量亏损Δm的确定．
如Δm单位为kg，则ΔE＝Δmc2
如Δm单位为u，则ΔE＝Δm×931.5 MeV2．如果在核反应中无光子辐射，核反应释放的核能全部转化为新核的动能和新粒子的动能．在这种情况下计算核能的主要依据是：
(1)核反应过程中只有内力作用，故动量守恒．
(2)反应前后总能量守恒．
常见的反应类型：反应前总动能＋反应过程中释放的核能＝反应后总动能．课件32张PPT。第一节 原子核的组成课前自主学案核心要点突破课堂互动讲练课标定位知能优化训练 第一节课标定位
学习目标：1.知道什么是天然放射现象．
2．知道三种射线的本质和区分方法．
3．知道原子核的组成，知道什么是同位素．
重点难点：1.三种射线的本质特征和区分方法．
2．原子核的组成．课前自主学案一、天然放射现象
1．1896年，法国物理学家___________发现，铀和含铀矿物都能发出看不见的射线，这种射线可以穿透黑纸使照相底版感光．物质发射射线的性质称为____________，具有放射性的元素称为
_____________．
2．玛丽·居里和她的丈夫皮埃尔·居里发现了两种放射性更强的新元素，命名为_____、_____．贝可勒尔放射性放射性元素钋镭3．放射性元素自发地发出射线的现象叫
_______________，原子序数大于或等于_____的元素，都能自发地发出射线，原子序数小于83的元素，有的也能放出射线．
二、射线到底是什么
1．α射线实际上就是____________，速度可
达到光速的1/10，其_________能力强，穿透能力较差，在空气中只能前进几厘米，用
________就能把它挡住．天然放射现象83氦原子核电离一张纸2．β射线是高速___________，它速度很大，可达光速的99%，它的穿透能力较强，______能力较弱，很容易穿透黑纸，也能穿透几毫米厚的________．
3．γ射线呈电中性，是能量很高的________，
波长很短，在10－10 m以下，它的_________作用更小，但穿透能力更强，甚至能穿透几厘米厚的_______和几十厘米厚的混凝土．电子流电离铝板电磁波电离铅板三、原子核的组成
1．质子的发现：卢瑟福用α粒子轰击氮原子核，发现了_____，质子的实质是氢原子核．
2．中子的发现：卢瑟福的学生查德威克通过实验证实了_______的存在．
3．原子核的组成：原子核是由______组成，质子和中子统称为_______．质子中子质子核子质量数电荷数质子数中子数同一位置核心要点突破一、对放射线的认识
1．α、β、γ射线性质、特征比较2.在电场、磁场中偏转情况的比较
(1)在匀强电场中，α射线偏离较小，β射线偏离较大，γ射线不偏离，如图19－1－1.图19－1－1(2)在匀强磁场中，α射线偏转半径较大，β射线偏转半径较小，γ射线不偏转，如图19－1－2.图19－1－2特别提醒：(1)如果一种元素具有放射性，那么不论它是以单质的形式存在，还是以某种化合物的形式存在，放射性都不受影响．也就是说，放射性与元素存在的状态无关，放射性仅与原子核有关．因此，原子核不是组成物质的最小微粒，原子核也存在着一定结构．
(2)β射线是原子核变化时产生的，电子并不是原子核的组成部分．即时应用(即时突破，小试牛刀)
1．天然放射物质的射线包含三种成分，下列说法中不正确的是( )
A．α射线的本质是高速氦核流
B．β射线是不带电的光子流
C．三种射线中电离作用最强的是α射线
D．一张厚的黑纸可以挡住α射线，但挡不住β射线和γ射线
答案：B二、对原子核组成的理解
1．原子核的组成
(1)概述
原子核是由质子、中子构成的，质子带正电，中子不带电．原子核内质子和中子的个数并不一定相同．
(2)基本关系：核电荷数＝质子数(Z)＝元素的原子序数＝核外电子数．
质量数(A)＝核子数＝质子数＋中子数．2．对核子数、电荷数、质量数的理解
(1)核子数：质子和中子质量差别非常微小，二者统称为核子，所以质子数和中子数之和叫核子数．
(2)电荷数(Z)：原子核所带的电荷总是质子电荷的整数倍，通常用这个整数表示原子核的电荷数，叫做原子核的电荷数．
(3)质量数(A)：原子核的质量等于核内质子和中子的质量的总和，而质子与中子质量几乎相等，所以原子核的质量几乎等于单个核子质量的整数倍，这个整数叫做原子核的质量数．解析：选B.明确原子核的符号的含义：A表示质量数，Z表示质子数，则中子数为A－Z，所以B正确．课堂互动讲练 将α、β、γ三种射线分别射入匀强磁场和匀强电场，图19－1－3中表示射线偏转情况中正确的是( )图19－1－3【思路点拨】 根据三种射线的实质分析在电磁场中的受力及运动规律．
【精讲精析】 已知α粒子带正电，β粒子带负电，γ射线不带电，根据正、负电荷在磁场中运动受洛伦兹力方向和正、负电荷在电场中受电场力方向，可知A、B、C、D四幅图中α、β粒子的偏转方向都是正确的，但偏转的程度需进一步判断．【答案】 AD
【方法总结】 (1)因为α粒子带正电，β粒子带负电，γ不带电，所以α、β会在电场或磁场中偏转，γ射线不偏转．
(2)α、β粒子在电场中做类平抛运动，用平抛的规律研究，在磁场中做圆周运动利用洛伦兹力提供向心力进行研究．变式训练1 如图19－1－4所示，x为未知的放射源，L为薄铝片，若在放射源和计数器之间加上L后，计数器的计数率大幅度减小，在L和计数器之间再加竖直向下的匀强磁场，计数器的计数率不变，则x可能是( )
A．α和β的混合放射源
B．纯α放射源
C．α和γ的混合放射源
D．纯γ放射源图19－1－4解析：选C.在放射源和计数器之间加上铝片后，计数器的计数率大幅度减小，说明射线中有穿透力很弱的粒子，即α粒子，在铝片和计数器之间再加竖直向下的匀强磁场，计数器的计数率不变，说明穿过铝片的粒子中无带电粒子，故只有γ射线．因此放射源可能是α和γ的混合放射源．【思路点拨】 通过质量数、质子数、中子数、核电荷数、电子数间的关系确定相应数值；利用洛伦兹力充当向心力求出两种同位素运动的轨道半径之比．
【自主解答】 (1)镭核中的质子数等于其原子序数，故质子数为88，中子数N等于原子核的质量数A与质子数Z之差，即N＝A－Z＝226－88＝138.
(2)镭核所带电荷量
Q＝Ze＝88×1.6×10－19 C
＝1.41×10－17 C.【答案】 见自主解答
【方法总结】 核电荷数与原子核的电荷量是不同的，组成原子核的质子的电荷量都是相同的，所以原子核的电荷量一定是质子电荷量的整数倍，我们把核内的质子数叫核电荷数，而这些质子所带电荷量的总和才是原子核的电荷量．本题容易把电荷数误认为是原子核的电荷量而造成错解．解析：选A.根据原子核的表示方法得核外电子数＝质子数＝67，中子数为166－67＝99，故核内中子数与核外电子数之差为99－67＝32，故A对，B、C、D错．课件26张PPT。第二节 放射性元素的衰变课前自主学案核心要点突破课堂互动讲练课标定位知能优化训练 第二节课标定位
学习目标：1.知道衰变的概念，知道原子核衰变时遵守的规律．
2．知道α、β衰变的实质，知道γ射线是怎样产生的．
3．知道什么是半衰期，知道半衰期的统计意义，会利用半衰期解决相关问题．
重点难点：1.α、β衰变的实质及衰变规律．
2．对半衰期概念的理解和利用半衰期解决相关问题．课前自主学案一、原子核的衰变
1．衰变：原子核由于放出________或________而转变为新核的变化．
2．衰变形式：常见的衰变有两种，放出α粒子的衰变为________，放出β粒子的衰变叫β衰变，而γ射线是伴随α射线或β射线产生的．α粒子β粒子α衰变电荷数质量数二、半衰期
1．概念：放射性元素的原子核有_________发生衰变所需的时间叫做这种元素的半衰期，放射性元素的半衰期描述的是大量原子核的统计规律．
2．特点：半衰期与放射性元素的物理、化学状态____________，只由核的内部因素决定，不同的元素有_______的半衰期．半数没有关系不同核心要点突破(2)核反应的生成物一定要以实验为基础，不能凭空只依据两个守恒而杜撰出不符合实际的生成物来书写核反应方程．
(3)当放射性物质发生连续衰变时，原子核中有的发生α衰变，有的发生β衰变，同时伴随着γ辐射．
3．衰变的实质
(1)α衰变：在放射性元素的原子核中，2个中子和2个质子结合得比较牢固，有时会作为一个整体从较大的原子核中被抛射出来，这就是放射性元素发生的α衰变现象．(2)β衰变：原子核中的中子转化成一个质子和一个电子即β粒子，使核电荷数增加1.但β衰变不改变原子核的质量数．
(3)γ衰变：原子核发生α衰变或β衰变后产生的新核处于能量较大的不稳定状态，在变为能量较小的稳定状态过程中，以γ光子的形式放出能量．即时应用(即时突破，小试牛刀)
1．对天然放射现象，下列说法中正确的是( )
A．α粒子带正电，所以α射线一定是从原子核中射出的
B．β粒子带负电，所以β射线有可能是核外电子
C．γ粒子是光子，所以γ射线有可能是由原子发光产生的
D．α射线、β射线、γ射线都是从原子核内部释放出来的解析：选AD.α衰变的实质是原子核中的两个质子和两个中子结合成一个氦核放出的，β衰变的实质是一个中子变成一个质子和一个电子，然后释放出电子，γ射线伴随α衰变和β衰变的产生而产生，所以这三种射线都是从原子核内部释放出来的，故A、D正确，B、C错误．2．影响因素：放射性元素衰变的快慢是由原子核内部因素决定的，跟原子所处的物理状态(如温度、压强)或化学状态(如单质、化合物)无关．
3．适用条件：半衰期是一个统计概念，是对大量的原子核衰变规律的总结，对于一个特定的原子核，无法确定何时发生衰变，但可以确定各个时刻发生衰变的概率，即某时衰变的可能性，因此，半衰期只适用于大量的原子核．即时应用(即时突破，小试牛刀)
2．(2011年邯郸检测)下列关于放射性元素的半衰期的几种说法，正确的是( )
A．同种放射性元素，在化合物中的半衰期比单质中长
B．把放射性元素放在低温处，可以减缓放射性元素的衰变
C．放射性元素的半衰期与元素所处的物理和化学状态无关，它是一个统计规律，只对大量的原子核才适用
D．氡的半衰期是3.8天，若有4个氡原子核，则经过7.6天后就只剩下一个解析：选C.放射性元素的半衰期与其是单质还是化合物无关，与所处的物理、化学状态无关，只取决于原子核的内部因素，故A、B错；半衰期是一个统计规律，对于少量的原子核不适用，故C对D错．课堂互动讲练【思维总结】 (1)写衰变方程的基本原则是质量数和电荷数守恒，依据这两个原则列方程就可确定α衰变和β衰变的次数．
(2)计算衰变前后核的质子数和中子数的差值，除了可根据衰变的实质分析外，也可根据质量数、质子数、中子数的关系进行计算．解析：选B.新核的质量数＝232－4×6＝208
核电荷数＝90－2×6＋1×4＝82
∴中子数＝208－82＝126
B正确．【答案】 B变式训练2 有甲、乙两种放射性元素，它的半衰期分别是τ甲＝15天，τ乙＝30天，它们的质量分别为m甲、m乙，经过60天这两种元素的质量相等，则它们原来的质量之比M甲∶M乙是( )
A．1∶4 B．4∶1
C．2∶1 D．1∶2课件26张PPT。第五节 核力与结合能课前自主学案核心要点突破课堂互动讲练课标定位知能优化训练 第五节课标定位
学习目标：1.知道核力是只存在于相邻核子间的短程强相互作用力．
2．会根据质量数守恒和电荷数守恒写出核反应方程．
3．认识原子核的结合能，并能根据质量亏损利用质能方程计算结合能．
重点难点：1.对爱因斯坦质能方程的理解．
2．原子核的结合能的计算．课前自主学案一、核力与四种基本相互作用
1．核力：原子核里的_______间存在着相互作用的核力，______把核子紧紧地束缚在核内，形成稳定的原子核．
2．核力特点：(1)核力是_______相互作用的一种表现，在它的作用范围内，核力比库仑力大得多．
(2)核力是__________，作用范围在______________之内．
(3)每个核子只跟______的核子发生核力作用，这也称为核力的_________．核子核力强短程力1.5×10－15m饱和性邻近3．基本相互作用：(1)长程力：一种是
_____________，另一种是_________．
(2)短程力：一种是______，另一种是_____．
弱力是引起β衰变的原因．
二、原子核中质子与中子的比例
自然界中较轻的原子核，质子数与中子数
____________，但对于较重的原子核，中子数______质子数，越重的元素，两者相差
_________．万有引力电磁力强力弱力大致相等大于越多三、结合能
1．结合能：原子核是核子结合在一起构成的，要把它们分开，也需要能量，这就是原子核的结合能．结合能并不是由于核子结合成原子核而具有的能量，而是为把核子分开而需要的能量．
2．比结合能：原子核的结合能与核子数
_______，称做比结合能，也叫______结合能．比结合能越大，原子中核子结合得越_______，原子核越_______．之比平均牢固稳定四、质量亏损
1．爱因斯坦质能方程___________.
(1)物体具有的能量与它的质量成正比，物体的能量增大了，质量也________；能量减小，质
量也_______．E＝mc2增大减小(2)任何质量为m的物体都具有大小相当于
________的能量．
(3)在国际单位制中E、m、c的单位分别取
______、_______、_______．
(4)由E＝mc2得ΔE＝__________，ΔE对应着Δm质量的能量．
2．质量亏损：原子核的质量_________组成它
的核子的质量之和的现象． mc2焦千克米/秒Δmc2小于核心要点突破一、对质量亏损和质能方程的理解
1．对质量亏损的理解
(1)在核反应中仍遵守质量守恒和能量守恒，所谓的质量亏损并不是这部分质量消失或质量转变为能量．物体的质量应包括静止质量和运动质量，质量亏损是静止质量的减少，减少的静止质量转化为与辐射能量相联系的运动质量．
(2)质量亏损也不是核子个数的减少，核反应中核子个数是不变的．2．对质能方程的理解
(1)爱因斯坦质能方程反映了质量亏损与释放能量间的数量关系ΔE＝Δmc2，或物体的质量与其总能量的数量关系E＝mc2，此方程揭示了质量和能量不可分割，一定质量的物体所具有的总能量是一定的，等于光速的平方与其质量的乘积，这里所说的总能量不是单指物体的动能、核能或其他哪一种能量而是物体所具有的各种能量之和，物体质量增加则总能量增加，质量减小，总能量随之减小，二者在数值上存在着简单的正比关系．(2)切记不要误认为亏损的质量转化为能量．核反应过程中质量亏损，是静止的质量减少，辐射γ光子的动质量刚好等于亏损的质量，即反应前后仍然遵循质量守恒和能量守恒．即时应用(即时突破，小试牛刀)
1．关于质能方程，下列哪些说法是正确的( )
A．质量减少，能量就会增加，在一定条件下质量转化为能量
B．物体获得一定的能量，它的质量也相应地增加一定值
C．物体一定有质量，但不一定有能量，所以质能方程仅是某种特殊条件下的数量关系
D．某一定量的质量总是与一定量的能量相联系的解析：选BD.质能方程E＝mc2表明某一定量的质量与一定量的能量是相联系的，当物体获得一定的能量，即能量增加某一定值时，它的质量也相应增加一定值，并可根据ΔE＝Δmc2进行计算，所以B、D正确．二、对结合能的理解及核能的计算
1．对结合能的理解
(1)结合能：由于核力的存在，核子结合成原子核时要放出一定的能量，原子核分解成核子时，要吸收同样多的能量．核反应中放出或吸收的能量称为原子核的结合能．
(2)比结合能
原子核的结合能与其核子数之比，称作比结合能．不同原子核的比结合能随质量数变化图线如图19－5－1所示．图19－5－1比结合能的大小反映核的稳定程度，比结合能越大，原子核就越难拆开，表示该核就越稳定．当比结合能较小的原子核转化成比结合能较大的原子核时，就可释放核能．
2．核能的计算
(1)根据质量亏损计算，步骤如下：
①根据核反应方程，计算核反应前和核反应后的质量亏损Δm.
②根据爱因斯坦质能方程ΔE＝Δmc2计算核能，其中Δm的单位是千克，ΔE的单位是焦耳．②根据1原子质量单位(u)相当于931.5 MeV能量，用核子结合成原子核时质量亏损的原子质量单位数乘以931.5 MeV，即ΔE＝Δm×931.5 MeV.
Δm的单位是u，ΔE的单位是MeV.
(3)利用比结合能来计算核能
原子核的结合能＝核子的平均结合能×核子数．核反应中反应前系统内所有原子核的总结合能与反应后生成的所有新核的总结合能之差，就是该次核反应所释放(或吸收)的核能．解析：反应前总质量：MN＋MHe＝18.01140 u，
反应后总质量：MO＋MH＝18.01269 u.
可以看出：反应后总质量增加，故该反应是吸收能量的反应．
吸收的能量利用ΔE＝Δm·c2来计算，若反应过程中质量增加1 u，就会吸收931.5 MeV的能量，
ΔE＝(18.01269－18.01140)×931.5 MeV＝1.2 MeV.
答案：吸收能量 1.2 MeV课堂互动讲练 关于核力的说法正确的是( )
A．核力同万有引力没有区别，都是物体间的作用
B．核力就是电磁力
C．核力是短程力，作用范围在1.5×10－15 m之内
D．核力与电荷有关【精讲精析】 核力是短程力，超过1.5×10－15 m，核力急剧下降几乎消失，故C对；核力与万有引力、电磁力不同，故A、B不对；核力与电荷无关，故D错．
【答案】 C
【方法总结】 核力是强相互作用力，是与万有引力、库仑力、电磁力不同性质的一种力．变式训练 对核力的认识，下列正确的是( )
A．任何物体之间均存在核力
B．核力广泛存在于自然界中的核子之间
C．核力只存在于质子之间
D．核力只发生在相距1.5×10－15 m的核子之间，大于0.8×10－15 m为吸引力，而小于0.8×10－15 m为斥力
解析：选D.由核力的特点知道，只有相距1.5×10－15 m的核子之间存在核力，核力发生在质子与质子，质子与中子之间，由此知D正确，A、B、C错误．【思路点拨】 求出反应过程中的质量亏损，再由质能方程或原子单位质量与能的关系即可求解．【自主解答】 粒子结合前后的质量亏损为
Δm＝2mH＋mn－mα＝2×1.007277 u＋1.008665 u－3.002315 u＝60.020904 u
法一：由爱因斯坦质能方程得，结合能为
ΔE＝Δmc2＝0.020904×1.6606×10－27×(3×108)2 J＝3.1242×10－12J.
法二：由于1 u相当于931.5 MeV，则结合能为
E＝0.020904×931.5 MeV＝19.4721 MeV.【答案】 19.4721 MeV(或3.1242×10－12J)
【题后反思】 (1)Δm的单位用千克，c＝3×108 m/s，此时能量ΔE的单位为焦耳．
(2)Δm的单位用u，此时ΔE＝Δm×931.5 MeV.课件43张PPT。第八节 粒子和宇宙课前自主学案核心要点突破课堂互动讲练课标定位知能优化训练 第八节课标定位
学习目标：1.知道什么是裂变、什么是聚变，了解裂变和聚变的特点．
2．知道链式反应，并能计算裂变释放的核能．
3．会写出聚变反应方程并能计算聚变释放的核能．
4．了解基本粒子、夸克模型及宇宙的演化．
重点难点：裂变、聚变释放的核能的计算．课前自主学案中子临界体积二、核电站
1．工作原理
现以压水式反应堆核电站为例，讨论电站的工作原理，压水式反应堆核电站包括：压水堆本体，由蒸汽发生器、称压器、主泵构成的一回路系统，二回路系统，汽轮发电机组以及为支持系统正常运行并保证反应堆安全而设置的辅助系统，回路系统是蒸汽供应系统，将反应堆释放的内能，由冷却剂带到蒸汽发生器中，产生蒸汽；二回路系统是蒸汽驱动汽轮发电机组进行发电的系统，与常规火电厂汽轮发电系统基本相同．2．核燃料：目前核电站反应堆以_______为燃料．
3．_______________是核电站的心脏，它是一种用人工控制链式反应的装置，可以使核能较平缓地释放出来，裂变反应堆的结构和工作原理如下表：裂变反应堆较大很高温度多4．太阳内部和许多恒星内部，温度高达107K以上，其反应就是_______反应的实例．
四、受控热核反应
聚变与裂变相比有很多优点，第一，轻核聚变产能效率高；第二，地球上聚变燃料的储量丰富；第三，轻核聚变更为安全、清洁．热核五、粒子和宇宙
1．“基本粒子”不基本
在19世纪末，人们认为光子、______、______和________是组成物质的不可再分的最基本的粒子，20世纪后半期，科学家发现质子、中子也有着自己的复杂结构，于是基本粒子不再“基本”．
2．发现新粒子
(1)新粒子：1932年发现正电子，1937年发现μ子，1947年发现K介子和π介子；以后又发现了质量比质子大的叫做_________．电子质子中子超子(2)反粒子：实验中发现，对应着许多粒子都存在着质量与它相同而电荷及其他一些物理性质______的粒子，叫做反粒子．例如，电子的反粒子是正电子，质子的反粒子是反质子等．
(3)粒子分类：按照粒子与各种相互作用的关系分为三大类：_______、轻子和________．
3．夸克模型
(1)什么是夸克：强子(质子、中子)有着自己复杂的结构，它们有更为基本的成分组成，科学家认为这种成分叫夸克．相反强子媒介子下夸克底夸克电子电荷自由的状态单个出现4．宇宙的演化：宇宙起源于一次大爆炸，这种理论被称为宇宙__________理论．大爆炸5．恒星的演化
恒星的最后归宿是：质量小于太阳质量的1.4倍的恒星会演变成__________，即体积很小，质量不太小的恒星；质量大于1.4倍小于2倍太阳质量的恒星，会演变成________；更大质量的恒星，会演变成“________”．白矮星中子星黑洞核心要点突破一、链式反应
1．对链式反应的理解：当中子进入铀235后，便形成了处于激发态的复核．复核中由于核子的激烈运动，使复核变成不规则的形状，核子间的距离增大，因而核力减弱，使得复核由于质子间的斥力作用而不能恢复原状，这样就分裂成几块，同时放出2～8个中子；这些中子又引起其他铀核裂变，这样，裂变就会不断进行下去，释放出越来越多的核能．这样叫链式反应，如图19－6－1所示．图19－6－12．链式反应的条件
(1)铀块的体积大于临界体积．
(2)铀块的质量大于临界质量．
以上两个条件满足一个即可．即时应用(即时突破，小试牛刀)
1．关于铀核裂变，下述说法中正确的是( )
A．铀核裂变的产物是多种多样的，但只能裂变成两种不同的核
B．铀核裂变时还能同时释放2～3个中子
C．为了使裂变的链式反应容易进行，最好用纯铀235
D．铀块的体积对产生链式反应无影响解析：选BC.铀核受到中子的轰击，会引起裂变，裂变的产物是各种各样的，具有极大的偶然性，但裂变成两块的情况多，也有的分裂成多块，并放出几个中子，铀235受中子的轰击时，裂变的概率大，而铀238只有俘获能量在1 MeV以上的中子才能引起裂变，且裂变的几率小．而要引起链式反应，需使铀块体积超过临界体积．故上述选项B、C正确．聚变的条件是，必须使轻核接近核力发生作用的距离10－15m，这要克服电荷间强大的斥力作用，要求使轻核具有足够大的动能．要使原子核具有足够大的动能，就要给它们加热，使物质达到几百万开尔文的高温，剧烈的热运动使轻核聚合放出更大的能量．聚变一旦发生，就不再需要外界给它能量，靠自身产生的热就会使反应继续下去．2．聚变比裂变反应放出更多能量的原因
平均每个核子放能较多，是裂变反应的3～4倍．如一个氚核和一个氘核结合成一个氦核时放出能量17.6 MeV，平均每个核子放出能量约3.5 MeV；而铀235裂变时，平均每个核子放出能量为1 MeV.即时应用(即时突破，小试牛刀)
2．关于聚变，以下说法中正确的是( )
A．两个轻核聚变为中等质量的原子核时放出能量
B．同样质量的物质发生聚变时放出的能量比同样质量的物质裂变时释放的能量大好多倍
C．聚变反应的条件是聚变物质的体积达到临界体积
D．发生聚变反应时的原子核必须有足够大的动能解析：选BD.两个轻核聚合为较大质量的原子核就可释放能量，但其生成物不是中等质量的核，故A错误．聚变反应放出的能量比同样质量的物质裂变时释放的能量大得多，这点由聚变反应的特点我们就可以知道，故B正确．裂变反应的条件是裂变物质的体积达到临界体积，而聚变反应的条件是原子核间距达到10－15 m，故要求足够大的动能克服原子核间的斥力做功，故C错，D正确．课堂互动讲练 在所有能源中核能具有能量密度大、区域适应性强的优势，在核电站中，核反应堆释放的核能被转化为电能．核反应堆的工作原理是利用中子轰击重核发生裂变反应，释放出大量核能．反应方程下方的数字是中子及有关原子的静止质量(以原子质量单位u为单位)．已知1 u的质量对应的能量为931.5 MeV，求此裂变反应过程中，
(1)亏损质量为原子质量单位的多少倍？
(2)释放出的能量是多少？
(3)平均每个核子释放的能量有多大？答案：(1)0.1933 (2)180 MeV (3)0.766 MeV 核聚变能是一种具有经济性能优越、安全可靠、无环境污染等优势的新能源．近几年来，受控核聚变的科学可行性已得到验证，目前正在突破关键技术，最终将建成商用核聚变电站．一种常见的核聚变反应是由氢的同位素氘(又叫重氢)和氚(又叫超重氢)聚合成氦，并释放一个中子．若已知氘原子的质量为2.0141 u，氚原子的质量为3.0160 u，氦原子的质量为4.0026 u，中子的质量为1.0087 u,1 u＝1.66×10－27kg.(1)写出氘和氚聚变的反应方程；
(2)试计算这个核反应释放出来的能量；
(3)若建一座功率为3.0×105 kW的核聚变电站，假设聚变所产生的能量有一半转化成了电能，求每年要消耗的氘的质量？(一年按3.2×107 s计算，光速c＝3.0×108 m/s，结果取两位有效数字)【方法总结】 (1)在任何核反应中，质量数和电荷数均保持守恒，这是我们确定核反应方程的理论基础．
(2)核能的计算主要是利用质能方程，在计算过程中，对核反应方程一定要配平后再计算质量亏损．注意在计算质量亏损时使用的是参与反应的原子核的质量．变式训练2 一个质子和两个中子聚变为一个氚核，已知质子质量mH＝1.0073 u，中子质量mn＝1.0087 u，氚核质量m＝3.018 u.
(1)写出聚变方程．
(2)释放出的核能有多大？
(3)平均每个核子释放的能量有多大？答案：见解析课件33张PPT。第四节 放射性的应用与防护课前自主学案核心要点突破课堂互动讲练课标定位知能优化训练 第四节课标定位
学习目标：1.知道探测射线的方法．
2．掌握核反应的概念和原子核的人工转变．
3．知道放射性同位素，了解放射性的应用和防护．
重点难点：1.原子核的人工转变．
2．放射性同位素的特点和应用．课前自主学案一、探测射线的方法
探测器材的设计思路：粒子使气体或液体电离，以这些离子为核心，过饱和气体会产生________，过热液体会产生气泡．射线中的粒子会使照相乳胶感光．射线中的粒子会使____________产生荧光．云雾荧光物质1．威耳逊云室
其结构为一个圆筒状容器，上盖透明，底部是一个可在小范围活动的__________．实验时先往容器内加入少量的酒精，使容器内形成饱和蒸气，然后迅速下拉活塞，气体迅速膨胀，温度降低，酒精蒸气达到__________状态．粒子穿过该空间时，沿途使气体分子__________产生离子，过饱和蒸气就会以这些离子为核心
_____________，于是显示出射线的径迹．活塞过饱和电离凝结成雾滴2．气泡室
与云室原理类似，只是容器里装的是液体，并控制里面液体的温度和压强，使温度略低于液体的沸点．当气泡室内的___________突然降低时，液体的_________变低，因此液体过热，粒子通过液体时在它周围有气泡形成，显示出粒子的径迹来．压强沸点3．盖革－米勒计数器
它的主要部分是一个计数器，外面是玻璃管，里面有一个接在电源负极上的____________，筒内中间有一根接电源正极的__________，里面充入______气体以及少量______________蒸气．当射线通过管内时，会使气体________，产生的________在电场中加速，再与气体分子碰撞，又使气体电离，产生电子……一个粒子进入玻璃管内就会产生大量的电子，这些电子到达阳极，就形成一次瞬间导电，电路中形成一次____________，电子仪器把这次脉冲记录下来．导电圆筒金属丝惰性酒精或溴电离电子电流脉冲二、核反应
1．定义：原子核在___________的轰击下产生____________的过程．
2．原子核的人工转变
(1)1919年_________用α粒子轰击氮原子核，产生了氧的一种同位素，同时产生一个质子．其他粒子新原子核卢瑟福质量数电荷数放射性四、放射性同位素的应用
共有两个方面：一方面是应用它的______．另一方面是作__________．
五、辐射与安全
人类从来就生活在有放射性的环境之中，
______的射线对人体组织有破坏作用．要防止____________对水源、空气、用具等的污染．射线示踪原子过量放射性物质核心要点突破一、对核反应的认识及几个常见的核反应方程
1．条件：用α粒子、质子、中子，甚至用γ光子轰击原子核使原子核发生转变．
2．实质：用粒子轰击原子核并不是粒子与核碰撞将原子核打开，而是粒子打入原子核内部使核发生了转变．
3．遵循的规律
(1)质量数、电荷数守恒．
(2)动量守恒．5．人工转变核反应与衰变的比较
原子核的人工转变，是一种核反应，是其他粒子与原子核相碰撞的结果，需要一定的装置和条件才能发生，而衰变是原子核的自发变化，它不受物理化学条件的影响．答案：B二、放射性同位素的应用
1．利用它的射线
(1)利用γ射线的贯穿本领，可用γ射线探伤等．
(2)利用α射线的电离作用很强，可消除有害静电．
(3)利用γ射线对生物组织的物理和化学作用，可用来使种子发生变异，培育良种、灭菌消毒．
(4)利用放射线的能量，在医疗上，常用以抑制甚至杀死病变组织，还可以轰击原子核，诱发核反应．2．作示踪原子
由于放射性同位素跟同种元素的其他同位素相比，具有相同的质子数，核外电子数相同，因此一种元素的各个同位素都有相同的化学性质，如果在某一元素掺入一些放射性同位素，那么该元素无论经过什么变化，它的放射性同位素也经历同样的变化过程，而放射性同位素不断地放出射线，再用仪器探测这些射线，即可知道元素的行踪，这种用途的放射性元素叫示踪原子，放射性元素作示踪原子的用途也很多．(1)在农业生产中，探测农作物在不同的季节对元素的需求．
(2)在工业上，检查输油管道上的漏油位置．
(3)在生物医疗上，可以检查人体对某元素的吸收情况，也可以帮助确定肿瘤的部位和范围．即时应用(即时突破，小试牛刀)
2．下列哪些应用是把放射性同位素作为示踪原子的( )
A．利用钴60治疗肿瘤等疾病
B．γ射线探伤
C．利用含有放射性碘131的油，检测地下输油管的漏油情况
D．把含有放射性同位素的肥料施给农作物用以检测农作物吸收养分的规律解析：选CD.利用钴60治疗肿瘤和γ射线探伤是利用射线能量高，贯穿本领大的特点，故A、B错误；C、D两项是利用放射性同位素作为示踪原子，故均正确．课堂互动讲练【答案】 见自主解答
【方法总结】 根据实验反应事实和质量数守恒和电荷数守恒确定新核的电荷数和质量数，然后写出核反应方程．变式训练1 用中子轰击铝27，产生钠24和X粒子，钠24具有放射性，它衰变后变成镁24，则X粒子和钠的衰变过程分别是( )
A．质子、α衰变 B．电子、α衰变
C．α粒子、β衰变 D．正电子、β衰变 用人工方法得到放射性同位素，这是一个很重要的发现．天然放射性同位素只不过40几种，而今天人工制造的放射性同位素已达1000多种，每种元素都有放射性同位素．放射性同位素在农业、医疗卫生和科学研究的许多方面得到了广泛的应用．
(1)带电的验电器在放射线照射下电荷会很快消失．其原因是( )A．射线的贯穿作用
B．射线的电离作用
C．射线的物理、化学作用
D．以上三个选项都不是图19－3－1(2)图19－3－1是工厂利用放射线自动控制铝板厚度的装置示意图．如工厂生产的是厚度为1 mm的铝板，在α、β、γ三种射线中，你认为对铝板的厚度起主要作用的是________射线．
(3)在我国首先用人工方法合成牛胰岛素时，需要证明人工合成的牛胰岛素结晶跟天然牛胰岛素的结晶是同一种物质，为此曾采用放射性同位素14C作________．【精讲精析】 (1)选B.因放射线的电离作用，空气中与验电器所带电荷电性相反的离子与之中和，从而使验电器所带电荷消失．
(2)α射线穿透物质的本领弱，不能穿透厚度为1 mm的铝板，因而探测器不能探测，γ射线穿透物质的本领极强，穿透1 mm厚的铝板和几 mm厚的铝板打在探测器上很难分辨，β射线也能够穿透1 mm甚至几毫米厚的铝板，但厚度不同，穿透后β射线的强度明显不同，探测器容易分辨．(3)把掺入14C的人工合成的牛胰岛素与天然牛胰岛素混合到一起，经过多次重新结晶后，得到了放射性14C分布均匀的牛胰岛素结晶，这就证明了人工合成的牛胰岛素与天然牛胰岛素完全融为一体，它们是同一种物质．这种把放射性同位素的原子掺到其他物质中去，让它们一起运动、迁移，再用放射性探测仪器进行追踪，就可以知道放射性原子通过什么路径，运动到哪里了，是怎样分布的，从而可以了解某些不容易察明的情况或规律，人们把作这种用途的放射性同位素叫做示踪原子．【答案】 见精讲精析
【方法总结】 这是一道运用放射线的特性解决实际问题的试题．要求同学们对这三种射线的穿透性有所了解，并具有一定的表达能力．放射源放出的三种射线的贯穿本领不同，如果遮挡物的厚度不同，会引起贯穿后射线的强度发生变化，利用这一特点，可实现自动控制．变式训练2 关于放射性同位素的作用，下面说法正确的是( )
A．利用射线的穿透性检查金属制品，测量物体的密度和厚度
B．利用射线的电离本领消除有害的静电积累
C．利用射线的生理效应来消毒、杀菌和治疗肿瘤
D．利用放射性同位素作示踪原子解析：选BD.放射线的应用主要表现在利用放射线的穿透能力、电离能力和物理、化学能力以及利用放射线同位素作为示踪原子，所以选项D正确；利用射线能够检测金属制品的厚度，但不能测量密度，所以选项A错误；利用射线的电离作用可以消除静电，所以选项B正确；治疗肿瘤是利用了射线的贯穿能力和高能量，所以选项C错误．
