课件41张PPT。1．1 探究动量变化与冲量的关系 核心要点突破课堂互动讲练课前自主学案知能优化训练1．1 课标定位学习目标：1.理解动量与冲量的概念．
2．理解动量定理及其表达式．
3．会应用动量定理处理变力的冲量，求平均作用力．
重点难点：动量定理的理解与应用．动量与冲量的区别与联系，动量定理的应用．课标定位课前自主学案一、动量和冲量 动量定理
1．冲量
(1)概念：力和______________的乘积Ft叫做冲量．
(2)公式：I＝Ft.
(3)单位：国际单位制中是________，符号是N·s.
(4)矢量性：冲量是矢量，它的方向与______的方向相同．力的作用时间牛顿秒力思考感悟
1．一个物体静止在水平面上一段时间，物体重力的冲量为零吗？
提示：不为零，尽管物体静止，但物体受到重力，且作用了一段时间，所以重力冲量不为零．2．动量
(1)定义：物体的质量m和速度v的乘积mv叫做动量．
(2)公式：p＝mv.
(3)单位：国际单位制中是千克米每秒，符号是_____________.
(4)矢量性：动量是矢量，它的方向与_______的方向相同，动量运算服从______________________法则．kg·m/s速度矢量的合成和分解3．动量定理
(1)内容：物体所受合力的冲量等于物体的__________．
(2)公式：I＝Δp或Ft＝________.动量变化p′－p思考感悟
2．能否应用动量定理求解变力的冲量？
提示：能．二、动量定理的应用
理论分析：由动量定理可知，如果物体的动量变化一定，那么它受到的冲量也一定．因此作用时间越短，力就越大；作用时间越长，力就越小．思考感悟
3．在进行跳高比赛时，为什么要放上很厚的海绵垫子？
提示：人跳过横杆后，可认为人做自由落体运动，落地时速度较大，人落到海绵垫子上时，可经过较长的时间速度减小为零，在动量变化相同的情况下，人受到的冲力减小，对运动员起到保护作用．核心要点突破一、对冲量的理解和计算
1．某个力的冲量仅由力和作用时间共同决定，与其他力是否存在及物体的运动状态无关．
2．冲量是过程量，它反映的是力在一段时间内的积累效果．所以，它取决于力和时间两个因素．较大的力在较短时间内的积累效果，可以和较小的力在较长时间内的积累效果相同．3．冲量是矢量，对恒力的冲量可直接用I＝Ft计算，方向就是力的方向．如果力是变力，特别是力的方向发生变化，冲量的方向就不再是力的方向了，应该是平均作用力的方向．
4．求合冲量的两种方法：
(1)可分别求每一个力的冲量，再求各冲量的矢量和；
(2)如果各力的作用时间相同，也可以先求合力，再用 I合＝F合t 求解．5．用图像法求解变力的冲量
F－t 图像中，两坐标轴所围成的“面积”表示 t 时间内力 F 的冲量，如图1－1－1所示．图1－1－1特别提醒：求冲量时一定要明确是哪一个力在哪一段时间内的冲量，这个力是变力还是恒力．即时应用 (即时突破，小试牛刀)
1．用20 N的拉力竖直向上拉重为15 N的物体，2 s内物体所受合力的冲量大小为( )
A．70 N·s B．5 N·s
C．40 N·s D．10 N·s
解析：选D.先求合力，再求冲量，D项正确．二、对动量和动量变化的理解
1．对动量的理解
(1)动量是状态量．在谈及动量时，必须明确是物体在哪个时刻或哪个状态所具有的动量．
(2)动量的矢量性：动量是矢量，大小为 mv，方向与 v 的方向相同，服从矢量运算法则．
(3)动量的相对性：由于物体的速度与参考系的选择有关，因此物体的动量也与参考系的选择有关．在中学阶段，动量表达式中的速度一般是以地球为参照物的．2．动量的变化
(1)定义：动量变化 Δp 等于物体的末动量 p′ 与初动量 p 的差，即 Δp＝ p′ －p .
(2)动量变化的方向：动量变化是矢量，动量变化的方向就是速度变化的方向．
(3)动量变化的计算
①动量变化是矢量，其大小和方向可由 p′ 与 p 的矢量差决定，而计算矢量差要用平行四边形定则；②共线的动量运算，先选定一个方向为正方向，可转化为代数运算，若Δp>0，说明Δp的方向与选取的正方向相同，若Δp<0，说明Δp的方向与选取的正方向相反．
特别提醒：动量变化与速度变化在物理概念表示方法上相似．即时应用 (即时突破，小试牛刀)
2．质量为10 kg的物体，当其速率由3 m/s变为4 m/s时，它的动量变化Δp的大小不可能是( )
A．10 kg·m/s B．50 kg·m/s
C．70 kg·m/s D．90 kg·m/s
解析：选D.根据动量变化Δp＝mv2－mv1知，当v1和v2的方向相同时，Δp＝mv2－mv1＝10 kg·m/s，动量变化最小；当v1和v2的方向相反时，Δp＝mv2－mv1＝70 kg·m/s，动量变化最大．所以10 kg·m/s≤Δp≤70 kg·m/s.三、对动量定理的理解和应用
1．对动量定理的理解
(1)动量定理：物体所受合力的冲量等于物体的动量变化. Ft＝Δp＝p末－p初．
(2)式子中的 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．
(3)动量定理具有普遍性，即不论物体的运动轨迹是直线还是曲线，作用力不论是恒力还是变力，几个力作用的时间不论是相同还是不同都适用．
(4)动量定理反映了动量变化与合外力的冲量的因果关系：冲量是因，动量变化是果．(2)应用动量定理解决问题的一般步骤
①选定研究对象．
②进行受力分析和运动的初、末状态分析．
③选定正方向，由动量定理列式求解．
特别提醒：动量定理不仅适用于宏观物体的低速运动，对微观现象和高速运动仍然适用．即时应用 (即时突破，小试牛刀)
3．下面说法正确的是( )
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 关于冲量，下列说法中正确的是( )
A．冲量是物体动量变化的原因
B．作用在静止的物体上的力的冲量一定为零
C．动量越大的物体受到的冲量越大
D．冲量的方向就是物体受力的方向【精讲精析】 力作用一段时间便有了冲量，而力作用一段时间后，物体的运动状态发生了变化，物体的动量也发生了变化，因此说冲量使物体的动量发生了变化，A选项正确．只要有力作用在物体上，经历一段时间，这个力便有了冲量I＝Ft，与物体处于什么状态无关，物体运动状态的变化情况，是所有作用在物体上的力共同产生的效果，所以B选项不正确．物体所受冲量I＝Ft与物体动量的大小p＝mv无关，C选项不正确．冲量是一个过程量，只有在某一过程中力的方向不变时，冲量的方向才与力的方向相同，故D选项不正确．【答案】 A
【方法总结】 力的冲量与物体运动状态无关，只有力为恒力时，力的冲量的方向才与力的方向相同． 一个质量是0.1 kg的钢球，以6 m/s的速度水平向右运动，碰到一个坚硬的障碍物后被弹回，沿着同一直线以6 m/s的速度水平向左运动．碰撞前后钢球的动量有没有变化？【思路点拨】 动量是矢量，题中钢球速度反向，说明速度发生变化，因此动量必发生变化，计算变化量时应规定正方向．
【精讲精析】 取向左的方向为正方向
物体原来的动量：p1＝－mv1＝－0.1×6 kg·m/s
＝－0.6 kg·m/s.弹回后物体的动量：p2＝mv2＝0.1×6 kg·m/s
＝0.6 kg·m/s.
动量变化：Δp＝p2－p1
＝0.6 kg·m/s－(－0.6 kg·m/s)＝1.2 kg·m/s.
动量变化量为正值，表示动量变化量的方向向左．
【答案】 有变化，变化量方向向左，大小为1.2 kg·m/s.【方法总结】 动量及动量变化都是矢量，在进行动量变化的计算时应首先规定正方向，这样各矢量中方向与正方向一致的取正值，方向与正方向相反的取负值．从而把矢量运算变成代数加减． 下列几种物理现象的解释中，错误的是( )
A．砸钉子时不用橡皮锤，只是因为橡皮锤太轻
B．跳高时在沙坑里填沙，是为了减小冲量
C．推车时推不动是因为推力的冲量为零
D．动量相同的两个物体受到相同的制动力的作用，两个物体将同时停下来【思路点拨】 动量定理中的冲量是研究对象所受合外力的冲量，不是受到的某一个力的冲量．
【精讲精析】 砸钉子时不用橡皮锤，一是因为橡皮锤太轻，动量变化小，二是因为缓冲时间长，从而导致冲力小．
跳高时在沙坑里填沙，是为了增长缓冲时间，减小冲力．
推车时推不动，由I＝Ft 可知，推力冲量不为零．
由动量定理得，动量相同的两个物体受到相同的制动力，将一起停下来．故A、B、C错误，D正确．【答案】 ABC
【规律总结】 利用动量定理分析问题时，要把哪个量不变，哪个量变化搞清楚． 如图1－1－2所示，质量为1 kg的钢球从5 m高处自由下落，又反弹到离地3.2 m高处，若钢球和地面之间的作用时间为0.1 s，求钢球所受地面的平均作用力．(g取10 N/kg)【思路点拨】 钢球着地后与地面间的相互作用力是变力，在解决该问题时通常把这种变力看成是一种平均效果力，即平均力．然后利用动量定理求解．【答案】 见自主解答
【方法总结】 (1)由于动量定理表达式是一个矢量式，对同一直线上的作用过程，要选取正方向；(2)要注意分清相互作用的过程，找出初、末状态的动量和在此过程中物体的受力．变式训练 质量m＝500 g的篮球，以10 m/s的初速度竖直上抛，当它上升的高度h＝1.8 m处与天花板相碰，经过时间t＝0.4 s的相互作用，篮球以碰前速度的反弹，设空气阻力忽略不计，g取10 m/s2，则篮球对天花板的平均作用力为多大？答案：12.5 N课件35张PPT。1．2 探究动量守恒定律 核心要点突破课堂互动讲练课前自主学案知能优化训练1．2 课标定位学习目标：1.理解系统、内力、外力几个概念．
2．理解并掌握动量守恒定律的条件、内容及表达式的意义．
重点难点：推导动量守恒定律，会应用动量守恒定律分析计算有关问题．课标定位课前自主学案一、探究物体碰撞时动量的变化规律
1．实验探究需要进行哪些步骤？
(1)猜想与假设；(2)制订计划与设计实验；(3)进行实验与收集证据；(4)分析与论征；(5)评估；(6)交流与合作．2．在制订计划与设计方案中，计划使用气垫导轨进行实验探究，方案：使滑块甲碰撞静止的滑块乙，碰撞后粘在一起运动．
完成该实验需要测量的数据有：滑块甲的_______、滑块乙的______、碰撞前滑块甲的________、碰撞后甲、乙共同运动的_______．质量质量速度速度二、动量守恒定律
1．几个概念
(1)系统：几个有__________的物体的合称．
(2)内力：_________物体间的相互作用力．
(3)外力：_________的物体对系统内物体的作用力．相互作用系统内系统外思考感悟
1．一个力对某一系统来说是内力，这个力能变成外力吗？
提示：能．要看所选择系统，当所选系统发生变化时，这个力可能就变为外力．2．内容
如果一个系统_________，或者________________，那么这个系统的总动量保持不变．
3．守恒条件
(1)系统不受外力作用．
(2)系统受外力作用，但合外力为___．
4．表达式
对两个物体组成的系统，常写成：p1＋p2＝__________或m1v1＋m2v2＝_________________.不受外力所受合外力为零零p1′＋p2′m1v1′＋m2v2′思考感悟
2．两同学在冰面上嬉戏，
甲同学想用力将乙同学推
开，如图 1－2－1所示，
结果是两人同时远离，这
是为什么呢？
提示：在冰面上摩擦力可忽略不计，甲、乙两同学组成的系统动量守恒，相互作用前总动量等于0，相互作用后获得等大反向的动量．图 1－2－1核心要点突破一、动量守恒定律
1．动量守恒的含义
(1)动量守恒是指系统的总动量时时刻刻保持不变，也就是说，系统动量守恒时，任意两个时刻的动量都相等．
(2)只有初、末两个状态的动量相等，相互作用的过程中总动量发生变化的情形不能称之为动量守恒．2．如何判断一个具体的物理过程中动量是否守恒
要判断一个具体的物理过程中动量是否守恒，首先要对这一过程进行受力分析，再根据受力情况进行判断．下列情况下，动量守恒定律成立：
(1)系统不受外力作用；
(2)系统受外力作用，但外力的矢量和为零；
(3)系统受外力作用，合外力不为零，但合外力远远小于内力(物体间的相互作用)；(4)系统受外力作用，合外力不为零，但在某一方向上遵守上述条件，则系统在这一方向上动量守恒．
特别提醒：系统是否满足动量守恒的条件是应用动量守恒定律的关键．即时应用 (即时突破，小试牛刀)
如图1－2－2所示，光滑水平
面上两小车中间夹一压缩了
的轻弹簧，两手分别按住小
车，使它们静止，若以两车及弹簧组成的系统为研究对象，则下列说法中正确的是( )图1－2－2A．两手同时放开后，系统总动量始终为零
B．先放开左手，后放开右手，此后总动量不守恒
C．先放开左手，后放开右手，此后总动量向左
D．无论先放开左手，还是先放开右手，待两手都放开后，在弹簧恢复原长的过程中，系统总动量都保持不变，但系统的总动量不一定为零解析：选ACD.两手同时放开，两车受到的合外力始终为零，且初始总动量为零，满足动量守恒条件，故系统总动量始终为零，A正确．先放开左手，那么总动量将不为零(左车获得速度)，但后放开右手后，系统所受合力为零，满足守恒条件，总动量守恒但不为零，B错误．由于左车先有动量，右车开始为零，因而总动量向左，C对．若考虑两手都放开后两车的运动情况，那么两车的总动量一定守恒，因为两手放开后，两车组成的系统所受合外力一定为零，若两手同时放开，则系统总动量一定为零，若两手不同时放开，则系统总动量不为零，故D正确．二、应用动量守恒定律注意的问题
1．系统性
动量守恒定律描述的对象是由两个以上的物体构成的系统，因此研究的对象具有系统性．在运用动量守恒定律列式时，等号左右必须针对同一系统，若在作用前后丢失任何一部分，在解题时都会得出错误的结论．2．矢量性
动量守恒定律的表达式是矢量方程，对于系统内各物体相互作用前后均在同一直线上运动的问题，应首先选定正方向，凡与正方向相同的动量取正值，反之取负值．对于方向未知的动量一般先假设为正值，根据求得的结果再判断假设的真伪．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，初态动量中的速度都应该是互相作用前同一时刻的瞬时速度，末态动量中的速度都必须是相互作用后同一时刻的瞬时速度．
4．相对性
由于动量的大小与参考系的选取有关，因此应用动量守恒定律时，各物体的速度必须是相对于同一参考系的速度，一般以地面为参考系．特别提醒：运用动量守恒定律解题时，所列方程中的速度或位移必须是相对同一参考系，一般取地面为参考系，如果题目中给出的速度或位移不是相对同一参考系，则必须先将它们转化为相对同一参考系，然后再列方程求解．课堂互动讲练 某同学设计了一个用打点计时器探究碰撞过程中不变量的实验：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相碰并粘成一体，续继做匀速直线运动．他设计的具体装置如图1－2－3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 1－2－3图 1－2－4(1)若已得到打点纸带如图 1－2－4所示，测得各计数点间距离并标在图上，A为运动起始的第一点，则应选________段计算A碰撞前的速度，应选________段来计算A和B碰后的共同速度．(选填“AB”“BC”“CD”或“DE”)
(2)已测得小车A的质量 mA＝0.40 kg, 小车B的质量 mB＝0.20 kg，由以上测量结果可得：碰前 mAvA＋mBvB＝____kg·m/s；碰后mAvA′＋mBvB′＝______kg·m/s.
(3)通过以上实验及计算结果，你能得出什么结论？【思路点拨】 根据碰撞前、后匀速运动的特点确定其速度大小和方向，然后分析处理数值得出结论．
【精讲精析】 (1)小车A碰前做匀速直线运动，打出纸带上的点应该是间距均匀的，故计算小车碰前速度应选BC段；CD段上所打出的点由稀变密，可见在CD段A、B两小车相互碰撞，A、B碰撞后一起做匀速直线运动，所打出的点又是间距均匀的，故应选DE段计算碰后的速度．【答案】 (1)BC DE (2)0.42 0.417
(3)误差范围内，系统的质量与速度乘积之和不变
【规律总结】 探究动量守恒定律的实验方法很多，但其关键点是物体相互作用前、后速度的确定． 把一支枪水平地固定在小车上，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．枪和车组成的系统动量守恒
C．若忽略不计子弹和枪筒之间的摩擦，枪、车和子弹组成系统的动量才近似守恒
D．枪、子弹和车组成的系统动量守恒【思路点拨】 在使用动量守恒定律时，一定要注意守恒的条件，不要盲目使用，注意选好研究对象及其作用的方向，也许整个系统动量不守恒，但在某一个方向上动量是守恒的．【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子弹在枪管中运动时与枪管间的摩擦力，枪和车一起在水平地面上做变速运动，枪和车之间也有作用力．如果选取枪和子弹为系统，则车给枪的力为外力，选项A错；如果选取枪和车为系统，则子弹对枪的作用力为外力，选项B错；如果选车、枪和子弹为系统，爆炸力和子弹与枪管间的摩擦力均为内力，并不存在忽略的问题，系统在水平方向上不受外力，整体遵守动量守恒的条件，故选项C错；D对．【答案】 D
【规律总结】 (1)动量守恒的条件是系统不受外力或所受合外力为零，因此在判断系统动量是否守恒时一定要分清内力和外力；
(2)在同一物理过程中，系统的动量是否守恒，与系统的选取密切相关，因此，在运用动量守恒定律解题时，一定要明确在哪一过程中哪些物体组成的系统动量是守恒的． 如图1－2－5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1－2－5【思路点拨】 确定研究系统——车厢和物体→分析系统受力情况→判断系统动量守恒→用动量守恒定律求解．【答案】 C
【规律总结】 动量守恒定律在处理较复杂的问题时要比牛顿运动定律更简单明了，动量守恒定律不需要考虑中间的过程，只要符合守恒的条件，只需要考虑它们的初、末状态就可以了．变式训练 质量为M的小车，上面站有质量为 m 的人，一起以速度 v0在光滑水平面上向右匀速前进，当人以相对于车的速度u 向左水平跳出后，车速为多大？课件33张PPT。1．3 动量守恒定律的案例分析 核心要点突破课堂互动讲练课前自主学案知能优化训练1．3 课标定位学习目标：1.掌握运用动量守恒定律解决问题的一般步骤．
2．知道反冲现象和火箭的工作原理，了解我国的航空、航天事业的巨大成就，激发学生热爱祖国的情感．
重点难点：能够运用动量守恒定律分析、解决有关反冲现象．课标定位课前自主学案一、动量守恒定律的应用
动量守恒定律是物理学中最常用的定律之一，它在理论探索和实践应用中均发挥了巨大的作用．用动量守恒定律来研究碰撞、爆炸问题时，只需考虑物体初、末状态的______，因此往往比__________定律更为简便．动量牛顿运动二、研究反冲现象
1．反冲：物体系统的一部分向某方向运动，而其余部分向___________运动的现象．
___________和_____的飞行都利用了反冲现象
2．研究原理：研究反冲现象的重要依据是_______________．相反方向喷气式飞机火箭动量守恒定律思考感悟
坦克作为“陆战之王”，通常都具有较大的吨位，可即使世界上最大的重型坦克，在其进行射击训练时，我们总能看到其塔座剧烈的震动，你能解释这是为什么吗？
提示：在坦克发射炮弹的瞬间，坦克和炮弹发生强烈的相互作用，炮弹向前飞出后，坦克必然会产生向后运动的趋势，因为二者组成的系统在水平方向的动量是守恒的．核心要点突破一、动量守恒定律与牛顿运动定律的联系与区别
1．动量守恒定律可以根据牛顿第二、第三定律导出
设质量为 m1 和m2的物体相互作用的时间为 t ，相互作用力为F和F′，除此之外，物体不受其他外力的作用，作用前后的速度分别为 v1、v2 和 v1′、v2′.根据牛顿第二定律有：
Ft＝m1a1t＝m1(v1′－v1)＝m1v1′－m1v1
F′t＝m2a2t＝m2(v2′－v2)＝m2v2′－m2v2
根据牛顿第三定律F′＝－F
所以 m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′.2．牛顿第二定律有一定的局限性，只适用于低速宏观物体．动量守恒定律，不仅适用于低速宏观物体，而且适用于高速微观粒子，具有普遍性．
3．牛顿第二定律应用时要注意细节，而应用动量守恒定律时，只需考虑物体初、末状态的动量，所以动量守恒定律比牛顿运动定律更简便．4．应用动量守恒定律解题步骤
(1)明确研究对象，即：要明确对哪个系统，对哪个过程应用动量守恒定律．
(2)分析系统所受的外力、内力，判定系统动量是否守恒．
(3)分析系统初、末状态各质点的速度，明确系统初、末状态的动量．
(4)规定正方向，列方程．
(5)解方程．如解出两个答案或带有负号要说明其意义．
特别提醒：动量守恒定律研究的是相互作用的系统，而不是单个物体．即时应用 (即时突破，小试牛刀)
1．质量为3 kg 的小球A在光滑水平面上以 6 m/s 的速度向右运动，恰遇上质量为 5 kg 的小球B以4 m/s 的速度向左运动，碰撞后B球恰好静止，求碰撞后A球的速度．答案：0.67 m/s 方向向左二、对反冲运动的进一步理解
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，相互作用的内力一般情况下远大于外力，所以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．2．讨论反冲运动时，应注意的问题
(1)相对速度问题：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，通常为对地的速度．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．3．反冲现象的应用及防止
(1)反冲是生活和生产实践中常见的一种现象，喷气式飞机和火箭是反冲的重要应用，它们都是靠喷出气流的反冲作用而获得巨大速度的．
(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．喷气速度越大，质量比越大，火箭获得的速度越大．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．即时应用 (即时突破，小试牛刀)
2．一辆小车置于光滑水平桌面上，车左端固定一水平弹簧枪，右端安一网兜，若从弹簧枪中发射一粒弹丸，恰好落在网兜内，结果小车将(空气阻力不计)( )
A．向左移动一段距离停下
B．在原位置没动
C．向右移动一段距离停下
D．一直向左移动解析：选A.弹簧枪发射弹丸后，依靠反冲小车向左运动，与飞行的弹丸落入右端网兜时，因动量守恒，小车又停止，故A正确．课堂互动讲练 质量为M＝2 kg的小平板
车静止在光滑水平面上，车的
一端静止着质量为mA＝2 kg的
物体A(可视为质点)，如图1－3－1所示，一颗质量为mB＝20 g的子弹以600 m/s的水平速度射穿A后，速度变为100 m/s，最后物体A仍静止在车上，若物体A与小车间的动摩擦因数μ＝0.5，取g＝10 m/s2，求平板车最后的速度是多大？图1－3－1【思路点拨】 子弹射穿A的过程极短，因此车对A的摩擦力作用可略去，即认为子弹和A组成的系统水平方向动量守恒，同时，由于作用时间极短，可认为A的位置没有发生变化．
【精讲精析】 子弹击穿A后，A在水平方向获得一个速度vA，最后当A相对车静止时，它们的共同速度为v.【答案】 2.5 m/s
【规律总结】 对相互作用的物体，要搞清物体发生了哪些过程，哪个过程是满足动量守恒的，在作用时间极短的过程时，一般是内力远大于外力，动量是守恒的． 如图1－3－2所示，长为L，质量为M的小船停在静水中，一个质量为 m的人站在船头．若不计水的阻力，在人从船头走到船尾的过程中，人和船对地面的位移各是多少？图1－3－2【思路点拨】 选人和船组成的系统为研究对象，由于人从船头走到船尾的过程中，系统在水平方向不受外力作用，所以水平方向动量守恒．
【精讲精析】 人起步前系统总动量为零，当人加速前进时，船同时向后加速运动；人匀速前进时，船同时向后匀速运动；当人停下时，船也停下．为了简化问题，我们假设人、船均匀速运动，设人的速度为 v1，船的速度为v2，以人的运动方向为正方向，【规律总结】 此题目代表一类问题即“人船模型”，一个原来处于静止状态的系统，在系统内物体发生相对运动的过程中，有一个方向动量守恒，此时有 ms1＝Ms2 成立，其中s1、s2为相对同一参考系的位移． 据报道，“神舟七号”宇宙飞船计划承载三名宇航员于2008年9月底发射升空，假设一个宇航员，连同装备的总质量为100 kg，在空间跟飞船相距45 m处相对飞船处于静止状态．他带有一个装有0.5 kg氧气的贮氧筒，贮氧筒上有一个可以使氧气以50 m/s的相对速度喷出的喷嘴．宇航员必须向着跟返回飞船方向相反的方向释放氧气，才能回到飞船上去，同时又必须保留一部分氧气供他在返回飞船的途中呼吸．已知宇船员呼吸的耗氧率为2.5×10－4 kg/s.试问：(1)如果他在准备返回飞船的瞬时，释放0.15 kg的氧气，他能安全地回到飞船吗？
(2)宇航员安全地返回飞船的最长和最短时间分别为多少？
【思路点拨】 宇航员使用氧气喷嘴喷出一部分氧气后，根据动量守恒定律，可以计算出宇航员返回的速度．根据宇航员离开飞船的距离和返回速度，可以求出宇航员返回的时间，即可求出这段时间内宇航员要消耗的氧气，再和喷射后剩余氧气质量相比，即可得到答案．宇航员返回途中所耗氧气
m′＝kt＝2.5×10－4×600 kg＝0.15 kg，
氧气筒喷射后所余氧气
m″＝m0－Δm＝(0.5－0.15)kg＝0.35 kg
因为m″>m′，所以宇航员能顺利返回飞船．【答案】 (1)能 (2)1800 s 200 s
【误区警示】 ①分析本题易忽略将50 m/s的相对速度转化为绝对速度(以飞船为参考系)，而导致错误．②本题为变质量问题，应以宇航员连同装备和喷出的气体为研究对象，同时注意宇航员在喷气前后的质量变化．变式训练 在太空中有一枚相对太空站处于静止状态的火箭，突然喷出质量为m的气体，喷出速度为v0(相对太空站)，紧接着再喷出质量也为m的另一股气体，此后，火箭获得的速率为v(相对太空站)．求火箭第二次喷射气体(相对太空站)的速度为多大？课件38张PPT。1．4 美妙的守恒定律 核心要点突破课堂互动讲练课前自主学案知能优化训练1．4 课标定位学习目标：1.理解什么是弹性碰撞和非弹性碰撞，并能进行相应计算．
2．了解什么是完全非弹性碰撞，知道发生完全非弹性碰撞时机械能损失最大．
重点难点：弹性碰撞和非弹性碰撞的区别与应用．课标定位课前自主学案一、研究碰撞中的动能
1．动量和动能
在常见的碰撞中一般来说动量是守恒的，_____不一定是守恒的．动能2．弹性碰撞和非弹性碰撞
(1)弹性碰撞：碰撞过程中动量和______都守恒，即碰撞前后系统动量守恒，系统的_____守恒．
(2)非弹性碰撞：碰撞过程中动量守恒，____不守恒，碰撞后系统的总动能________碰撞前系统的总动能．
(3)完全非弹性碰撞：碰撞后两物体_______________，具有相同的速度，这种碰撞系统动能损失_______．动能动能动能小于“合”为一体最大3．正碰和斜碰
按物体碰撞前后运动方向是否沿同一直线，可将碰撞分为正碰和斜碰．
(1)正碰：两小球碰撞时的相对速度沿着连心线方向，称为正碰．
(2)斜碰：两小球碰撞前的相对速度不在连心线上，称为斜碰．思考感悟
1．“台球天才”丁俊晖以他高超的技艺为世界斯诺克运动带来了一个新鲜的中国元素，如果白色球与红色球质量相等，丁俊晖击出白色球速度为v0与静止的红色球碰后，能出现两球速度大小都是v.方向不同的精彩情景吗？
提示：不能．因碰后的总动能大于碰前的总动能．二、研究弹性碰撞
1．压缩过程
球A碰球B，接触后均被压缩而发生形变，由此产生弹力，使球A减速，球B加速，直到两球的速度相等，压缩过程结束．该过程中_______逐渐减少，__________逐渐增加．当速度相等时，____________达到最大，而________减至最小．动能弹性势能弹性势能动能2．恢复过程
由于弹力的作用，球A继续减速，球B继续加速，使球B的速度大于球A的速度，两球的形变逐渐减小，当两球即将分离的瞬间，形变完全消失．这一过程称为恢复过程，该过程中__________逐渐减小，_______逐渐增加，当形变完全消失时，系统的___________为零，而______重新达到最大．弹性势能动能弹性势能动能m1v1′＋m2v2′相同(2)若m1(3)若m1＝m2，则有v1′＝0，v2′＝v1，
碰撞前后两球_______互换．相反速度思考感悟
2．质量相等的两个物体发生碰撞，一定交换速度吗？
提示：质量相等的两个物体只有发生一维的弹性碰撞时，系统动量守恒，总动能守恒，才会交换速度，否则不会交换速度．三、自然之美——物理学中的守恒定律
在物理学中我们学过的守恒定律有：机械能守恒定律、________守恒定律、______守恒定律、______守恒定律、能量守恒定律等．物理学的每一个守恒定律中都有一个守恒量，这反映了各种运动形式间的联系和统一，表现了物理学的和谐统一美．动量电荷质量核心要点突破一、对碰撞问题的深入理解
1．碰撞过程的特点
(1)发生碰撞的物体间一般作用力很大，作用的时间很短，各物体作用前后各自动量变化显著，物体在作用时间内的位移可忽略．
(2)即使碰撞过程中系统所受合力不等于零，由于内力远大于外力，作用时间又很短，所以外力的作用可忽略，认为系统的动量是守恒的．(3)若碰撞过程中没有其他形式的能转化为机械能，则系统碰后的总机械能不可能大于碰前系统机械能．
(4)对于弹性碰撞，碰撞前后无动能损失；对于非弹性碰撞，碰撞前后有动能损失；对于完全非弹性碰撞，碰撞前后动能损失最大．2．碰撞过程的分析判断依据
在所给的条件不足的情况下，碰撞结果有各种可能，但不管哪种结果必须同时满足以下三条
(1)系统的总动量守恒．
(2)系统的动能不增加，即Ek1′＋Ek2′≤Ek1＋Ek2.
(3)符合实际情况，如碰后两者同向运动，应有v前＞v后，若不满足，则该碰撞过程不可能．特别提醒：应用动量守恒定律求解碰撞问题，需要确定碰撞前后系统的动量．碰撞前的动量是指即将发生碰撞那一时刻系统的动量；碰撞后的动量是指碰撞刚结束那一时刻系统的动量．二、爆炸与碰撞的异同
1．爆炸与碰撞的共同点是：物理过程剧烈，系统内物体相互作用内力很大．过程持续时间极短，可认为系统满足动量守恒．
2．爆炸与碰撞的不同点是：爆炸有其他形式的能转化为动能，所以动能增加；弹性碰撞时动能不变，而非弹性碰撞时通常动能要损失，动能转化为内能，动能减小．但两种情况都满足能量守恒，总能量保持不变．特别提醒：宏观物体碰撞时一般相互接触，微观粒子的碰撞不一定接触，但只要符合碰撞的特点，就可认为是发生了碰撞．即时应用 (即时突破，小试牛刀)
手榴弹在离地高h处时的速度方向恰好沿水平方向，速度大小为v，此时，手榴弹炸裂成质量相等的两块，设消耗的火药质量不计，爆炸后前半块的速度方向仍沿水平向左，速度大小为3v，那么两块弹片落地点之间的水平距离多大？课堂互动讲练 如图1－4－1 所示，在光滑的水平支撑面上，有A、B两个小球．A球动量为 10 kg·m/s，B球动量为 12 kg·m/s.A球追上B球并相碰，碰撞后，A球动量变为 8 kg·m/s，方向没变，则A、B两球质量的比值可能为( )图1－4－1A．0.5 B．0.6
C．0.65 D．0.75
【思路点拨】 两球相碰过程遵守动量守恒定律，不一定遵守动能守恒，但条件是碰撞后系统的动能不能增加．【答案】 BC
【规律总结】 在对问题的估算中，需同时对多种结果综合考虑，给出对结果的最后预测． (2011年高考四川理综卷)随着机动车数量的增加，交通安全问题日益凸显．分析交通违法事例，将警示我们遵守交通法规，珍惜生命．一货车严重超载后的总质量为49 t，以54 km/h的速率匀速行驶，发现红灯时司机刹车，货车即做匀减速直线运动，加速度的大小为2.5 m/s2，若超载货车刹车时正前方25 m处停着总质量为1 t的轿车，两车将发生碰撞，设相互作用0.1 s后获得相同速度，问货车对轿车的平均冲力多大？【思路点拨】 从匀变速直线运动公式求出碰前的速度，以之为初动量，利用动量守恒定律得出共同速度；然后用隔离法单独研究轿车，对其应用动量定理求平均冲力．【答案】 9.8×104 N
【规律总结】 分析此类问题要明确物体相互作用的过程，搞清哪个过程满足动量守恒定律，哪个过程用匀变速直线运动，平抛运动知识求解，且明确各个过程的连结物理量速度． 有一大炮竖直向上发射炮弹．炮弹的质量为M＝6.0 kg(内含炸药的质量可以忽略不计)，射出的初速度v0＝60 m/s.当炮弹到达最高点时爆炸为沿水平方向运动的两片，其中一片质量为m＝4.0 kg.现要求这一片不能落到以发射点为圆心，以R＝600 m为半径的圆周范围内，则刚爆炸完时两弹片的总动能至少多大？(g＝10 m/s2，忽略空气阻力)【思路点拨】 火药爆炸时内力远大于重力，所以爆炸时动量守恒，然后利用平抛运动求出其中一片爆炸后速度即可求解．【答案】 6.0×104 J
【规律总结】 操作过程中产生的化学能等于机械能的增加量．变式训练 在沙堆上有一木块，质量M＝5 kg，木块上放一爆竹，质量 m＝0.10 kg.点燃爆竹后木块陷入沙中深 5 cm，若沙对木块的阻力恒为58 N，不计爆竹中火药质量和空气阻力．求爆竹上升的最大高度．答案：20 m课件28张PPT。1．5 实验：验证动量守恒定律 核心要点突破课堂互动讲练课前自主学案知能优化训练1．5 课标定位学习目标：能够利用不同器材验证动量守恒定律．
重点难点：计算物体作用前、后的速度及方法．课标定位课前自主学案【实验目的】
验证碰撞中的动量守恒．【实验原理】
1．质量为m1和 m2的两个小球发生正碰，若碰前m1运动，m2静止，根据动量守恒定律应有：m1v1＝m1v1′＋m2v2′.图1－5－1【实验器材】
斜槽，大小相等质量不同的小钢球两个，重垂线一条，白纸，复写纸，天平一台，刻度尺，圆规，三角板．【实验过程】
1．用天平测出两小球的质量，并选定质量大的小球为碰撞球．
2．按照图1－5－2所示安装实验装置，调整固定斜槽．调整时应使斜槽末端水平．图1－5－23．白纸在下，复写纸在上且在适当位置铺放好，记下重垂线所指的位置O.
4．不放被碰小球，让入射小球从斜槽上某固定高度处自由滚下，重复10次，用圆规画尽量小的圆把所有的小球落点圈在里面．圆心P就是小球落点的平均位置．5．把被碰小球放在槽口上，让入射小球从斜槽同一高度自由滚下，使它们发生碰撞，重复实验10次．用步骤4的方法，标出碰后入射小球落点的平均位置M和被碰小球落点的平均位置N，如图1－5－3所示．图1－5－3核心要点突破【误差分析】
1．小球落点位置确定的是否准确是产生误差的一个原因，因此在确定落点位置时，应严格按步骤中的4、5去做．
2．入射小球每次是否从同一高度无初速度滑下是产生误差的另一原因．
3．两球的碰撞若不是对心正碰则会产生误差．
4．线段长度的测量产生误差．
5．入射小球释放的高度太低，两球碰撞时内力较小．【注意事项】
1．斜槽轨道末端的切线必须水平，判断是否水平的方法是将小球放在斜槽轨道平直部分任一位置，若小球均能保持静止，则表明斜槽末端已水平．
2．入射小球每次都必须从斜槽轨道同一位置由静止释放，可在斜槽适当高度处固定一挡板，使小球靠着挡板，然后释放小球．
3．入射球的质量应大于被碰球的质量．4．实验过程中确保实验桌、斜槽、记录用白纸的位置要始终保持不变．
5．在计算时一定要注意m1、m2与OP、OM 和ON的对应关系．
6．应尽可能的在斜槽较高的地方由静止释放入射小球．特别提醒：必须用质量大的小球作入射小球，由小球碰撞中动量、机械能都守恒可推知，只有质量大的小球碰撞质量小的静止小球，碰后它们的速度方向都沿碰前入射小球速度方向，其平抛水平位移的大小才能代替其平抛初速度大小；若入射小球质量小于被碰小球质量，则碰后入射小球速度反向，无法用该装置确定其反向速度，因此无法完成本实验．课堂互动讲练 如图 1－5－4所示是做“验证动量守恒定律”实验的示意图．图1－5－4(1)在该实验中，应选用的器材是下列器材中的________．
A．天平
B．游标卡尺
C．刻度尺
D．大小相同但质量不同的钢球两个
E．大小相同的钢球和硬橡胶球各一个(2)安装器材时要注意：固定在桌边上的斜槽末端的切线要沿________方向．
(3)某次实验中，得出小球落点情况如图 1－5－5所示(单位是cm)，P′、M、N分别是入射小球在碰前、碰后和被碰小球在碰后落点的平均位置．已测得小球直径为 1.1 cm ，则入射小球和被碰小球质量之比为 m1∶m2＝________.图 1－5－5【思路点拨】 斜槽末端要水平，放球位置要固定；开始先放入射球，大球要把小球碰；十次落点取平均，小球位移要分清；小球质量乘位移，两球动量必守恒．【答案】 (1)ACD (2)水平 (3)4∶1 在实验室用两端带竖直挡板C和D的气垫导轨和有固定挡板的质量都是M的滑块A和B做验证动量守恒定律的实验，实验步骤如下：(如图1－5－6所示)图1－5－6①把滑块A和B紧贴在一起，在滑块A上放一个质量为m的砝码，置于导轨上，用电动卡销卡住A和B，在A和B 的固定挡板间放入一弹簧，使弹簧处于水平方向上的压缩状态；②按下电钮使电动卡销放开，同时启动两个记录两滑块运动时间的电子计时器，当A 和B 与挡板C和D碰撞的同时，电子计时器自动停表，记下A到C的运动时间t1，B到D的运动时间t2；③重复几次；分别取t1和t2的平均值．(1)在调整气垫导轨时应注意________；
(2)应测量的数据还有________________；
(3)只要关系式________成立，即可验证动量守恒定律．
【思路点拨】 解答此类题目，关键是通过仔细阅读题目，弄清实验原理进行解答．课件26张PPT。本章优化总结本章优化总结知识网络构建专题归纳整合章末综合检测知识网络构建专题归纳总结动量定理的典型应用分五个方面：第一，解释现象；第二，常规应用，牛顿定律能解决的问题动量定理均可，且简便；第三，解决变力问题；第四，应用于多过程问题；第五，应用于连续不断的流体． 一个人做“蹦极”运动，用原长为20 m的橡皮绳拴住身体，若此人质量为50 kg，从50 m高处由静止跳下，至运动停止瞬间所用时间为4 s，则橡皮绳对人的平均作用力约为________N(g取10 m/s2)．【答案】 1000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，但因未知条件多往往无法求解．这时往往要根据作用过程中的不同阶段，建立多个动量守恒定律方程，或将系统内的物体按作用的关系分成几个小系统，分别建立动量守恒定律方程．解这类问题时应注意：①正确分析作用过程中各物体状态的变化情况，建立物理模型；②分清作用过程的各个阶段和联系各个阶段的状态量；③合理选取研究对象，既要符合动量守恒的条件，又要方便解题． 两只船平行逆向航行，航线邻近，当它们头尾相齐时，同时将每只船上质量为m＝50 kg的麻袋垂直航行方向投到对面一只船上去，结果载重较小的一只船停了下来，另一只船则以v＝8.5 m/s的速度沿原方向航行．设两只船及各自船上的货物总质量各为m1＝500 kg，m2＝1000 kg，则在交换麻袋前两只船的速度为多少？(不计水的阻力)【精讲精析】 设小船、大船原速度大小为v1、v2，选取小船和从大船上投过的麻袋为系统，如图1－1所示，并以小船的速度方向为正方向，根据动量守恒有：(m1－m)v1－mv2＝0 ①；选取大船和从小船投过的麻袋为系统，有－(m2－m)v2＋mv1＝－m2v ②；由①②式解得：v1＝1 m/s，v2＝9 m/s.图1－1【答案】 v小＝1 m/s v大＝9 m/s
【方法总结】 可见解此题的关键是正确选择研究系统，注意分析初、末状态．动量守恒定律是力学中的一个重要规律，在运用动量守恒定律解题时，常会遇到相互作用的几个物体间的临界问题，求解这类问题要注意分析临界状态，把握相关的临界条件．现把与应用动量守恒定律解题相关的临界问题做初步的分析和讨论．1．涉及弹簧的临界问题
对于由弹簧组成的系统，在物体间发生相互作用的过程中，当弹簧被压缩到最短(或拉伸到最长)时，弹簧两端的两个物体的速度必相等．
2．涉及追碰的临界问题
两个在光滑水平面上做匀速直线运动的物体，甲物体追上乙物体的条件是甲物体的速度v甲必须大于乙物体的速度v乙，即v甲＞v乙，而甲物体刚好追不上乙物体的临界条件是v甲＝v乙．3．涉及子弹打木块的临界问题
子弹打木块是一种常见的模型．子弹刚好击穿木块的临界条件为子弹穿出时的速度与木块的速度相同． 甲、乙两个小孩各乘一辆冰车在水平冰面上游戏，甲和他的冰车的总质量为M＝30 kg，乙和他的冰车的总质量也是30 kg.甲推着一个质量m＝15 kg的箱子，和他一起以大小为v0＝2 m/s的速度滑行，乙以同样大小的速度迎面滑来，为了避免相碰，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，求甲至少要以多大的速度(相对于冰面)将箱子推出，才能避免与乙相撞？【精讲精析】 当甲把箱子推出后，甲的运动存在三种可能：①继续向前，方向不变；②停止运动；③反向运动．由动量守恒定律可知，第一种可能若能实现目标，则箱子获得的速度最小．设箱子推出后的速度为v，取甲运动方向为正方向，则对甲和箱子在推出过程中运用动量守恒定律有(M＋m)v0＝Mv甲＋mv箱子推出后，被乙抓住，为避免甲、乙相撞，则乙必须后退，对乙和箱子运用动量守恒定律得：
mv－Mv0＝(M＋m)v乙
要使甲、乙不相撞，并使推出箱子的速度最小的临界条件为v甲＝v乙．
解以上三式得v＝5.2 m/s.
【答案】 5.2 m/s【规律总结】 在处理碰撞中动量守恒的问题时，要抓住几个关键点，一是选取动量守恒的系统，二是弄清碰撞的类型，三是碰撞过程中存在的关系：能量转化关系、几何关系、速度关系等，如本题中的速度关系就是典型问题．碰撞问题是动量与能量结合求解的典型问题．应用动量和能量观点解决问题的优点都是不必过细分析物理过程的细节，但要明确指出所研究的过程和状态． 用轻弹簧相连的质量均为2 kg的A、B两物块都以v＝6 m/s的速度在光滑的水平面上运动，弹簧处于原长，质量为4 kg的物块C在前方静止，如图1－2所示．B与C碰后二者粘在一起运动．在以后的运动中，求：图1－2(1)当弹簧的弹性势能最大时，物体A的速度是多大？
(2)弹性势能最大值是多少？
(3)A的速度可能向左吗？为什么？【精讲精析】 (1)设弹性势能最大时，A的速度为v1，
当A、B、C三个物块同速时，弹性势能最大，由动量守恒定律有：
(mA＋mB)v＝(mA＋mB＋mC)v1
解得：v1＝3 m/s.【答案】 (1)3 m/s (2)12 J (3)见精讲精析
【规律总结】 弹簧类问题多数要出现“压缩到最短”“拉伸到最长”“最大弹性势能”等关键词，这种情况下一般都意味着系统速度相等．要善于理解、抓住这类隐含条件．课件24张PPT。2．1 拨开黑体辐射的疑云 核心要点突破课堂互动讲练课前自主学案知能优化训练2．1 课标定位学习目标：1.了解黑体辐射，感悟以实验为基础的科学探究方法．
2．了解能量子的概念及提出的科学过程，领会这一科学突破过程中科学家的思想．
重点难点：能量子的计算，能量的量子化．课标定位课前自主学案一、第二朵“乌云”——“紫外灾难”
1．热辐射
实验表明，物体在任何温度下，都会发射出_______，温度不同，所发出的_______的频率、强度也不同，物理学把这种现象叫做热辐射．
物体的温度较低时，热辐射的波长主要落在_____区域；当温度升高时，辐射的_______的份额增大．电磁波电磁波红外可见光2．黑体
除了热辐射之外，物体表面还会吸收和反射外界射来的电磁波，如果某种物体能够完全______入射的各种波长的电磁波而不发生_______，这种物体就是__________，简称______．
科学家实验测出了黑体的辐射本领跟波长的关系，随着温度的升高，一方面黑体辐射各种波长电磁波的本领都有所_______；另一方面，辐射本领的最大值向波长______的方向移动．吸收反射绝对黑体黑体增大较短1900年英国物理学家瑞利从经典电磁理论推导出一个公式，长波部分与实验吻合，在短波部分偏差较大，尤其在紫外一端，当波长趋于零时，辐射本领将趋于无穷大，显然这是荒谬的，这种情况被人们称为_____________．紫外灾难思考感悟
1．在日常生活中，有时出现电压低的情况，这时我们发现白炽灯发出很暗的红光，而电压正常时，白炽灯发出刺眼的白光，这是为什么呢？
提示：电压低时，灯丝温度低，电压正常时，温度高，由热辐射规律，当物体的温度升高时，热辐射较短波长的成分越来越强，可见光所占份额增大，所以会出现上述情况．二、普朗克假设驱“乌云”
1．普朗克设想
黑体的空腔壁是由大量振子组成的，其能量E只能是某一最小值的整数倍 ，即E＝nhν(n＝1,2,3…)，式中ν为振子的______，h是一个常量，实验测得h＝6.63×10－34 J·s，叫______________．
2．普朗克的能量量子化
只有认为振子辐射或吸收的能量是________的，理论计算的结果才能与实验事实相符．这样的一份最小能量hν叫做_________．在微观世界中能量不能连续变化，只能取分立值，这种现象叫做能量的量子化．频率普朗克常量不连续能量子思考感悟
2．量子论关于能量的观点与经典物理学的观点有什么不同？
提示：量子论关于能量的观点是：在微观世界中能量不能连续变化，只能取分立值，也就是认为微粒辐射或吸收能量时只能一份一份地进行；经典物理学中认为能量是连续变化的．核心要点突破一、黑体辐射与温度变化的关系
1．一般材料的物体，辐射的电磁波除与温度有关外，还与材料的种类及表面状况有关．
2．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关，如图2－1－1所示．图2－1－1(1)随着温度的升高，各种波长的辐射强度都有所增加；
(2)随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动．
特别提醒：一切物体都在不停地辐射电磁波．即时应用 (即时突破，小试牛刀)
1．下列说法正确的是( )
A．只有温度高的物体才会有热辐射
B．黑体只是从外界吸收能量，从不向外界辐射能量
C．黑体也可以看起来很明亮，是因为黑体也可以有较强的辐射
D．一般材料的物体，辐射电磁波的情况除与温度有关外，还与材料的种类和表面状况有关
答案：CD二、对能量子的认识
1．普朗克的量子化假设
(1)能量子：振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值hν的整数倍．例如，可能是hν或2hν、3hν、…，当带电微粒辐射或吸收能量时，也是以这个最小能量值为单位一份一份地辐射或吸收的．这个不可再分的最小能量值hν叫做能量子；(2)能量子公式：E＝nhν(n＝1,2,3…)，ν是电磁波的频率，h是一个常量，称为普朗克常量，其值为h＝6.63×10－34 J· s；
(3)能量的量子化：在微观世界中能量不能连续变化，只能取分立值，这种现象叫做能量的量子化．2．普朗克的量子化假设的意义
普朗克的能量子假设，使人类对微观世界的本质有了全新的认识，对现代物理学的发展产生了革命性的影响．普朗克常量h是自然界最基本的常量之一，它体现了微观世界的基本特征．普朗克与爱因斯坦、玻尔一起，被称为量子论的三个奠基人．
特别提醒：当微观粒子在吸收(或辐射)能量的时候，振子只能从某一能量状态飞跃地过渡到其他能量状态，而不能停留在不符合这些能量公式的任何中间状态，因而吸收(或辐射)的能量也只能是hν的整数倍．即时应用 (即时突破，小试牛刀)
2．以下宏观概念，哪些是“量子化”的( )
A．木棒的长度
B．物体的质量
C．物体的动量
D．学生的个数
解析：选D.所谓“量子化”应该是不连续的，一份一份的，故选项D正确．课堂互动讲练 在实验室或工厂的高温炉子上开一小孔，小孔可看成黑体，由小孔的热辐射特性，就可以确定炉内的温度．如图2－1－2所示，就是黑体的辐射强度与其辐射光波长的关系图像，则下列说法正确的是( )图2－1－2
A．T1＞T2
B．T1＜T2
C．随着温度的升高，黑体的辐射强度都有所降低
D．随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长较短方向移动【思路点拨】 熟记黑体辐射的实验规律是解决本题的关键．
【精讲精析】 一般材料的物体辐射能的多少决定于物体的温度(T)、辐射波的波长、时间的长短和发射的面积，而黑体是指在任何温度下，全部吸收任何波长的辐射的物体，黑体辐射的强度按波长的分布只与温度有关．实验表明，随着温度的升高，各种波长的辐射强度都有所增加，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动．从图中可以看出，λ1＜λ2，T1＞T2，本题正确选项为AD.
【答案】 AD 神光“Ⅱ”装置是我国规模最大的高功率固体激光系统，利用它可获得能量为2400 J、波长λ＝0.35 μm的紫外激光．已知普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，则该紫外激光所含光子数为多少？【思路点拨】 紫外线的波长已知，由c＝λ·ν，E＝hν求得紫外线能量子的值，再根据激光发射的总能量为2400 J，即可求得紫外激光所含光子数．【答案】 4.23×1021(个)
【规律总结】 电磁波在真空中的波速c等于电磁波波长λ与电磁波频率ν的乘积．变式训练 红、黄、绿、紫四种单色光中，能量最小的是( )
A．紫光光子 B．红光光子
C．绿光光子 D．黄光光子
解析：选B.可见光中按波长由大到小的顺序依次为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七色光，而频率则由小到大，即红光频率最小，紫色频率最大，由E＝hν可知，B正确．课件37张PPT。2．2 涅 凤凰再飞翔 核心要点突破课堂互动讲练课前自主学案知能优化训练2．2 课标定位学习目标：1.通过实验了解光电效应的实验规律．
2．知道爱因斯坦光电效应方程以及意义．
3．了解康普顿效应，了解光子的动量．
重点难点：对爱因斯坦光电效应方程的理解．用光子说解释光电效应．课标定位课前自主学案一、光电效应
1．定义
在光的照射下物体_________的现象叫光电效应，发射出来的电子叫________．
2．光电效应规律
(1)对于各种金属都存在着一个_________，当入射光的频率高于这个____________时，才能产生光电效应；如果入射光的频率低于这个极限频率，无论光多么强，照射时间多长，都不会产生光电效应．发射电子光电子极限频率极限频率(2)光电子的最大动能随着入射光频率的增加而______，与入射光的强度无关．
(3)当产生光电效应时，单位时间内从金属表面逸出的电子数与入射光的强度有关，光的强度越大，单位时间内逸出的电子数______．
(4)入射光射到金属表面时，光电子的产生几乎是________，不超过1×10－9 s.增加越多瞬时的思考感悟
1．光电子是光子吗？
提示：不是．光子是指光在空间传播时的每一份能量，光子不带电，是微观领域中的一种粒子；而光电子是金属表面受到光照射发射出来的电子，因此其本质就是电子．二、爱因斯坦的光子说
1．爱因斯坦的光子说
光在空间传播时是不连续的，而是一份一份的，一份叫做一个光量子，简称光子．频率为ν 的光子能量为 ______，这就是爱因斯坦的光子说．
2．逸出功
在产生光电效应时，电子脱离某种金属所做功的最小值，叫做这种金属的________．hν逸出功3．光电效应方程
金属中的电子吸收一个光子获得的能量是hν，这些能量的一部分用来克服金属的逸出功W，剩下的表现为逸出的光电子的最大初动能Ekm，用公式表示为____________，这就是著名的爱因斯坦光电效应方程．hν＝W＋Ekm思考感悟
2．光电子的最大初动能是否与入射光子的能量成正比？
提示：不是．由hν＝W＋Ekm得，Ekm＝hν－W，所以光电子的最大初动能与入射光子的能量是一次函数关系，而不是正比关系．三、光子说的又一证明——康普顿效应
1．康普顿效应
光在介质中与物质微粒相互作用，因而传播______发生改变，这种现象叫做光的散射．美国物理学家康普顿在研究石墨射线的散射时发现，在散射射线中，除了有与入射线波长相同的射线外，还有波长比入射线波长更长的射线．人们把这种波长变化的现象称为康普顿效应．方向思考感悟
3．为什么说光子是粒子？
提示：光子具有能量、质量、动量，表现出了粒子所有的特征，因此光子是粒子．核心要点突破一、光电效应实验
可以用图2－2－1所示的装置，研究光电效应中光电流与照射光的强弱、光的颜色(频率)等物理量间的关系．图2－2－1阴极K和阳极A是密封在真空玻璃管中的两个电极，阴极K在光照时能够发射光电子．电源加在K与A之间的电压大小可以调整，正负极也可以对调．当电源按图示极性连接时，阳极A吸收阴极K发出的电子，在电路中形成光电流．
1．光电效应发生的条件
只有入射光的频率大于使该金属发生光电效应的极限频率，才能发生光电效应现象．对于一定颜色(频率)的光，无论光的强弱如何，遏止电压都是一样的．光的频率ν改变时，遏止电压U也会改变．当入射光的频率减小到某一数值ν0时，U减小到零，即不施加反向电压也没有光电流，这表明已经没有光电子了，ν0称为截止频率或极限频率．这就是说，当入射光的频率ν≤ν0时，不论光多强，光电效应都不会发生；光电效应具有瞬时性：当入射光的频率超过极限频率ν0时，无论入射光怎样微弱，几乎在照到金属时就立即产生光电流，精确测量表明产生电流的时间不超过10－9 s，即光电效应几乎是瞬时的．3．存在饱和光电流．在光照条件不变的情况下，随着所加电压的增大，光电流趋于一个饱和值．也就是说在一定光照条件下，单位时间内阴极K发射的光电子数目是一定的．电压增加到一定值时，所有光电子都被阳极A吸收，这时即使再增大电压，电流也不会增大．
发生光电效应的前提下入射光越强，饱和电流越大，即入射光越强，单位时间内发射的光电子数目越多．特别提醒：极限频率只与发生光电效应的金属有关，而遏止电压只与入射光的频率有关，饱和电流只与入射光的强度有关．即时应用 (即时突破，小试牛刀)
1．(2011年高考广东卷)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解析：选CD.要产生光电效应入射光的频率必须大于一个最小频率，即极限频率，当入射光的频率小于极限频率时，不管光的强度多大都不会产生光电效应，与光照时间无关，故D正确，A、B错误；对同一种金属，入射光的频率越大，光电子的最大初动能越大，需要的遏止电压越大，C正确．二、光子说解释光电效应规律
1．爱因斯坦光电效应方程表明，只有当hν>W0时，才有光电子逸出，ν0＝就是光电效应的极限频率．
2．光电效应方程：Ek＝hν－W0，光电子的初动能Ek与入射光的频率ν成线性关系，与光强无关．
3．电子一次性吸收光子的全部能量，不需要积累能量的时间，光电效应几乎是瞬时发生的．
4．光强越大时，包含的光子数较多，照射金属时产生的光电子多，因而饱和电流大，所以饱和电流与光强成正比．特别提醒：入射光强度，指的是单位时间内光照射在金属单位面积上的光子总能量．
(1)在入射光频率不变的情况下，光强度与光子数成正比．
(2)光强度相同时，频率越大，光子数越少．即时应用 (即时突破，小试牛刀)
2．(2011年高考福建理综卷)爱因
斯坦因提出了光量子概念并成功
地解释光电效应的规律而获得
1921年诺贝尔物理学奖．某种金
属逸出光电子的最大初动能Ekm
与入射光频率ν的关系如图2－2－2所示，其中ν0为极限频率．从图2－2－2中可以确定的是( )图2－2－2A．逸出功与ν有关
B．Ekm与入射光强度成正比
C．当ν<ν0时，会逸出光电子
D．图中直线的斜率与普朗克常量有关
解析：选D.金属的逸出功与入射光无关，A错；光电子的最大初动能与入射光强度无关，B错；当入射光的频率小于极限频率，不能发生光电效应现象，C错；据光电效应方程可知图像的斜率与普朗克常量有关，D对．课堂互动讲练 下表给出了一些金属材料的逸出功.现用波长为400 nm 的单色光照射上述材料，能产生光电效应的材料最多有(普朗克常量h＝6.6×10－34 J·s，光速c＝3.0×108 m/s)( )
A．2种 B．3种
C．4种 D．5种
【思路点拨】 熟悉发生光电效应的条件和光子的能量及光的波长、波速与频率的关系是解决本题的关键．【精讲精析】 当单色光的频率大于金属的极限频率时便能产生光电效应，即照射光子的能量大于金属的逸出功．E＝hν及c＝λν得，E＝h＝6.6×10－34× J＝4.95×10－19 J.
照射光光子的能量大于铯、钙的逸出功，能产生光电效应的材料有2种，故A正确 .
【答案】 A【规律总结】 知道入射光的频率高于金属的极限频率便有光电子逸出，即入射光子的能量hν大于逸出功W，不需要计算入射光的频率及金属的极限频率． 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小
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【思路点拨】 应用光电效应的规律进行分析．
【精讲精析】 发生光电效应几乎是瞬时的，跟入射光的强度无关．故A错误．
能否发生光电效应，与入射光的强度无关，只要入射光的频率大于极限频率即可．故D错误．
光电子的最大初动能跟入射光的频率有关，跟入射光的强度无关，所以B错误．
入射光强度减弱，即入射光子数减少，入射光子与逸出光电子是一对一关系，因而逸出的光电子数亦减少，故C正确．【答案】 C
【易误警示】 在光电效应中，入射光的频率和强度从不同的方面影响光电效应，要区分这两个方面的影响． 铝的逸出功是 4.2 eV，现在将波长200 nm 的光照射铝的表面．
(1)求光电子的最大初动能．
(2)求遏止电压．
(3)求铝的截止频率．【答案】 (1)3.225×10－19 J (2)2.016 V (3)1.014×1015 Hz变式训练 如图2－2－3所示的
实验电路图，当用黄色光照射
光电管中的金属涂层时，毫安
表的指针发生了偏转．若将电
路中的滑动变阻器的滑片P向
右移动到某一位置时，毫安表
的读数恰好减小到零，此时电压表读数为U，这一电压称为遏止电压．欲使遏止电压增大，可以采取的措施为( )图2－2－3A．增大黄光强度
B．延长照射时间
C．改用蓝光照射
D．改用红光照射
解析：选C.由题意知eU＝Ekm，根据光电效应方程Ekm＝hν－W，由以上两式可知，欲使U增大，可增加入射光的频率，故选项C正确．课件18张PPT。2．3 光是波还是粒子 核心要点突破课堂互动讲练课前自主学案知能优化训练2．3 课标定位学习目标：1.知道光具有波粒二象性．
2．了解概率波的含义，知道光是一种概率波．
重点难点：认识光具有波粒二象性．课标定位课前自主学案一、光的波粒二象性
光的干涉、衍射、偏振现象表明光具有_____性，麦克斯韦提出了光是一种_______，并且得到了证实．光电效应和康普顿效应表明光具有______性，现代物理学对光的本性的认识是：光是波，同时也是粒子，即光具有_________性．波动电磁波粒子波粒二象二、再探光的双缝干涉实验
重做光的双缝干涉实验，分别按下面的步骤进行：
1．很短的曝光时间，底片上出现了随机分布的光点．
2．很长的曝光时间，底片上出现了清晰的干涉图样，曝光时间越长，图样就越清晰．
光子出现在明条纹处的概率______出现在暗条纹处的概率，用光子在空间出现的概率来解释光的干涉图样，即认为光是一种________．大于概率波思考感悟
双缝干涉现象中暗条纹是光子达不到的地方吗？
提示：不是．个别光子的运动表现为粒子性，大量光子的运动表现为波动性．在干涉条纹中，显现明条纹的地方，也就是光子到达机会多的地方，即光子出现概率大的地方；显现暗条纹的地方，也就是光子到达机会少的地方，即光子出现概率小的地方．核心要点突破一、对光的波粒二象性的理解二、对概率波的理解
1．单个光子运动的偶然性
我们可以知道光子落在某点的概率，但不能预言光子落在什么位置，即光子到达什么位置是随机的，是预先不确定的．
2．大量光子运动的必然性
由波动规律，我们可以准确地知道，大量光子运动时的统计规律，因此我们可以对宏观现象进行预言．
特别提醒：概念波是统计规律的一种表现．即时应用 (即时突破，小试牛刀)
在双缝干涉实验中，若在像屏处放上照相底片，并使光子流减弱到使光子只能一个一个地通过狭缝，实验结果证明，如果曝光时间不太长，底片上出现________________；如果曝光时间足够长，底片上出现________________．解析：在双缝实验中，如能使光子一个一个地通过狭缝，如果曝光时间短时，底片上只出现一些无规则分布的点子，形不成干涉特有的明、暗相间的条纹，表现出光的粒子性．点子分布看似无规则，但点子在底片上各处出现的概率却遵从双缝干涉实验中波强分布的规律；如果曝光时间足够长，底片上就出现如同强光短时间曝光一样的规则的干涉条纹．在干涉条纹中光波强大的地方，也就是光子到达机会多的地方．所以，这种意义上，可以把光的波动性看作表明光子运动规律的一种概率波．
答案：无规则分布的光点 规则的干涉图样课堂互动讲练 下列有关光的波粒二象性的说法中，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．大量光子的行为往往显示出粒子性【精讲精析】 一切光都具有波粒二象性，光的有些行为(如干涉、衍射)表现出波动性，光的有些行为(如光电效应)表现出粒子性，所以，不能说有的光是波，有的光是粒子．
虽然光子与电子都是微观粒子，都具有波粒二象性，但电子是实物粒子，有静止质量，光子不是实物粒子，没有静止质量，电子是以实物形式存在的物质，光子是以场形式存在的物质，所以，不能说光子与电子是同样的一种粒子．光的波粒二象性的理论和实验表明，大量光子的行为表现出波动性，个别光子的行为表现出粒子性．光的波长越长，衍射性越好，即波动性越显著，光的波长越短，其光子能量越大，个别或少数光子的作用就足以引起光接收装置的反应，所以其粒子性就很显著．
综上所述，本题正确答案为选项C.
【答案】 C【名师点睛】 把微粒与波对立是由于人们对自然界认识的局限，现代物理学对自然的认识，已经打破了这种局限，光既是波又是粒子，只是在不同环境条件下，它们显现的程度不同． 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【自主解答】 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，可达到95%以上．当然也可落在其他亮纹处，还可能落在暗纹处，不过，落在暗纹处的概率很小，故C、D正确．
【答案】 CD【规律总结】 必须注意，暗纹处也有光子到达，只是由于光子个数少，反射后进入人眼的光子数少，人的视觉神经感觉不到．课件18张PPT。2．4 实物是粒子还是波 核心要点突破课堂互动讲练课前自主学案知能优化训练2．4 课标定位课标定位课前自主学案一、德布罗意波
任何一个运动着的物体，都有一种波与之相伴随，其波长为_________，式中p是物体的动量，h是普朗克常量．人们把这种波称为________，也叫德布罗意波．λ＝h/p物质波二、实验事故导致的重大发现
美国物理学家戴维孙和英国物理学家汤姆生分享了1937年诺贝尔物理学奖，他们的成果是_______实验．
三、物质波，又一种概率波
电子的衍射图样与光的一样，在底片上出现了明暗相间的图样，说明电子落在明条纹处的概率_____，落在暗纹处的概率_____，所以物质波也是一种概率波．透射大小四、不确定关系
利用数学方法对微观粒子的运动进行分析可以知道，如果以Δx表示粒子位置的不确定量，以Δpx表示粒子在x方向动量的不确定量，那么有Δx·Δpx≥______，这就是著名的不确定性关系，简称不确定关系．h/4π思考感悟
既然一切运动物体都有物质波与之相伴随，为什么日常生活中没有观察到它们的波动现象呢？
提示：因为物质波的波长太小了．核心要点突破一、德布罗意波也是概率波
1．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．
2．德布罗意假说是光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：德布罗意波也是一种概率波，单个物体的运动具有偶然性，大量物体的运动具有必然性．特别提醒：此式表明：不能同时准确地知道粒子的位置和动量，即不可能用“轨道”来描述粒子的运动．即时应用 (即时突破，小试牛刀)
一辆摩托车以20 m/s 的速度向墙冲去，车身和人共重100 kg ，则车撞墙时的不确定范围是____________．答案：Δx≥2.64×10－38 m课堂互动讲练 关于物质波，下列认识错误的是( )
A．任何运动的物体(质点)都伴随一种波，这种波叫物质波
B．X射线的衍射实验，证实了物质波假设是正确的
C．电子的衍射实验，证实了物质波假设是正确的
D．宏观物体尽管可以看成物质波，但它们不具有干涉、衍射等现象【精讲精析】 据德布罗意物质波理论知，任何一个运动的物体，小到电子、质子，大到行星、太阳，都有一种波与之相对应，这种波就叫物质波，可见，A选项是正确的；由于X射线本身就是一种波，而不是实物粒子，故X射线的衍射现象，并不能证实物质波理论的正确性，即B选项错误；电子是一种实物粒子，电子的衍射现象表明运动着的实物粒子具有波动性，故C选项是正确的；由电子穿过铝箔的衍射实验知，少量电子穿过铝箔后所落位置是散乱的，无规律的，但大量电子穿过铝箔后落点位置则呈现出衍射图样，即大量电子的行为表现出电子的波动性，干涉、衍射是波的特有现象，只要是波，都会发生干涉、衍射现象，故选项D错误．
【答案】 BD【规律总结】 物质波理论告诉我们，任何微观粒子都既具有粒子性又具有波动性，即与光一样，也具有波粒二象性．波粒二象性是光子、电子、质子等微观粒子都具有的基本属性． 在单缝衍射实验中，若单缝宽度是1.0×10－9 m，那么光子经过单缝发生衍射，动量不确定量是多少？
【思路点拨】 由题目可知光子位置的不确定量Δx＝1.0×10－9 m，解答本题需利用不确定性关系．【答案】 0.53×10－25 kg·m/s
【规律总结】 由不确定关系求解时往往是某一物理量为定值，而另一个物理量为不确定量．课件16张PPT。本章优化总结本章优化总结知识网络构建专题归纳整合章末综合检测知识网络构建专题归纳总结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，准确把握它们的内在联系．1.2．“光电子的动能”可以介于0～Ekm的任意值，只有从金属表面逸出的光电子才具有最大初动能，且随入射光频率的增大而增大． 关于光电效应，下列说法中正确的是( )
A．光电流随入射光频率的增大而增大
B．光电子的最大初动能越大，光电流就越小
C．光子本身所具有的能量取决于光子本身的频率
D．用频率是ν1的绿光照射某金属发生了光电效应，则改用频率是ν2的红光照射该金属就一定不发生光电效应【精讲精析】 光的频率高，光子能量大，产生的光电流不一定强，故A错；光电子的最大初动能大，电子运动得快，光电流就大，B错；光电流的强度与入射光的强度成正比，而入射光的强度是由单位时间内照射到金属表面单位面积上的光子数和光的频率共同决定的，能否产生光电效应，通过比较入射光的频率和极限频率而确定；故C项正确；D中改用红光照射时，虽然频率变小了，但仍可能高于金属的极限频率而发生光电效应，故D项错．
【答案】 C (2010年高考浙江卷)在光电效应实验中，飞飞同学用同一光电管在不同实验条件下得到了三条光电流与电压之间的关系曲线(甲光、乙光、丙光)，如图2－1所示．则可判断出( )图2－1A．甲光的频率大于乙光的频率
B．乙光的波长大于丙光的波长
C．乙光对应的截止频率大于丙光的截止频率
D．甲光对应的光电子最大初动能大于丙光的光电子最大初动能【答案】 B1．光的粒子性并不否定光的波动性．
现在提到的波动性和粒子性与17世纪提出的波动说和粒子说不同．当时的两种学说是相互对立的，都试图用一种观点去说明光的各种“行为”，并否定对方观点．这是由于受传统观念的影响，这些传统观念是人们观察周围的宏观物体形成的．波动性与粒子性在宏观世界中是相互对立的、矛盾的，但对光子就不同了，光子属于微观粒子，光具有波粒二象性．2．对于光子这样的微观粒子，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”．
光子说并不否认光的电磁说．依据光子说，光子的能量E＝hν，其中ν表示光的频率，即表示了波的特征，而且从光子说或电磁说推导光子的动量以及光速都得到一致的结论．
3．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．
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． 从光的波粒二象性出发，下列说法正确的是( )
A．光是高速运动的微观粒子，每个光子都具有波粒二象性
B．光的频率越高，光子的能量越大
C．在光的干涉中，暗纹的地方是光子不会到达的地方
D．在光的干涉中，亮纹的地方是光子到达概率大的地方【精讲精析】 光具有波粒二象性，光的频率越高，光子的能量越大；在干涉条纹中亮纹是光子到达概率大的地方，暗纹是光子到达概率小的地方．故正确答案为BD.
【答案】 BD课件34张PPT。3．1 电子的发现及其重大意义 核心要点突破课堂互动讲练课前自主学案知能优化训练3．1课标定位课标定位学习目标：1.了解阴极射线及电子发现的过程．
2．知道汤姆生研究阴极射线发现电子的实验及理论推导．
重点难点：测量阴极射线的比荷．课前自主学案一、关于阴极射线的争论
在通常情况下，气体是不____的，但在强电场中，气体能够被____而导电．在阴极射线管的阴极和阳极接上高压电源后，用真空泵逐渐抽去玻璃管内的空气，管内稀薄气体____可以看到辉光放电现象．若把玻璃管抽成真空，管内变暗，不再发光，但此时由阴极发出的射线能使_________发光．导电电离导电荧光物质思考感悟
将一磁铁靠近阴极射线管，发现射线发生了弯曲，说明什么？
提示：射线在磁场中弯曲了，说明射线带电．二、汤姆生的发现
汤姆生用实验的方法测量了这种粒子的比荷．他将这种粒子引入电场，根据在电场中的偏转测量了比荷，这种粒子所带的电荷量与______的接近，这种粒子的质量小于氢原子质量的________．至此，进一步明确了它的身份，这是一种带___电的质量很小的粒子，物理学家把它叫做电子．氢离子千分之一负三、电子发现的重大意义
电子的发现，打破了____不可再分的神话，使人们认识到原子不是组成物质的最小微粒，原子也有复杂的内部结构．原子核心要点突破一、阴极射线
1．阴极射线：在真空放电管中，由于玻璃受到阴极发出的某种射线的撞击而引发荧光，这种射线叫做阴极射线．2．阴极射线是怎样产生的？
大家都知道光电效应，也知道光电流的产生，即电子脱离金属表面需要光子提供一个逸出功．这个逸出功当然不是只有光子才能提供，任何来源的能量都是一样的．所以我们可以将金属加热，让其温度变得很高，粒子热运动加剧，电子热运动能量足够大时同样可以在金属表面逸出，这时我们再以这块金属作为阴极(负极)，在相距一定距离的地方设一个正极，逸出金属表面的电子可以在电场作用下向阳极运动，形成电子束，即阴极射线．特别提醒：(1)阴极射线的来源：若真空度高的放电管，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．(2)阴极射线不是X射线．即时应用(即时突破，小试牛刀)
1．关于阴极射线的下列说法正确的是( )
A．阴极射线是高速的质子流
B．阴极射线可以用人眼直接观察到
C．阴极射线是高速运动的电子流
D．阴极射线是电磁波解析：选C.阴极射线是高速运动的电子流，人们只有借助于它与物质相互撞击作用时使一些物质发出荧光等方法才能观察到．故正确答案为C项．二、汤姆生是怎样研究阴极射线的？
射线射到荧光物质上能产生荧光斑点，磁铁能使射线偏转，用静电计检测它的电性．阴极射线经过加速电场加速，加速后的速度为v，再进入偏转电场偏转，如图3－1－1所示，图3－1－1特别提醒：汤姆生测量阴极射线的比荷的原理是利用带电粒子在电磁场中运动的基本知识完成的．即时应用(即时突破，小试牛刀)
2.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________．若在如图3－1－2所示的阴极射线管中部加上垂直于纸面向里的磁场，阴极射线将________(填“向上”“向下”“向里”或“向外”)偏转．图3－1－2解析：由电子的发现过程可知，阴极射线本质上是高速运动的电子流．当电子在磁场中偏转时，由左手定则可知电子会受到向下的磁场力，故向下偏转．
答案：电子 向下课堂互动讲练 下列说法中正确的是( )
A．阴极射线在电场中一定会受到电场力的作用
B．阴极射线在磁场中一定会偏转
C．阴极射线在磁场中一定会受到磁场对它的作用力
D．阴极射线的本质是带电微粒——电子【精讲精析】 阴极射线即电子流在电场中一定会受到电场力的作用，A对．只有阴极射线即电子流的速度方向与磁场方向有夹角时，才会受到磁场力(洛伦兹力)，故B、C错，阴极射线的本质是带电微粒——电子，故D对．
【答案】 AD【规律总结】 阴极射线在电、磁场中受力，运动情况分析，就与带电粒子在电、磁场中情况一样． 汤姆生用来测定电子的比荷(电子的电荷量与质量之比)的实验装置如图3－1－3所示，真空管内的阴极K发出的电子(不计初速度、重力和电子间的相互作用)经加速电压加速后，穿过A′中心的小孔沿中心轴O1O的方向进入到两块水平正对放置的平行极板P和P′间的区域．当极板间不加偏转电压时，电子束打在荧光屏的中心O点处，形成了一个亮点；加上偏转电压U后，亮点偏离到O′点，(O′与O点的竖直间距为d，水平间距可忽略不计．)此时，在P和P′间的区域，再加上一个方向垂直于纸面向里的匀强磁场．调节磁场的强弱，当磁感应强度的大小为B时，亮点重新回到O点．已知极板水平方向的长度为L1，极板间距为b，极板右端到荧光屏的距离为L2(如图3－1－3所示)．图3－1－3(1)求打在荧光屏O点的电子速度的大小．
(2)推导出电子比荷的表达式．
【思路点拨】 测定电子比荷问题，实质上是电荷在电场、磁场或复合场中的运动问题，根据相应的规律求解即可．【规律总结】 电子在电场中偏转的过程中遵守平抛运动的规律，在复合场中电子在平衡状态下做匀速直线运动，这是速度选择器原理的具体应用．变式训练 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3－1－4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．
图3－1－4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，此电量是电子电量的多少倍？答案：5倍课件29张PPT。3．2 原子模型的提出 核心要点突破课堂互动讲练课前自主学案知能优化训练3．2课标定位课标定位学习目标：1.知道α粒子散射实验．
2．明确原子核式结构模型的主要内容．
3．了解原子结构模型建立的历史过程及各种模型建立的依据．
重点难点：α粒子散射实验，原子的核式结构及问题分析．课前自主学案一、汤姆生模型
“枣糕”模型：原子是一个球体，______均匀分布在整个球内，____像枣糕里的枣子一样镶嵌在球中，被正电荷吸引着．
二、出人意料的结果
α粒子散射实验表明，________α粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进，但是有____α粒子却发生了大角度偏转，有的α粒子偏转角度超过90°，______α粒子甚至被反弹回来．α粒子的大角度散射现象是出人意料的．正电荷电子绝大多数少数极少数三、卢瑟福的原子核式结构模型
在原子的中心有一个很小的核，叫做______，原子的全部______和几乎全部质量都集中在原子核上，带负电的____在核外空间里绕着核旋转．
四、原子核的电荷与尺度
原子是由带正电的原子核与带负电的电子组成，元素的原子核______非常接近它们的原子序数．原子核正电荷电子电荷数实验确定的原子核半径的数量级为10－15 m，而整个原子的数量级是10－10 m，两者相差十万倍之多．由此可见原子内部是十分“空旷”的．思考感悟
在α粒子散射实验中，为什么用金箔而不用铝箔？
提示：(1)金箔与铝箔相比，金的原子序数大，α粒子与金原子核间库仑力大，发生偏转时明显．
(2)金的延展性比铝好，容易做成极簿的金箔．核心要点突破一、α粒子散射实验图3－2－13．实验解释：α粒子散射实验令卢瑟福万分惊奇，按照汤姆生的枣糕模型：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这一不可思议的现象．实验现象表明原子绝大部分是空的．4．实验意义
(1)否定了汤姆生的原子结构模型．
(2)提出了原子核式结构模型，明确了原子核大小的数量级．
特别提醒：α粒子的散射实验给出了研究原子结构的方法，对原子物理的发展有重大的促进作用．即时应用(即时突破，小试牛刀)
1．根据汤姆生原子模型预测α粒子散射实验结果是( )
A．绝大多数α粒子穿过金箔后都有显著偏转
B．绝大多数α粒子穿过金箔后运动方向不会发生明显改变
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α粒子偏转角很大，更不可能沿原路返回解析：选BC.电子的质量很小，比α粒子的质量小得多，α粒子碰到金箔原子内的电子运动方向不会发生明显变化，汤姆生模型认为正电荷在原子内是均匀分布的，因此当α粒子穿过原子时，它受到两侧正电荷的斥力有相当大一部分相抵消，使α粒子偏转的力不会很大，不会有大角度偏转．二、原子的核式结构
1．模型
卢瑟福依据α粒子散射实验的结果，提出了原子的核式结构：在原子的中心有一个很小的核，叫原子核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核上，带负电的电子在核外空间里绕着核旋转．2．用核式结构模型对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粒子可能发生大角度偏转，甚至被弹回；②绝大多数α粒子运动方向不会发生明显变化(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．
(4)分析结论：核式结构模型符合α粒子散射的实际情况．特别提醒：(1)α粒子与原子核之间的万有引力远小于两者之间的库仑斥力，因而可以忽略不计．(2)在处理α粒子等微观粒子时一般不计重力．即时应用(即时突破，小试牛刀)
2.在图3－2－2中画出了α粒子散射实验中的一些曲线，这些曲线中可能是α粒子的径迹的是( )
图3－2－2A．a B．b
C．c D．d
解析：选BD.α粒子与金属原子均带正电，互相排斥，故不可能沿轨迹c运动；a轨迹弯曲程度很大，说明受到的库仑力很大，但α粒子离核较远，故a轨迹不可能存在，而b轨迹正确；d轨迹是α粒子正对金原子核运动时的情况．课堂互动讲练图3－2－3A．相同时间内放在A位置时观察到屏上的闪光次数最多
B．相同时间内放在B位置时观察到屏上的闪光次数比放在A位置时少得多
C．放在C、D位置时屏上观察不到闪光
D．放在D位置时屏上仍能观察到一些闪光，但次数极少【思路点拨】 分析实验现象应明确实验装置中各部分的组成及作用．弄清实验现象，知道“绝大多数”、“少数”和“极少数”粒子的运动情况．【精讲精析】 根据α粒子散射实验的现象，绝大多数α粒子穿过金箔后，基本上沿原方向前进，因此在A位置观察到闪光次数最多，故A正确，少数α粒子发生大角度偏转，因此从A到D观察到的闪光会逐渐减小，因此B、D正确，C错．
【答案】 C 卢瑟福原子核式结构的理论的主要内容有( )
A．原子的中心有个核，叫原子核
B．原子的正电荷均匀分布在整个原子中
C．原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里
D．带负电的电子在核外绕核旋转【思路点拨】 α粒子的质量是电子质量的7300倍，α粒子碰到电子，像一颗快速飞行的子弹碰到一粒尘埃，电子不会影响α粒子运动的轨迹；α粒子偏转的原因是原子核对α粒子的库仑斥力影响的结果．【自主解答】 由α粒子散射实验可知，绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原来方向前进，少数α粒子发生了较大的偏转，有的α粒子偏转角超过90°，极少数α粒子甚至被反弹回来，说明这需要很强的相互作用力，除非原子的大部分质量和全部正电荷都集中到一个很小的核上，否则大角度散射是不可能的．
【答案】 ACD【规律总结】 对原子结构的判定要结合α粒子散射规律进行分析．变式训练 下列对原子的结构的认识中，正确的是( )
A．原子中绝大部分是空的，原子核很小
B．电子在核外旋转，库仑力提供向心力
C．原子的全部正电荷都集中在原子核里
D．原子核的直径大约是10－10 m解析：选ABC.原子由位于原子中心带正电的原子核和核外带负电的电子构成，电子在核外绕核高速旋转，库仑力提供向心力，由此可判定B、C选项正确，根据散射实验和原子核直径数量级为10－15 m，而原子直径的数量级为10－10 m，故A对，D错．课件39张PPT。3．3 量子论视野下的原子模型 核心要点突破课堂互动讲练课前自主学案知能优化训练3．3课标定位课标定位学习目标：1.了解玻尔原子模型及能级的概念．
2．理解原子发射和吸收光子的频率与能级差的关系．
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：理解玻尔理论的基本假设；电子的跃迁及能级辐射课前自主学案一、把量子论引入原子模型
玻尔理论的主要假设
1．定态假设：原子只能处于一系列______的能量状态中，在这些状态中的原子是稳定的，这种状态叫____．处于定态的原子并不对外辐射能量，只有当原子在两个定态之间跃迁时，才产生电磁辐射．不连续定态2．跃迁假设：原子从能量为Em的定态跃迁到能量为En的定态时，___________一定频率的光子，光子的能量由两个定态的______决定，即hν＝Em－En.辐射(或吸收)能量差二、能级 原子光谱
1．能级：原子在各定态的______叫做原子的能级．
2．基态和激发态：在正常状态下，原子处于能级最低的状态，这时电子在离核最近的轨道上运动，这一定态叫做____．电子在其他轨道上运动时的定态叫做______．能量值基态激发态3．氢原子能级图
氢原子的能级图如图3－3－1所示．图3－3－14．原子光谱：原子吸收或辐射的能量____发生在相应跃迁的两个能级的能量差．由于原子的能级是不连续的，所以辐射或吸收的光子的能量也是______的．从光谱上看，原子辐射光波的频率只有若干____的值．理论计算跟实验观察的结果符合得很好，而且还预言了一些新的谱线．等于不连续分立思考感悟
氢原子从高能级向低能级跃迁时，是不是氢原子所处的能级越高，释放的光子能量越大？
提示：不一定．氢原子从高能级向低能级跃迁时，释放的光子的能量一定等于能级差，氢原子所处的能级越高，跃迁时能级差不一定大，释放光子的能量不一定大．三、玻尔理论的成就和局限
玻尔理论成功地解释了氢原子发光，他的成功之处在于引入了____观念．而对更复杂的原子发光，玻尔理论却无法解释，它的不足之处在于过多地保留了__________．量子轨道的概念量子力学表明，原子中的电子运动并没有确定的轨道，玻尔原子理论中的电子轨道正是电子出现____最大的地方，如果用疏密不同的点表示电子在各处出现的概率，画出图来就像云雾一样，人们把它叫做______．概率电子云核心要点突破一、对玻尔原子模型的理解
1．轨道量子化：轨道半径只能够是一些不连续的、某些分立的数值．
模型中保留了卢瑟福的核式结构．但他认为核外电子的轨道是不连续的，它们只能在某些可能的、分立的轨道上运动，而不是像行星或卫星那样，能量大小可以是任意的量值．例如，氢原子的电子最小轨道半径为r1＝0.053 nm，其余可能的轨道半径还有0.212 nm、0.477 nm、…不可能出现介于这些轨道之间的其他值．这样的轨道形式称为轨道量子化．2．能量量子化：与轨道量子化对应的能量不连续的现象．
电子在可能轨道上运动时，尽管是变速运动，但它并不释放能量，原子是稳定的，这样的状态也称之为定态．
由于原子的可能状态(定态)是不连续的，具有的能量也是不连续的．这样的能量形式称为能量量子化．3．跃迁：原子从一种定态跃迁到另一种定态时，它辐射或吸收一定频率的光子，光子的能量由这两种定态的能量差决定，即高能级可见，电子如果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．玻尔将这种现象叫做电子的跃迁．特别提醒：(1)处于基态的原子是稳定的，而处于激发态的原子是不稳定的．
(2)原子的能量与电子的轨道半径相对应，轨道半径大，原子的能量大，轨道半径小，原子的能量小．即时应用(即时突破，小试牛刀)
1．根据玻尔理论，下列说法正确的是( )
A．电子绕核运动有加速度，就要向外辐射电磁波
B．处于定态的原子，其电子做加速运动，但它并不向外辐射能量
C．原子内电子的可能轨道是不连续的
D．原子能级跃迁时，辐射或吸收光子的能量取决于两个轨道的能量差解析：选BCD.根据玻尔理论的三个要点判断得出．二、原子的能级跃迁问题
跃迁是指电子从某一轨道跳到另一轨道，而电子从某一轨道跃迁到另一轨道对应着原子从一个能量状态(定态)跃迁到另一个能量状态(定态)．
1．跃迁时电子动能、原子电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．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．2．使原子能级跃迁的两种粒子——光子与实物粒子
(1)原子若是吸收光子的能量而被激发，其光子的能量必须等于两能级的能量差，否则不被吸收，不存在激发到n能级时能量有余，而激发到n＋1时能量不足，则可激发到n能级的问题．(2)原子还可吸收外来实物粒子(例如自由电子)的能量而被激发，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能量大于或等于两能级的能量差值(E＝En－Ek)，就可使原子发生能级跃迁．特别提醒：(1)一个氢原子从某一轨道向另一轨道跃迁时，可能的情况只有一种，但大量的氢原子就会出现多种情况．
(2)使处于基态或激发态的原子的核外电子跃迁到n＝∞时，称为电离，所需能量称为电离能．即时应用(即时突破，小试牛刀)
2．一个氢原子中的电子从一半径为ra的轨道自发地直接跃迁到另一半径为rb的轨道，已知ra>rb，则在此过程中( )
A．原子发出一系列频率的光子
B．原子要吸收一系列频率的光子
C．原子要吸收某一频率的光子
D．原子要辐射某一频率的光子解析：选D.因为是从高能级向低能级跃迁，所以应放出光子；因此可排除B、C.“直接”从一能级跃迁至另一能级，只对应某一能级差，故只能发出某一频率的光子．课堂互动讲练 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，虽然电子做变速运动，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【思路点拨】 熟记玻尔理论的基本假设是解本题的关键．
【精讲精析】 玻尔理论的基本假设是：原子只能处于一系列不连续的能量状态之中，在这些状态中能量是稳定的，电子虽然做变速运动，但并不向外辐射能量；原子从一种定态(设能量为E2)跃迁到另一种定态(设能量为E1)时，它辐射或吸收一定频率的光子，光子的能量由这两种定态的能量差决定；原子的不同能量状态对应于电子的不同运行轨道，由于原子的能量状态是不连续的，因此电子的可能轨道也是不连续的，即电子不能在任意半径的轨道上运行．其中原子的不同能量状态与电子绕核运动时不同的圆轨道相对应，这是经典理论与量子化概念的结合．故A、B、C选项都正确，D选项错误．
【答案】 ABC 处于基态的氢原子在某单色光束照射下，只能发出频率分别为ν1、ν2、ν3的三种光，且ν1＜ν2＜ν3，则该照射光的光子能量为( )
A．hν1 B．hν2
C．hν3 D．h(ν1＋ν2＋ν3)【思路点拨】 应注意到题目所给的为单色光，因此照射光子的频率只有一种．然后，需要考虑跃迁过程：一是基态氢原子吸收一定的光子能量后处于激发态；二是处于激发态的氢原子向外辐射光子．有一个清晰的解题思路是解决本题的前提．【精讲精析】 处于基态的氢原子要发光，必须先吸收一定的能量E，如果是用光照射来提供这个能量，则E＝hν.由于激发态能量较高，原子不稳定，停驻短暂时间后，就会向低能态跃迁，从而发出一系列频率的光子，但这些光子的频率不会大于ν，且必有一个频率等于ν.由题设知，该氢原子受激后只能发出频率为ν1、ν2、ν3的三种光，且ν1＜ν2＜ν3，即最高频率是ν3，能级跃迁如图3－3－2所示，那么照射光的频率必定是ν3，光子的能量是E＝hν3，故本题正确选项为C.图3－3－2【答案】 C【误区警示】 由题意判定是直接跃迁还是间接跃迁，然后画出能级图进行分析． 氢原子的能量级是氢原子处于各个定态时的能量值，它包括氢原子系统的电势能和电子在轨道上运动的动能．氢原子的电子由外层轨道跃迁到内层轨道时( )A．氢原子的能减少，电子的动能增加
B．氢原子的能增加，电子的动能增加
C．氢原子的能减少，电子的动能减少
D．氢原子的能增加，电子的动能减少【自主解答】 氢原子的电子由外层轨道跃迁到内层轨道时，氢原子放出光子，氢原子的能量减小，核外电子所受力做正功，其动能增加，故A正确．
【答案】 A
【规律总结】 原子在跃迁过程遵循能量守恒定律．课件25张PPT。3．4 光谱分析在科学技术中的应用 核心要点突破课堂互动讲练课前自主学案知能优化训练3．4课标定位课标定位学习目标：1.了解分光镜的构造和原理．
2．知道发射光谱，吸收光谱、光谱分析等概念．
3．明确光谱产生的机理及光谱分析的特点．
重点难点：光谱的种类及产生的条件；各种光谱的区分．课前自主学案一、发射光谱和吸收光谱
1．光谱：用光栅或棱镜把光按波长展开，获得光的波长(频率)成分和强度分布的记录，即光谱．
按形成条件，将光谱分为____光谱和____光谱．发射吸收2．发射光谱
物体发光直接产生的光谱叫做____光谱，包括____光谱和____光谱．炽热的固体、液体以及高压气体的光谱是由连续分布的包含有一切波长的光组成的，这种光谱叫做连续谱；稀薄气体的光谱是由一些不连续的亮线组成的，这种光谱叫做线状谱．发射连续明线每种元素的原子都有自己的发射光谱，这些光谱一般是____光谱，即由一系列不连续的具有特定波长的谱线组成，这种谱线叫做元素的________．
3．吸收光谱
物体发出的白光，通过温度较低的物质蒸气时，某些波长的光被该物质吸收后形成的光谱叫做____光谱，在连续光谱的背景上出现了若干条暗线．明线特征光谱吸收实验表明，各种原子的吸收光谱中的每一条____都跟这种原子的发射光谱中的一条____相对应，因此说，明线光谱和吸收光谱都是原子的特征光谱．
二、光谱分析的应用
1．由于每种元素都有自己的特征光谱，因此可以根据光谱来鉴别物质和确定它们的化学组成，这种方法叫做____分析．暗线亮线光谱2．应用
(1)检测半导体材料硅和锗是不是达到高纯度要求．
(2)研究天体的物质成分．
(3)发现新元素，如铷和铯．
(4)鉴定食品的优劣．
(5)鉴定文物．思考感悟
氢原子光谱是线状谱还是连续谱？
提示：根据玻尔理论氢原子核外电子从高能级跃迁到低能级只能辐射一定频率的光子，因此氢原子光谱是线状谱．核心要点突破一、分光镜的构造
分光镜的构造，如图3－4－1所示．图3－4－1A为平行光管，由两部分组成，一端有狭缝，另一端有凸透镜，狭缝到凸透镜的距离等于一倍焦距，狭缝入射的光经凸透镜后变成平行光线，射到三棱镜上．通过三棱镜P色散将不同颜色的光分开．通过望远镜筒B可以观察光谱，在MN上放上底片还可以拍摄光谱，管C在目镜中有一个标尺，以便对光谱进行定量研究．二、常见光谱的产生及特点
1．连续光谱
(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．明线光谱：只含有一些不连续的亮线光谱．
(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气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，某种物质的原子可以用其线状谱加以鉴别，因此称某种元素的线状谱为这种元素原子的特征谱线．3．吸收光谱
(1)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．
(2)特点：在连续光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较低的太阳大气层时产生的吸收光谱．
特别提醒：做光谱分析时，可以利用明线光谱，也可利用吸收光谱．这种方法优点是非常灵敏而且迅速．课堂互动讲练 关于光谱的下列说法中正确的是( )
A．连续谱和线状谱都是发射光谱
B．线状谱的谱线含有原子的特征谱线
C．固体、液体和气体的发射光谱是连续谱，只有金属蒸气的发射光谱是明线光谱
D．在吸收光谱中，低温气体原子吸收的光恰好就是这种气体原子在高温发出的光【思路点拨】 根据各种光谱产生及特点进行分析．
【精讲精析】 发射光谱分为连续谱、线状谱，线状谱的谱线含有原子的特征谱线，故A、B项正确；由吸收光谱的产生原理可知D项正确．炽热的固体、液体和高压气体产生的是连续光谱，故C错．
【答案】 ABD【规律总结】 光谱是一种排列，是不同波长的谱线的排列，线状谱中这些谱线是不连续的，表现为分立的不同颜色的亮线，连续谱是各种波长的谱线连在一起形成的，表现为连续的彩色光带． 利用光谱分析的方法能够鉴别物质和确定物质的组成成分，关于光谱分析下列说法正确的是( )A．利用高温物体的连续谱就可鉴别其组成成分
B．利用物质的线状谱就可鉴别其组成成分
C．高温物体发出的光通过物质后的光谱上的暗线反映了高温物体的组成成分
D．同一种物质的线状谱与吸收光谱上的暗线，由于光谱的不同，它们没有关系【思路点拨】 光谱分析可利用的光谱是线状谱和吸收光谱．
【自主解答】 由于高温物体的光谱包括了各种频率的光，与其组成成分无关，故A错误；某种物质发光的线状谱中的明线是与某种原子发出的某频率的光有关，通过这些亮线与原子的特征谱线对照，即可确定物质的组成成分，B正确；高温物体发出的光通过物质后某些频率的光被吸收而形成暗线，这些暗线与所经物质有关，C错误；某种物质发出某种频率的光，当光通过这种物质时它也会吸收这种频率的光，因此线状谱中的亮线与吸收光谱中的暗线相对立．D错误
【答案】 B【误区警示】 由于对各类光谱产生的原因不清楚，在进行光谱分析时不能确定相应的光谱，导致盲目选择．课件21张PPT。本章优化总结本章优化总结知识网络构建专题归纳整合章末综合检测知识网络构建专题归纳总结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上，带负电的电子在核外空间里绕核旋转．
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． 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粒子产生偏转的力主要是库仑力
C．原子核很小，α粒子接近它的机会很少，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较近的α粒子【精讲精析】 α粒子偏转的力主要是库仑力(金原子核与α粒子之间)，A错，B对；原子核很小，只有靠近原子核的极少数α粒子才发生较大角度偏转，故C、D正确．
【答案】 BCD1．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．反之电子的动能增大则电势能减少，总能量减少．
(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． 根据玻尔理论，氢原子核外电子在n＝1和n＝2的轨道上运动时，其运动的( )
A．轨道半径之比为1∶4
B．动能之比为4∶1
C．速度大小之比为4∶1
D．周期之比为1∶8【答案】 ABD原子吸收能量后从低能级跃迁到高能级，放出能量后从高能级跃迁到低能级，不论是哪一种跃迁都要注意以下几方面的问题．1．一群原子和一个原子
氢原子核外只有一个电子，这个电子在某个时刻只能处在某一个可能的轨道上，在某段时间内，由某一轨道跃迁到另一个轨道时，可能的情况只有一种，但是如果容器中盛有大量的氢原子，这些原子的核外电子跃迁时就会有各种情况出现了．2．跃迁与电离
根据玻尔理论，当原子从低能态向高能态跃迁时，必须吸收光子才能实现．相反，当原子从高能态向低能态跃迁时，必须辐射光子才能实现，不管是吸收还是辐射光子，其光子的能量都必须等于这两个能级的能量差．欲想把处于某一定态的原子的电子电离出去，就需要给原子一定的能量．如使氢原子从n＝1的基态上升到n＝∞的状态，这个能量的大小至少为13.6 eV.3．间接跃迁和直接跃迁
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．
4．入射光子与入射电子
若是在光子的激发下引起原子的跃迁，则要求光子的能量必须等于原子的某两个能级差；若是在电子的碰撞下引起原子的跃迁，则要求电子的能量必须大于或等于原子的某两个能级差，两种情况有所不同，要引起注意． (1)欲使处于基态的氢原子激发，下列措施可行的是( )
A．用12.09 eV的光子照射
B．用13 eV的光子照射
C．用14 eV的光子照射
D．用13 eV的电子碰撞(2)欲使处于基态的氢原子电离，下列措施可行的是( )
A．用13.6 eV的光子照射
B．用15 eV的光子照射
C．用13.6 eV的电子碰撞
D．用15 eV的电子碰撞【精讲精析】 (1)由跃迁条件知氢原子受激发跃迁时只能吸收能量值刚好等于某两能级之差的光子．根据氢原子能级图不难算出12.09 eV刚好为氢原子n＝1和n＝3的两能级差，而13 eV则不是氢原子基态和任一激发态的能量之差，因此氢原子只能吸收前者而不能吸收后者，对于14 eV的光子则足以使氢原子电离，电离后的自由电子还具有0.4 eV的动能．至于13 eV的电子，它的能量可以全部或部分地被氢原子吸收．综上所述选项A、C、D正确．(2)基态氢原子的电离能为13.6 eV，则13.6 eV的光子被吸收，氢原子刚好电离，同理15 eV的光子和15 eV的电子均可供氢原子电离．至于13.6 eV的电子，由于电子和氢原子质量不同，因此两者碰撞时电子不可能把13.6 eV的能量全部传递给氢原子，因此用13.6 eV的电子碰撞氢原子时氢原子不能电离．由以上分析可知选项A、B、D正确．
【答案】 (1)ACD (2)ABD课件30张PPT。4．1 原子核结构探秘 核心要点突破课堂互动讲练课前自主学案知能优化训练4．1课标定位课标定位学习目标：1.了解质子和中子的发现．
2．知道原子核是由质子和中子组成的，知道原子序数、核电荷数、质量数之间的关系．
3．掌握原子核反应方程式，并体会守恒定律在核反应中的应用．
重点难点：原子核的组成；核反应方程式．课前自主学案一、“点金术”梦想成真
卢瑟福用α粒子轰击氮原子核，发生了核反应，释放出了___核．人们对多种物质进行了类似的实验，发现硼、氟、钠、铝、磷等原子核在受到α粒子轰击后也会射出___核．人们把氢核叫做____，并认为质子是原子核的组成部分．氢氢质子二、发现中子的艰难历程
卢瑟福预言了中子的存在，居里夫妇的女儿、女婿约里奥·居里夫妇利用α粒子轰击铍时，发现了一种穿透力极强的射线，他们误认为是一种γ射线，与中子的发现失之交臂．卢瑟福的学生查德威克对约里奥·居里夫妇的实验进行了更仔细的研究，发现这种射线在磁场中______偏转，不带电，又测定了它的速度不到____的十分之一，排除了γ射线，还测定了它的质量跟氢核差不多，查德威克在实验中发现，从各种元素的原子核里都能打出这种粒子，可见它就是卢瑟福所预言的中子——原子核的又一组成部分．不发生光速三、原子核的组成
1．原子核的组成
原子核由__________组成，质子和中子统称为____．原子核所带的电荷量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量，叫做原子核的________；而质子和中子的总数目叫做原子核的______．质子和中子核子核电荷数质量数2．同位素
具有相同______和不同______的原子核，在元素周期表中处于同一位置，它们互称为同位素．质子数中子数思考感悟
卢瑟福依据什么猜想原子核中存在着中子？
提示：元素的原子核的质量大体上是质子质量的整数倍，但原子核的电荷数仅仅是质量数的一半或更少一些．核心要点突破一、原子核及人类对其结构认识的历程
1．原子核的组成：原子核是由质子、中子构成的，质子带正电，中子不带电．同位素原子核内质子和中子的个数并不相同．
(1)原子核中的三个整数
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．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量，叫做原子核的电荷数．
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，而一个质子与一个中子质量几乎相等，所以原子核的质量几乎等于单个核子质量的整数倍，这个倍数叫做原子核的质量数．(2)原子核中的两个等式
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．对原子核结构的认识历程
(1)卢瑟福发现质子
1919年，卢瑟福用α粒子轰击氮，结果从氮核中打出了一种粒子，并测定了它的电荷量与质量，知道它是氢原子核，把它叫做质子(p)，后来人们又从其他原子核中打出了质子，故确定质子是原子核的组成部分．(2)卢瑟福预言中子的存在
1920年卢瑟福提出了一种大胆的猜想：原子核内除了质子外，还存在一种质量与质子的质量大体相等但不带电的粒子，并认为这种不带电的中性粒子是由电子进入质子后形成的．
(3)查德威克发现中子
1932年查德威克验证了他的老师卢瑟福12年前的预言，原子核中确实存在着中性的、质量几乎与质子相同的粒子，并把它叫做中子(n)．特别提醒：元素的化学性质是由原子核外面的电子数决定的，所以同位素具有相同的化学性质，但其物理性质一般是不同的．即时应用(即时突破，小试牛刀)
1．氢有三种同位素，分别是氕(H)、(氘H)、氚(H)，则( )
A．它们的质子数相等
B．它们的核外电子数相等
C．它们的核子数相等
D．它们的中子数相等解析：选AB.氕、氘、氚的核子数分别为1、2、3，质子数和核外电子数相同，都为1，中子数等于核子数减去质子数，故中子数各不相同，所以本题A、B选项正确．二、核反应方程
1．核反应
利用天然放射性的高速粒子或利用人工加速的粒子去轰击原子核，以产生新的原子核，这个过程叫做核反应．在核反应过程中，所放出或吸收的能量叫做反应能．2．核反应方程的书写原则
(1)核反应方程反映的是原子核的变化，反应物和生成物都必须用原子核的符号或基本粒子的符号，原子核符号是在元素左上角写明质量数，左下角写明电荷数．由于核反应通常是不可逆的，方程中只能用箭头(→)把反应物和生成物联系起来，反应物写在箭头的左边，生成物写在箭头的右边；(2)书写核反应方程时，遵守电荷数守恒、质量数守恒．
特别提醒：(1)书写核反应方程的依据是客观实验，因此不能认为只要配平质量数和电荷数，就可杜撰核反应方程式．(2)在书写过程中可利用质量数守恒和电荷数守恒来检查，核反应方程式书写的正确性．图4－1－1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)镭核中有几个质子？几个中子？
(2)镭核所带电荷量是多少？
(3)若镭原子呈现中性，它核外有几个电子？【思路点拨】 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．
【精讲精析】 (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＝88×1.6×10－19C＝1.41×10－17 C.
(3)核外电子数等于核电荷数，故核外电子数为88.
【答案】 (1)88 138 (2)1.41×10－17C (3)88
【易误警示】 电荷数误认为是原子核的电荷量．质量数误认为是原子核的质量．【思路点拨】 首先由核反应中电荷数和质量数守恒判断未知粒子的核电荷数及质量数，然后正确写出粒子的符号，并正确标出其质量数与核电荷数．【答案】 C变式训练 一个原子核 X，用一个中子轰击它后，生成 Y核并放出一个质子，写出核反应方程．对于原子核 X，原子序数是多少？核内有多少个质子？多少个中子？核外有多少个电子？课件41张PPT。4．2 原子核的衰变 核心要点突破课堂互动讲练课前自主学案知能优化训练4．2课标定位课标定位学习目标：1.了解天然放射现象及其规律，知道天然放射现象的原因是核的衰变．
2．知道三种射线的本质和区分方法．
3．知道α和β衰变规律，了解半衰期的概念．
重点难点：知道α射线、β射线、γ射线的本质及衰变规律．课前自主学案一、天然放射性的发现
物理学中把物质能自发地放射出____的现象，叫做天然放射现象；物质放出射线的性质叫做____性；具有放射性的元素，叫做______元素．
原子序数大于83的所有元素，都有放射性．能自发地放出射线的元素叫做天然放射性元素．
二、天然放射线中的“三剑客”射线放射放射性三种射线的本质和特点的比较如下表所示：三、放射性元素的衰变
1．衰变：原子核由于放出某种粒子而转变成新核的变化．
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______，而______是伴随α射线或β射线产生的．α衰变β衰变γ射线都守恒四、放射性元素的半衰期
放射性元素的衰变有一定的速率．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．半衰期是表示放射性元素衰变的____的物理量．不同的放射性元素其半衰期____．半数快慢不同思考感悟
你知道考古学家确定古木年代中利用了什么物理知识吗？
提示：利用放射性同位素的半衰期作为“时钟”进行确定．核心要点突破一、三种射线的产生机理及偏转情况
1．三种射线的产生机理2.在电场、磁场中偏转情况的比较
(1)在匀强电场中，α和β粒子沿相反的方向做类平抛运动，且在同样条件下，β粒子的偏移最大．图4－2－1 图4－2－2在同样条件下，β粒子的轨道半径最小，α粒子半径大．
特别提醒：β射线中的电子是从原子核中放出来的，并不是从原子核外面的电子放出的．即时应用(即时突破，小试牛刀)
1.如图4－2－3所示，放射源放在铅块上的细孔中，铅块上方有匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向外．已知放射源放出的射线有α、β、γ三种．下列判断正确的是( )图4－2－3A．甲是α射线，乙是γ射线，丙是β射线
B．甲是β射线，乙是γ射线，丙是α射线
C．甲是γ射线，乙是α射线，丙是β射线
D．甲是α射线，乙是β射线，丙是γ射线
解析：选B.γ射线不带电，在磁场中不发生偏转，β射线带负电，α射线带正电，由左手定则可判断出甲为β射线，乙为γ射线，丙为α射线，所以B选项正确．特别提醒：γ衰变是伴随α或β衰变而生，它并不能独立发生，所以，只要有γ衰变必有α衰变或β衰变发生．2．不同的放射性元素，半衰期不同，甚至相差悬殊；衰变速度越快的元素，其半衰期越短．如氡—222衰变为钋—218的半衰期为3.8天，而铀—238衰变为钍—234的半衰期长达4.5×109年．
3．影响因素：半衰期由放射性元素的原子核内部的因素决定，跟原子所处的物理状态(如压强、温度)或化学状态(如单质、化合物)无关，因为这些因素都不能改变原子核的结构．特别提醒：半衰期是一个统计规律，只对大量原子核适用，对于少数个别的原子核，其衰变毫无规律，何时衰变、何时衰变一半，都是不可预知的．即时应用(即时突破，小试牛刀)
3．(2011年高考山东理综卷改编)碘131核不稳定，会发生β衰变，经过________个半衰期75%的碘131核发生了衰变．
解析：由放射性元素经历了一个半衰期衰变总数的一半可知，共经历了两个半衰期．
答案：2课堂互动讲练 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是光子，所以γ射线有可能是原子发光产生的
D．α射线、β射线、γ射线都是从原子核内部释放出来的【思路点拨】 正确地认识原子结构和原子核结构，弄清原子发光和γ衰变的区别．【精讲精析】 α衰变的实质是原子核中的两个质子和两个中子结合在一起形成一个氦核发射出来，β衰变的实质是原子核内的一个中子变成一个质子和电子，然后释放出电子，γ衰变伴随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．
【答案】 AD【规律总结】 知道三种射线产生的实质和它们的特性是解答此类问题的关键．【答案】 经过6次α衰变，4次β衰变
【规律总结】 在处理α衰变和β衰变次数的问题时，首先由开始的原子核和最终的原子核确定质量数的变化，由此得出α衰变的次数，由α衰变引起的电荷数的改变与实际电荷数的改变确定β衰变的次数．【思路点拨】 根据经过一个半衰期有一半放射性元素发生衰变列方程求解．【答案】 B变式训练 地球的年龄有多大？一直是科学家探究的问题，其中一种方法是利用天然放射性元素的衰变规律探测．通过对古老岩石中铀和铅含量的测定(设铀核衰变后全部变成铅核)，推算出该岩石中含有的铀是岩石形成初期的一半．铀238的相对含量随时间变化的关系如图4－2－4所示，由此可判断出( )图4－2－4A．铀238的半衰期为90亿年
B．地球的年龄大于45亿年
C．被测定的岩石在90亿年后的铀铅粒子数比例约为1：4
D．被测定的岩石在90亿年后的铀铅粒子数比例约1：3课件29张PPT。4．3 让射线造福人类 核心要点突破课堂互动讲练课前自主学案知能优化训练4．3课标定位课标定位学习目标：1.了解正电子的发现过程．
2．了解探测射线的仪器和方法．
3．了解放射性的应用和保护．
重点难点：射线的应用．课前自主学案一、人工放射性元素的发现
约里奥·居里夫妇在发现中子时错失一次良机，但后来的一个重大发现，为发现更多的放射性元素开辟了全新的途径，他们的重大发现是发现了____________．用α粒子轰击铝箔时除探测到预料中的中子，还意外地探测到了正电子．原来是α粒子轰击铝箔后，得到了一种新元素，磷的一种同位素：___，这种新元素具有正电子放射性．放射性同位素核反应方程是：_____________________________.
人们用原子反应堆和加速器生产的放射性同位素已达2000多种．二、探测射线的仪器和方法
1．计数器
它的主要部分是一个计数管，外面是一支玻璃管，里面有一个______接在电源负极，这是阴极，穿过圆筒轴心的_____接电源正极，这是阳极．管里面充有低压_____气体，工作时在两极间加上的电压通常略_____管内气体的击穿电压．铜圆筒钨丝惰性低于当射线通过管内时，会使气体发生____，产生的____和______在强电场作用下分别向阳极和阴极加速运动，与管内的气体分子发生碰撞，又使气体电离，产生了电子……，一个粒子进入玻璃管内就会产生大量的电子和正离子，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．电离电子正离子相当强的电流2．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，使容器内形成饱和汽，然后迅速下拉活塞，气体迅速膨胀，温度降低，酒精蒸汽达到______状态．粒子穿过该空间时，沿途使气体分子____产生离子，过饱和汽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一条雾迹3．乳胶照相
利用高速运动的带电粒子能使________感光的特性，可以直接用照相胶片来得到粒子的径迹．照相底片三、射线是把双刃剑
1．射线的应用
应用共有两个方面：一方面是作为______，另一方面是作为________．射线源示踪原子2．放射性污染及其防护
在人类生活中存在着自然辐射，像空气、水、还有一些生活用品等，这类放射源的辐射都____，没有发现对人体健康有什么影响．
过强的辐射，无论是哪种射线(包括电磁辐射)都会对_______造成危害．防护方法是：远离放射源，对废弃的放射源要交给公安部门或在指定地点深埋，并要远离水源等等．很弱生物体思考感悟
家用电器中，有哪些属于有辐射的电器，都是些什么辐射？
提示：电视机、电脑、微波炉、手机、电冰箱等等．电视机、电脑中除了有电磁辐射，还有X射线辐射(液晶屏除外)，其他几乎所有的家用电器都有电磁辐射．只是这些辐射的强度都很低，都在国家规定的安全范围以内．但在购买家电时一定要注意有没有国家安全质量标准认定，否则就有可能出现辐射超标的危险．核心要点突破一、探测射线的仪器和方法
1．探测射线常用计数器、云室、乳胶照相等仪器进行．
2．为什么云室中α粒子径迹粗而直，β粒子径迹细而弯，γ粒子径迹细而碎？α粒子的质量比较大，在气体中飞行不易改变方向，并且电离本领大，沿途产生的离子多，所以它在云室中的径迹直而粗．β粒子的质量小，跟气体碰撞时容易改变方向，并且电离本领小，沿途产生的离子少，所以它在云室中的径迹比较细，且常常发生弯曲．γ粒子的电离本领更小，一般看不到它的径迹．特别提醒：根据径迹的长短和粗细，可以知道粒子的性质；把云室放在磁场中，从带电粒子运动轨迹的弯曲方向，还可以知道粒子所带电荷的正负．二、放射性同位素及其应用和防护
1．人造放射性同位素的优点
(1)放射强度容易控制；
(2)可以制成各种所需的形状；
(3)半衰期很短，废料容易处理．2．应用
(1)工业部门使用射线测厚度——利用γ射线的穿透特性.
(2)烟雾报警器的使用 ——利用射线的电离作用，增加烟雾导电离子浓度．
(3)农业应用——γ射线使种子的遗传基因发生变异，杀死腐败细菌、抑制发芽等．
(4)做示踪原子——利用放射性同位素与非放射性同位素有相同的化学性质的特性．三、放射性的污染与防护特别提醒：放射性的应用，一是利用放射线的特性：电离作用、穿透能力等．二是作为示踪原子．即时应用(即时突破，小试牛刀)
用人工方法得到放射性同位素，这是一个很重要的发现，天然的放射性同位素只不过40几种，而今天人工制成的放射性同位素已达2000多种，几乎每种元素都有放射性同位素．放射性同位素在工业、农业、医疗卫生和科学研究的许多方面都得到了广泛的应用．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
解析：选B.验电器周围的空气在射线电离作用下被电离后变成导电气体，因此会将验电器上的电荷很快导走，故B项正确．课堂互动讲练 关于放射性同位素，以下说法正确的是( )A．放射性同位素与放射性元素一样，都具有一定的半衰期，衰变规律一样
B．放射性同位素衰变可生成另一种新元素
C．放射性同位素只能是天然衰变时产生的，不能用人工方法制得
D．以上说法均不对
【思路点拨】 放射性同位素是人工转变后得到的，但也存在天然的．【精讲精析】 放射性同位素也具有放射性，半衰期也不受物理和化学因素的影响，衰变后形成新的原子核，选项A、B正确；大部分放射性同位素都是人工转变后获得的，C、D错误．
【答案】 AB 如图4－3－1所示是工厂利用放射线自动控制铝板厚度的装置示意图．图4－3－1如果工厂生产的铝板厚度为1 mm，在α、β和γ三种射线中，哪一种对铝板的厚度控制起主要作用？为什么？
【思路点拨】 解答本题时应把握以下两点：
(1)射线能够穿透铝板．
(2)铝板厚度变化时射线强度变化明显．【自主解答】 因为α射线的贯穿本领很小，一张薄纸就能把它挡住，更穿不过1 mm的铝板；γ射线的贯穿本领很强，能穿过几厘米厚的铅板，1 mm左右的铝板厚度发生变化时，透过铝板的γ射线强度变化不大；β射线的贯穿本领较强，能穿过几毫米的铝板，当铝板厚度发生变化时，透过铝板的β射线强度变化较大，探测器可明显地反映出这种变化，使自动化系统做出相应的反应．
【答案】 β射线起主要作用变式训练 上例(2)中若发现探测器中接收到的粒子数比标准值偏多，应怎样调节两轮M、N间的距离？
解析：探测器接收的到的粒子数比标准值多，说明铝板的厚度小于1mm，故应增大两轮M、N间的距离．
答案：见解析课件32张PPT。4．4 粒子物理与宇宙的起源 核心要点突破课堂互动讲练课前自主学案知能优化训练4．4课标定位课标定位学习目标：1.了解组成物质的粒子．
2．知道粒子的分类及其作用．
3．了解宇宙起源的大爆炸假说及恒星的演化．
4．体会宏观世界和微观世界的辩证统一．
重点难点：了解组成物质的几百种粒子中的几种，知道粒子的分类及其作用．课前自主学案一、物质结构的更深层次
1．粒子世界
在19世纪末，人们认为____、____和____是组成物质的不可再分的最基本的粒子．用这个观点成功地解释了各种原子核的一些性质和______的一些规律，原子核中放射出电子，使人们怀疑“基本粒子”是否还基本．
20世纪中叶，科学家通过高能加速器进行实验，发现了更多的新粒子，如____、______、______、Λ子．电子质子中子核反应μ子K介子π介子参与强相互作用的粒子称为强子，像质子、中子、介子等，称为第一个粒子家族．
2．夸克
质子、中子等强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．到此为止已经知道了有六种夸克的存在，它们是：______、______、________、______、______和______．上夸克下夸克奇异夸克粲夸克底夸克顶夸克称为第二个粒子家族的是____，如电子、μ子、τ子以及与它们相联系的中微子等；称为第三个粒子家族是媒介子，传递相互作用的粒子，如光子、传递弱相互作用的_________________以及传递强相互作用的____．轻子中间玻色子W±、Z0胶子3．加速器和粒子物理
粒子物理学研究的工具是高能______和粒子______.1989年我国建成的北京_________对撞机，使有效能量大大增高．加速器探测器正负电子二、自然界两极的奇妙汇合
1．暴胀的宇宙
宇宙起源于一次大爆炸，这种理论被称为宇宙______理论．
2．恒星的演化
恒星的最后归宿是：质量小于太阳10倍的恒星，它会演变成______，即体积很小，质量不太小的恒星；质量大于太阳10倍的恒星，会演变成______；更大质量的恒星，会演变成“____”．大爆炸白矮星中子星黑洞3．小粒子与大宇宙
物理学的研究范围小到微观粒子，大到浩瀚的宇宙，1979年诺贝尔物理学奖得主格拉肖曾经非常形象地把大至宇观世界小至微观世界的“链条”比喻成一条咬住自己尾巴的大蛇，从尾到首依次对应于____、______、____、细胞、一直到超星系团、整个宇宙．粒子原子核原子三、物理学家的追求——统一场论
物理学家的进一步追求，就是把___相互作用、____相互作用、___相互作用、____相互作用再综合在一个统一的理论体系中．强电磁弱引力核心要点突破一、现代粒子理论
1．媒介子：传递各种相互作用的粒子．主要是光子和胶子，光子传递电磁相互作用，胶子传递强相互作用．强相互作用比电磁相互作用强得多．如核子之间的核力就属于强相互作用．
2．轻子：不参与相互作用的粒子．主要有电子、电子中微子、μ子和μ子中微子、τ子和τ子中微子．目前认为轻子也没有内部结构．3．强子：参与强相互作用的粒子．主要包括质子、中子、介子和超子．强子有内部结构，由更基本的粒子——夸克组成．即时应用(即时突破，小试牛刀)
下列说法中正确的是( )
A．日前还未发现媒介子、轻子和夸克三类粒子的内部结构
B．自然界存在的能量守恒定律、动量守恒定律及电荷守恒定律，对基本粒子不适用
C．反粒子与其对应的粒子相遇时，会发生湮灭现象
D．强子是参与强相互作用的粒子，质子是最早发现的强子解析：选ACD.媒介子、轻子和夸克在现代实验中还没有发现其内部结构，故A正确．反粒子带等量异种电荷，反粒子与其对应的粒子相遇时会发生湮灭现象，故C正确．质子是最早发现的强子，故D正确．2．恒星的稳定期
当温度超过107 K时，氢通过热核反应成为氦，释放的核能主要以电磁波的形式向外辐射．辐射产生的向外的压力与引力产生的收缩压力平衡，这时星体稳定下来．恒星在这一阶段停留的时间最长．太阳目前正处于这一阶段的中期，要再过50亿年才会转到另一个演化阶段．3．恒星的衰老
当恒星核心部分的氢大部分聚变为氦以后，核反应变弱，辐射压力下降，星核在引力作用下再次收缩．这时引力热能产生的热将使温度升得更高，于是发生了氦核聚合成碳核的聚变反应．类似的过程一波接一波地继续下去，出现了氧、硅，直到铁等更重要的元素．恒星在这个阶段要经历多次膨胀与收缩，光度也发生周期性的变化．当各种热核反应都不再发生时，由热核反应维持的辐射压力也消失了．星体在引力作用下进一步收缩，中心密度达到极大．
4．恒星的归宿
恒星最终归宿与恒星的质量大小有关，当恒星的质量小于1.4倍太阳质量时，演变为白矮星；当恒星的质量是太阳质量的1.4倍～2倍时，演变为中子星；当恒星的质量更大时，演变为黑洞．课堂互动讲练A．质子由1个u夸克和1个d夸克组成，中子由1个u夸克和2个d夸克组成
B．质子由2个u夸克和1个d夸克组成，中子由1个u夸克和2个d夸克组成
C．质子由1个u夸克和2个d夸克组成，中子由2个u夸克和1个d夸克组成
D．质子由2个u夸克和1个d夸克组成，中子由1个u夸克和1个d夸克组成【自主解答】 题目中给出的信息是u夸克与d夸克的带电荷量，故应从质子带一个正电荷，中子不带电荷的角度考虑．分析知B项正确．
【答案】 B解析：选AD.根据题目所给表格可以知道各种粒子的带电荷量，由电荷守恒定律可得A、D正确，B、C错误． 天文观测表明，几乎所有远处的恒星(或星系)都在以各自的速度背离我们而运动，离我们越远的星体，背离我们运动的速度(称为退行速度)越大；也就是说，宇宙在膨胀．不同星体的退行速度v和它们离我们的距离r成正比，即v＝Hr.式中H为一常量，称为哈勃常数，已由天文观察测定．为解释上述现象，有人提出一种理论，认为宇宙是从一个大爆炸的火球开始形成的．假设大爆炸后各星体以不同的速度向外匀速运动，并设想我们就位于其中心，则速度越大的星体现在离我们越远．这一结果与上述天文观测一致．由上述理论和天文观测结果，可估算宇宙年龄T，其计算式为T＝__________.根据过期观测，哈勃常数H＝3×10－2m/(s·光年)，其中光年是光在一年中行进的距离，由此估算宇宙的年龄约为________年．【规律总结】 宇宙膨胀，这是在天文观测中所观察到的现象，题目中以宇宙膨胀为背景，给出了这一方面的研究资料及结论，通过学生自己阅读资料，进行分析，对该题才能做出正确的解答．课件28张PPT。本章优化总结本章优化总结知识网络构建专题归纳整合章末综合检测知识网络构建专题归纳总结1.三种射线在电场中的偏转情况：三种射线垂直电场方向射入时(如图4－1)，由于电场对带电粒子的作用，三种射线由一束变为三束．γ不带电，沿原方向行进，α偏向负极板，β偏向正极板．那么，当α和β垂直电场方向的位移为L时，其横向位移可根据沿电场线方向做初速度为零的匀加速直线运动求出．图4－1 将α、β、γ三种射线分别射入匀强磁场和匀强电场，图4－2中表示射线偏转情况中正确的是( )图4－2【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．由此可见，C项错误，D项正确．
故正确答案是A、D.
【答案】 AD
【规律总结】 知道α、β射线的性质，结合电磁场知识就可解决问题．1．在解决原子核的衰变问题时应把握以下三点：
(1)衰变过程中，质量数、电荷数守恒．
(2)衰变过程中动量守恒．
(3)带电粒子在垂直磁场方向做匀速圆周运动时，洛伦兹力提供向心力．2．静止的原子核发生α衰变和β衰变的规律以及它们在磁场中运动的轨迹特点如下表： 在匀强磁场中，一个原来静止的原子核，由于天然衰变放出一个粒子而得到相内切的两条圆形轨迹，两圆半径之比为44∶1，则该放射性元素的原子序数为多少？【精讲精析】 原子核放出一个粒子后，新核将受到一个反向冲量，根据动量守恒定律，新核和粒子的动量大小相等，方向相反；设匀强磁场方向垂直纸面向里，如图4－3所示，因为两圆轨迹内切，由左手定则可知，图4－3【答案】 43
【规律总结】 关于原子核在磁场中衰变形成的反冲运动问题，如果两条圆形轨迹相内切，则一定是β衰变；如果两条圆形轨迹相外切，则一定是α衰变．1．几个重要的核反应方程A．Q是G的同位素，R是H的同位素
B．R是E的同位素，S是F的同位素
C．R是G的同位素，S是H的同位素
D．Q是E的同位素，R是F的同位素【答案】 B
【规律总结】 解决此类题一般从核衰变方程入手，正确地写出核衰变方程是解决此类题的关键．课件30张PPT。5．1 核能来自何方 核心要点突破课堂互动讲练课前自主学案知能优化训练5．1课标定位课标定位学习目标：1.知道核力是只存在于相邻核子间的短程力．
2．掌握结合能的概念．
3．理解爱因斯坦的质能方程．
重点难点：原子核的结合能及质能方程．课前自主学案一、强大的核力
组成原子核的核子之间有很强的相互作用力，使核子能够克服库仑斥力而紧密地结合在一起，这种力称为____．核力是一种强相互作用力，在它的作用范围内比_______大的多；核力是种_______，作用范围仅局限于1.5×10－15 m，在大于0.8×10－15 m时表现为引力，超过1.5×10－15 m，核力急剧下降为零；而距离小于0.8×10－15 m时，核力为斥力．核力库仑力短程力二、什么叫结合能
核子结合成原子核时放出的能量或原子核分解成核子时吸收的能量称为原子核的_______．
核子结合成原子核时每个核子平均放出的能量叫做___________ (或是结合能与核子数的比值，又叫比结合能)．平均结合能越大的原子核越稳定．结合能平均结合能三、如何计算结合能
组成原子核的核子的总质量与原子核的质量之差叫做核的________．或理解为核反应前与反应后的总质量之差．质量亏损与能量间的关系遵守爱因斯坦质能方程：E＝mc2，核能的计算公式为：________，其中Δm是质量亏损．质量亏损ΔE＝Δmc2如果核反应后质量增加Δm，就意味着____ΔE的能量，如果反应后质量减少Δm，就意味着____ΔE的能量吸收放出思考感悟
为什么不用核力做功的多少计算结合能？
提示：尽管人们认识到相邻核子间存在核力．但核力存在的规律还不能像库仑力那样准确的表示．所以无法计算核力的功，也就无法用核力做功的多少计算结合能了．核心要点突破一、对核力的认识
1．核力的概念
组成原子核的核子间的很强的相互作用力，在它的作用范围内，核力比库仑力大得多．
2．核力的特点
(1)核力是短程力，作用范围在2.0×10－15m之内．核力在大于0.5×10－15m时表现为吸引力，且随距离增大而减小，超过2.0×10－15m，核力急剧下降几乎消失；而在距离小于0.5×10－15m，核力表现为斥力，因此核子不会融合在一起．(2)每个核子只跟它相邻的核子间才有核力作用．
(3)核力与核子是否带电无关，质子与质子间、质子与中子间、中子与中子间都存在核力作用．
(4)从力的分类看，核力是性质力，不是效果力．
特别提醒：因为核力是短程的强相互作用力，使原子核拆散为核子时很困难；核子结合为原子核时也是困难的，并伴随着巨大的核能．即时应用(即时突破，小试牛刀)
1．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1.5×10－15m之内
D．核力与电荷有关解析：选C.核力是短程力，超过1.5×10－15m，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．二、结合能
1．对结合能的理解
原子核的核子间存在强大的核力，使得原子核成为一个坚固的集合体，要把原子核中的核子拆散，就得克服核力而做巨大的功；反之，要把核子集合成一个原子核，则能放出巨大的能量．结合能并不是由于核子结合成原子核而具有的能量，而是为了把核子分开而需要的能量．结合能越大，把核子分开而需要的能量就越多，原子核越稳定．2．核能的计算
根据爱因斯坦的质能方程，核反应中释放的核能的计算式为ΔE＝Δmc2，其中Δm为质量亏损，c为光速，ΔE是与亏损质量相对应的能量．特别提醒：核能计算时可用两种单位表示
(1)用ΔE＝Δmc2计算，计算时Δm的单位是“kg”，c的单位是“m/s”，ΔE的单位是“J”．
(2)用ΔE＝Δm×931.5 MeV计算，因1 u相当于931.5 MeV的能量，所以计算时Δm的单位是“u”，ΔE的单位是“MeV”．即时应用(即时突破，小试牛刀)
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．课堂互动讲练下列说法正确的是( )A．核力广泛存在于自然界中的核子之间
B．核力只发生在相距1.5×10－15m的核子之间，大于0.8×10－15m为吸引力，而小于0.8×10－15m为斥力
C．核子结合成原子核时，需吸收能量
D．使一个氘核分解成一个中子和一个质子时，吸收的能量是一个恒定值【精讲精析】 由核力的特点知道，只有相距1.5×10－15m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A错B对，核子结合成原子核时放出能量，C错．由质能方程知D对．
【答案】 BD下列说法中，正确的是( )A．爱因斯坦质能方程反映了物体质量就是能量，它们之间可以互相转化
B．由E＝mc2可知，能量与质量之间存在着正比关系，可以用物体的质量作为它所蕴含能量的量度
C．核反应中出现的“质量亏损”是消失的质量转化为能量
D．因在核反应中产生能量，有质量的转化，所以系统只有质量数守恒，系统的总能量和总质量并不守恒【思路点拨】 爱因斯坦质能方程是质能相当关系，不是质量与能量的转化关系．【精讲精析】 E＝mc2说明能量与质量之间存在着联系，即能量与质量之间存在着正比关系，并不是说明了能量与质量之间存在相互转化的关系，故A项错误，而B项正确．核反应中的“质量亏损”并不是质量消失，实际上是从静止的质量变成运动的质量，并不是质量转变为能量，故C项错误．在核反应中，质量守恒，能量也守恒，在核反应前后只是能量的存在方式不同，总能量不变，在核反应前后只是物质由静质量变为动质量，故D错误．
【答案】 B【思路点拨】 首先比较反应前后的总质量判断是吸能反应还是放能反应，然后再根据质能方程求能量．
【自主解答】 反应前总质量mN＋mHe＝18.01122 u
反应后总质量mO＋mH＝18.01269 u因为反应中质量增加，所以此反应是吸能反应，所吸能量为ΔE＝Δmc2
＝[(mO＋mH)－(mN＋mHe)]c2
＝(18.01269－18.01122)×931.5 MeV
＝1.37 MeV.
【答案】 吸能 1.37 MeV【方法总结】核反应中是释放能量还是吸收能量取决于质量亏损是减小还是增加．解析：先计算质量亏损：
Δm＝11.6505×10－27 kg＋1.6736×10－27 kg－2×6.6466×10－27 kg＝3.09×10－29kg.
由质能方程：ΔE＝Δmc2＝3.09×10－29×(3×108)2 J＝2.78×10－12 J.课件32张PPT。5．2 裂变及其应用 核心要点突破课堂互动讲练课前自主学案知能优化训练5．2课标定位课标定位学习目标：1.知道重核裂变能放出能量，并能计算核能的变化．
2．了解铀核的裂变特点，知道链式反应．
3．了解裂变反应堆的结构、类型及核电站的工作原理．
重点难点：链式反应及其释放核能的计算．课前自主学案裂变二、链式反应及其条件
铀核裂变时释放出的几个中子又轰击其他铀核产生裂变，释放出的中子又轰击重原子核……，这样的反应一代接一代的进行下去的过程，叫做裂变的____反应．通常把裂变物质能够发生链式反应的最小体积叫做____体积，相应的质量叫做____质量．链式临界临界三、裂变反应堆
1．裂变反应堆的基本构造：________(核燃料)，______(减速剂)，______，______，________，防护层．
2．裂变反应堆的常见类型：______，高温气冷堆，快中子增殖反应堆．裂变材料慢化剂控制棒反射层热交换器重水堆3．核电站的工作模式：核电站主要由裂变反应堆，第一回路系统，第二回路系统及其他辅助系统组成．如图5－2－1.
图5－2－1思考感悟
为什么发生链式反应的铀块必须具有一定的体积？
提示：235U被中子碰撞后发生裂变，裂变时又生成2～3个中子，若铀块的体积不够大，生成的中子从铀块中通过时可能还没有碰到铀核就跑到铀块外面去了，所以发生链式反应时铀块的体积必须大于临界体积．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：铀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，裂变时能产生几万度的高温．3．重核裂变的条件
(1)重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烈爆炸(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)．即时应用(即时突破，小试牛刀)
1．关于铀核裂变，下述说法正确的是( )
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，最好使用纯铀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，裂变的产物是多种多样的，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释放出几个中子，铀235受到中子的轰击时裂变的概率大，且可以俘获各种能量的中子而引起裂变；而铀238只有俘获能量在1 MeV以上的中子时才能引起裂变，且裂变的概率小．引起链式反应，必须使铀块体积超过临界体积．故B、C选项正确．二、核电站及其组成部分的功能
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．即时应用(即时突破，小试牛刀)
2．原子反应堆是实现可控制的重核裂变链式反应的一种装置，它主要由四部分组成( )
A．原子燃料、减速剂、冷却系统和控制调节系统
B．原子燃料、减速剂、发热系统和传热系统
C．原子燃料、减速剂、碰撞系统和传热系统
D．原子燃料、中子源、原子能存聚系统和输送系统解析：选A.通过学习，我们知道核反应堆的构成分四部分：原子燃料、减速剂、冷却系统和控制调节系统．课堂互动讲练 关于重核的裂变，下列说法正确的是
( )A．核裂变释放的能量等于它俘获中子时得到的能量
B．中子从铀块中通过时，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，所以核子数要减小
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】 由链式反应发生有条件及释放能量与质量亏损关系进行判定．
【精讲精析】 发生核反应，是核能转化为其他形式能的过程，但其释放的能量远大于其俘获中子时吸收的能量．链式反应是有条件的，即铀块的体积必须大于其临界体积，如果体积太小，中子从铀块中穿过时，碰不到原子核，则链式反应就不会发生，故A、B均错．在裂变反应中核子数是不会减小的，铀裂变的质量亏损是远小于一个核子的质量的，核子数是不会减小的，因此选项C错．重核裂变为中等质量的原子核时，由于平均质量减小，要发生质量亏损，从而释放出核能，故选项D正确．
【答案】 D 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．【思路点拨】 根据裂变反应遵循电荷数和质量数守恒可确定X和a，再由ΔE＝Δmc2求裂变释放的核能，注意这个结果只是一个铀核裂变时释放的．由爱因斯坦的质能方程可得释放的核能为
ΔE＝Δmc2＝0.3578×10－27×(3×108)2J
＝3.2202×10－11J.课件27张PPT。5．3 聚变与受控热核反应
?5．4 核能利用与社会发展 核心要点突破课堂互动讲练课前自主学案知能优化训练5．3
?5．4课标定位课标定位学习目标：1.知道聚变和聚变反应的特点．
2．能写出聚变方程并会计算聚变能量．
3．了解受控热核反应．
4．了解核能的优越性、安全性、废料处理及核能的合理利用．
重点难点：发生聚变的条件及聚变的特点；热核反应是怎样发生的．课前自主学案一、聚变与受控热核反应
1．更大的能源宝库
使平均结合能小的轻核聚合成一个较重的原子核，同时会释放核能．把这种释放核能的反应称为____．
一个氘核和一个氚核发生聚变核反应，会释放__________的能量，平均每个核子释放的能量在3MeV以上．海水中含有大量的这种轻核资源．聚变17.6 MeV2．聚变的条件
由于这种核反应需在几千万度的高温下进行，因此，聚变又叫________．太阳及许多恒星内部都在不断地进行着这种热核反应．
3．受控热核反应
科学家设想的受控热核反应的两种方案：即______和惯性约束．当前受人青睐的受控热核反应利用的是磁约束，它是一个利用强磁场约束等离子体的环流器．热核反应磁约束二、核能利用与社会发展
1．核能的优越性
(1)核燃料提供的能量巨大：1 kg铀全部裂变释放的能量相当于2700 t______完全燃烧放出的能量．
(2)核燃料的储量丰富：1 L海水中含有大约0.03 g氘，它发生热核反应放出的能量相当于300 L____完全燃烧．标准煤汽油(3)核燃料的运输和储存方便．
(4)清洁卫生，对环境的污染小：不会排放二氧化碳、氮氧化物等．
2．核安全性与核废料处理
(1)核电站的安全性能
第一道屏障：二氧化铀陶瓷燃料芯块，可以把____以上的裂变产物滞留在芯块内，不向外释放．98%第二道屏障：性能良好的锆合金包壳把燃料芯块密封在其中，保证______良好．
第三道屏障：由反应堆压力容器和冷却回路构成的压力边界，保证____的完整性．
第四道屏障：由安全壳把整个反应堆压力边界内的设备包括在内，能承受事故发生时的压力并保证良好的密封性．密封性结构(2)核废料的处理
能回收利用的进行回收再利用，不能回收的高放射性物质固化后____处理．
3．科学家的使命
科学家的责任感，________曾参与建议美国政府制造原子弹，为此他在后半生常常责备自己．
4．为和平而努力
近年来，联合国等国际组织先后通过了一系列条约和协定，限制各国制造和使用核武器．埋藏爱因斯坦思考感悟
在地球上实现受控热核反应的必要性、可能性和困难是什么？
提示：随着社会的发展，人类对能源的消耗、依赖越来越大．地球上的能源是有限的，而受控核聚变具有效率高．核心要点突破3．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10－15m，但是原子核是带正电的，要使它们接近10－15m就必须克服电荷间很大的斥力作用，这就要求使核具有足够的动能．要使原子核具有足够大的动能，就要给核加热，使物质达到几千万度的高温．综上所述，核聚变只有在超高温条件下才能发生．二、聚变与裂变的区别
重核的裂变、轻核的聚变都能释放出巨大的核能，但两者是有区别的．
1．原理不同．
2．放出的能量大小不同．
3．废料处理难度不同．
4．“燃料”的丰富程度不同．
5．两种反应的可控性不同．特别提醒：可控热核反应：目前正处于探索、实验阶段．即时应用(即时突破，小试牛刀)
以下说法正确的是( )
A．聚变是裂变的逆反应
B．如果裂变释放能量，则聚变反应必定吸收能量
C．聚变须将反应物加热至数千万度以上的高温，显然是吸收能量
D．裂变与聚变均可释放巨大能量解析：选D.A项，从形式上看，裂变与聚变似乎是互为逆反应，但其实不然，因为二者的反应物与生成物完全不同．裂变是重核分裂成中等核，而聚变则是轻核聚合成为次轻核，无直接关联，并非互为逆反应．B项，既然裂变与聚变不是互为逆反应，则在能量流向上也不必相反．C项，诚然要实现聚变反应，必须使参加反应的轻核充分接近，需要数百千度高温提供能量．但聚变反应一旦实现，所释放的能量远大于所吸收的能量．因此，总的来说，聚变反应还是释放能量，故D正确．课堂互动讲练 下列关于聚变的说法中，正确的是
( )A．要使聚变产生，必须克服库仑斥力做功
B．轻核聚变需要几千万摄氏度的高温，因此聚变又叫做热核反应
C．原子弹爆炸能产生几千万摄氏度的高温，所以氢弹利用原子弹引发热核反应
D．太阳和许多恒星内部都在激烈地进行着热核反应【精讲精析】 轻核聚变时，必须使轻核之间距离达到10－15 m，所以必须克服库仑斥力做功，A正确；原子核必须有足够的动能，才能使它们接近到核力能发生作用的范围，实验证实，原子核必须处在几千万摄氏度下才有这样的能量，这样高的温度通常利用原子弹爆炸获得，故B、C正确；在太阳内部或其他恒星内部都进行着热核反应，D正确．
【答案】 ABCD 太阳现正处于主序星演化阶段，它主要是由电子和质子、氦核等原子核组成．维持太阳辐射的是它内部的核聚变反应，核反应为两个电子与四个质子聚变为氦．已知太阳的质量为2×1030 kg，太阳向周围空间辐射能量的总功率为3.8×1026 W.【思路点拨】 解答本题时应把握以下三点：
(1)写核反应方程时注意元素符号和两个守恒．
(2)根据质能方程ΔE＝Δmc2，求释放的核能．
(3)根据质能方程ΔE＝Δmc2和ΔE＝Pt求亏损的质量．【规律总结】 轻核聚变跟重核裂变一样，都是释放核能的核反应．计算核能的方法是，先计算质量亏损，然后由爱因斯坦质能方程计算核能．变式训练 4个氢核聚变成一个氦核，同时放出两个正电子，释放出2.8×106 eV的能量，写出核反应方程，并计算
1 g氢核完成这个反应后释放出多少焦耳的能量．答案：见解析课件20张PPT。本章优化总结本章优化总结知识网络构建专题归纳整合章末综合检测知识网络构建专题归纳总结1．核力
(1)若干质子集中在体积非常小的原子核内，存在着很大的库仑斥力，但核子并不因此散开．这说明核子间存在着一种更强的力，即核力．
(2)特点：核力是强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；核力是短程力．作用范围在1.5×10－15 m左右；每个核子只跟相邻的核子发生核力作用．2．结合能
(1)结合能：原子核是核子结合在一起构成的．可设想核子结合成原子核时，核力把相距较远的核子紧紧地吸引在一起构成的．其间“势能”必然减少而放出能量，反之，要把它们分开，也需要能量．这就是原子核的结合能．(2)平均结合能：原子核越大，它的结合能越高，因此，有意义的是它的结合能与核子数之比，称做平均结合能．平均结合能越大，核子结合得越牢固，原子核越稳定． 从图5－1所示图像可得铁原子核的平均结合能最大，试从裂变与聚合的角度分析这一信息的含义．图5－1【精讲精析】 从题图中可以看出，铁原子核的平均结合能最大，也就是核子结合成铁原子核或铁附近的原子核时，每个核子平均放出的能量大，因此可知两个比铁轻的原子核结合时，或比铁重的重核分裂时，都要放出热量．
【答案】 见精讲精析1．根据爱因斯坦的质能方程，用核子结合成原子核时质量亏损(Δm)的千克数乘以真空中光速的平方(c＝3×108 m/s)，即：ΔE＝Δmc2①2．根据1原子质量单位(u)相当于931.5兆电子伏(MeV)能量，用核子结合成原子核时质量亏损的原子质量单位乘以931.5 MeV，即：ΔE＝Δm×931.5 MeV②
注意：①式中Δm的单位是千克(kg)时，ΔE的单位是焦耳(J)；②式中的Δm的单位是原子质量单位1 u＝1.660566×10－27 kg时，ΔE的单位是兆电子伏特(MeV)．3．由核能量的转化量来计算核能．
4．根据能量守恒和动量守恒来计算核能．
两个氘核聚变产生一个中子和氦核(氦的同位素)．已知氘核的质量mD＝2.01360 u，氦核的质量mHe＝3．0150 u，中子的质量mn＝1.0087 u．若反应前两个氘核的动能为0.35 MeV.它们正面对撞发生聚变，且反应后释放的核能全部转化为动能，则产生的氦核和中子的动能各为多大？【答案】 见精讲精析【答案】 BCD AB【规律总结】 原子核的变化通常包括衰变、人工转变、裂变和聚变．衰变是指原子核放出α粒子或β粒子后，变成新的原子核的变化．原子核的人工转变是指在其他粒子的轰击下产生新原子核的过程．裂变是重核分裂成质量较小的核．聚变是轻核结合成质量较大的核．
