课件12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．人船模型：此类问题关键在于确定物体位移间的关系，并结合动量守恒求解．
2．完全非弹性碰撞模型：此类问题特点是最后物体“合”为一体，具有共同的末速度．通常利用动量守恒结合功能关系求解．
3．爆炸模型：此类问题动量守恒，其他形式的能转化为物体的动能，满足能量守恒． 如图1－1所示，质量M为4 kg的平板小车静止在光滑的水平面上，小车左端放一质量为1 kg的木块，车的右端固定一个轻质弹簧．现使木块以10 m/s的初速度水平向右滑行，木块在与弹簧相碰后又沿原路返回，并恰好能达到小车的左端，求：
(1)弹簧被压缩到最短时平板车的速度v；
(2)木块返回小车左端时
的动能Ek；
(3)弹簧获得的最大弹性
势能Epm.图1－1【精讲精析】 (1)设木块的初速度为v0，
当弹簧被压缩到最短时，木块和小车速度相等．
对于木块和小车构成的系统，水平方向动量守恒．
所以有：mv0＝(M＋m)v，解得v＝2 m/s(向右)．
(2)木块与弹簧碰后相对小车向左运动，当木块相对小车静止时，木块相对小车到达左边最远点．因此木块恰能到小车的左端时，两者同速．由动量守恒可知此时v块＝v车＝2 m/s.【答案】 (1)2 m/s 方向向右 (2)2 J (3)20 J1．多体问题
对于两个以上的物体组成的物体系，由于物体较多，相互作用的情况也不尽相同，作用过程较为复杂，虽然仍可对初、末状态建立动量守恒的关系式，但因未知条件过多而无法求解，这时往往要根据作用过程中的不同阶段，建立多个动量守恒的方程，或将系统内的物体按相互作用的关系分成几个小系统，分别建立动量守恒的方程．2．临界问题
这类问题的求解关键是挖掘问题中隐含的临界条件，选取适当的系统和过程，再运用动量守恒定律进行解答． 甲、乙两小孩各乘一辆小车在光滑水平面上匀速相向行驶，速度均为6 m/s.甲车上有质量为m＝1 kg的小球若干个，甲和他的车及所带小球的总质量为M1＝50 kg，乙和他的车总质量为M2＝30 kg.现为避免相撞，甲不断地将小球以相对地面16.5 m/s的水平速度抛向乙，且被乙接住．假设某一次甲将小球抛出且被乙接住后刚好可保证两车不致相撞，此时：
(1)两车的速度各为多少？
(2)甲总共抛出了多少个小球？【精讲精析】 两车刚好不相撞的条件是某次甲抛出球后的速度与乙接住该球后的速度相等．无论是甲抛球的过程，还是乙接球的过程，或是整个过程动量均守恒．
(1)甲、乙两小孩及两车组成的系统总动量守恒沿甲车的运动方向，甲不断抛球、乙接球后，当甲和小车与乙和小车具有共同速度时，可保证刚好不撞．设共同速度为v，则
M1v1－M2v1＝(M1＋M2)v【答案】 (1)v甲＝v乙＝1.5 m/s
(2)15个课件38张PPT。第1节 碰 撞
?
第2节 动 量 核心要点突破课堂互动讲练知能优化训练第2节课前自主学案课标定位1.知道什么是碰撞，能够根据碰撞后动能的变化判断碰撞的类别．
2．理解动量的概念，知道动量是矢量．
3．知道什么是系统，会计算系统的动量．
4．掌握动量守恒定律，理解动量守恒的条件．课标定位课前自主学案一、碰撞现象
做相对运动的两个(或几个)物体相遇而发生相互__________，在很短的时间内，它们的___________会发生显著变化，这一过程叫做碰撞．作用运动状态二、碰撞的分类
1．弹性碰撞
发生碰撞的两滑块在碰撞前后的总动能______，这种碰撞称为弹性碰撞．
2．非弹性碰撞
发生碰撞的两滑块在碰撞过程中有一部分
________转化为其他形式的能量，这种碰撞称为非弹性碰撞．不变动能3．完全非弹性碰撞
在非弹性碰撞中，如果两物体碰后粘在一起，以相同的_________运动，这种碰撞称为完全非弹性碰撞．
三、动量的概念
1．定义：物体的质量和速度的_________
2．表达式、单位：表达式为p＝_______，单位为____________.
3．方向：动量的方向就是物体的速度方向．速度乘积．mvkg·m/s四、动量守恒定律
1．系统：相互作用的两个或多个物体组成的一个整体叫做系统；系统内各个物体的动量相加后的总动量称为系统的动量．
2．动量守恒定律
(1)内容：如果一个系统______________或
___________________，无论这一系统的内部进行了何种形式的碰撞，这个系统的总动量保持不变．
(2)表达式：_____________________________
(3)条件：系统__________或_________________不受外力所受合外力为零m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′.不受外力所受合外力为零．五、动量守恒定律的普遍意义
1．动量守恒定律不仅适用于宏观、低速领域，也适用于微观、高速领域．
2．动量守恒定律是自然界中最普遍、最基本的定律之一. 思考感悟
冰壶是一项技巧运动，也是一项传统运动．一记漂亮的投壶极其赏心悦目，一场精彩的冰壶比赛，能给人带来美的享受．冰壶间的碰撞遵循什么规律呢？
提示：冰壶间的碰撞遵循动量守恒定律．核心要点突破一、如何理解动量的概念
1．动量的“三性”
(1)动量的瞬时性：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)动量的矢量性：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)动量的相对性：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量方面更进一步，更能体现运动物体的作用效果．
②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，它们之间的关系式为：p＝mv.(2)动量与动能的区别与联系
①区别：动量是矢量，动能是标量；动能从能量的角度描述物体的状态．动量从运动物体的作用效果方面描述物体的状态．特别提醒：当某一物体速度变化时，物体的动量一定随之变化，物体的动能可能随之变化；当某一物体只是速度方向变化时，物体的动量随之变化，物体的动能不变．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、正确理解动量守恒定律
1．动量守恒定律与机械能守恒定律的比较
(1)守恒条件不同
动量守恒定律的守恒条件是系统不受外力或所受外力的和为零，机械能守恒定律的守恒条件是系统仅有重力做功和(弹簧)弹力做功．可见前者指力，后者指功，两者条件不同．(2)守恒时对内力的要求不同
动量守恒定律中，对内力无要求，包括内力是摩擦力，也不影响其动量守恒；机械能守恒定律中，内力不应是滑动摩擦力，滑动摩擦力做功时，会使机械能转化为内能，造成机械能损失，因此谈不上机械能守恒．2．在应用动量守恒定律时应注意的问题
(1)动量守恒定律是有条件的，应用时一定要首先判断系统是否满足守恒条件．
具备下列条件之一，就可以应用动量守恒定律．
①系统不受外力；
②系统所受外力之和为零；
③系统在某一方向上不受外力或所受外力之和为零；
④系统内力远大于外力或者某一方向上内力远大于外力．(2)在应用中还应注意下列几点：
①矢量性：公式中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，才能用代数方程运算，这点要特别注意．
②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，初态动量中的速度值必须是相互作用前同一时刻的瞬时速度，末态动量中的速度值都必须是相互作用后同一时刻的瞬时速度．③相对性：动量中的速度有相对性，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，即把相对不同参考系的速度变换成相对同一参考系的速度，一般以地面为参考系．即时应用?(即时突破，小试牛刀)
2．下列情形中，满足动量守恒条件的是( )
A．铁锤打击放在铁砧上的铁块，打击过程中，铁锤和铁块的总动量
B．子弹水平穿过放在光滑桌面上的木块的过程中，子弹和木块的总动量
C．子弹水平穿过墙壁的过程中，子弹和墙壁的总动量
D．棒击垒球的过程中，棒和垒球的总动量
答案：B课堂互动讲练 关于动量的概念，下列说法正确的是( )
A．动量大的物体惯性一定大
B．动量大的物体运动一定快
C．动量相同的物体运动方向一定相同
D．动量相同的物体速度小的惯性大【精讲精析】 物体的动量是由速度和质量两个因素决定的．动量大的物体质量不一定大，惯性也不一定大，A错；同样，动量大的物体速度也不一定大，B也错；动量相同指动量的大小和方向均相同，而动量的方向就是物体运动的方向，故动量相同的物体运动方向一定相同，C对；动量相同的物体，速度小的质量大，惯性大，D也对．
【答案】 CD变式训练1 下列关于动量的说法中，正确的是( )
A．速度大的物体，它的动量一定大
B．动量大的物体，它的速度不一定大
C．只要物体速度大小不变，则物体的动量也保持不变
D．竖直上抛的物体(不计空气阻力)经过空中同一位置时动量一定相同解析：选B.动量的大小由质量和速度的乘积决定，所以速度大，动量不一定大，A选项错误，B选项正确；物体速度的大小不变，但速度的方向有可能变化，动量是矢量，其方向与速度方向相同，也有可能发生变化，所以物体的动量有可能变化，C选项错误；物体经过空中同一位置时，速度方向可能向上，也可能向下，即速度不一定相同，所以动量不一定相同． 如图1－1－1所示，A、B两物体的质量mA>mB，中间用一段细绳相连并有一被压缩的弹簧，放在平板小车C上后，A、B、C均处于静止状态．若地面光滑，则在细绳被剪断后，A、B从C上未滑离之前，A、
B沿相反方向滑动过
程中( )图1－1－1A．若A、B与C之间的摩擦力大小相同，则A、B组成的系统动量守恒，A、B、C组成的系统动量也守恒
B．若A、B与C之间的摩擦力大小不相同，则A、B组成的系统动量不守恒，A、B、C组成的系统动量也不守恒
C．若A、B与C之间的摩擦力大小不相同，则A、B组成的系统动量不守恒，但A、B、C组成的系统动量守恒
D．以上说法均不对【思路点拨】 明确研究对象→区分内力与外力→判断系统外力是否满足守恒条件．
【精讲精析】 当A、B两物体组成一个系统时，弹簧的弹力为内力，而A、B与C之间的摩擦力为外力．当A、B与C之间的摩擦力等大反向时，A、B组成的系统所受外力之和为零，动量守恒；当A、B与C之间的摩擦力大小不相等时，A、B组成的系统所受外力之和不为零，动量不守恒．而对于A、B、C组成的系统，由于弹簧的弹力，A、B与C之间的摩擦力均为内力，故不论A、B与C之间的摩擦力的大小是否相等，A、B、C组成的系统所受外力之和均为零，故系统的动量守恒．
【答案】 AC【方法总结】 分析动量守恒，既要着眼于系统，又要注意所研究的过程，同一系统的不同过程中情况不同，同一过程在不同系统中情况也可能不同．
变式训练2 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解析：选D.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正确． 如图1－1－2所示，水平桌面上放着一个半径为R的光滑环形轨道，在轨道内放入两个质量分别是M和m的小球(均可看做质点)，两球间夹着少许炸药．开始时两球接触，点燃炸药爆炸后两球沿轨道反向运动一段时间后相遇．到它们相遇时，M转过的角度θ是多少？图1－1－2【思路点拨】 在炸药爆炸瞬间，两球作为一个系统的总动量守恒．以后两小球在轨道外壁弹力作用下在水平轨道内做匀速圆周运动，经过一段时间相遇．
【自主解答】 设炸药爆炸后，M的速度为v1，m的速度为v2，两球的运动方向相反，由动量守恒定律有
Mv1－mv2＝0，即Mv1＝mv2①以后两球各自沿圆轨道做圆周运动，由于两球都只受外壁压力(方向指向环中心)作用，因此两球都做匀速圆周运动．设经过时间t两球再次相遇，则由运动学公式有
v1t＋v2t＝2πR②
【方法总结】 (1)应用动量守恒定律解题只需抓住始末状态，无需考虑过程细节．
(2)应用动量守恒定律的关键是正确地选择系统和过程，并判断是否满足动量守恒的条件．
变式训练3
图1－1－3
如图1－1－3所示，质量为m2＝1 kg的滑块静止于光滑的水平面上，一小球m1＝50 g，以1000 m/s的速率碰到滑块后又以800 m/s速率被弹回，滑块获得的速度为多少？解析：对小球和滑块组成的系统，在水平方向上不受外力，竖直方向上受合力为零，系统动量守恒，以小球初速度方向为正方向．
则有：v1＝1000 m/s，v1′＝－800 m/s，v2＝0
又m1＝50 g＝5.0×10－2 kg，m2＝1 kg
由动量守恒定律有：m1v1＋0＝m1v1′＋m2v2′
代入数据解得：
v2′＝90 m/s，方向与小球初速度方向一致．
答案：90 m/s 方向与初速度方向相同课件41张PPT。第3节 动量守恒定律的应用 核心要点突破课堂互动讲练知能优化训练第3节课前自主学案课标定位1.会运用动量守恒定律分析、解决碰撞问题．
2．了解中子的发现过程．
3．理解反冲的原理并能用来解释火箭的多级发射问题．课标定位课前自主学案一、碰撞问题的定量分析
1．碰撞的特点
(1)作用时间短．
(2)外力通常___________碰撞物体之间的内力．
(3)碰撞过程中_______守恒．远小于动量2．碰撞后若两物体粘在一起，获得共同速度，这种碰撞为完全非弹性碰撞，此时动能损失最大．
二、中子的发现
1932年，卢瑟福的学生查德威克利用动量守恒定律和能量守恒定律发现了中子．
三、反冲现象与火箭的发射
反冲过程中在一条件下满足动量守恒，火箭的发射就是利用了反冲现象，火箭向后喷出高速气体，使火箭获得较大的向前速度．火箭飞行所能达到的最大速度，就是燃料燃尽时获得的最终速度，其最大速度取决于两个条件：一是向后的__________，二是___________喷气速度质量比．思考感悟
你知道章鱼、乌贼怎样游泳吗？
提示：章鱼、乌贼游泳时，将身体内部的一部分水高速喷出，从而使自身获得相反方向的速度．像这样，由于物体通过分离出部分物质，而使剩余的部分获得速度，这种现象称为反冲运动，其基本原理仍然是动量守恒定律．核心要点突破一、对碰撞问题的理解
1．分析碰撞问题时的几个忽略
(1)在碰撞过程中，系统的内力远远大于外力，系统受到的一些微小外力可忽略不计．
(2)碰撞现象中，作用时间很短．这个极短时间相对物体运动的全过程可忽略不计．
(3)在碰撞过程中，物体发生速度突变时，物体必有一极小的位移，这个位移相对于物体运动全过程的位移可忽略不计．2．判定一个碰撞过程是否存在的依据
(1)动量守恒
(2)机械能不增加
(3)速度要合理特别提醒：(1)对一个给定的碰撞，首先要看动量是否守恒，其次再看总动能是否增加．
(2)一个符合实际的碰撞，除动量守恒外还满足能量守恒，处理问题可利用能量守恒定律列式求解．
即时应用?(即时突破，小试牛刀)
1．在光滑水平面上，动能为E0、动量大小为p0的小钢球1与静止的小钢球2发生碰撞，碰撞后球1的运动方向与原方向相反，将碰撞后球1的动能和动量分别记为E1、p1，球2的动能和动量分别记为E2、p2，则必有( )A．E1
C．E2解析：选ABC.球1与球2碰后动能的关系E0≥E1＋E2，所以E1p0，故选A、B、C.二、对反冲运动的理解
1．反冲运动的特点
(1)物体的不同部分在内力作用下向相反方向运动．
(2)反冲运动中，相互作用力一般较大，通常可以用动量守恒定律来处理．
(3)反冲运动中，由于有其他形式的能转变为机械能，所以系统的总动能增加．
特别提醒：(1)内力的存在，不会影响系统的动量守恒，(2)内力做的功往往会改变系统的总动能．2．讨论反冲运动时，应注意的问题
(1)速度的相对性：反冲运动的问题中，有时遇到的速度是相互作用的两物体的相对速度．由于动量守恒定律中要求速度为对同一参考系的速度，即对地的速度．因此应先将相对速度转换成对地的速度后，再列动量守恒定律方程．(2)变质量问题：在反冲运动中还常遇到变质量物体的运动，如在火箭的运动过程中，随着燃料的消耗，火箭本身的质量不断减小，此时必须取火箭本身和在相互作用的短时间内喷出的所有气体为研究对象，取相互作用的这个过程为研究过程来进行研究．即时应用?(即时突破，小试牛刀)
2．下列属于反冲运动的有 ( )
A．喷气式飞机的运动
B．直升机上升
C．火箭上升
D．反击式水轮机的运动
解析：选ABCD.喷气式飞机和火箭都是靠喷出气体，通过反冲获得前进的动力；直升机通过螺旋桨击打空气，通过反冲获得上升的动力；反击式水轮机靠水轮击打水，通过反冲获得动力．三、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．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)
3．一小型爆炸装置在光滑、坚硬的水平钢板上发生爆炸，所有碎片均沿钢板上方的圆锥面(圆锥的顶点在爆炸装置处)飞开．在爆炸过程中，下列关于爆炸装置的说法中正确的是( )
A．总动量守恒
B．机械能守恒
C．水平方向动量守恒
D．竖直方向动量守恒解析：选C.爆炸装置在光滑、坚硬的水平钢板上发生爆炸，与钢板间产生巨大的相互作用力，这个作用力将远远大于它所受到的重力，所以爆炸装置的总动量是不守恒的．但由于钢板对爆炸装置的作用力是竖直向上的，因此爆炸装置的竖直方向动量不守恒，而在水平方向动量是守恒的，爆炸时，化学能转化为机械能，因此，机械能不守恒．四、“人船模型”问题
1．“人船模型”问题的特征
两个原来静止的物体发生相互作用时，若所受外力的矢量和为零，则动量守恒．在相互作用的过程中，任一时刻两物体的速度大小之比等于质量的反比．这样的问题归为“人船模型”问题．(2)解题时要画出各物体的位移关系草图，找出各长度间的关系．
特别提醒：(1)“人船模型”问题中，两物体的运动特点是：“人”走“船”行、“人”停“船”停．
(2)问题中的“船长”通常应理解为“人”相对“船”的相对位移，而在求解过程中应讨论的是“人”及“船”的对地位移．即时应用?(即时突破，小试牛刀)
4．质量M＝150 kg的木船长l＝4 m，质量m＝50 kg的人站立在船头，它们静止在平静的水面上．不计水的阻力，如图1－3－1所示．现在人要走到船尾取一样东西，
则人从船头走到船尾过
程中，船相对静水后退
的距离为多大？图1－3－1答案：1 m课堂互动讲练 如图1－3－2所示，坡道顶端距水平面高度为h，质量为m1的小物块A从坡道顶端由静止滑下，进入水平面上的
滑道时无机械能损失．图1－3－2为使A制动，将轻弹簧的一端固定在水平滑道延长线M处的墙上，另一端与质量为m2的挡板B相连，弹簧处于原长时，B位于滑道的末端O点．A与B碰撞时间极短，碰撞后结合在一起共同压缩弹簧，已知在OM段A、B与水平面间的动摩擦因数均为μ，其余各处的摩擦不计，重力加速度为g，求：
(1)物块A在与挡板B碰撞前瞬间速度v的大小；
(2)弹簧最大压缩量为d时的弹性势能Ep(设弹簧处于原长时弹性势能为零)．变式训练1 如图1－3－3所示，在真空中一光滑绝缘水平面上，有直径相同的两个金属球A、C，质量mA＝1×10－2 kg、mC＝5×10－3 kg，静止在磁感应强度B＝0.5 T的匀强磁场中的C球带正电，电荷量qC＝1.0×10－2 C．在磁场外不带电的A球以速度v0＝20 m/s进入磁场中与C球发生正碰后，C球对水平面
的压力恰好为零(g取10m/s2)，
则碰后A球的速度为( )图1－3－3A．10 m/s B．5 m/s
C．－10 m/s D．－20 m/s 火箭喷气发动机每次喷出m＝0.2 kg的气体，喷出气体相对地面的速度为v＝1000 m/s.设火箭初质量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，火箭在1 s末的速度是多大？【思路点拨】 确定研究对象→确定各部分质量、及初末状态→由动量守恒列式求解．【答案】 13.5 m/s
【题后反思】 分析本题易忽略喷出气体后火箭质量的变化，而导致结果错误，本题为变质量问题，应以火箭本身和喷出气体为研究对象，同时注意火箭在喷气前后的质量变化．变式训练2 一小型火箭在高空绕地球做匀速圆周运动，若其沿运动方向的相反方向射出一物体P，不计空气阻力，则 ( )
A．火箭一定离开原来轨道运动
B．P一定离开原来轨道运动
C．火箭运动半径可能不变
D．P运动半径一定减小
解析：选A.火箭射出物体P后，由反冲原理火箭速度变大，所需向心力变大，从而做离心运动离开原来轨道，半径增大．P的速率可能减小，可能不变，可能增大，运动也存在多种可能性，所以A对，B、C、D错． 如图1－3－4所示，甲、乙两个小孩各乘一辆冰车在水平冰面上做游戏，甲和他的冰车的质量共为M＝30 kg，乙和他的冰车的质量也是30 kg.游戏时，甲推着一个质量为m＝15 kg的箱子，和他一起以大小为v0＝2.0 m/s的速度滑行，乙以同样大小的速度迎面滑来，为了避免相撞，甲突然将箱子沿冰面推给乙，
箱子滑到乙处时，乙迅速
把它抓住．若不计冰面的摩擦力．图1－3－4求甲至少要以多大的速度(相对于地面)将箱子推出，才能避免与乙相撞？
【思路点拨】 由题目可知两个作用过程发生在冰面上满足动量守恒定律．解答本题先明确恰好不相撞的条件，再分别以甲与箱子为研究对象、以乙与箱子为研究对象，由动量守恒定律列式求解．【自主解答】 对甲与箱子组成的系统，设推出箱子后，箱子的速度为v，甲的速度为v1，均向右，取向右为正，由动量守恒定律有()0＝mv＋Mv1 ①
对乙与箱子组成的系统，乙原来速度方向向左，为负．由动量守恒定律有
mv－Mv0＝(m＋M)v2②
刚好不相撞的条件为
v1＝v2③
由①②③联立，解得【答案】 5.2 m/s
【题后反思】 本题容易犯的错误是：过分的分析甲、乙和箱相互作用的过程，而忽略对临界条件的分析．题中甲、乙和箱的总动量与甲的初速度方向一致，所以相互作用后乙必然反向，所以只需乙抓住箱以后和甲速度相等，甲、乙就可避免相撞．变式训练3 一同学在地面上立定跳远的最好成绩是x(m)，假设他站在车的A端，如图1－3－5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( )
A．只要lB．只要lC．只要l＝x，他一定能跳上站台
D．只要l＝x，他有可能跳上站台
答案：B图1－3－5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α粒子散射实验结果及由此建立的学说
1．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．
3．该部分主要考查核式结构理论的建立过程，电子绕原子核转动中有关能量、加速度等问题． 关于对α粒子散射实验装置的描述，下列说法正确的是( )
A．主要实验器材有：放射源、金箔、荧光屏、显微镜
B．金箔的厚薄对实验无影响
C．如果改用铝箔就不能发生散射现象
D．实验装置应放在真空中【精讲精析】 α粒子散射实验是指用α粒子轰击很薄的金箔(或铝箔)物质层，通过观察α粒子穿过物质层后的偏转情况，获得原子结构的信息．为准确观察α粒子的偏转情况，荧光屏和显微镜能够围绕金箔转，且整个装置放在真空环境中．金箔厚度不同，α粒子穿过时所遇金原子数目不同，对散射产生影响；若改用铝箔，由于铝原子核质量、电荷量较小，使散射受影响，但仍能发生散射，故A、D正确，B、C错误．
【答案】 AD1．基本内容
(1)原子的能量是量子化的．
(2)电子的轨道是量子化的．
(3)能级跃迁时辐射或吸收光子的能量
hν＝Em－En(m>n)．2．考查内容
(1)原子跃迁：电势能与动能的变化情况：
n增大时，电子的动能减小而电势能增加，总能量增加．
(2)氢原子光谱的说明．
(3)氢原子的能级结构、能级公式．
(4)氢原子能级图的应用．
(5)氢原子的辐射和吸收理论． 处于n＝3的氢原子能够自发地向低能级跃迁，
(1)跃迁过程中电子动能和原子能量如何变化？
(2)可能辐射的光子波长是多少？(普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s)【答案】 见精讲精析课件25张PPT。第2章 原子结构第1节 电 子 核心要点突破课堂互动讲练知能优化训练第1节课前自主学案课标定位课标定位1.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．
2．了解微粒比荷的测定方法，知道电子的发现对人类探索原子结构的重大意义．
3．知道电子电量的测定方法．课前自主学案一、带负电的微粒
利用阴极射线管做放电实验时，在其____发射出的一种黄绿色的射线，叫做阴极射线．
二、微粒比荷(荷质比)的测定
1．比荷：带电粒子的______与____的比值．
2．1897年，汤姆孙测量了电子的比荷，并计算出了电子的质量，电子的发现标志着人类对物质结构的认识进入了一个崭新的阶段．阴极电荷量质量三、电子电荷量的精确测定 元电荷
1．密立根采用油滴实验测出了电子的电荷量为：________________.
2．带电体所带电荷量是不连续的，总是元电荷的______．e＝1.602×10－19 C整数倍思考感悟
阴极射线通过电场或磁场发生偏转说明了什么问题？如何探测其比荷？
提示：阴极射线通过电场或磁场发生了偏转，说明它受到了电场或磁场的作用，而电场或磁场只对带电粒子产生作用，说明阴极射线是带电的粒子，由其偏转情况还可确定其带电性质．如果知道电场或磁场的具体情况，测量出阴极射线的偏转数值，即可由相关知识求出其比荷．核心要点突破探究阴极射线性质所需的电磁学知识
1．阴极射线的本质是电子，在电场(或磁场)中所受电场力(或洛伦兹力)远大于所受重力，故研究电、磁场力对电子运动的影响时，一般不考虑重力的影响．2．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．课堂互动讲练 如图2－1－1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( )图2－1－1A．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【精讲精析】 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C对．
【答案】 BC变式训练1 关于阴极射线的性质，判断正确的是( )
A．阴极射线带负电
B．阴极射线带正电
C．阴极射线的比荷比氢原子核的比荷大
D．阴极射线的比荷比氢原子核的比荷小解析：选AC.通过让阴极射线在电场、磁场中的偏转的研究发现阴极射线带负电，而且比荷比氢原子核的比荷大得多，故A、C正确． 在汤姆孙测量阴极射线比荷的实验中，采用了如图2－1－2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：
图2－1－2(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．
【自主解答】 (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2－1－3【答案】 见自主解答
【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．变式训练2 质谱仪是一种测定带电粒子的比荷和分析同位素的重要工具，它的构造原理如图2－1－4所示．
图2－1－4课件37张PPT。第2节 原子的核式结构模型 核心要点突破课堂互动讲练知能优化训练第
2
节课前自主学案课标定位课标定位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．
4．了解原子的核式结构模型与经典理论的矛盾．课前自主学案一、汤姆孙的原子模型
1904年，汤姆孙提出了“枣糕模型”，假想正电荷构成一个________的球体，电子“浸浮”其中，并分布在一些特定的______或____上．密度均匀同心圆球壳二、α粒子散射实验
1．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)个别α粒子的偏转角甚至接近180°.
2．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．绝大多数少数核式结构三、原子的核式结构模型
1．卢瑟福提出了新的原子结构模型，他设想在原子中间有一个体积很小、带______的核，而电子在核外绕核运动，这种结构称为原子的“核式结构模型”．
2．原子的核式结构模型能很好地解释α粒子散射实验现象．正电荷四、原子的核式结构模型与经典理论的矛盾
1．按照经典理论，核式结构模型中电子轨道半径会逐渐减小，最后坠入原子核内，这与事实不符．
2．按照经典理论，电子绕核运动所辐射的电磁波是连续的，这与事实不符．提示：由于α粒子的质量远大于电子质量．电子不可能使其发生大角度偏转，产生大角度偏转的原因应该是原子核，由于原子核非常小，入射的α粒子绝大多数距原子核很远．只有极少数α粒子遇到或靠近原子核，由于其库仑斥力而使α粒子发生大角度偏转，由α粒子散射现象可知，原子核非常小；能够使α粒子发生大角度偏转，说明原子核聚集了原子的绝大部分质量．核心要点突破一、对α粒子散射实验的进一步分析
1．实验装置(如图2－2－1所示)由放射源、金箔、荧光屏等组成．图2－2－12．实验现象及思考
(1)现象：绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的方向前进，但是有少数α粒子发生了较大角度的偏转．极少数α粒子偏转角度超过90°，有的几乎达到180°，沿原路返回．(2)分析：按照汤姆孙的原子结构模型：带正电的物质均匀分布，带负电的电子质量比α粒子的质量小得多．α粒子碰到电子就像子弹碰到一粒尘埃一样，其运动方向不会发生什么改变，但实验结果出现了像一枚炮弹碰到一层薄薄的纸被反弹回来的这一不可思议的现象．
(3)结果：卢瑟福通过分析，否定了汤姆孙的原子结构模型，提出了核式结构模型．3．原子的核式结构：在原子的中心有一个很小的核，叫做原子核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核内，电子在原子核外绕核运转．
特别提醒：在处理电子绕原子核运转的有关问题时，一般认为电子绕原子核做匀速圆周运动，电子与原子核的库仑力充当向心力，由此可利用相关知识列方程求解某些问题．而电子之间的库仑力与电子与核间的库仑力相比微不足道而不予考虑．即时应用(即时突破，小试牛刀)
1．根据汤姆孙原子模型预测α粒子散射实验的结果是( )
A．绝大多数α粒子穿过金箔后都有显著偏转
B．大多数α粒子穿过金箔后都有小角度偏转
C．极少数α粒子偏转角很大，有的甚至沿原路返回
D．不可能有偏转角很大的α粒子，更不可能沿原路返回解析：选BD.由于汤姆孙模型认为正电荷弥漫性地均匀分布在整个球体内，α粒子通过金箔时都要受到正电荷的作用，且作用力较小，绝大多数α粒子不可能有显著偏转，A错误；B正确；由于正电荷的均匀分布，穿过原子的α粒子受到的力很小，不可能有α粒子发生大角度偏转或沿原路返回，故C错误，D正确．二、两种模型对α粒子散射现象的分析
1．汤姆孙模型对α粒子散射现象的分析
(1)分布情况：正电荷和原子质量是均匀分布的．
(2)受力情况：两侧正电荷对α粒子的库仑斥力有相当一部分相互抵消．使α粒子偏转的库仑合力不会很大．(3)偏转情况：不会发生很大偏转，更不会弹回．
(4)分析结论：汤姆孙模型的分析不符合α粒子散射的实际情况．2．卢瑟福的核式结构模型对α粒子散射分析
(1)分布情况：正电荷和几乎全部质量集中在原子核内，原子中绝大部分是空的.
(2)受力情况：①少数α粒子靠近原子核时，受到的库仑斥力大；②大多数α粒子离原子核较远，受到的库仑斥力较小．(3)偏转情况：①少数α粒子发生大角度偏转，甚至被弹回；②绝大多数α粒子运动方向不会明显变化(因为电子的质量相对于α粒子很小)；③如果α粒子几乎正对着原子核射来，偏转角就几乎达到180°，这种机会极少，如图2－2－2所示．图2－2－2(4)分析结论：核式结构模型符合α粒子散射的实际情况．即时应用(即时突破，小试牛刀)
2．关于α粒子散射实验，下述不正确的是( )A．α粒子发生大角度散射的原因是原子中分布着正电荷
B．α粒子发生大角度散射的原因是原子中原子核的作用
C．只有少数α粒子发生大角度散射的原因是原子的全部正电荷和几乎全部质量集中在一个很小的核上
D．相同条件下，换用原子序数越小的物质做实验，沿同一偏转角散射的α粒子越少解析：选A.原子显电中性，而电子带负电，所以原子中一定存在带正电的物质，但是汤姆孙的原子模型就不能解释α粒子的散射现象，所以α粒子大角度散射的主要原因不能直接说是原子中正电荷的作用，而是正电荷集中在原子核中的原因，所以A错误，B正确；只有少数α粒子发生大角度散射的结果证明原子存在一个集中所有正电荷和几乎所有质量的很小的原子核，即C正确；使α粒子发生大角度散射的原因是受到原子核的库仑斥力，所以为使散射实验现象更明显，应采用原子序数大的金箔，若改用原子序数小的物质做实验，α粒子受到原子核的库仑斥力小，发生大角度散射的α粒子少，所以D正确，故选A.课堂互动讲练 如图2－2－3为卢瑟福和他的助手们做α粒子散射实验的装置示意图，荧光屏和显微镜一起分别放在图中的A、B、C、D四个位置时，所观察到的现象，下列描述正确的是( )图2－2－3A．在A位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数最多
B．在B位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数只比在A位置时稍少些
C．在C、D位置时，屏上观察不到闪光
D．在D位置时，屏上仍能观察到一些闪光，但次数极少【精讲精析】 α粒子通过金箔时，绝大多数不发生偏转，仍沿原来的方向前进，在A位置处观察到屏上的闪光次数最多，A正确；少数发生较大的偏转，在B位置观察到屏上的闪光次数比A位置应少很多，而不是稍少一些，B错误；极少数偏转角超过90°，有的偏转角几乎达到180°，在C、D位置时，屏上仍能观察到一些闪光，但次数极少，C错误，D正确．【答案】 AD
【方法总结】 α粒子散射实验中的现象应注意“绝大多数”、“少数”、“极少数”粒子的行为．“大角度偏转”只是少数粒子的行为．也可以从核式结构的模型反过来理解实验现象，有助于加深对问题的认识和理解．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．【答案】 2.7×10－14 m变式训练2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2－2－4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2－2－4A．动能先增大，后减小
B．电势能先减小，后增大
C．电场力先做负功，后做正功，总功等于零
D．加速度先变小，后变大解析：选C.α粒子与原子核存在排斥的库仑力，α粒子从a运动到b的过程中，库仑力做负功，α粒子从b运动到c的过程中，库仑力做正功．因此动能先减小后增大，电势能先增大后减小．课件31张PPT。第3节 光谱 氢原子光谱 核心要点突破课堂互动讲练知能优化训练第 3节课前自主学案课标定位课标定位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．课前自主学案一、光谱的几种类型
1．光谱：按照光的________的顺序排列成的一条光带．
2．连续光谱：由波长________的光组成的光谱．
3．明线光谱：在光谱中出现一些____，这样的光谱称为明线光谱．波长长短连续分布亮线4．发射光谱：由发光物质________的光谱．
5．吸收光谱：在光谱中，连续的背景下出现一些暗线，这样的光谱称为吸收光谱．
6．线状谱：有些光谱是分立的谱线，称为线状谱．
7．原子光谱：只有对于同一种原子，线状谱的位置才是相同的，这种谱线称为原子光谱．直接产生二、光谱分析的应用
1．光谱分析：由于原子的发光频率只与原子____有关，因此可以把某种原子的光谱当作该原子的“指纹”，用来鉴别物质的化学组成中，是否存在这种原子，含量的多少等，这种方法叫做光谱分析．
2．光谱分析在生产生活和科研的各个领域发挥了重要作用．结构三、氢原子光谱
1．巴尔末线系：由氢原子________发生变化而产生的发射光谱所组成的一个线系．
2．巴尔末公式：____________(n＝3,4,5,6，……)，式中RH称为里德伯常数．内部状态思考感悟
(1)如何利用光谱分析确定物质的组成成分？
(2)线状谱说明原子只发出特定波长的光，连续谱中连在一起的光带如何解释？提示：(1)我们可以通过一定的技术手段使物质发光，通过摄谱仪获取其发光的光谱，然后利用各种原子的特征谱线进行对比，即可确定物质的组成成分．
(2)连续谱说明物质发出了可见光中的所有波长的光．核心要点突破一、光谱的有关问题
1．光谱的产生机理：原子中电子从较高能级向较低能级跃迁时，能量以光子的形式释放出来，就是原子的发光现象．
2．特征谱线：由于各种原子结构不同，能级分布也各异，不同的能级差对应不同频率的光，对应不同的亮线，表现出不连续性，因此它们发射的光的频率也不同．3．光谱分析：利用不同原子都有自己的特定谱线可以来鉴别物质和确定物质的组成成分，且灵敏度很高．在发现和鉴定元素上有着重大的意义．
4．线状谱、连续谱、吸收谱的产生
(1)线状谱：单原子气体或金属蒸气所发出的光为线状光谱，又称原子光谱．
(2)连续谱：由炽热的固体、液体和高压气体所辐射的光谱均为连续光谱．(3)吸收谱：连续光谱中某波长的光波吸收后出现的暗线，太阳光谱就是典型的吸收光谱．让高温物体所发出的白光通过某种物质后获得的光谱就为吸收谱．
(4)同一种原子的线状谱的亮线与吸收谱中的暗线一一对应．
特别提醒：(1)每种原子都有其特定的原子谱线，该谱线与原子所处状态无关．
(2)由于每种原子的线状谱与吸收谱一一对应，光谱分析中既可以用线状谱，也可用吸收谱．即时应用(即时突破，小试牛刀)
1．关于光谱和光谱分析，下列说法中正确的是( )
A．光谱包括连续谱和线状谱
B．太阳光谱是连续谱，氢光谱是线状谱
C．线状谱和吸收光谱都可用作光谱分析
D．光谱分析帮助人们发现了许多新元素(3)巴耳末线系是氢原子中的电子从能量较高的状态跃迁到特定能量状态(2级)产生的谱线组成的线系．
2．其他谱线系
在氢原子光谱中的紫外区和红外区又发现新的一些谱线系，并可用类似公式表示：需要说明的是：在利用巴耳末公式计算某一条谱线对应的波长时，切记R是常数．均是原子中的电子从不同的较高能量状态跃迁到特定能量状态(2级)，因此n取整数且均大于2的数值．其他线系具有类似的特点．解析：选AC.巴耳末公式是巴耳末在研究氢光谱特征时发现的，故A选项正确；公式中的n只能取大于或等于3的整数值，故氢光谱是线状谱，B选项错误，C选项正确；巴耳末公式只适用于氢光谱的分析，不适用于其他原子光谱的分析，D选项错误．课堂互动讲练 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【精讲精析】 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的吸收光谱，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做光谱分析的，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．【答案】 BC
【方法总结】 要明确光谱和物质发光的对应关系，炽热的固体、液体和高压气体发出的是连续光谱，而稀薄气体发射的是线状谱．变式训练1 对原子光谱，下列说法不正确的是( )
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解析：选B.原子光谱为线状谱；各种原子都有自己的特征谱线；据各种原子的特征谱线进行光谱分析可鉴别物质组成，由此知A、C、D说法正确，故选B.【答案】 见自主解答答案：2.475×1015 Hz课件40张PPT。第4节 玻尔的原子模型 能级 核心要点突破课堂互动讲练知能优化训练第4节课前自主学案课标定位课标定位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．课前自主学案一、玻尔的原子结构理论
1．定态：电子围绕原子核运动的轨道不是任意的，而是一系列____的、____的轨道．当电子在这些轨道上运动时，原子是____的，不向外辐射能量，也不吸收能量，这些状态称为定态．分立特定稳定2．光子的能量
当原子中的电子从一定态跃迁到另一定态时，才____或____一个光子，光子的能量为：hν＝______式中n、m表示量子数．发射吸收En－Em3．轨道量子化
围绕原子核运动的电子轨道半径只能是某些______，我们称之为轨道量子化．原子的能量是______的，这些不同的能量值称为能级．分立值不连续3．基态、激发态
能量最低的状态叫____，其他状态叫做______．
三、玻尔原子结构理论的意义
1．玻尔的原子结构理论比较完满地解释了氢光谱，但不能说明谱线的强度和偏振情况，在解释有两个以上电子的原子的复杂光谱时也遇到了困难．基态激发态2．玻尔理论将量子概念引入原子模型，推动了量子力学的发展．思考感悟
玻尔理论很好地解释了氢原子的光谱而又有其局限性，对我们有怎样的启示？提示：玻尔理论的成功是引入了量子化观点，不再把电子的轨道看作任意的，轨道是量子化的，能量是量子化的，但其局限性是由于保留了经典的粒子观念和经典的规律．这给我们启示：微观领域具有不同的运动规律，不能将粒子看作宏观的粒子模型，粒子某一时刻出现在什么位置也没有确定的坐标，只能以在某处出现的概率表示．核心要点突破一、玻尔的氢原子理论
1．轨道量子化图2－4－1围绕原子核运动的电子轨道半径只能是某些分立的数值，这种现象叫轨道量子化，例如：r1＝0.053 nm，r2＝0.212 nm，r3＝0.477 nm…，即rn＝n2r1，n＝1,2,3，…如图2－4－1所示．
2．定态及原子能量量子化
不同的电子轨道对应着不同的原子状态，在这些状态中不向外辐射能量，这就是定态．原子在不同的定态中具有不同的能量，能量是量子化的．即时应用(即时突破，小试牛刀)
1．关于玻尔的原子模型理论，下列说法正确的是( )
A．原子可以处于连续的能量状态中
B．原子的能量状态是不连续的
C．原子中的核外电子绕核做加速运动一定向外辐射能量
D．原子中的电子绕核运转的轨道半径是连续的解析：选B.玻尔依据经典物理在原子结构问题上遇到的困难，引入量子化观念建立了新的原子模型理论，主要内容为：电子轨道是量子化的，原子的能量是量子化的，处在定态的原子不向外辐射能量，解决了原子遇到的问题．由此可知B正确．二、原子跃迁注意的几个问题
1．跃迁与电离
跃迁是指原子从一个定态到另一个定态的变化过程，而电离则是指原子核外的电子获得一定能量挣脱原子核的束缚成为自由电子的过程．
2．原子跃迁条件与规律
原子的跃迁条件hν＝E初－E终，适用于光子和原子作用而使原子在各定态之间跃迁的情况，以下两种情况则不受此条件限制．(1)光子和原子作用而使原子电离的情况
原子一旦电离，原子结构即被破坏，因而不再遵守有关原子结构的理论．如基态氢原子的电离能为13.6 eV，只要大于或等于13.6 eV的光子都能被基态的氢原子吸收而发生电离，只不过入射光子的能量越大，原子电离后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，均可以使原子受激发而向较高能级跃迁，但原子所吸收的能量仍不是任意的，一定等于原子发生跃迁的两个能级间的能量差．3．直接跃迁与间接跃迁
原子从一种能量状态跃迁到另一种能量状态时，有时可能是直接跃迁，有时可能是间接跃迁．两种情况下辐射(或吸收)光子的频率可能不同．5．跃迁时电子动能、原子势能与原子能量的变化
当轨道半径减小时，库仑引力做正功，原子的电势能Ep减小，电子动能增大，原子能量减小向外辐射能量．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，从外界吸收能量．即时应用(即时突破，小试牛刀)
2．氢原子的能级图如图2－4－2所示，欲使一处于基态的氢原子释放一个电子而变成氢离子，氢原子需要吸收的能量至少是( )
图2－4－2A．13.60 eV B．10.20 eV
C．0.54 eV D．27.20 eV
解析：选A.要使基态氢原子电离吸收的能量应满足E＋(－13.60 eV)≥0，E≥13.60 eV.故A正确．课堂互动讲练 用大量具有一定能量的电子轰击大量处于基态的氢原子，观测到了一定数目的光谱线(如图2－4－3所示)．图2－4－3调高电子的能量再次进行观测，发现光谱线的数目比原来增加了5条．用Δn表示两次观测中最高激发态的量子数n之差，E表示调高后电子的能量．根据氢原子的能级图可以判断，Δn和E的可能值为( )A．Δn＝1,13.22 eVB．Δn＝2,13.22 eVC．Δn＝1,12.75 eVD．Δn＝2,12.75 eV【答案】 AD变式训练1 (2010年高考重庆理综卷)氢原子部分能级的示意图如图2－4－4所示．不同色光的光子能量如下表所示.处于某激发态的氢原子，发射的光的谱线在可见光范围内仅有2条，其颜色分别为( )
A．红、蓝-靛
B．黄、绿
C．红、紫
D．蓝-靛、紫解析：选A.由题表可知处于可见光范围的光子的能量范围为1.61 eV～3.10 eV，处于某激发态的氢原子能级跃迁时：E3－E2＝(3.40－1.51) eV＝1.89 eV，此范围为红光．E4－E2＝(3.40－0.85) eV＝2.55 eV，此范围为蓝-靛光，故本题正确选项为A. 已知氢原子的基态能量为－13.6 eV，核外电子的第一轨道半径为0.53×10－10 m，电子质量me＝9.1×10－31 kg，电量为1.6×10－19 C，求电子跃迁到第三轨道时，氢原子的能量、电子的动能和电子的电势能各为多少？【答案】 －1.51 eV 1.51 eV －3.02 eV【方法总结】 本题中有一个巧合，即|E3|＝|Ek3|＝|Ep3|/2，其实这是一个必然结论，用其他方法也可推出这一结论，但要注意E3和Ep3均为负数．变式训练2 氢原子的核外电子由一个轨道跃迁到另一个轨道时，可能发生的情况是( )
A．放出光子，电子动能减小，原子电势能增大
B．放出光子，电子动能增大，原子电势能减小
C．吸收光子，电子动能减小，原子电势能增大
D．吸收光子，电子动能增大，原子电势能减小课件16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原子核原子核的组成——核子
核变化
核能
粒子专题归纳整合某种元素的原子核变为另一种元素的原子核的过程叫核反应，常见的核反应可分为衰变、人工转变、重核裂变和轻核聚变．不同的核反应过程中都伴随着核子(质子、中子)数目的变化和能量的变化，但具体说来又有很多不同，下面我们进行列表比较.【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】 AC1．计算核能关键确定质量亏损Δm，
若Δm单位为 kg，则ΔE＝Δmc2
若Δm单位为u，则ΔE＝Δm×931.5 MeV.
2．核反应过程中只有内力作用故动量守恒．
3．核反应过程质量亏损放出的核能以γ光子形式辐射出来或转变为新核和粒子的动能，故核反应前后总能量守恒． 静止在匀强磁场中的锂核俘获一个速度为7.7×104 m/s的中子而发生核反应，反应中放出的α粒子的速度为2×104 m/s，其方向与反应前的中子相同，如图3－1所示．
(1)写出核反应方程式；
(2)求反冲核的速度；
(3)试大致画出反冲核子粒子的轨迹；
(4)当α粒子旋转6周时，反冲核旋转几周．图3－1图3－2【答案】 见精讲精析课件62张PPT。第1节 原子核的组成与核力
?
第2节 放射性 衰变 核心要点突破课堂互动讲练知能优化训练第2节课前自主学案课标定位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．
4．知道核力只存在于相邻核子之间，且核力有别于库仑力．
5．理解半衰期及衰变方程的书写．课标定位课前自主学案一、原子核的组成
1．核子：1919年卢瑟福发现了质子，1932年，查德威克发现了中子，____和_____统称为核子．
2．中子不带电，原子核的电荷数等于质子数，原子核子的质量数A、中子数N、电荷数Z的关系为：__________.
3．同位素：__________相同而_________不同的原子核互称为同位素．质子中子A＝N＋Z原子序数中子数二、核力
1．定义：_____之间的相互作用力．又称强力．
2．核力的特征
(1)在核的线度内，核力比库仑力大得多．
(2)核力是短程力，当两个核子中心相距大于核子本身线度时，核力几乎完全消失．
(3)核力与电荷______，质子与质子、质子与中子以及中子与中子之间的核力是_________．核子无关相等的三、核反应
1．定义：用一定能量的粒子轰击原子核，改变了核的结构，这样的过程叫做核反应．
2．在核反应中，________和________守恒．质量数电荷数贝克勒尔居里夫妇放射五、衰变
1．放射性衰变：放射性元素自发地蜕变为另一种元素，同时_________的现象．
2．三种射线
(1)α射线：带正电的α粒子流，速度只有光速的10%，穿透能力弱，容易被物质吸收．
(2)β射线：带负电的电子流，速度很快，穿透能力强．
(3)γ射线：波长极短的电磁波，穿透能力极强．放出射线半数思考感悟
(1)γ射线一定是伴随α、β衰变产生的吗？
(2)γ光子与γ射线相同吗？
提示：(1)放射性物质放出γ射线是由α、β衰变形成的新核处于激发态，它通过辐射光子而回到基态，因此γ射线是由于原子核处于激发状态而向低能级跃迁时释放出的能量，也正是如此，有些处于激发态的原子核在发生跃迁时，也会放出γ射线，并且γ射线的频率也不是一个定值，是有一定范围的，因此，γ射线不一定都是由α、β衰变而产生的．(2)γ光子和γ射线都是由于原子核变化过程中处于激发状态而向低能量状态跃迁时释放出的，前者说明释放出一个个粒子，即γ光子，后者说明释放出的大量光子形成的、能够被显示的射线．由此可知，两者并不相同．核心要点突破一、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，通常这个整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．即时应用?(即时突破，小试牛刀)
1．据最新报道，放射性同位素钬Ho，可有效治疗癌症，该同位素原子核内中子数与核外电子数之差是( )
A．32 B．67
C．99 D．166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．二、对原子核中质子与中子的比例的认识
1．核子比例关系
自然界中较轻的原子核，质子数与中子数大致相等，但对于较重的原子核，中子数大于质子数，越重的原子核，两者相差越多．如图3－1－1所示．稳定核的质子数与中子数的关系
图3－1－12．形成原因
(1)这与核力与电磁力的不同特点有关：原子核大到一定程度时，相距较远的质子间的核力非常小，较多的质子集聚在一起的核力不足以平衡它们之间的库仑力，原子核就不稳定了．这时，如果不再成对地增加质子和中子，而只增加中子，中子与其他核子没有库仑斥力，但有相互吸引的核力，所以有助于维系原子核的稳定．(2)核力的饱和性：稳定的重原子核里，中子数要比质子数多．由于核力的作用范围是有限的，以及核力的饱和性，如果我们继续增大原子核，一些核子间的距离会大到其间根本没有核力的作用，这时即使再增加中子，形成的核也一定是不稳定的．所以原子核大小也受到限制．即时应用?(即时突破，小试牛刀)
2．关于原子核中质子和中子的说法，正确的是( )
A．原子核中质子数和中子数一定相等
B．稳定的重原子核里，质子数比中子数多
C．原子核都是非常稳定的
D．由于核力的作用范围是有限的，以及核力的饱和性，不可能无节制的增大原子核而仍稳定存在解析：选D.由稳定核的质子数与中子数的关系图像可知，质量越大的原子核内中子数越多于质子数．A、B错误；放射现象说明原子核也会发生变化，C错误；由核力作用特点可知，核子数越多的原子核越不稳定，D正确．三、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3－1－2.图3－1－2(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3－1－3.图3－1－3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射线的电子是从原子核中放出来的，但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)
3．放射性元素发射出α、β、γ三种射线，以下说法中正确的是( )
A．α射线是由不带电的粒子组成
B．β射线是由带正电的粒子组成
C．γ射线的贯穿本领最强
D．γ射线的电离本领最强解析：选C.α射线是氦核组成的粒子流，所以选项A错误；β射线是高速电子流，所以选项B错误；γ射线的贯穿本领最强，电离本领最弱，所以选项C正确，D错误．2．衰变方程的书写特点
(1)核反应过程一般是不可逆的，所以核反应只能用箭头，不能用等号．(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．即时应用?(即时突破，小试牛刀)
4．由原子核的衰变规律可知( )
A．放射性元素一次衰变可同时产生α射线和β射线
B．放射性元素发生β衰变时，新核的化学性质不变
C．放射性元素发生衰变的快慢不可人为控制
D．放射性元素发生正电子衰变时，新核质量数不变，核电荷数增加1解析：选C.一次衰变不可能同时产生α射线和β射线，只可能同时产生α射线和γ射线或β射线和γ射线；原子核发生衰变后，新核的核电荷数发生了变化，故新核(新的物质)的化学性质理应发生改变；发生正电子衰变时，新核质量数不变，核电荷数减少1.五、对核反应的认识
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．特别提醒：天然放射性元素是少数重核元素，而人工放射性元素是通过人工方法制造出的轻核元素，它们的原子核都具有不稳定性，能自发地放出射线．即时应用?(即时突破，小试牛刀)
5．关于原子核的衰变和核反应，下列说法正确的是( )
A．原子核自发的放出粒子的现象叫衰变
B．衰变的实质是粒子对核撞击后释放出α粒子或β粒子
C．核反应的实质是粒子对核撞击而打出新粒子使核变为新核
D．核反应的实质是粒子打入核内使原子核发生了变化解析：选AD.由于衰变是指原子核自发地放出粒子而变为新核，并非靠外界因素，故A正确，B错误；核反应实质是指粒子轰击原子核，与核发生反应，而非粒子撞击打出粒子使核发生变化，C错误，D正确．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)
6．关于放射性元素的半衰期( )
A．是放射样本质量减少一半所需的时间
B．是原子核有半数发生衰变所需的时间
C．与外界压强和温度有关，与原子的化学状态无关
D．可以用于测定地质年代、生物年代等课堂互动讲练 已知镭的原子序数是88，原子核质量数是226.试问：
(1)镭核中质子数和中子数分别是多少？
(2)镭核的核电荷数和所带电荷量是多少？
(3)若镭原子呈中性，它核外有多少电子？【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的半径之比．
【精讲精析】 因为原子序数与核内质子数、核电荷数、中性原子的核外电子数都是相等的．原子核的质量数等于核内质子数与中子数之和．由此可得：
(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)镭核的核电荷数和所带电量分别是
Z＝88，Q＝Ze＝88×1.6×10－19 C＝1.41×10－17 C.【答案】 见精讲精析
【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． 将α、β、γ三种射线分别射入匀强磁场和匀强电场，图3－1－4中表示射线偏转情况中正确的是( )图3－1－4【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2 如图3－1－5所示，
x为未知的放射源，L为薄铝片，
计数器对α粒子、β粒子、γ光子
均能计数．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( )图3－1－5A．α、β和γ的混合放射源
B．纯α放射源
C．α和γ的放射源
D．纯γ放射源
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的放射源．【思路点拨】 由于大气中14C的含量为一定值，古生物失去活力后与大气的交换结束，14C随衰变逐渐减少，因此可依据衰变规律确定年代．【答案】 B答案：CD课件39张PPT。第3节 放射性的应用、危害与防护
?
第4节 原子核的结合能 核心要点突破课堂互动讲练知能优化训练第 4节课前自主学案课标定位1.了解放射性的应用、危害，知道如何防护放射性．
2．认识原子核的结合能，理解爱因斯坦的质能方程．
3．能根据质量亏损利用质能方程计算结合能．课标定位课前自主学案一、放射性的应用
1．利用射线的特性
(1)利用α射线电离放射源周围的空气，或利用α射线消除因摩擦而积累的静电．
(2)利用β射线测定薄物的厚度与密度．
(3)利用γ射线进行无损探伤，或者利用γ射线育种、杀灭害虫、保鲜食品、杀死癌细胞．2．把放射性同位素作为__________来了解机件的磨损情况、对农作物合理施肥等．
3．利用衰变特性进行考古和探矿等．示踪原子二、放射性的危害与防护
1．放射线的来源：________和____________的两种．
2．放射线的危害：对人体组织造成伤害，导致细胞损伤，破坏人体DNA的分子结构等．
3．放射性防护的基本方法：_______防护、_____防护、_______防护、__________等．天然的人工产生距离时间屏蔽仪器监测思考感悟
医学上做射线治疗用的放射性元素，应选半衰期长的还是短的？为什么？
提示：应选择半衰期较短、衰变较快的放射性元素．由于放射性同位素跟同种元素的非放射性同位素具有相同的化学性质，故可作为示踪原子．但由于放射线对人体有伤害，一旦研究结束，就希望放射性同位素放出的射线量大大减小，因此，应选择半衰期较短、衰变较快的放射性元素做示踪原子．释放出的能量三、原子核的结合能及其计算
1．结合能：由分散的核子结合成原子核的过程中所______________称为原子核的结合能，它也等于把原子核中的各个核子拆开时______________所需做的功．
2．结合能的计算
(1)质量亏损：原子核的静质量与构成它的所有核子单独存在的总静质量的差．
(2)爱因斯坦质能方程：____________，由此式也可得出ΔE＝Δmc2.克服核力E＝mc2四、比结合能曲线平均结合能曲线
图3－3－1困难1．比结合能越大，取出一个核子就越______，核就越_____，比结合能是原子核稳定程度的_________．
2．曲线中间高两头低，说明中等原子核(A＝40～120)的比结合能最大，近似于一个常数(8.6 MeV)，表明中等核最_______．
3．质量较大的重核(A>120)和质量较小的轻核(A<40)比结合能都_______，且轻核的比结合能还有些________．稳定量度稳定较小起伏核心要点突破2．结合能和比结合能
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核结合能．比结合能(又叫平均结合能)：原子核的结合能与核子数之比．比结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定．
3．结合能与电离能
要使基态氢原子电离，也就是要从氢原子中把电子剥离，需要通过碰撞、施加电场、赋予光子等途径让它得到13.6 eV的能量．这个能量实际上就是电子与氢原子核的结合能，不过通常把它叫做氢原子的电离能，而结合能一词只用在原子核中．即时应用?(即时突破，小试牛刀)
1．对结合能、比结合能的认识，下列正确的是( )
A．一切原子核均具有结合能
B．自由核子结合为原子核时，可能吸收能量
C．结合能越大的原子核越稳定
D．比结合能越大的原子核越稳定解析：选AD.由自由核子结合成原子核的过程中，核力做正功，释放出能量．反之，将原子核分开变为自由核子它需要赋予相应的能量，该能量即为结合能，故A正确，B错误；对核子较多的原子核的结合能越大，但它的比结合能不一定大，比结合能的大小反映了原子核的稳定性，故C错误，D正确．二、质量亏损与核能的计算
1．正确认识质量亏损
在谈到结合能和质量亏损时，有的人误认为，当核子组成原子核时，有质量亏损，放出结合能的过程中，是质量变成能量．这是对质能方程的一种误解．按相对论，物体的质量是与速度有关的量，当物体的速度越大时，物体的质量越大．物体运动时的运动质量与物体静止时的静止质量间存在一定关系．当物体以远小于光速运动时，质量的这一变化很不明显．上述所说的质子、中子、原子核的质量都是指静质量．质量亏损，是静质量发生了变化．如一个质子和一个中子结合成氘核的这一过程中，2.22 MeV的能量是以辐射光子形式放出的，光子的静质量为零，但这个光子的运动质量为：hν/c2.由此可见，当计算进光子的质量后，虽说反应前后发生了质量亏损，这部分亏损恰好与光子的运动质量是相同的．反应前后的质量仍是守恒量，质量亏损并非这部分质量消失．当然，也就不存在质量转变成能量的问题．2．核能的计算方法
核能的计算是原子物理的重要方面和高考的热点问题，其基本方法是：
(1)根据核反应方程，计算核反应前与核反应后的质量亏损Δm.
(2)根据爱因斯坦质能方程E＝mc2或ΔE＝Δmc2计算核能．
(3)计算过程中Δm的单位是千克，ΔE的单位是焦耳．解析：两个中子和一个质子的总量是
m1＝2mn＋mp＝3.0246 u，mH＝3.0180 u
Δm＝m1－mH＝0.0066 u
而1 u相当于931.5 MeV, 故
ΔE＝0.0066×931.5 MeV＝6.15 MeV.
答案：0.0066 u 6.15 MeV课堂互动讲练 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(2)图3－3－2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．图3－3－2(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
【题后反思】 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1 在放射性同位素的应用中，下列做法正确的是( )
A．应该用α射线探测物体的厚度
B．应该用γ粒子放射源制成“烟雾报警器”
C．医院在利用放射线诊断疾病时用半衰期较长的放射性同位素
D．放射育种利用γ射线照射种子使遗传基因发生变异解析：选D.由于α粒子的穿透能力很弱，无法用其探测物体的厚度，故A错误；烟雾报警器是利用射线的电离作用，而γ粒子的电离作用很弱，故B错误；由于人体长期接触放射性元素会影响健康，因此诊断疾病时应该利用半衰期短的同位素，故C错误；放射育种是利用γ射线照射种子改变遗传基因，故D正确． 为纪念爱因斯坦对物理学的巨大贡献，联合国将2005年定为“国际物理年”．对于爱因斯坦提出的质能方程E＝mc2，下列说法中不正确的是( )A．E＝mc2表明物体具有的能量与其质量成正比
B．根据ΔE＝Δmc2可以计算核反应中释放的核能
C．一个中子和一个质子结合成氘核时，释放出核能，表明此过程中出现了质量亏损
D．E＝mc2中的E是发生核反应中释放的核能【精讲精析】 E＝mc2中的E表示物体具有的总能量，m表示物体的质量，故A说法正确；对于ΔE＝Δmc2表示的意义是当物体的能量增加或减小ΔE时，它的质量也会相应地增加或减少Δm，故B说法正确，只有当出现质量亏损时，才能释放核能，故C说法正确；公式E＝mc2中，E的质量为m的物体所对应的能量，而非核反应中释放的能量，D错误，故选D.
【答案】 D变式训练2 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．【思路点拨】 解答本题的前提是首先必须判断核反应过程中，反应前后质量是增加还是减少，再根据质能方程进行计算．
【自主解答】 反应前总质量MN＋MHe＝18.01140 u，
反应后总质量MO＋MH＝18.01305 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．【答案】 吸收能量 1.5 MeV吸收的能量利用ΔE＝Δmc2来计算，若反应过程中质量亏损1 u，就会释放931.5 MeV的能量，故：
ΔE＝(18.01305－18.01140)×931.5 MeV≈1.5 MeV.变式训练3 质子、中子和氦核的质量分别为m1、m2和m3，真空中的光速为c，当质子和中子结合成氦核时，释放的能量是( )
A．(2m1＋2m2)c2
B．m3c2
C．(m3－2m1－2m2)c2
D．(2m1＋2m2－m3)c2解析：选D.氦核由两个质子和两个中子结合而成，结合时总质量减小，质量亏损Δm＝(2m1＋2m2－m3)．
释放的能量为：ΔE＝(2m1＋2m2－m3)c2.课件34张PPT。第5节 核裂变 核心要点突破课堂互动讲练知能优化训练第 5节课前自主学案课标定位1.理解重核的裂变，知道核裂变的条件．
2．知道什么是链式反应，及发生链式反应所需要的条件．
3．了解核电站，知道核反应堆．课标定位课前自主学案裂变最小二、核电站、核反应堆
1．作用：控制__________的速度，把核能平稳地转化为电能．
2．核反应堆：是控制链式反应的______设施，是使核裂变链式反应在_______控制下安全进行的装置．链式反应核心人为思考感悟
重核裂变为何会释放出能量？裂变反应中质量会发生亏损吗？
提示：由于重核的比结合能中等质量的原子核要小，当裂变为中等质量的原子核时，比结合能增加，必然放出能量．由于裂变反应中释放能量，反应后质量一定发生了亏损．核心要点突破一、铀核的裂变和链式反应
1．发现：1938年12月，德国物理学家哈恩与斯特拉斯曼利用中子轰击铀核时，发现了铀核的裂变，向核能的利用迈出了第一步．
2．裂变的解释
(1)核子受激发：当中子进入铀235后，便形成了处于激发状态的复核，复核中由于核子的激烈运动，使核变成不规则的形状．(2)核子分裂：核子间的距离增大，因而核力迅速减弱，使得原子核由于质子间的斥力作用而分裂成几块，同时放出2～3个中子，这些中子又引起其他铀核裂变，这样，裂变就会不断地进行下去，释放出越来越多的核能．
(3)能量：重核裂变为中等质量的原子核，发生质量亏损，所以放出能量．一般说来，平均每个核子放出的能量约为1 MeV,1 kg铀全部裂变放出的能量相当于2500 t优质煤燃烧时释放的能量．裂变时能产生几万度的高温．3．铀核裂变的条件
(1)铀核的裂变只能发生在人为的核反应中，自然界中不会自发地产生裂变，而是发生衰变．
(2)要使铀核裂变，首先要利用中子轰击铀核，使其分裂，并放出更多的中子，这些中子再去轰击更多的铀核，产生更多的中子，就形成了链式反应．
(3)链式反应速度很快，如不加以控制，能量在瞬间急剧释放引起剧裂爆炸(如原子弹)．如果运用一定方法加以控制就可以和平利用这种巨大的能量(如核电站、核潜艇等)．特别提醒：裂变的链式反应需要一定的条件才能维持下去：
(1)要有足够浓度的铀235；
(2)要有足够数量的慢中子；
(3)铀块的体积要大于临界体积．即时应用?(即时突破，小试牛刀)
1．关于铀核的裂变，下列说法正确的是( )
A．铀核裂变的产物是多种多样的
B．铀核裂变时能同时释放出2～3个中子
C．为了使裂变的链式反应容易进行，最好用浓缩铀235
D．铀块的体积对产生链式反应无影响解析：选ABC.铀核受到中子的轰击会引起裂变，裂变的产物是多种多样的，具有偶然性，裂变成两块的情况较多，也可能分裂成多块，并放出2～3个中子．为了使裂变的链式反应容易进行，最好用浓缩铀235，并且要使铀块的体积超过临界体积，故A、B、C正确，D错误．二、核电站及组成部分的功能
核电站的核心是核反应堆，核反应堆的主要组成部分及其作用：
1．核燃料：反应堆使用浓缩铀(铀235占3%～4%)，制成铀棒作为核燃料，释放核能．
2．中子慢化剂
铀235具有易俘获慢中子、不易俘获快中子的特点，而核反应中释放的中子多数为快中子，应使用慢化剂使它们的速度降下来，常用作慢化剂的物质有石墨、重水或普通水．3．控制棒：由吸收中子能力很强的镉制成，用以控制反应速度．
4．保护层：反应堆外层是很厚的水泥壁，可防止射线辐射出去．
5．热交换器：靠水或液态金属钠在反应堆内外的循环流动，把产生的热量传输出去．
6．核电站的优点：(1)消耗的“燃料”很少；(2)作为核燃料的铀、钍等在地球上可采储量大；(3)对环境的污染比火电站要小．特别提醒：在计算重核裂变释放的核能时，主要从以下两个方面进行：(1)根据爱因斯坦的质能方程计算，确定反应前、后的质量亏损，然后由ΔE＝Δmc2计算．
(2)由于1原子质量单位相当于931.5 MeV的能量，即1 u＝931.5 MeV，将质量亏损换算为原子质量单位Δm′，则ΔE＝Δm′×931.5 MeV.即时应用?(即时突破，小试牛刀)
2．关于核反应堆中用镉棒控制反应速度的原理，下列说法正确的是( )
A．镉棒能释放中子，依靠释放的多少控制反应速度
B．用镉棒插入的多少控制快中子变为慢中子的数量
C．利用镉棒对中子吸收能力强的特点，依靠插入的多少控制中子数量
D．镉棒对铀核裂变有一种阻碍作用，利用其与铀的接触面积的大小控制反应速度解析：选C.镉棒并不能释放中子，也不能使中子减速，对铀核裂变也没有阻碍作用，而是利用对中子吸收能力强的特点，控制中子数量的多少而控制核反应速度，故C正确．课堂互动讲练 关于重核的裂变，以下说法正确的是( )
A．核裂变释放的能量等于它俘获中子时得到的能量
B．中子进入铀块中时，一定发生链式反应
C．重核裂变释放出大量能量，产生明显的质量亏损，所以核子数量减小
D．由于重核的核子平均质量大于中等质量核的核子平均质量，所以重核裂变为中等质量的核时，要发生质量亏损，放出核能【思路点拨】 解答本题时从核能的来源，产生链式反应的条件，裂变反应遵循的规律几个方面分析判断．
【精讲精析】 根据重核发生裂变的条件和裂变放能的原理分析可知，裂变时因铀核俘获中子发生核反应，是核能转化为其他形式能的过程．而并非中子的能量，故A错误．链式反应是有条件的，即铀块的体积必须大于其临界体积．如果体积小，中子进入铀块时，裂变中产生的中子散失到外界，没有足够的中子，则链式反应就不会发生，故B错误．可见铀裂变的质量亏损是远小于一个核子的质量的，核子数是不会减少的，因此C错误，重核裂变为中等质量的原子核时，由于平均质量减小，发生质量亏损，从而释放出核能．故D正确．
【答案】 D【方法总结】 (1)重核发生裂变的条件是：①要俘获慢中子；②铀块的体积要大于临界体积.
(2)重核裂变放能的原因是：重核核子的平均质量大于中等核核子的平均质量．解析：选A.X原子核中的核子数为(235＋1)－(94＋2)＝140个，B错误．中子数为140－(92－38)＝86个，A正确．裂变时释放能量，出现质量亏损，但是其总质量数是不变的，C、D错． 已知一个铀235核裂变时能释放200 MeV的能量，问1 kg铀完全裂变能释放多少能量？相当于多少吨燃烧值为2.94×107 J/kg的煤所放出的能量？【思路点拨】 解答本题可按以下思维过程进行【答案】 8.2×1013 J 2789 t【方法总结】 在计算裂变反应中释放的核能相当于多少煤，或某一时间用多少核燃料等的有关问题时，一般地根据核反应方程求出一个铀核裂变时发生的质量亏损，根据质能方程计算出释放的能量，然后由阿伏伽德罗常量计算某质量的铀核总共释放的能量，相当于多少其他燃料释放的能量等；在计算过程中要注意统一单位．变式训练2 在其他能源中，核能具有能量密度大，地区适应性强的优势．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．课件33张PPT。第6节 核聚变
?
第7节 粒子物理学简介(选学) 核心要点突破课堂互动讲练知能优化训练第 7节课前自主学案课标定位1.知道什么是核聚变，理解热核反应及其条件．
2．了解可控核聚变反应研究的进展情况．
3．了解恒星演化中的核反应情况．课标定位课前自主学案较重原子核高温3．特点
(1)在消耗相同质量的核燃料时，核聚变反应比核裂变反应_________________．
(2)核聚变反应时_______放射性废料产生．
(3)核聚变反应所用的燃料氘，在地球上的储量_____________．
(4)热核反应一旦发生，就不再需要外界给它能量，靠________________就可以使反应进行下去．能释放更多的能量非常丰富没有自身产生的能量思考感悟
(1)核聚变为什么需要在超高温条件下才能发生？
(2)氢弹与原子弹相比谁的威力更大？
提示：(1)使轻核发生聚变反应，必须使它们接近到10－15 m．由于原子核带正电，要使它们接近到这种程度，必须克服电荷之间的很大的斥力作用，这就要使核具有很大的动能才行．当物质达到几百万度以上的高温时，原子核核外电子已经完全脱离，成为等离子体，这时小部分原子核就有足够的动能克服相互间的库仑斥力，在相互碰撞中接近到可发生聚变反应的距离而发生核反应．
(2)氢弹是利用原子弹爆炸产生的超高温而引起轻核的聚变，从而释放出更为巨大的能量，因此氢弹的威力更大．二、可控核聚变反应研究的进展
1．聚变反应堆：___________情况下释放能量的装置．
2．环流器：又叫___________，是一种环形磁约束受控热核反应装置．
三、恒星演化中的核反应
1．太阳约在50亿年前开始了核聚变，点燃了自己并成为一颗能__________、___________的恒星．
2．太阳在约50亿年后进入老年期，并逐渐成为一颗红巨星，最终变成一个与地球差不多大小的太阳残骸．受控聚变托卡马克自我维持长期稳定核心要点突破2．聚变发生的条件
要使轻核聚变，就必须使轻核接近核力发生作用的距离10－15 m，但是原子核是带正电的，要使它们接近10－15 m就必须克服很大的库仑斥力作用，这就要求原子核应具有足够的动能，方法是给原子核加热，使其达到几百万度的高温．3．氢弹
氢弹是一种利用轻核聚变反应，在瞬间放出巨大能量的装置．由于轻核聚变需要几百万度的高温才能进行，所以先利用原子弹爆炸达到这样高的温度，在高温高压下，进而使核燃料发生核反应，原子弹爆炸时产生的高温，可以使其中的轻核发生如下核反应4．重核裂变和轻核聚变的对比特别提醒：(1)发生聚变反应的主线：轻核距离近——需要克服库仑斥力——需要足够的动能——需要给核加热．
(2)聚变反应比裂变反应中每个核子平均释放能量大．
(3)目前正在研究可控热核反应，但还未达到可应用阶段．即时应用?(即时突破，小试牛刀)
1．关于轻核聚变释放核能，下列说法正确的是( )
A．一次聚变反应一定比一次裂变反应释放的能量多
B．聚变反应比裂变反应每个核子释放的平均能量一定大
C．聚变反应中粒子的比结合能变小
D．聚变反应中由于形成质量较大的核，故反应后质量增加解析：选B.在一次聚变反应中释放的能量不一定比裂变反应多，但平均每个核子释放的能量一定大，故A错误，B正确；由于聚变反应中释放出巨大能量，则比结合能一定增加，质量发生亏损，故C、D错误．二、核反应与核能释放分析
1．可以从核子的比结合能上看，如图3－6－1.图3－6－1从图中可以看出，铁的比结合能最大，也就是核子结合成铁或铁附近的原子核时，每个核子平均放出的能量大．因此两个比铁轻的原子核结合时，或比铁重的重核分裂时，都要放出能量．2．根据核子的平均质量图分析，如图3－6－2，由图中可以看出，铁原子核子的平均质量最小，如果原子序数较大的A裂变成B和C，或者原子序数较小的D和E结合成F核，都会有质量亏损，根据爱因斯坦质能方程，都要放出能量．图3－6－2即时应用?(即时突破，小试牛刀)
2．太阳每秒辐射出来的能量约为3.8×1026 J，这些能量是( )
①重核的裂变反应中产生的
②轻核的聚变反应中产生的
③原子核的衰变反应中产生的
④热核反应中产生的
A．①② B．②③
C．③④ D．②④解析：选D.由于太阳的主要成分是氢，它释放出的巨大能量来源于氢核的聚变反应．这一反应又叫热核反应，故D正确．课堂互动讲练 下面是一核反应方程 H＋H―→He＋X.用c表示光速，则( )
A．X是质子，核反应放出的能量等于质子质量乘c2
B．X是中子，核反应放出的能量等于中子质量乘c2C．X是质子，核反应放出的能量等于氘核与氚核的质量和减去氦核与质子的质量和，再乘c2
D．X是中子，核反应放出的能量等于氘核与氚核的质量和减去氦核与中子的质量和，再乘c2
【思路点拨】 由题目可获取以下信息：核反应中已知反应物和主要生成物，解答本题可依据核反应中电荷数和质量数守恒确定X，再由质能方程确定放出的能量．【答案】 D 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】 见自主解答【方法总结】 从数据上看题中聚变释放的能量并不很大，但如果考虑到轻核的摩尔质量很小，可知聚变出1 kg氚放出的核能远大于核裂变；因此，轻核聚变能释放出比重核裂变更多的能量．变式训练2 太阳不断地向外辐射能量，太阳内部存在大量氢，在超高温作用下，氢原子被电离，互相碰撞能使4个氢核聚变成一个氦核He，同时放出大量能量．已知质子质量mH＝1.0078 u，α粒子质量mα＝4.0026 u，正电子质量me＝0.00055 u.
(1)写出这个核反应方程式；
(2)核反应中释放的能量为多少兆电子伏；
(3)已知太阳每秒释放的能量为3.8×1026 J，则太阳每秒减少的质量为多少千克？答案：见解析课件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波粒二象性专题归纳整合 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． 如图4－1所示，阴极K用极限波长λ0＝0.66 μm的金属铯制成，用波长λ＝0.50 μm的绿光照射阴极K，调整两个极板间的电压，当A板电压比阴极高出2.5 V时，光电流达到饱和，电流表示数最大为0.64 μA，求：图4－1(1)每秒钟阴极发射的光电子数和光电子飞出阴极时的最大初动能．
(2)如果将照射阴极的绿光的光强增大为原来的2倍，每秒钟阴极发射的光电子数和光电子飞出阴极的最大初动能．【答案】 见精讲精析理解光的波粒二象性应注意以下几个方面：
1．光的波粒二象性，既不能理解为宏观概念中的粒子，也不能理解为宏观概念中的波．
2．光的粒子性并不否定光的波动性，只有从波粒二象性的角度出发才能统一说明光的各种行为．
3．光的波粒二象性在不同情况下的表现不同，大量光子往往显示波动性，少数光子往往显示粒子性，随频率增大，波动性越来越不显著，而粒子性越来越显著．
4．光波是概率波，即光子在某处出现的概率受波动规律支配． 下列关于光具有波粒二象性的叙述中正确的是( )
A．光的波动性与机械波，光的粒子性与质点都是等同的
B．大量光子的效果往往显示出波动性，个别光子产生的效果往往显示出粒子性
C．光既有波动性又有粒子性，是互相矛盾的，是不能统一的
D．光的频率越高，波动性越显著【精讲精析】 光的波动性与机械波，光的粒子性与质点有本质的区别，A选项错．大量光子显示波动性，个别光子显示粒子性，B选项对．光是把粒子性和波动性有机结合在一起的矛盾统一体，C选项错．光的频率越高，粒子性越显著，D选项错．
【答案】 B1．物质波：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．
2．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． 若某个质子的动能与某个氦核的动能相等，则这两个粒子的德布罗意波长之比为( )
A．1∶4 B．4∶1
C．1∶2 D．2∶1【答案】 D课件28张PPT。第1节 量子概念的诞生
?
第2节 光电效应与光的量子说 核心要点突破课堂互动讲练知能优化训练第 2节课前自主学案课标定位 1.理解热辐射，知道一切物体都在向外辐射能量．
2．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．
3．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．课标定位课前自主学案一、热辐射问题、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，这种辐射的强度随波长如何分布都与物体的______相关，所以叫做热辐射．
2．黑体：某物体能够______吸收外来电磁波而不发生反射，这种物体称为绝对黑体，简称黑体.
3．黑体辐射：黑体表面向外辐射电磁波的强度按波长分布的情况与温度有关．温度全部二、普朗克提出的能量子概念和量子论诞生的历史意义
1．能量子：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．能量子概念的引入，解决了黑体辐射问题，向人们展示了自然过程的非连续特性，标志着量子论的诞生．整数倍．能量子．6.626×10－34 三、光电效应、光的波动说的困难
1．定义：光照射在金属表面上时，金属中的电子因吸收光的能量而逸出金属表面的现象．
2．光电效应的特征
(1)任何金属均存在截止频率(极限频率)，只有________截止频率，才能引起光电效应．
(2)发生光电效应时，光电流的大小由______决定，______越大，光电流越大．
(3)光电子的最大初动能与入射光的频率成_____关系．
(4)光电效应具有瞬时性，发生时间不超过10－9 s.
3．光的波动说无法解释光电效应现象．超过光强光强线性四、光量子概念的提出、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．光的量子说能很好地解释光电效应现象．光子．频率．粒子性．hν＝mv2＋W普朗克认为能量是量子化的，为什么我们感觉不到宏观物体的量子化特征？
提示：对于宏观物体，因为普朗克常量h非常小，可认为趋近于零，量子化的特征显示不出来．思考感悟核心要点突破一、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，带负电，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．即时应用?(即时突破，小试牛刀)
1．关于光子和光电子，以下说法正确的是( )
A．光子就是光电子
B．光电子是金属中电子吸收光子后飞离金属表面产生的
C．真空中光子和光电子速度都是c
D．光子和光电子都带负电解析：选B.光子是能量粒子，不会静止下来，光电子是电子，是实物粒子，可静止，可运动，光电子是金属吸收光子后发射出的电子，光子不带电，真空中速度等于光速c，而电子带负电，真空中亦可静止，故B正确，A、C、D错误．二、光电效应与经典电磁理论的矛盾
1．矛盾之一：遏止电压由入射光频率决定与光强无关
按照光的经典电磁理论，光越强，光电子的初动能应该越大，所以遏止电压应与光的强弱有关，而实验表明：遏止电压由入射光频率决定，与光强无关．
2．矛盾之二：存在截止频率
按照光的经典电磁理论，不管光的频率如何，只要光足够强，电子都可获得足够能量从而逸出金属表面，不应存在截止频率．而实验表明：不同金属有不同的截止频率，入射光频率大于截止频率时才会发生光电效应．
3．矛盾之三：效应具有瞬时性
按照光的经典电磁理论，如果光很弱，电子需几分钟到十几分钟的时间才能获得逸出金属表面所需的能量．而实验表明：无论入射光怎样微弱，光电效应几乎是瞬时的．即时应用?(即时突破，小试牛刀)
2．光电效应的规律中，经典波动说能解释的
有( )
A．入射光的频率必须大于被照射金属的极限频率时才能产生光电效应
B．光电子的最大初动能与入射光强度无关，只随入射光频率的增大而增大
C．入射光照射到金属上时，光电子的发射几乎是瞬时的，一般不超过10－9 s
D．当入射光频率大于极限频率时，单位时间内发射的光电子数目与入射光强度成正比
答案：D三、光子说对光电效应的解释
1．饱和光电流与光强的关系
光越强，包含的光子数越多，照射金属时产生的光电子越多，因而饱和电流越大．所以，入射光频率一定时，饱和电流与光强成正比．
2．存在截止频率和遏止电压
爱因斯坦的光电效应方程表明光电子的初动能与入射光频率成线性关系，与光强无关，所以遏止电压由入射光频率决定，与光强无关．光电效应方程同时表明，只有hν>W0时，才有光电子逸出，3．效应具有瞬时性
电子一次性吸收光子的全部能量，不需要积累能量的时间，所以光电流几乎是瞬时发生的．
?特别提醒：解释光电效应时，应从以下两点进行把握：
(1)照射光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)照射光强度决定着单位时间内发射出来的光电子数．即时应用?(即时突破，小试牛刀)
3．入射光照到某金属表面发生光电效应，若入射光的强度减弱，而频率保持不变，则下列说法中正确的是( )
A．从光照射到金属表面上到金属发射出光电子之间的时间间隔将明显增加
B．逸出的光电子的最大初动能减少
C．单位时间内从金属表面逸出的光电子数目将减少
D．有可能不发生光电效应
答案：C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 下列光子说解释光电效应规律的说法中，正确的有( )
A．存在极限频率是因为各种金属都有一定的逸出功
B．光的频率越高，电子得到光子的能量越大，逸出后飞离金属的最大初动能越大
C．电子吸收光子的能量后动能立即增加，成为光电子不需要时间
D．光的强度越大，单位时间内入射光子数越多，光电子数越多，光电流越大解析：选ABD.由于各种金属都有一定的逸出功，因此光照射金属时电子不一定逸出，所以存在极限频率，A选项正确；光的频率越高，电子得到的光子的能量越大，克服逸出功后飞离金属的最大初动能越大，B选项正确；电子吸收光子的能量后不一定逸出，也不一定成为光电子，C选项错误；产生光电效应后，光的强度越大，产生光电效应的电子越多，逸出的光电子也就越多，光电流也就越大，D选项正确． 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4－1－1所示，由实验图线可求出( )
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4－1－1【思路点拨】 由题目可知光电子的最大初动能与入射光频率之间的关系图像，解答本题可先由光电效应方程写出最大初动能与入射光频率的关系式，再明确图像的斜率、截距等的物理意义，进而分析判断．
【自主解答】 依据光电效应方程Ek＝hν－W可知，当Ek＝0时，ν＝ν0，即图像中横坐标的截距在数值上等于金属的极限频率．图线的斜率k＝tanθ＝ .可见图线的斜率在数值上等于普朗克常量．据图像，假设图线的延长线与Ek轴的交点为C，其截距为W，有tanθ＝W/ν0.而tanθ＝h，所以W＝hν0.即图像中纵坐标轴的截距在数值上等于金属的逸出功．
【答案】 ABC变式训练2 用不同频率的紫外线分别照射钨和锌的表面而产生光电效应，可得到光电子的最大初动能Ek随入射光频率ν
变化的Ek－ν图像．已知钨
的逸出功是3.28 eV，锌的逸
出功是3.34 eV，若将二者的
图线画在同一个坐标图中，
以实线表示钨，虚线表示锌，
如图4－1－2所示，能正确反映
这一过程的图像是( )图4－1－2解析：选A.根据光电效应方程Ek＝hν－W可知Ek－ν图像的斜率为普朗克常量h，因此图中两线应平行，C、D错；图线与横轴的交点表示恰能发生光电效应(光电子动能为零)时的入射光频率即极限频率．由光电效应方程可知，逸出功越大的金属对应的入射光的频率越高，所以能使金属锌发生光电效应的极限频率较高．所以A对，B错．课件39张PPT。第3节 光的波粒二象性
?
第4节 实物粒子的波粒二象性
?
第5节 不确定关系 核心要点突破课堂互动讲练知能优化训练第 5节课前自主学案课标定位1.知道康普顿效应，理解康普顿效应实验现象．
2．知道光具有波粒二象性，且光是概率波．
3．理解德布罗意物质波假说，知道一切实物粒子都具有波粒二象性．
4．理解不确定关系，了解不确定关系在微观世界与宏观世界中的不同作用．课标定位课前自主学案一、康普顿效应、光的波粒二象性
1．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，除原波长外，还有波长随散射角的增大而_______的谱线．X射线经物质散射后波长______的现象称为康普顿效应．
2．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________因此光具有波粒二象性．
3．光子的能量和动量：ε＝____，p＝___ .增大变长粒子动量．hν有一位记者曾向英国物理学家、诺贝尔奖获得者布拉格请教：光是波还是粒子？布拉格幽默地答道：“星期一、三、五它是一个波，星期二、四、六它是一个粒子，星期天物理学家休息”．你是如何理解布拉格的回答的？
提示：光既不同于宏观观念的粒子，又不同于宏观观念的波，但光既具有粒子性，又具有波动性，粒子性、波动性是光本身的属性．思考感悟二、光是一种概率波
1．概率波
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4－3－1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_______粒子性明条纹波动性．图4－3－1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．
三、德布罗意物质波假说及波长
实物粒子像光子一样，也具有____________，粒子的能量ε与动量p跟它对应的频率ν与波长λ之间遵从的关系为：_______，p＝ ____ .波粒二象性ε＝hν四、电子波动性的实验证实，氢原子中的电子云
1．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．`
2．电子云：在氢原子中，电子在原子核周围出现的概率密度(出现在某处单位体积中的概率大小)分布的情况被形象化地叫做电子云．晶体波动五、不确定关系
1．微观粒子运动的基本特征
不再遵守牛顿运动定律，不可能同时准确地知道粒子的______和______，不可能用“______”来描述粒子的运动，微观粒子的运动状态只能通过______做统计性的描述．
2．不确定关系位置动量轨迹概率以Δx表示粒子位置的不确定量，以Δp表示粒子在x方向上的动量的不确定量，那么ΔxΔpx≥ ，式中h是_________常量．
3．以宏观世界为研究对象学习和研究经典物理学时，就可以完全不涉及实物粒子的波动性．不确定关系是对物体在多大程度上要考察其波动性作了最精确的概括．普朗克核心要点突破一、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．即时应用?(即时突破，小试牛刀)
1．关于光的波粒二象性，不正确的说法是( )
A．光的频率越高，光子的能量越大，粒子性越显著
B．光的波长越长，光子的能量越小，波动性越显著
C．频率高的光子不具有波动性，波长较长的光子不具有粒子性
D．个别光子产生的效果往往显示粒子性，大量光子产生的效果往往显示波动性解析：选C.光具有波粒二象性，但在不同情况下表现不同，频率越高，波长越短，粒子性愈强，反之波动性明显，个别光子易显示粒子性，大量光子显示波动性，故A、B、D正确．C错误．二、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，是预先不确定的．
2．大量粒子运动的必然性
由波动规律，我们可以准确地知道，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．
?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．即时应用?(即时突破，小试牛刀)
2．在光的双缝干涉实验中，在光屏上放上照相底片并设法减弱光子流的强度，尽可能使光子一个一个地通过狭缝，在曝光时间不长和曝光时间足够长的两种情况下，其实验结果是( )
①若曝光时间不长，则底片上出现一些无规则的点
②若曝光时间足够长，则底片上出现干涉条纹
③这一实验结果证明了光具有波动性
④这一实验结果否定了光具有粒子性A．①②③对 B．①②④对
C．①③④对 D．②③④对
答案：A三、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．
?特别提醒：光和实物粒子都具有波粒二象性，对于波粒二象性的理解，应注意：
(1)在宏观现象中，波与粒子是对立的概念，而在微观世界中，波与粒子可以统一．
(2)这里所说的粒子性和波动性，既不是宏观观念的波，也不是宏观观念的粒子，光具有波粒二象性是指光在传播过程中和同物质作用时分别表现出波和粒子的特性．即时应用?(即时突破，小试牛刀)
3．下列说法中正确的是( )
A．质量大的物体，其德布罗意波长小
B．速度大的物体，其德布罗意波长小
C．动量大的物体，其德布罗意波长小
D．动能大的物体，其德布罗意波长小
答案：C四、正确理解不确定关系
1．不确定关系是微观粒子具有波粒二象性的必然结果，除位置和动量的不确定关系外，还有其他不确定关系，如时间和能量的不确定关系：ΔEΔt≥ .
2．普朗克常量是不确定关系中的重要角色，如果h的值可忽略不计，这时物体的位置、动量可同时有确定的值，如果h不能忽略，这时必须考虑微粒的波粒二象性．h成为划分经典物理学和量子力学的一个界线．即时应用?(即时突破，小试牛刀)
4．关于不确定关系ΔxΔpx≥ 有以下几种理解，正确的是( )
A．微观粒子的动量不可确定
B．微观粒子的位置不可确定
C．微观粒子的动量和位置不可同时确定
D．不确定性关系不仅适用于电子和光子等微观粒子，也适用于宏观物体解析：选CD.由ΔxΔpx≥ 可知，当粒子的位置不确定性小时，粒子动量的不确定性大；反之，当粒子的位置不确定性大时，粒子动量的不确定性小，故不能同时测量粒子的位置和动量，故A、B错，C对．不确定性关系是自然界中的普遍规律，对微观粒子的影响显著，对宏观世界的影响可忽略，故D正确．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． 在验证光的波粒二象性的实验中，下列说法正确的是( )
A．使光子一个一个地通过狭缝，如果时间足够长，底片上将会显示衍射图样
B．单个光子通过狭缝后，底片上会出现完整的衍射图样
C．光子通过狭缝的运动路线是直线
D．光的波动性是大量光子运动的规律【精讲精析】 个别或少数光子表现出光的粒子性，大量光子表现出光的波动性．如果时间足够长，通过狭缝的光子数也就足够多，粒子的分布遵从波动规律，底片上将会显示出衍射图样，A、D选项正确．单个光子通过狭缝后，路径是随机的，底片上也不会出现完整的衍射图样，B、C选项错．
【答案】 AD变式训练2 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． 金属晶体中晶格大小的数量级是10－10 m．电子经加速电场加速，形成电子束，电子束照射该金属晶体时，获得明显的衍射图样．问这个加速电场的电压约为多少？(已知电子的电荷量为e＝1.6×10－19 C，质量为m＝0.90×10－30 kg)【答案】 153 V变式训练3 利用金属晶格(大小约10－10 m)作为障碍物观察电子的衍射图样，方法是让电子通过电场加速后，让电子束照射到金属晶格上，从而得到电子的衍射图样．已知电子质量为m，电荷量为e，初速度为0，加速电压为U，普朗克常量为h，则下列说法中正确的是( )
A．该实验说明了电子具有波动性
B．实验中电子束的德布罗意波长为λ＝
C．加速电压U越大，电子的衍射现象越明显
D．若用相同动能的质子替代电子，衍射现象将更加明显加速电压越大，电子的波长越小，衍射现象就越不明显；用相同动能的质子替代电子，质子的波长变小，衍射现象相比电子更不明显，故C、D错误．