2013-2014年《金版学案》人教版物理选修3-5全册同步教学课件

课件8张PPT。物理配人教版选修3-5目录动量守恒定律 第1节　实验：探究碰撞中的不变量
第2节　动量和动量定理
第3节　动量守恒定律
第4节　碰撞
第5节　反冲运动　火箭波粒二象性 第1节　能量量子化
第2节　光的粒子性
第3节　粒子的波动性
第4节 概率波
第5节　不确定性关系 第1节　电子的发现
第2节　原子的核式结构模型
第3节　氢原子光谱
第4节　玻尔的原子模型 原子结构 第1节　原子核的组成
第2节　放射性元素的衰变
第3节 探测射线的方法
第4节　放射性的应用与防护原子核 第5节　核力与结合能
第6节　重核的裂变
第7节　核聚变
第8节　粒子和宇宙原子核 祝您学业有成课件20张PPT。第1节　能量量子化 波粒二象性 普朗克的量子说
量子论的观点最初是在研究热辐射的规律时产生的．
我们周围的物体都在不断地辐射电磁波，这是由分子和原子的热运动引起的，所以叫做热辐射．物体在室温时热辐射电磁波的波长比较长，不能引起我们的视觉，但是如果温度在500℃以上，它就能辐射可见光了，铁块烧热会变红，就是这个道理．
除了热辐射之外，物体表面还会反射外界射来的电磁波，有的物体的反射能力比较小，在光线照射下看起来比别的物体黑一些．假设有这样一类物体，它们完全不能反射电磁波，我们就称之为绝对黑体，简称黑体．绝对黑体热辐射的规律比较简单，在19世纪末许多人做了大量研究，黑体辐射的波长并不是单一的，它同时辐射各种波长的电磁波，不同波长的辐射波，它们的强度也不一样，教材中的图画出了四种温度下绝对黑体热辐射的强度与波长的关系，可以看出，随着温度的升高，一方面，各种波长的辐射强度都有增加；另一方面，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，或者可以粗略地说：“温度越高，辐射电磁波的波长越短”，烧红的铁块如果继续升温，就会达到“白”热，这是因为温度升高后，在它辐射的光中，波长较短，如蓝光、紫光所占的比例就会增加，更接近日光中各种色光的比例，因此看起来几乎是白色的．
怎样解释这些实验现象呢？物体是由不停运动的带电微粒组成的，按照经典的电磁理论，带电微粒的振动相当于交变电流，所以这些分子、原子就是一个个小天线，它们具有各种能量，可以向外辐射或接收电磁波．但是基于这种认识的一系列研究结果都和实验规律不一致．1900年，德国物理学家普朗克做出了一个大胆的假设，解决了热辐射问题，同时也改变了人们对微观世界的认识．
普朗克认为，粒子的能量只能是某一最小能量值E的整数倍．例如，可能是E或2E、3E…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E叫做能量子．在微观世界中能量不能连续变化，只能取分立值的现象，叫做能量的量子化．
根据普朗克的能量子假设推算出的黑体辐射规律和观测事实符合得很好，但是能量量子化的观点违背日常生活经验，当时没有被人接受，即使普朗克本人也踌躇不决．后来，爱因斯坦勇敢地接受了量子化的观点，成功地解释了光电效应，才使量子论走上了进一步发展的道路．1．黑体与黑体辐射
(1)热辐射：我们周围的一切物体都在辐射________，这种辐射与物体的________有关，所以叫做热辐射．物体的温度升高，热辐射中________的成分越来越强．
(2)黑体：如果某种物体能够________入射的各种波长的电磁波而________，这种物体就是绝对黑体，简称黑体．
(3)黑体辐射：一般物体辐射电磁波的情况除与________有关外，还与________及________有关，而黑体辐射电磁波的强度按________的分布只与黑体的________有关．
2．黑体辐射的实验规律(黑体辐射的强度与波长的关系)
黑体辐射实验中，随着温度的升高，一方面，各种波长的辐射强度________；另一方面，辐射强度的极大值向________的方向移动．
答案：1．(1)电磁波　温度　较短波长　(2)完全吸收　不发生反射　(3)温度　材料的种类　表面状况　波长　温度
2．都有增加　波长较短3．能量子：超越牛顿的发现
(1)能量量子化：宏观物体的能量是________；而普朗克认为微观粒子的能量是________的，或说微观粒子的能量是________的，即带电微粒的能量只能是某一最小能量值ε的________倍．
(2)能量子：不可再分的最小能量值ε叫做能量子，且ε＝________.式中的ν是________，h叫做普朗克常量，其值为h＝________.
答案：(1)连续的　量子化　分立　整数
(2)hν　电磁波的频率　6.626×10－34 J·s 一、黑体与黑体辐射
1．热辐射
(1)定义：我们周围的一切物体都在辐射电磁波，这种辐射与物体的温度有关，所以叫热辐射．
(2)特点：热辐射强度按波长的分布情况随物体的温度而有所不同．
2．黑体
(1)定义：在热辐射的同时，物体表面还会吸收和反射外界射来的电磁波．如果一些物体能够完全吸收投射到其表面的各种波长的电磁波而不发生反射，这种物体就是绝对黑体，简称黑体．
(2)黑体辐射特点：黑体辐射电磁波的强度按波长的分布与黑体的温度有关．
注：一般物体的热辐射除与温度有关外，还与材料的种类及表面状况有关． 3．黑体辐射的实验规律
19世纪末，物理学家从实验和
理论两方面都研究了各种温度下的
黑体辐射，测量了它们的黑体辐射
强度按波长分布的情况，得出图甲
所示的实验曲线．
(1)黑体辐射的实验规律：随着
温度的升高，一方面，各种波长的
辐射强度都有增加；另一方面，辐
射强度的极大值向波长较短的方向移动．图甲　黑体辐射的实验规律(2)黑体辐射实验规律的理论解释
①维恩公式解释：1896年，德国物理学家维恩(W.K.Wien)从热力学理论出发，得到了一个公式，但它只是在短波部分与实验相符，而在长波部分与实验存在明显的差异(如图乙所示)．
图乙　辐射强度与波长的关系
②瑞利公式解释：1900年，英国物理学家瑞利(J.Rayleigh)从经典电磁理论出发推导出一个公式，其预测结果如图乙所示，在长波部分与实验吻合，在短波部分偏差较大，尤其在紫外线一端，当波长趋于0时，辐射本领将趋于无穷大．这种情况被人们称为“紫外灾难”．二、能量量子化——超越牛顿的发现
1．能量子
(1)能量子定义
振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值ε的整数倍．例如，可能是ε或2ε、3ε……当带电微粒辐射或吸收能量时，也是以这个最小能量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ε叫做能量子．
(2)能量子公式
ε＝hν
ν是电磁波的频率，h是一个常量，后被称为普朗克常量(Planck constant)，其值为
h＝6.626×10－34 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．量子化假设的实验证实
普朗克公式与实验结果比较，发现它与实验结果“令人满意地相符”．比较图线如下图所示，曲线是根据普朗克的公式作出的，小圆代表实验值．
3．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． 氦—氖激光器发出波长为633 nm的激光，当激光器的输出功率为1 mW时，每秒发出的光子数为(　　)
A．2.2×1015　　　　　　　　B．3.2×1015
C．2.2×1014 D．3.2×1014
解析：一个光子能量ε＝hν＝ .当激光器输出功率为1 mW时，每秒发出的光子数为
=3.2×1015个，B正确．
答案：B变式迁移（多选）2006年度诺贝尔物理学奖授予了两名美国科学家，以表彰他们发现了宇宙微波背景辐射的黑体谱形状及其温度在不同方向上的微小变化．他们的出色工作被誉为是宇宙学研究进入精密科学时代的起点．下列与宇宙微波背景辐射黑体谱相关的说法中正确的是(　　)
A．微波是指波长在10－3 m到10 m之间的电磁波
B．微波和声波一样都只能在介质中传播
C．黑体的热辐射实际上是电磁辐射
D．普朗克在研究黑体的热辐射问题中提出了能量子假说
解析：微波的波长范围是1 mm到10 m，A正确．微波能在真空中传播，B不正确．黑体热辐射实际上是电磁辐射，C正确．普朗克在研究黑体的热辐射问题时提出了能量子假说，D正确．考查电磁波的基本知识．
答案：ACD基础巩固1．（多选）下列叙述正确的是(　　)
A．一切物体都在辐射电磁波
B．一般物体辐射电磁波的情况只与温度有关
C．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体温度有关
D．黑体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波解析：根据热辐射的定义，A正确；根据热辐射和黑体辐射的特点知一般物体辐射电磁波的情况除与温度有关外，还与材料种类和表面状况有关，而黑体辐射只与黑体的温度有关，B错误，C正确；根据黑体的定义知D正确．
答案：ACD2．红光和紫光相比(　　)
A．红光光子的能量较大；在同一种介质中传播时红光的速度较大
B．红光光子的能量较小；在同一种介质中传播时红光的速度较大
C．红光光子的能量较大；在同一种介质中传播时红光的速度较小
D．红光光子的能量较小；在同一种介质中传播时红光的速度较小
解析：此题只需比较红光和紫光的区别就行了，红光与紫光相比，红光波长较长、频率较低、光子能量较低、在同种介质中传播速度较快，正确答案为B.
答案：B祝您学业有成课件31张PPT。第2节　光的粒子性波粒二象性 密立根与光子说
爱因斯坦提出光子说后，尽管他的论证清晰简明，但当时科学界的反应十分冷淡．量子论的创始人普朗克也责怪爱因斯坦的光子说“走得太远”，美国实验物理学家密立根将自己视为光的波动理论的捍卫者，并定下了工作目标：对爱因斯坦的光电效应方程进行彻底检验，以扼制这种“不可思议的”、“大胆的”和“轻率的”光子说． 密立根对光电效应进行了长期研究．在1916年发表的论文中，他公布了实验结果：光电子的最大动能与入射光频率的关系曲线，确实是一条直线，由直线斜率还精确测定了h的值．他写道：“尽管有时我认为我掌握了与该方程不相符合的证据，但我发现，研究的时间越长，误差消除得越干净，方程预见的结果就越发符合我观察到的结果．”但他仍然认为“引出该方程的物理理论似乎是完全站不住脚的”．从中我们可以见到，虽然密立根对光子说采取排斥态度，但他毕竟是一位科学家，具有实事求是的科学精神．密立根的实验结果促成爱因斯坦“因在数学物理方面的成就，尤其是发现了光电效应的规律”而荣获1921年的诺贝尔物理学奖，密立根也“因基本电荷及光电效应方面的工作”而荣获1923年的诺贝尔物理学奖．1．光电效应的实验规律
(1)光电效应：照射到金属表面的光，能使金属中的________从表面________，这种现象被称为光电效应，这种电子叫________．
答案：电子　逸出　光电子
(2)光电效应的实验规律
用如右图所示的电路研究光电效
应中光电流与光照强度、光的频
率等物理量的关系，阴极K和阳
极A在密封的真空玻璃内，阴极K在受到光照时会发射光电子，阳极A吸收光电子而形成光电流．实验结果表明： ①存在饱和电流．如上图所示实验中，在光照条件不变情况下，阳极A与阴极K间电压增大，光电流趋于一个________值，即使再增大电压，电流________，入射光越强，________越大．这表明入射光越强，阴极K在单位时间内发出的光电子数目________．
②存在遏止电压．如上图所示实验中，若A接负极，K接正极，在光电管两极间形成使光电子________的电场，这时，使光电流减小到零的反向电压Uc称为________，根据动能定理有 ＝________.
③存在截止频率．当入射光的频率小到某一数值νc时，遏止电压Uc减小到零时，也没有光电流，即没有________产生，即没有发生光电效应，νc称为________或________．这就是说，当入射光的频率ν________时，不论光多么强，光电效应都不会发生．饱和不会增大　 饱和电流越多减速遏止电压eUc截止频率　极限频率光电子≤νc④光电效应具有瞬时性．从光照射到金属表面到其表面逸出光电子的时间一般不超过________ s，即光电效应几乎是瞬时的．
2．光电效应解释中的疑难
(1)逸出功：使电子脱离某种金属所做功的________，叫做这种金属的逸出功，用字母________表示，不同金属的逸出功是________的．
(2)光电效应中，经典电磁理论无法解释的有：光电子初动能与光强弱________，遏止电压Uc与光强弱________；发生光电效应时，入射光的频率存在一个________；发生光电效应的时间只需________ s；遏止电压Uc与入射光的频率ν的关系．10－9最小值W0不同无关　 无关极限频率10－93．爱因斯坦光电效应方程
(1)光子：光本身就是由一个个不可分割的________组成的，频率为ν的光的能量子为________，这些能量子被称为光子．
(2)爱因斯坦光电效应方程：在光电效应中，金属表面中的电子吸收一个光子获得的能量是__________，这些能量的一部分用来__________，剩下的表现为__________．即hν＝________或Ek＝________.
(3)用爱因斯坦光电效应方程解释光电效应的实验规律
①方程Ek＝hν－W0表明，光电子的初动能与入射光的频率ν成________关系，与光强________．只有当________时，才有光电子逸出，νc＝________是光电效应的截止频率．
答案： 3．(1)能量子　hν (2)hν　克服金属的逸出功W0　逸出后电子的初动能Ek　Ek＋W0　hν－W0　(3)①线性　无关　hν>W0　　　②电子一次性吸收光子的________能量，________积累能量的时间，光电流自然是瞬时发生的．
③光强较大时，包含的光子数________，照射金属时产生的光电子________，因而饱和电流________，所以饱和电流与光强成正比．
4．康普顿效应
(1)光的散射：光在介质中与物质微粒的________，使光的传播方向发生________，这种现象叫做光的散射．
答案： ②全部　不需要③较多　多　大
4．(1)相互作用　改变　(2)康普顿效应：在光的散射时，除有与入射波长________的光，还有波长比入射波长________的光，这种现象称为康普顿效应．康普顿的学生，中国留学生________证实了康普顿效应的普遍性．
光电效应表明光子具有________，康普顿效应表明光子还具有________，两种效应深入地揭示了光的________性的一面．
5．光子的动量
光子的动量p＝________.在康普顿效应中，由于入射光子与物质微粒的碰撞，光子的动量________，因此波长________．
答案：(2)相同　大　吴有训　能量　动量　粒子 5.　变小　变大 一、光电效应
1．光电效应现象
如右图所示，用弧光灯照射锌板，
与锌板相连的验电器就带正电，即锌
板也带正电．这说明锌板在光的照射
下发射出了电子．
(1)定义：在光的照射下物体发射出电
子的现象，叫做光电效应，发射出来的电子叫做光电子．
(2)研究光电效应的实验装置
(如右图所示)．阴极K和阳极A
是密封在真空玻璃管中的两个电极，
K在受到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．
研究光电效应的电路图
2．光电效应的规律
(1)光电效应的实验结果
首先在入射光的强度与频率不变的情况下，I－U的实验曲线如上图所示．曲线表明，当加速电压U增加到一定值时，光电流达到饱和值Im.这是因为单位时间内从阴极K射出的光电子全部到达阳极A.若单位时间内从阴极K上逸出的光电子数目为n，则饱和电流Im＝ne，式中e为电子电荷量．另一方面，当电压U减小到零，并开始反向时，光电流并没降为零，这就表明从阴极K逸出的光电子具有初动能．所以尽管有电场阻碍它运动，仍有部分光电子到达阳极A.但是当反向电压等于Uc时，就能阻止所有的光电子飞向阳极A，使光电流降为零，这个电压叫遏止电压，它使具有最大初速度的电子也不能到达阳极A.如果不考虑在测量遏止电压时回路中的接触电势差，那么我们就能根据遏止电压Uc来确定电子的最大速度vm和最大动能，即 mvm2＝eUc在用相同频率不同强度的光去照射阴极K时，得到的I－U曲线如图甲所示．它显示出对于不同强度的光，Uc是相同的．这说明同频率、不同强度的光所产生的光电子的最大初动能是相同的．
此外，用不同频率的光去照射阴极K时，实验结果是：频率愈高，Uc愈大，如图乙所示，并且ν与Uc成线性关系．如图丙所示，频率低于νc的光，不论强度多大，都不能产生光电子，因此，νc称为截止频率．对于不同的材料，截止频率不同．
(2)光电效应的实验规律
①饱和电流Im的大小与入射光的强度成正比，也就是单位时间内逸出的光电子数目与入射光的强度成正比(见图甲)．
②光电子的最大初动能(或遏止电压)与入射光线的强度无关(见图甲，图中Io1、Io2、Io3表示入射光强度)，而只与入射光的频率有关．频率越高，光电子的初动能就越大(见图乙)．
③频率低于νc的入射光，无论光的强度多大，照射时间多长，都不能使光电子逸出．
④光的照射和光电子的逸出几乎是同时的，在测量的精度范围内(<10－9 s)观察不出这两者间存在滞后现象． 入射光照射到某金属表面上发生光电效应，若入射光的强度减弱，而频率保持不变，那么(　　)
A．从光照至金属表面上到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将减小
C．单位时间内从金属表面逸出的光电子数目将减小
D．有可能不发生光电效应
解析：根据光电效应的实验规律知，从光照至金属表面到光电子发射的时间间隔极短，这与光的强度无关，故A错误．实验规律还指出，逸出光电子的最大初动能与入射光频率有关，光电流与入射光强度成正比，由此可知，B、D错误，C正确．
答案：C变式迁移1．(双选）一束绿光照射某金属发生了光电效应，则下列说法中正确的是(　　)
A．若增加绿光的照射强度，则逸出的光电子数增加
B．若增加绿光的照射强度，则逸出的光电子最大初动能增加
C．若改用紫光照射，则可能不会发生光电效应
D．若改用紫光照射，则逸出的光电子的最大初动能增加
解析：光电效应的规律表明：入射光的频率决定着是否发生光电效应以及发生光电效应时产生的光电子的最大初动能的大小；当入射光频率增加后，产生的光电子最大初动能也增加；而照射光的强度增加，会使单位时间内逸出的光电子数增加，紫光频率高于绿光，故上述选项正确的有A、D.
答案：AD二、爱因斯坦的光电效应方程
1．光电效应解释中的疑难
(1)逸出功：使电子脱离某种金属所做功的最小值．用W0表示，不同金属的逸出功不同．
(2)光电效应与光的电磁理论的矛盾
矛盾之一：光的能量与频率有关，而不像波动理论中应由振幅决定．按光的波动理论，不论光的频率如何，只要照射时间足够长或光的强度足够大就可以产生光电效应，但实验结果表明：产生光电效应的条件却是入射光频率大于某一极限频率，且光电效应的最大初动能与入射光频率成线性关系，均与光的强度无关．根据能量的观点，电子要从物体中飞出，必须使之具有一定的能量，而这一能量只能来源于照射光，为什么实验表明发射电子的能量与照射光的强度无关，而与光的频率有关？这个问题曾使物理界大为困惑，使经典的光的波动理论面临挑战．矛盾之二：光电效应产生的时间极短．电子吸收光的能量是瞬时完成的，而不像波动理论所预计的那样可能逐渐积累．
当一束很细的光照射到物体上时，它的能量将分布到大量的原子上，怎么可能在极短时间内把足够的能量集中到电子上而使之从物体中飞出．
2．爱因斯坦的光电效应方程
(1)光子说：爱因斯坦于1905年提出，在空间传播的光是不连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光子，光子的能量跟它的频率成正比，即E＝hν，式中h叫普朗克常量．(h＝6.63×10－34 J·s)．
(2)光电效应方程：Ekm＝hν－W.
其中Ekm＝ mevm2为光电子的最大初动能，W为金属的逸出功．注意要正确理解光电效应方程．
①式中Ekm是光电子的最大初动能，就某个光电子而言，其离开金属时的动能大小可以是0～Ekm范围内的任何数值．
②光电效应方程表明，光电子的最大初动能与入射光的频率ν呈线性关系(注意不是正比关系)，与光强无关．
③光电效应方程包含了产生光电效应的条件，即
Ekm＝hν－W>0，亦即hν>W，ν> ＝νc，而
νc＝ 就是金属的极限频率．
④光电效应方程实质上是能量守恒方程．
⑤逸出功W：电子从金属中逸出所需要的克服束缚而消耗的能量的最小值，叫做金属的逸出功．光电效应中，从金属表面逸出的电子消耗能量最少．3．光子说对光电效应规律的解释
(1)由于光的能量是一份一份的，那么金属中的电子也只能一份一份地吸收光子的能量．而且这个传递能量的过程只能是一个光子对一个电子的行为．如果光的频率低于极限频率，则光子提供给电子的能量不足以克服原来的束缚，就不能发生光电效应．
(2)而当光的频率高于极限频率时，能量传递给电子以后，电子摆脱束缚要消耗一部分能量，剩余的能量以光电子的动能形式存在，这样光电子的最大初动能Ekm＝ mvm2 ＝ hν－W，其中W为金属的逸出功，因此光的频率越高，电子的初动能越大．(3)电子接收能量的过程极其短暂，接收能量后的瞬间即挣脱束缚，所以光电效应的发生也几乎是瞬间的．
(4)发生光电效应时，单位时间内逸出的光电子数与光强度成正比，光强度越大意味着单位时间内打在金属上的光子数越多，那么逸出的光电子数目也就越多． 光电效应实验的装置如下图所示，则下面说法中正确的是(　　)
A．用紫外光照射锌板，验电器指针会发生偏转
B．用红外光照射锌板，验电器指针会发生偏转
C．锌板带的是负电荷
D．使验电器指针发生偏转的是正电荷
解析：用紫外线照射连接灵敏验电器的锌板，验电器的指针就张开一个角度，进一步验证知道锌板带的是正电．这是由于在紫外线照射下，锌板中有一部分自由电子从表面飞出去，锌板缺少电子，于是带正电．验电器与锌板相连，验电器也带正电．所以选项A、D正确．
答案：AD 变式迁移2．（双选）如右下图所示的光电管的实验中，发现用一定频率的A单色光照射光电管时，电流表指针会发生偏转，而用另一频率的B单色光照射时不发生光电效应，那么(　　)
A．A光的频率大于B光的频率
B．B光的频率大于A光的频率
C．用A光照射光电管时流过电流表G的电流方向是a流向b
D．用A光照射光电管时流过电流表G的电流方向是b流向a
解析：根据光电效应的条件可知，A光的频率高于极限频率νc.B光的频率小于极限频率νc，故A光的频率大于B光的频率．A项正确．光电管工作时光电子从阴极(右侧)飞向阳极(左侧)，由此可知，电路中的电流为a→b，即C正确．
答案：AC三、康普顿效应
1．光的散射
光在介质中与物质微粒相互作用，光的传播方向发生改变的现象叫做光的散射．
2．康普顿效应
在散射线中，除有与入射波长相同的射线外，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叫做康普顿效应(Compton effect)．3．光子说对康普顿效应的解释
假定X射线光子与电子发生完全弹性碰撞，这种碰撞跟台球比赛中的两球碰撞很相似．按照爱因斯坦的光子说，一个X射线光子不仅具有能量E＝hν，而且还有动量．如下图所示，这个光子与静止的电子发生弹性斜碰，光子把部分能量转移给了电子，能量由hν减小为hν′，因此频率减小，波长增大．同时，光子还使电子获得一定的动量．这样就圆满地解释了康普顿效应．
4．光子的动量：p＝基础巩固1．红、橙、黄、绿四种单色光中，光子能量最小的是(　　)
A．红光　　　 B．橙光　　　
C．黄光　　　 D．绿光
解析：按爱因斯坦的光子说，光子的能量E＝hν，h为普朗克常量，说明光子的能量与光的频率成正比，而上述四种光中，绿光的频率最大，红光的频率最小，故光子能量最小的是红光，所以选项A正确．
答案：A2．爱因斯坦根据光电效应的实验规律，猜测光具有粒子性，从而提出光子说．从科学研究的方法来说，这属于(　　)
A．等效替代　　　　　　　　B．控制变量
C．科学假说 D．数学归纳
解析：根据实验现象，而后提出理论支持，物理学上把这种研究方法称为“科学假说”，故正确选项为C.
答案：C祝您学业有成课件24张PPT。第3节　粒子的波动性波粒二象性 电子一个接一个穿过双缝的衍射实验结果
玻恩的概率波概念可以用电子双缝衍射的实验结果来说明，如下图所示．电子双缝衍射图样和光的双缝衍射图样完全一样，显示不出粒子性，更没有什么概率那样的不确定特征．但那是用大量的电子(或光子)做出的实验结果．如果减弱入射电子束的强度以致使电子一个一个依次通过双缝，则随着电子数的积累，衍射“图样”依次如图中各图所示．图(a)是只有一个电子穿过双缝所形成的图像，图(b)是几个电子穿过后形成的图像，图(c)是几十个电子穿过后形成的图像．这几幅图像说明电子的确是粒子，因为图像是由点组成．它们同时也说明，电子的去向是完全不确定的，一个电子到达何处完全是概率事件．随着入射电子总数的增多，衍射图样依次为(d)、(e)、(f)诸图所
示，电子的堆积情况逐渐显示出了条纹，
最后就呈现明晰的衍射条纹，这条纹和
大量电子短时间内通过双缝后形成的条纹
一样．这些条纹把单个电子的概率行为完
全淹没了．这又说明单个电子的去向是概
率性的，但其概率在一定条件(如双缝)下
还是有确定的规律的．这些就是玻恩概率
波概念的核心．
图中表示的实验结果明确地说明了物质波并不是经典的波，而是所谓的“概率波”．1．光的波粒二象性
(1)光的波粒二象性：光既具有________性，又具有________性．
(2)光子的能量ε＝________，动量p＝________.能量ε和动量p是描述光的________的物理量，频率ν和波长λ是描述光的________的物理量．光的波粒二象性是通过________联系在一起的．
(3)能表明光具有波动性的现象有________________；能表明光具有粒子性的事实有________________．
答案：(1)波动　粒子　(2)hν　h/λ　粒子性　波动性　普朗克常量h (3)干涉、衍射等　光电效应、康普顿效应等2．粒子的波动性
法国物理学家________提出，实物粒子也具有________，即每一个运动的粒子都与一个对应的________相联系，且粒子的能量ε和动量p跟它所对应的波的频率ν和波长λ之间，也像光子跟光波一样，满足ν＝________，λ＝________关系．这种与实物粒子相联系的波称为________，也叫做________．
3．物质波的实验验证
1927年戴维孙和G.P.汤姆生分别利用晶体做了________的实验，得到了________，从而证实了电子的________．
答案：2．德布罗意　波动性　波　ε/h　h/p　德布罗意波　物质波
3．电子束衍射　电子衍射图样　波动性一、光的波粒二象性
1．光的波粒二象性
(1)波粒二象性：光既具有波动性，又具有粒子性．
(2)光子的能量：ε＝hν.
(3)光子的动量：p＝ .
注：物理量ε和p描述光的粒子性，物理量ν和λ描述光的波动性，h架起了粒子性与波动性的桥梁．
2．光的波动性与粒子性的统一(1)大量光子产生的效果显示出波动性，比如干涉、衍射现象中，如果用强光照射，在光屏上立刻出现了干涉、衍射条纹，波动性体现了出来；个别光子产生的效果显示出粒子性．如果用微弱的光照射，在屏上就只能观察到一些分布毫无规律的光点，粒子性得到充分体现；但是如果微弱的光在照射时间加大的情况下，在感光底片上的光点分布又会出现一定的规律性，倾向于干涉、衍射的分布规律．这些实验，为人们认识光的波粒二象性提供了良好的依据．
(2)光子和电子、质子等实物粒子一样，具有能量和动量．和其他物质相互作用时，粒子性起主导作用．
(3)光子的能量与其对应的频率成正比，而频率是波动性特征的物理量，因此E＝hν揭示了光的粒子性和波动性之间的密切联系．(4)对不同频率的光，频率低、波长长的光，波动性特征显著；而频率高、波长短的光，粒子性特征显著．
(5)光在传播时体现出波动性，在与其他物质相互作用时体现出粒子性．
综上所述，光的粒子性和波动性组成一个有机的统一体，相互间并不是独立的．
3．从微观的角度理解光的波动性和粒子性
光既表现出波动性又表现出粒子性，很难用宏观世界的观念来认识，必须从微观的角度建立起光的行为图景．认识光的波粒二象性，需要明确的是：爱因斯坦光子说中的“粒子”和牛顿微粒说中的“粒子”是两个完全不相同的概念；同样，麦克斯韦电磁说中的“波”与惠更斯波动说中的“波”也是不同理论领域中完全不同的概念，其本质区别在于微观世界的认识论与宏观世界的认识论的区别． 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
解析：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
点评：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．变式迁移1．关于光的本性，下列说法中正确的是(　　)
A．关于光的本性，牛顿提出“微粒说”，惠更斯提出“波动说”，爱因斯坦提出“光子说”，它们都说明了光的本性
B．光具有波粒二象性是指：既可以把光看成宏观概念上的波，也可以看成微观概念上的粒子
C．光的干涉、衍射现象说明光具有波动性，光电效应说明光具有粒子性
D．光的波粒二象性将牛顿的波动说和惠更斯的粒子说真正有机地统一起来
答案：C二、物质波
1．德布罗意波：任何一个运动着的物体，小到电子、质子，大到行星、太阳，都有一种波与它对应，这种与实物粒子相联系的波称为德布罗意波，也叫物质波．
2．波的频率：ν＝ ；
波的波长：λ＝ .
注：ε为粒子的能量，p为粒子的动量．3．物质波的实验验证
(1)验证物质波是否存在的思路
人们知道，干涉、衍射是波动性质的特有表现．如果实物粒子具有波动性的话，在一定条件下，也该发生衍射现象．为了证实粒子具有波动性质，我们先估计一下实物 这么小的波长，比宏观物体的尺度小得多，根本无法观察到它的波动性．而一个原来静止的电子，在经过100 V电压加速后，德布罗意波长约为0.12 nm，因此有可能观察到电子的波动性．
(2)物质波的实验验证
1927年戴维孙和G.P.汤姆生分别利用晶
体做了电子束衍射的实验，得到了类似下图
的衍射图样，从而证实了电子的波动性．他
们为此获得了1973年的诺贝尔物理学奖．粒子波长的数量级，看看它实现衍射所需要的条件，对质量
为1 g、速度为1 cm/s的物体来说，它的波长为λ＝
＝6.6×10－27 cm. 关于物质波，下列认识中错误的是(　　)
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做物质波，但它们不具有干涉、衍射等现象
解析：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的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．综合以上分析知，本题应选B、D.
答案：BD
点评：(1)物质波理论上是说任何一个运动的物体(如实物粒子等)都具有波动性，即其行为服从波动规律．
(2)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．变式迁移2．一质量为450 g的足球以10 m/s的速度在空中飞行；一个初速为零的电子，通过电压为100 V的加速电场加速后．试分别计算它们的德布罗意波长．(保留两位有效数字)基础巩固1．在历史上，最早证明了德布罗意波存在的实验是(　　)
A．弱光衍射实验
B．电子束在晶体上的衍射实验
C．弱光干涉实验
D．以上都不正确
解析：由课本知识知，最早证明德布罗意波假说的是电子束在晶体上的衍射实验．
答案：B2.（多选）对光的认识，以下说法正确的是（ ）?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解析：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；光与物质相互作用，表现为粒子性，光的传播表现为波动性，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，故正确选项有?A、B、D?.
答案：?ABD?祝您学业有成课件18张PPT。第4节 概率波
第5节　不确定性关系 波粒二象性 “满纸荒唐言”的机遇
在德布罗意准备论文答辩的过程中，出现了戏剧性的一幕．德布罗意的导师朗之万竟然不知道如何评价学生的论文，但他表现得相当豁达大度，认为德布罗意的思想虽然大胆得近乎荒唐，但表述十分优美和精巧．甚感尴尬之余，他聪明地把德布罗意的博士论文副本寄给了爱因斯坦．爱因斯坦向来欣赏物理学中的对称之美，德布罗意论文体现了光子和实物粒子之间的对称性．爱因斯坦热情地称赞德布罗意“已揭开了巨大帷幕的一角”．他的态度使得德布罗意这篇似乎“满纸荒唐言”的论文，顺利获得了博士学位，并创下用学位论文赢得诺贝尔奖的历史纪录．1．概率波
(1)经典的粒子和经典的波
①经典粒子的基本特征：粒子任意时刻有确定的________和________，时空中有确定的________．
②经典波的基本特征：波具有________和________，也即是具有时间的________．
(2)概率波：双缝干涉图样中，明条纹处到达的光子数目________，暗纹处到达的光子数目________．一个光子通过狭缝后，它落在屏上各点的________是不一样的，即光子落在________处的概率大，落在________处的概率小，这就是说，光子在空间出现的________可以通过________的规律确定．所以，从光子的概念上看，光波是一种概率波．
与微观粒子相对应的物质波是________波，单个粒子的位置是________的，但在某点附近出现的概率的大小可由______规律来确定．答案：(1)①位置　速度　轨道　②频率　波长　周期性
(2)大　小　概率　明条纹　暗条纹　概率　波动　概率　不确定　波动
2.不确定性关系
如果以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．利用数学方法对微观粒子的运动进行分析可知道：ΔxΔp≥________.可见，如果要更准确地确定粒子的位置(Δx小)，那么动量的测量一定会________(Δp更大)．即粒子的动量和位置不可能________准确地知道，因而不能用________描述粒子的运动，但我们能够对宏观现象进行________．
　答案： 更不准确　同时　轨迹　预言
一、概率波
1．经典的粒子和经典的波
(1)经典粒子有一定的质量和空间大小，遵循牛顿第二定律，在任意时刻有确定的位置和速度，在时空中有确定的轨道．
(2)经典波：在空间是散开的，具有确定的频率和波长，具有时空的周期性．
2．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子数目概率的不同，对于某个光子不能确定落在哪一点，即光子落在各点的概率是不一样的，但光子落在明条纹处的概率大，落在暗条纹处的概率小．光子在空间出现的概率可以通过波动的规律确定，像这样的波就是概率波．
(2)物质波也是概率波
电子和其他微观粒子，同样具有波粒二象性，所以与它们相联系的物质波也是概率波．注：德布罗意波也是概率波，双缝干涉图样中的明纹处是电子落点概率大的地方，暗纹处是电子落点概率小的地方，但概率的大小受波动规律的支配．
二、不确定性关系
1．粒子位置的不确定性
在单缝衍射现象中，入射的粒子有确定的动量，但它们可以处于挡板的任何位置，也就是说，粒子在挡板上的位置是完全不确定的．
2．粒子动量的不确定性
微观粒子具有波动性，会发生衍射，大部分粒子到达狭缝之前沿水平方向运动，而在经过狭缝之后，有些粒子跑到投影位置以外，这些粒子具有了与其原来方向垂直的动量．由于哪个粒子到达屏上的哪个位置是完全随机的，所以粒子在垂直方向上的动量也具有不确定性．不确定量的大小可以由中央亮条纹的宽度来衡量．3．位置和动量的不确定性关系：ΔxΔp≥
由ΔxΔp≥ 可以知道，在微观领域，要准确地测定粒子的位置，动量的不确定性就更大；反之，要准确确定粒子的动量，那么位置的不确定性就更大．如将狭缝变成宽缝，粒子的动量能被精确测定(可认为此时不发生衍射)，但粒子通过缝的位置的不确定性却增大了；反之取狭缝Δx→0，粒子的位置测定精确了，但衍射范围会随Δx的减小而增大，这时动量的测定就更加不准确了． 关于光的波粒二象性，以下说法正确的是(　　)
A．光有时是波，有时是一种粒子
B．光子和质子、电子等是一样的粒子
C．大量光子易显出波动性，少量光子易显出粒子性
D．紫外线、X射线和γ射线中，γ射线的粒子性最强，紫外线的波动性最显著
解析：波动性和粒子性是光同时具备的两种性质，只是有时光易显示出波动性，有时光易显示出粒子性，A选项错误；光是一种概率波，大量光子易显示出波动性，少量光子易显示出粒子性，故C选项正确；在紫外线、X射线和γ射线中，紫外线的波长最长，最易发生衍射和干涉现象，波动性最强，而γ射线波长最短，最不容易发生干涉和衍射现象，因而其波动性最弱，粒子性最强，D选项正确；光虽然具有粒子性，每一份就是一个光子，但光子与电子、质子等实物粒子不同，前者没有一定的形状，而后者有一定的形状，前者在真空中的速度总是不变的，而后者却以低于光速的速度运动，且速度可以不断变化．我们说光具有粒子性，只是说光是一份一份的，是不连续的，并不是说光子与质子、电子与实物粒子是一样的粒子，故B选项错误．
答案：CD
点评：正确理解光的波粒二象性的含义，不要把宏观的波与粒子和微观的波与粒子相混淆，并且要注意建立微观领域的认识，逐步建立起一个全新的微观世界模型，以有利于理解波粒二象性的含义．变式迁移（双选）在单缝衍射实验中，中央亮纹的光强占整个从单缝射入的光强的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：大量光子的行为显示出波动性，当大量光子通过单缝时光子落在亮纹处的概率较大，尤其是中央亮纹处，依题将有95%以上的光子落在中央亮纹处，落在其他亮纹处相对少一些，落在暗纹处光子最少，注意的是暗纹处不是没有光子落在上面，只是很少而已，只让一个光子通过单缝，这个光子落在哪一个位置是不可确定的，可以落在亮纹处，也可以落在暗纹处，只是落在中央亮纹的机会更大（有95%以上）.?
答案：?CD??基础巩固1．（双选）关于不确定性关系ΔxΔp≥ 有以下几种理解，其中正确的是(　　)
A．微观粒子的动量不可能确定
B．微观粒子的坐标不可能确定
C．微观粒子的动量和坐标不可能同时确定
D．不确定性关系不仅适用于电子和光子等微观粒子，也适用于其他宏观粒子
解析：不确定性关系ΔxΔp≥ 表示确定位置、动量的精度互相制约，此长彼消，当粒子位置不确定性变小时，粒子动量的不确定性变大；粒子位置不确定性变大时，粒子动量的不确定性变小．故不能同时准确确定粒子的动量和坐标．不确定性关系也适用于其他宏观粒子，不过这些不确定量微乎其微．
答案：CD2．（双选）现代物理学认为，光和实物粒子都具有波粒二象性．下列事实中突出体现波动性的是(　　)
A．一定频率的光照射到锌板上，光的强度越大，单位时间内锌板上发射的光电子就越多
B．肥皂液是无色的，吹出的肥皂泡却是彩色的
C．质量为10－3 kg、速度为10－2 m/s的小球，其德布罗意波波长约10－28 m，不过我们能清晰地观测到小球运动的轨迹
D．人们常利用热中子研究晶体的结构，因为热中子的德布罗意波波长与晶体中原子间距大致相同
解析：光电效应体现光的粒子性，A错；肥皂泡看起来是彩色的，这是薄膜干涉现象，体现光的波动性，B正确；由于小球的德布罗意波波长太小，很难观察到其波动性，C错；人们利用热中子的衍射现象研究晶体结构，所以能够体现波动性，D正确．
答案：BD祝您学业有成课件26张PPT。第1节　原子核的组成 原子核 中子的发现
1920年卢瑟福大胆地提出了新假说，认为可能存在着一种质量与质子相同的中性粒子．他将它设想为一个氢原子，因为它的电子已经从轨道上跌进了核里，所以电荷成了中性．
卡文迪许实验室的查德威克重复了约里奥夫妇做过的实验，他采用钋加上铍作为源，发出的辐射不仅撞击氢，还使它撞击氦和氮。他把各次反冲进行比较，从而证实辐射中含有一种中性成分，其质量大约与质子相等．查德威克把它命名“中子”，并因此而获得诺贝尔物理学奖．
中子的发现引起一系列的效果，主要有三个方面：第一是为核模型理论提供了重要依据，从此核物理进入一个崭新的阶段；其次是激发了一系列新课题的研究，引起一连串的新发现阶段，其中最重要的是人工放射性、慢中子和核裂变；第三是打开了核能实际应用的大门．
从此，质子—中子核模型代替了质子—电子核模型．1．天然放射现象
(1)放射性元素________地发出射线的现象，叫做________．它是法国物理学家________发现的．
(2)居里夫妇对铀和含铀的各种矿石进行了深入研究．发现在沥青中存在着两种能够发出更强射线的新元素，把其中一种元素命名为________，另一种元素命名为______．
2．射线到底是什么
物质发射射线的性质称为________，具有放射性的元素称为________．放出的射线有________、________、________三种类型射线，其中穿透能力最弱的是________．穿透能力最强的是________．
答案：1．(1)自发　天然放射现象　贝可勒尔(2)钋　镭
2．放射性　放射性元素　α射线　β射线　γ射线
α射线　γ射线3．原子核的组成
(1)________和________统称核子，原子核所带的电荷总是________电荷的整数倍，通常用这个整数表示核的电荷量，叫做原子核的________，用________表示，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________，用________表示．
(2)具有相同质子数而中子数不同的原子核，在元素周期表中处于同一位置因而互称________，氢的三种同位素是________、________、________.
答案：(1)质子　中子　质子　电荷数　Z　质量数　A
(2)同位素　氕　氘　氚 一、天然放射现象
1．天然放射现象——贝克勒尔的发现
1896年，法国物理学家贝克勒尔发现：铀和含铀的矿物能发出一种看不见的射线，这种射线能穿透黑纸而使照相底片感光．这种元素自发地放出射线的现象叫天然放射现象．
物质发射看不见射线的性质称为放射性，具有放射性的元素称为放射性元素．研究发现，自然界中原子序数大于或等于83的所有元素，都能自发地放出射线；原子序数小于83的元素，有的也具有放射性．后来居里夫人发现了两种放射性很强
的元素——钋和镭．虽然具有天然放射性的元素
的种类很多，但它们在地球上的含量很少．
2．对放射性的研究
(1)研究方法：让放射线通
过电场或磁场来研究其性质把样品放在铅块的窄孔底上，在孔的对面放着照相底片，在没有磁场时，发现在底片上正对孔的位置感光了．若在铅块和底片之间放一对磁极，使磁场方向跟射线方向垂直，结果在底片上有三个地方感光了，说明在磁场作用下，射线分为三束，表明这些射线中有的带电(正电和负电)，有的不带电，如上图所示（见上页），由三种粒子组成．
从感光位置知道，带正电的射线偏转较小，这种射线叫α射线；带负电的射线偏转较大，这种射线叫β射线；不偏转的射线叫γ射线．
(2)各种射线的性质、特性
①α射线：经研究发现，α射线是高速粒子流，粒子带两个单位正电荷，质量数为4，即α粒子是氦核，其速度可达光速的1/10，有较大的动能．
特性：贯穿本领弱，但电离作用强，能使沿途的空气电离．②β射线：经实验证实，β射线是电子流，其速度可达光速的99%.
特征：贯穿本领强，能穿透黑纸，甚至穿透几毫米厚的铝板，但电离作用较弱．
③γ射线是一种波长很短的电磁波——光子流，是能量很高的电磁波，波长λ＜10－10 m.
特征：贯穿本领更强，能穿透几厘米厚的铅板，但电离作用更弱．
注：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，原子核也存在一定的结构．3．天然放射现象的意义
天然放射现象说明原子核是有内部结构的．元素的放射性不受单质和化合物存在形式的影响．化学反应决定于核外的电子，能量有限，不可能放出α粒子，也不可能放出高速的电子和γ光子来，因此三种射线只能是从原子核内放出的．说明原子核是有复杂结构的． 如右下图所示，一天然放射性物质射出三种射线，经过一个匀强电场和匀强磁场共存的区域(方向如图所示)，调整电场强度E和磁感应强度B的大小，使得在MN上只有两个点受到射线照射．下面的哪种判断是正确的？(　　)
A．射到b点的一定是α射线
B．射到b点的一定是β射线
C．射到b点的一定是α射线或β射线
D．射到b点的一定是γ射线
解析：γ射线不带电，在电场或磁场中它都不受场的作用，只能射到a点，因此D选项不对；调整E和B的大小，既可以使带正电的α射线沿直线前进，也可以使带负电的β射线沿直线前进．沿直线前进的条件是电场力与洛伦兹力平衡，
即Eq＝qvB.已知α粒子的速度比β粒子的速度小得多，当我们调节使α粒子沿直线前进时，速度大的β粒子向右偏转，有可能射到b点；当我们调节使β粒子沿直线前进时，速度较小的α粒子也将会向右偏，也有可能射到b点，因此C选项正确，而A、B选项都不对．
答案：C
点评：解答本题关键是：注意分析三种粒子的带电和受力情况，就会推知其偏转情况，从而得出正确答案．变式迁移1．如图所示，是利用放射线自动控制铝板厚度的装置．假如放射源能放射出α、β、γ三种射线，而根据设计，该生产线压制的是3 mm厚的铝板，那么这三种射线中的哪种射线对控制厚度起主要作用？当探测接收器单位时间内接收到的放射性粒子的个数超过标准值时，将会通过自动装置将M、N两个轧锟间的距离调大还是调小(　　)
A．α射线；大　　　　　　
B．β射线；大
C．γ射线；小
D．γ射线；大解析：α射线不能穿过3 mm厚的铝板，γ射线就很容易穿过3 mm厚的铝板，基本不受铝板厚度的影响．而β射线刚好能穿透几毫米厚的铝板，因此厚度的微小变化会使穿过铝板的β射线的强度发生较明显变化．即β射线对控制厚度起主要作用．若超过标准值，说明铝板太薄了，应该将两个轧辊间的距离调节得大些．故B正确．
答案：B二、原子核的组成
1．质子的发现
(1)1919年，卢瑟福用α粒子轰击氮原子核，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)质子带正电荷，电荷量与一个电子所带电荷量相等，质子的质量为mp＝1.6726231×10－27 kg.
2．中子的发现
(1)卢瑟福的预言
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．(2)查德威克发现
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)．
(3)中子的质量为mn＝1.6749286×10－27 kg.
3．原子核的组成
(1)核子：质子和中子统称为核子．
(2)原子核的组成：由核子组成，即由质子和中子组成．
(3)电荷数：原子核所带的电荷总是质子电荷的整数倍，这个整数表示原子核的电荷量，叫做原子核的电荷数，用Z表示．
(4)质量数：原子核的质量等于核内质子和中子的质量的总和，而质子与中子的质量几乎相等，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，用A表示．(5)原子核的符号： .
注：X为元素符号，A表示质量数，Z表示电荷数(即原子序数)．
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
4．同位素
原子核内的质子数决定了元素的化学性质，同种元素的原子质子数相同，核外电子数也相同，所以有相同的化学性质，但它们的中子数可以不同．
定义：具有相同质子数、不同中子数的原子互称同位素．
例如氢的三种同位素：氕( )、氘( )、氚( )．　 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)若镭原子呈中性，它核外有几个电子？
(4) 是镭的一种同位素，让 和 以相同速度垂直射入磁感应强度为B的匀强磁场中，它们运动的轨道半径之比是多少？
解析：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)镭核所带电量
Q＝Ze＝88×1.6×10－19 C＝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.
(4)带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的向心力为洛伦兹力，故有
qvB＝m ，r＝ ，
两种同位素具有相同的核电荷数，但质量数不同，故
.
答案：见解析
点评：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．本题容易把核电荷数误认为是原子核的电荷量而造成错解．变式迁移 2. (双选） 是镭 的一种同位素，对于这两种镭的原子而言，下列说法正确的有(　　)
A．它们具有相同的质子数和不同的质量数
B．它们具有相同的中子数和不同的原子序数
C．它们具有相同的核电荷数和不同的中子数
D．它们具有相同的核外电子数和不同的化学性质
解析：原子核的原子序数与核内质子数、核电荷数、核外电子数都是相等的，且原子核内的质量数(核子数)等于核内质子数与中子数之和．由此知这二种镭的同位素，核内的质子数均为88，核子数分别为228和226，中子数分别为140和138；原子的化学性质由核外电子数决定，因它们的核外电子数相同，故它们的化学性质也相同．
答案：AC基础巩固1．下列哪些事实表明原子核具有复杂结构(　　)
A．α粒子的散射实验　　　
B．天然放射现象
C．阴极射线的发现
D．X射线的发现
答案：B2． (双选）关于天然放射现象，下列说法正确的是(　　)
A．是玛丽·居里夫妇首先发现的
B．说明了原子核不是单一的粒子
C．γ射线必须伴随α射线或β射线而产生
D．任何放射性元素都能同时发出三种射线解析：首先发现天然放射性现象的是法国物理学家贝可勒尔，同时也是首次揭示出原子的可变性，即原子核不是单一粒子，原子核也具有复杂结构的，γ射线是在原子核放射α粒子和β粒子时，多余的能量以极高频率的γ光子的形式产生的辐射，因此γ射线是伴随α射线或β射线而放出的．γ射线并不能单独向外辐射，但放射性元素在发生衰变时，虽不能单独放出γ射线，却能单独射出α射线或β射线，若有多余能量，就能同时伴随γ射线的产生，若无多余能量，则只单独放出α射线或β射线，不产生γ射线，因此，放射性元素发生衰变时不一定都能同时射出三种射线．
答案：BC祝您学业有成课件28张PPT。第2节　放射性元素的衰变原子核 药物的半衰期
药物的半衰期一般指药物在血浆中最高浓度降低一半所需的时间．例如一个药物的半衰期为6小时，那么过了6小时血药物浓度为最高值的一半；再过6小时又减去一半，血中浓度仅为最高浓度的1/4.
药物的半衰期反映了药物在体内消除(排泄、生物转化及储存等)的速度，表示了药物在体内的时间与血药浓度间的关系，它是决定给药剂量、次数的主要依据．半衰期长的药物说明它在体内消除慢，给药的间隔时间就长；反之亦然。消除快的药物，如给药间隔时间太长，血药浓度太低，达不到治疗效果．消除慢的药物，如用药过于频繁，易在体内蓄积引起中毒．每一种药物的半衰期各不一样，即使是同一种药物对于不同的个体其半衰期也不完全一样．成人、儿童、老人、孕妇、健康人与病人，药物半衰期也会有所不同．通常所指的药物半衰期是一个平均数．肝肾功能不全的病人，药物消除速度慢，半衰期便会相对延长．如仍按原规定给药，有引起中毒的危险，这点必须特别注意．
根据半衰期的长短给药，可以保证血药浓度维持在最适宜的治疗浓度而又不致引起毒性反应．常用的适宜方案是首次给以全负荷剂量，然后根据药物半衰期间隔一定时间，再给以首次剂量的一半．例如磺胺嘧啶1克能在血中产生有效浓度，其半衰期为17小时，因此适宜方案是每日服两次，首剂2克，以后一次1克．但对一些半衰期过短或过长的药物，如仍按半衰期给药，前者可能给药次数太频繁，而后者血药浓度波动较大，甚至由于间隔时间太长，易于遗忘给药．鉴于上述情况，对于毒性不大的药物，如半衰期过短，可以加大首次剂量，使其在间隔时间末段仍保持有效剂量．倘若药物的治疗指数小，半衰期又短，如去甲肾上腺素，一次注射仅维持几分钟，就必须采用静脉滴注法给药．倘若某药物的半衰期大大超过24小时，则可采用首次剂量和每天服用维持量的方案．维持量的大小可以根据该药首次剂量、每天给药量和该药的半衰期运用公式计算而得．1．原子核的衰变
(1)原子核的衰变：原子核放出α粒子或β粒子，由于________变了，它在周期表中的位置变了，变成另一种__________．这种变化称为原子核的________．
(2)衰变规律：原子核衰变时，衰变前后的电荷数和质量数都________．
α衰变：质量数减少4，电荷数减少2，衰变方程为： ______＋ 典型的衰变方程： .
β衰变：质量数不变，电荷数增加1，衰变方程为： ________＋ 典型衰变方程 .
答案：(1)核电荷数　原子核　衰变　(2)守恒
(3)α、β衰变的实质：在放射性元素的原子核中，2个中子和2个质子结合得比较紧密，有时会作为一个整体从较大的原子核中抛射出来，这就是放射元素的________现象；原子核里虽没有电子，但核内的________可转化成质子和电子，产生的电子从核内发射出来，这就是________．
(4)γ射线产生的本质：原子核的能量只能取一系列不连续数值，当原子核发生α衰变、β衰变后，新核往往处于高能级．这时它要向________跃迁辐射光子．
答案：(3)α衰变　中子　β衰变　(4)低能级2．半衰期
放射性元素的原子核有半数发生衰变________叫半衰期，它是大量原子核衰变的________．
(1)公式：某放射性元素的半衰期为T，衰变时间为t，则放射性元素经过t/T个半衰期时未发生衰变的原子核个数N和原有原子核个数N0间的关系为：N＝________，对应的质量关系有m＝________.
(2)半衰期由原子核内部本身的因素决定，跟原子所处的物理状态和________无关，衰变发生在原子核的内部，所以与________、压力及存在形式均无关．
答案：所用时间　统计结果　(1）
(2)化学状态　温度一、原子核的衰变
1．(1)衰变：放射性元素的原子核放出某种粒子后变成新的原子核，我们把这种变化称为原子核的衰变．
(2)α衰变：放射性元素放出α粒子的衰变叫做α衰变．
(3)β衰变：放射性元素放出β粒子的衰变叫做β衰变．
2．(1)衰变规律：原子核衰变时，衰变前后的电荷数和质量数都守恒．
(2)衰变方程：α衰变 ；
β衰变 .
注：(1)核反应遵循质量数守恒而不是质量守恒，核反应过程中反应前后的总质量一般会发生变化(质量亏损)而释放出核能．
(2)当放射性物质连续衰变时，原子核中有的发生α衰变，有的发生β衰变，同时伴有γ射线，这时可连续放出三种射线．
(3)核反应过程一般是不可逆的，所以核反应方程只能用单向箭头表示反应方向，不能用等号连接．3．α粒子和β粒子衰变的实质
在放射性元素的原子核中，2个中子和2个质子结合得比较紧密，在一定条件下作为一个整体从较大的原子核中抛射出来，这就是α衰变现象．原子核里没有电子，核内的中子可以转变成质子和电子，产生的电子从核内发射出来，这就是β衰变．
α粒子实质就是氦核，它是由两个质子和两个中子组成的．当发生α衰变时，原子核中的质子数减2，中子数也减2，因此新原子核的核电荷数比未发生衰变时的原子核的核电荷数少2，为此在元素周期表中的位置向前移动两位．β衰变是原子核中的中子转化成一个电子，即β粒子放射出来．同时还生成一个质子留在核内，使核电荷数增加1，但β衰变不改变原子核的质量数，所以发生β衰变后，新核比原来的原子核在周期表中的位置向后移动一位．
γ射线是在发生α或β衰变的过程中伴随而生，且γ射线是不带电的，因此γ射线并不影响原子核衰变后的核电荷数，故不会改变元素在周期表中的位置，但γ射线是伴随α衰变或β衰变而产生的，它并不能独立而生，所以，只要有γ射线就必有α衰变或β衰变发生，因此从整个衰变过程来看，元素在周期表中的位置可能要发生改变． 原子核发生β衰变时，此β粒子是(　　)
A．原子核外的最外层电子
B．原子核外的电子跃迁时放出的光子
C．原子核外存在着电子
D．原子核内的一个中子变成一个质子时，放射出一个电子
解析：因原子核是由带正电荷的质子和不带电的中子组成的，原子核内并不含电子，但在一定条件下，一个中子可以转化成一个质子和一个负电子，一个质子可以转化成一个中子和一个正电子，其转化可用下式表示
.
由上式可看出β粒子(负电子)是原子核内的中子转化而来，正电子是由原子核内的质子转化而来．
答案：D点评：本题考查β衰变的机理．解答此题首先要明确：不论是α衰变还是β衰变，它们都是原子核发生转变，当然α粒子和β粒子的来源一定跟原子核内部结构有关，而与原子核外的电子无关，因此A、B两选项就可排除．由于原子核带正电荷，所以核内不可能有带负电的电子存在，这样也就可排除C选项．最终可以确定出D选项．这种利用排除法来选出正确答案的方法，对于某些对β衰变理解不深刻的同学来说，不失为一种解题好方法．变式迁移1. (钍)经过一系列α和β衰变，变成 (铅)，问经过了多少次α衰变？经过了多少次β衰变？
解析：由α衰变和β衰变的规律分析．由于β衰变不影响质量数的变化，所以质量数的变化决定了α衰变的次数，由 ，质量数减少了232－208＝24，每一次α衰变质量数减少4，因此α衰变的次数为6次.6次α衰变，电荷数应减少6×2＝12，而现在只减少了90－82＝8，所以应有4次β衰变(每次β衰变增加一个电荷数)．
答案：经过6次α衰变，4次β衰变．点评：写核反应方程的基本原则是质量数守恒和电荷数守恒．依据这两个原则列方程就可确定α衰变和β衰变的次数．根据每发生一次α衰变新核的质子数和中子数均比原来的核少2，每发生一次β衰变，质子数多1，就可计算多次衰变后的核与原来核的质子数和中子数的差值．也可根据其核电荷数和核质量数进行推算．二、半衰期
放射性元素具有一定的衰变速率，例如氡222经α衰变后变成钋218，发现经过3.8天后，有一半氡发生了衰变，再经过3.8天后，只剩下四分之一的氡，再经3.8天后，剩下的氡为原来的八分之一；镭226变为氡222的半衰期是1620年．不同元素的半衰期是不一样的．
1．定义
放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间，叫做这种元素的半衰期．2．公式
N余＝N原 　m余＝m原
式中N原、m原表示衰变前的放射性元素的原子数或质量，N余、m余表示衰变后尚未发生衰变的放射性元素的原子数或质量，t表示衰变时间，T表示半衰期．
点评：半衰期由放射性元素的原子核内部本身的因素决定，跟原子所处的物理状态(如压强、温度、环境)或化学状态(如单质、化合物)无关．半衰期是大量原子核衰变时的统计规律，个别原子核经多长时间衰变无法预测，对个别或极少数原子核，无半衰期可言． （ 双选）关于放射性元素的半衰期(　　)
A．是原子核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
解析：原子核的衰变是由原子核内部因素决定的，与一般外界环境无关．原子核的衰变有一定的速率，每隔一定的时间即半衰期，原子核就衰变了总数的一半．不同种类的原子核，其半衰期也不同．若开始时原子核数目为N0，经时间t剩下的原子核数目为N，半衰期为T，则有如下关系式：N＝ N0.若能测定出N与N0的比值．则就可求出时间t值，依此公式就可测定地质年代、生物年代或考察出土文物存在年代等．
答案：BD
点评：解答此题的关键是明确半衰期的概念及半衰期的意义．另外还要明确原子核质量减少一半跟原子核有半数发生衰变不是同一概念．变式迁移2．某放射性元素原为8 g，经6天时间已有6 g发生了衰变，此后它再衰变1 g，还需要几天？
解析：8 g放射性元素已衰变了6 g，还有2 g没有衰变，现在要求在2 g的基础上再衰变1 g，即再衰变一半，故找出元素衰变的半衰期就可得结论．
由半衰期公式　m＝m0 ，
得：8－6＝8× ，
＝2，即放射性元素从8 g变为6 g余下2 g需要2个半衰期．
因为t＝6天，所以T＝ ＝3天，即半衰期是3天，而余下的2 g衰变1 g需1个半衰期T＝3天．
故此后它再衰变1 g还需3天．
答案：3天
点评：分析有关放射性元素的衰变数量和时间问题时，正确理解半衰期的概念，灵活运用有关公式进行分析和计算是解决问题的关键．基础巩固1．（双选）对天然放射现象，下列说法中正确的是(　　)
A．α粒子带正电，所以α射线一定是从原子核中射出的
B．β粒子带负电，所以β射线有可能是核外电子
C．γ粒子是光子，所以γ射线有可能是由原子发光产生的
D．α射线、β射线、γ射线都是从原子核内部释放出来的
解析：α衰变的实质是原子核中的两个质子和两个中子结合成一个氦核放出的，β衰变的实质是一个中子变成一个质子和一个电子，然后释放出电子，γ射线伴随α衰变和β衰变的产生而产生．所以这三种射线都是从原子核内部释放出来的．
答案：AD2．关于天然放射现象，叙述正确的是(　　)
A．若使放射性物质的温度升高，其半衰期将减少
B．β衰变所释放的电子是原子核外的电子电离形成的
C．在α、β、γ这三种射线中，γ射线的穿透能力最强，α射线的电离能力最强
D．铀核( )衰变为铅核( Pb)的过程中，要经过8次α衰变和10次β衰变)解析：物理化学方法都无法改变放射性元素的半衰期，故A项错；β衰变中释放的电子是核内的中子转化的，并不是核外电子，B错；α、β、γ三种射线的电离本领依次减弱，贯穿本领依次增强，C正确；8次α衰变质量数减少32，质子数减少16,10次β衰变质量数不变，质子数增加10个，电荷数不守恒，故D项错误．正确答案为C.
答案：C祝您学业有成课件31张PPT。第3节 探测射线的方法
第4节　放射性的应用与防护原子核 神奇的γ刀
γ刀技术是在立体定向技术基础上发展起来的一种新的治疗方法，它是利用γ射线束，通过立体定向技术聚焦在脑内一个靶目标点，使该靶点处的脑组织或脑瘤组织细胞遭到毁损或被杀死而达到治疗目的．因临床治疗有刀的效果被称为γ刀手术，是一种非侵入性治疗手段．首台原型机于1951年开始研究，主要设备是一台300 kV深部X射线机，后因剂量学特性不能满足要求而放弃；1968年正式投入使用的设备是采用179个聚焦于同中心的多源钴60机，它产生缝隙状射线“切割”病变组织，故有γ刀之称．γ刀用于多种脑部疾患的治疗，包括：脑血管疾病，如动脉瘤、动静脉畸形(AVM)；外科手术不可切除的脑瘤，术后残存肿瘤，年老及健康状况不适于手术的脑瘤(如听神经瘤、垂体瘤、松果体瘤、颅咽管瘤、脑膜瘤、脑转移瘤等)；功能性疾病(如三叉神经痛、震颤麻痹和其他运动障碍性疾病等)．一、探测射线的方法
1．威耳逊云室
(1)原理：粒子在云室内气体中飞过，使沿途的气体分子________，________酒精蒸气就会以这些离子为核心凝结成雾滴，于是显示出射线和径迹．
(2)粒子径迹：①α粒子的质量比较大，在气体中飞行时不易改变________．由于它的电离本领大，沿途产生的离子________，所以它在云室中的径迹直而粗．
②β粒子的质量小，跟气体碰撞时容易改变________．并且________本领小，沿途产生的离子________，所以它在云室中的径迹比较________，而且常常________．
③γ粒子的电离本领________，在云室中一般看不到它的径迹．
答案：(1)电离　饱和　(2)①方向　多　②方向　电离　少　细　弯曲　③更小　(3)气泡室：气泡室原理同云室的原理类似，所不同的是气泡室里装的是过热液体，如液态氢．
(4)盖革—米勒计数器：G—M计数器非常灵敏，用它推测射线十分方便．但不同的射线产生的脉冲现象______，因此只能用来计数，不能区分射线的________．
2．核反应
原子核在其他粒子的轰击下生成________的过程，人类第一次实现原子核的人工转变，是卢瑟福用________轰击氮原子核，产生了氧的一种同位素，该核反应方程为________，这也使人们发现了________．
答案：1. 　(4)相同　种类
2．新原子核　α粒子　 　质子3．人工放射性同位素
放射性同位素有________放射性同位素和________放射性同位素两种，它们的化学性质________．居里夫人发现的放射性磷P是________放射性同位素，其核反应方程为________．人造放射性同位素的优点是：________容易控制________容易处理，可以制成各种所需的形状．
二、放射性同位素的应用
1．利用射线
利用α射线具有很强的________作用，可以消除有害静电；利用γ射线很强的________本领，工业用来探伤；另外在医疗、生物育种、保鲜方面也有广泛应用．
答案：3．天然　人造　相同　人造　　
放射强度　放射性废料
二、1.电离　穿透2．作示踪原子
同位素具有相同的________性质，可用放射性同位素代替非放射性同位素做________原子．
3．放射性防护
放射性对人体组织是有伤害作用的，要防止放射物质对水源、空气、用具、工作场所的污染．
答案：2.化学　示踪一、探测射线的方法与仪器
1．方法
探测放射线的方法主要是利用放射线粒子与其他物质作用时产生的一些现象来探知放射线的存在，这些现象主要是：
(1)使气体电离，这些离子可使过饱和汽产生云雾或使过热液体产生气泡；
(2)使照相底片感光；
(3)使荧光物质产生荧光．
2．仪器
威尔逊云室
(1)构造
云室的主要结构如上图所示．圆筒形容器的下底是一个
可在小范围活动的活塞；上盖是透明的，通过它可观察云室内发生的现象或进行照相．放射源可放在室内侧壁附近，也可放在室外侧壁的窗口．(2)原理
实验时，在云室内加一些酒精，使室内充满饱和汽．然后使活塞迅速向下移动一段距离，室内气体由于突然膨胀而温度降低，使酒精的饱和汽处于饱和状态．这时如果有能量较高的粒子从室内气体中飞过，就会使沿途的气体分子电离产生离子，过饱和汽便以这些离子为核心凝成一条雾迹．
(3)放射线在云室中的径迹
①α粒子的质量比较大，在气体中飞行时不易改变方向．由于它的电离本领大，沿途产生的离子多，所以它在云室中的径迹直而粗．
②β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，而且常常弯曲．
③γ粒子的电离本领更小，在云室中一般看不到它的径迹． ④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．
3．气泡室
气泡室的原理同云室的原理类似，所不同的是气泡室里装的是液体，如液态氢．控制气泡室内液体的温度和压强，使温度略低于液体的沸点．当气泡室内压强突然降低时，液体的沸点变低，因此液体过热，粒子通过液体时在它的周围就有气泡形成．
4．盖革—米勒计数器
(1)构造
计数器的主要部分是计数管，其结构如
右图所示．它是一支玻璃管，里面有一个铜
圆筒(或在管壁上涂有一层导电薄膜)，这是
阴极，穿过圆筒轴心的钨丝是阳极．管内充
有低压的惰性气体，工作时在两极间加上的
电压通常略低于管内气体的电离电压．(2)原理
当某种射线粒子进入管内时，它使管内的气体电离，产生的电子在电场中被加速，能量越来越大，电子跟管中的气体分子碰撞时，又使气体分子电离，产生电子……这样，一个粒子进入管中后可以产生大量电子．这些电子到达阳极，阳离子到达阴极，在电路中就产生一次脉冲放电，利用电子仪器可以把放电次数记录下来．
(3)优缺点
①优点：放大倍数很大，非常灵敏，用它来检测放射性是很方便的．
②缺点：它对于不同的射线产生的脉冲现象相同，因此只用来计数，而不能区分射线的种类．如果同时有大量粒子，或两个粒子射来的时间间隔很短(小于200 μs)时，也不能区分它们． (双选）关于威尔逊云室探测射线，下述正确的是(　　)
A．威尔逊云室内充满过饱和蒸气，射线经过时可显示出射线运动的径迹
B．威尔逊云室中径迹粗而短的是α射线
C．威尔逊云室中径迹细而长的是γ射线
D．威尔逊云室中显示粒子径迹原因是电离，所以无法由径迹判断射线所带电荷的正负解析：云室内充满过饱和蒸气，射线经过时把气体电离，过饱和蒸气以离子为核心凝结成雾滴，雾滴沿射线的路线排列，显示出射线的径迹，故A选项正确；由于α粒子的电离本领大，贯穿本领小，所以α射线在云室中的径迹粗而短，即B选项正确，由于γ射线的电离本领很弱，所以在云室中一般看不到它的径迹，而细长径迹是β射线的，所以C选项错误；把云室放在磁场中，由射线径迹的弯曲方向就可以判断射线所带电荷的正负，所以D选项错误．
答案：AB变式迁移1．（双选）利用威尔逊云室探测射线时能观察到细长而弯曲的径迹，则下列说法正确的是(　　)
A．可知有α射线射入云室中
B．可知是β射线射入云室中
C．观察到的是射线粒子的运动
D．观察到的是射线粒子运动路径上的酒精雾滴解析：因为观察到威尔逊云室中存在细而弯曲的径迹，是β射线的径迹，A选项错而B正确．射线粒子运动是肉眼观察不到的，观察到的是酒精过饱和蒸气在射线粒子运动路径上形成的雾滴，D选项正确．
答案：BD
点评：三种射线粒子肉眼都是看不见的，探测射线粒子的方法都是利用它们和其他物质发生作用时产生的现象，来显示射线粒子的存在．二、核反应
1．定义
原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核的过程，称为核反应．
2．规律
质量数守恒、电荷数守恒．
3．人工核转变反应方程
(1)卢瑟福发现质子的方程：
(2)查德威克发现中子的方程：
(3)约里奥·居里夫妇发现人工放射性同位素和正电子的方程：
　 如右下图为查德威克实验示意图，由天然放射性元素钋(Po)放射的α射线轰击铍时会产生粒子流A，用粒子流A轰击石蜡时，会打出粒子流B，经研究知道(　　)
A．A为中子，B为质子
B．A为质子，B为中子
C．A为γ射线，B为中子
D．A为中子，B为γ射线
解析：不可见射线A，轰击石蜡时打出的应该是质子，因为质子就是氢核，而石蜡中含有大量氢原子，轰击石蜡的不可见射线应该是中子．
答案：A变式迁移2.（双选）三个原子核X、Y、Z，X核放出一个正电子后变为Y核，Y核与质子发生核反应后生成Z核并放出一个氦核（ ）?，则下面说法正确的是（ ）?
A.X核比Z核多一个质子?
B.X核比Z核少一个中子?
C.X核的质量数比Z核的质量数大3?
D.X核与Z核的总电荷数是Y核电荷数的2倍?解析：设X核的核电荷数与质量数分别为a、b，X核放出正电子及Y核与质子的核反应如下：
.可见，X核比Z核多2个质子，故A项错.X核比Z核多1个中子，故B项错.X核的质量数比Z核的质量数大3，故C项对.Z核与X核的总电荷数为（2a-2），是Y核的2倍，故D项对.?
答案：CD??三、放射性同位素的应用
1．放射性同位素
有些元素的同位素具有放射性，叫做放射性同位素．
注：天然存在的放射性元素只有四十多种，但人工方法得到的已达1000多种，由于人工放射性元素具有半衰期短，放射强度容易控制等特点，已广泛应用于各个领域．
2．放射性同位素的应用
(1)工业上使用射线测厚度．
(2)烟雾报警器．
(3)医学放疗杀伤癌细胞．
(4)γ射线照射种子，培育优良品种，杀死使食物腐败的细菌，抑制蔬菜发芽，延长保存期．(5)作示踪原子
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，如果把放射性同位素的原子搀到其他物质中去，让他们一起运动、迁移，再用放射性探测仪器进行追踪，就可知道放射性原子通过什么路径，运动到哪里去了，是怎样分布的，我们把用作这种用途的放射性同位素叫做示踪原子．
例如：利用示踪原子可以检查输油管道上的漏油位置．在生物学研究方面，同位素示踪技术也起着十分重要的作用．在给农作物施肥时，在肥料里放一些放射性同位素，这样可以知道农作物在各季节吸收含有哪种元素的肥料．
3．放射性的污染和防护
(1)放射性污染
过量的放射性会对环境造成污染，对人类和自然界产生破坏作用．几件需要记住的放射性污染事件是：①1945年美国向日本的广岛和长崎投了两枚原子弹，当时炸死了十多万人，另有无数的平民受到辐射后患有各种疾病，使无辜的平民痛不欲生．
②1987年前苏联切尔诺贝利核电站的泄露造成了大量人员的伤亡，至今大片领土仍是生物活动的禁区．
③美国在近几年的两次地区冲突(海湾地区、科索沃地区)中大量使用了含有放射性的贫铀弹，使许多人患有莫名其妙的疾病．
(2)放射性的防护
为了防止有害的放射线对人类和自然的破坏，人们采取了有效的防范措施，例如在核电站的核反应堆外层用厚厚的水泥来防止放射线的外泄；用过的核废粒要放在很厚的重金属箱内，并深埋地下，在生活中对那些有可能有放射性的物质要有防范的意识，尽可能远离放射源． 关于放射性同位素的说法正确的是(　　)
A．给农作物施肥时，在肥料里放一些放射性同位素，是因为农作物吸收放射性同位素后生长更好
B．输油管道漏油时，可以在输的油中放一些放射性同位素探测其射线，确定漏油位置
C．天然放射元素也可以作为示踪原子加以利用，只是较少，经济上不划算
D．放射性元素被植物吸收，其放射性将发生改变解析：放射性应用的是放射性同位素，因为其含量易控制，衰变周期短，不会对环境造成永久污染，而天然放射性元素，剂量不易控制、衰变周期长、会污染环境，所以不用天然放射元素，C错．放射性元素与它的同位素的化学性质相同，但是利用放射性元素可以确定农作物在各季节吸收含有哪种元素的肥料．无论植物吸收含放射性元素的肥料，还是无放射性肥料，植物生长是相同的，A错．放射性是原子核的本身性质，与元素的状态，组成等无关，D错．输油管道漏油可以利用示踪原子确定漏油点，B正确．
答案：B变式迁移3．下列叙述不是放射性同位素被用做示踪原子的原因是(　　)
A．放射性同位素不改变其化学性质
B．放射性同位素的半衰期比天然放射性元素的半衰期短得多
C．半衰期与元素所处理的物理、化学状态无关
D．放射性同位素容易制造
解析：放射性同位素用作示踪原子，主要是用放射性同位素代替没有放射性的同位素参与正常的物理、化学、生物过程．既要利用化学性质相同，也要利用衰变规律不受物理、化学变化的影响，同时还要考虑放射性废料是否容易处理，因此选项A、B、C正确，选项D不正确．
答案：D基础巩固1．(双选）关于同位素的下列说法中，正确的是(　　)
A．一种元素的几种同位素在元素周期表中的位置相同
B．一种元素的几种同位素的化学性质、物理性质都相同
C．同位素都具有放射性
D．互称同位素的原子含有相同的质子数
解析：质子数相同、中子数不同的原子互称同位素，由于它们的原子序数相同，因此在元素周期表中的位置相同．虽然核电荷数相同，但由于中子数不同，因此物理性质不同．不是每一种元素的同位素都具有放射性，只有具有放射性的同位素才叫放射性同位素．
答案：AD2． (双选）关于γ射线的产生和性质，下列说法中正确的是(　　)
A．γ射线是原子内层电子受激发后产生的，在磁场中它不偏转
B．γ射线是由处于激发状态的原子核放射出的光子，它在磁场中不发生偏转
C．γ射线的电离本领和穿透本领都很强
D．γ射线的电离本领最弱，穿透本领最强
解析：放射性原子核在发生α衰变或β衰变过程中，产生的某些新原子核由于具有过多的能量(此时新核处于激发态)，而辐射出的光子流即γ射线，它具有很强的穿透本领，但电离本领比α射线和β射线的都弱．因γ射线本身不带电荷，所以γ射线进入磁场中不会发生偏转．
答案：BD祝您学业有成课件25张PPT。第5节　核力与结合能原子核 核力和介子
原子核一般都很稳定，说明它们之间存在很强的引力，但质子位于原子核外时，它们却互相排斥，没有任何相互吸引的迹象．中子是不带电的，而质子都带有正电荷，在小小的原子核内，这些都带正电荷的质子应该相互排斥，这样原子核早就该分崩离析了．可实际上这种情况并没有发生．那么，中子和质子之间究竟是依靠什么强有力地结合在一起的呢？
物理学家们把这种只有在原子核内才能觉察到的极强的结合力称为“核力”．核力是一种交换力，两核之间可以通过交换位置、交换自旋方向或同时交换位置和自旋方向而发生相互作用．这种交换性可用介子场理论来说明．汤川秀树于1935年提出了一种解释“核力”的新理论．汤川认为，自然界中应该有一种尚未被发现的新粒子．质子和中子之间不断地来回抛掷、互相交换这种粒子，只要质子和中子距离近得能抛掷和接住这些粒子，它们就能牢牢地维系在一起．一旦中子和质子相距较远，使那些粒子无法抵达对方时，核力就失效了．汤川还进一步提出，这种新粒子质量介于电子和质子之间，大约是电子质量的200倍，因此取名“介子”．
1947年，鲍威尔发明了核乳胶，并于1947年用这种核乳胶记录下了汤川介子衰变为μ介子的反应过程.1949年汤川因为创立了介子理论而获得诺贝尔物理学奖，而鲍威尔在汤川之后的1950年获诺贝尔物理学奖．1．四种基本相互作用
(1)自然界物体之间的相互作用除了以前学习的引力相互作用和电磁力相互作用，还存在________和________．
(2)核力：原子核里的核子间有着一种核力，是核力把核子紧紧地束缚在核内，形成稳定的原子核．
(3)核力的特点：①核力是__________的一种表现．②核力是短程力，作用范围在1.5×10－15 m之内，大于0.8×10－15 m时表现为________．小于0.8×10－15 m表现为________．③每个核子只跟________的核子发生核力作用，具有饱和性．答案：1．(1)强相互作用　弱相互作用　(3)强相互作用　引力　斥力　相邻2．大致相等　大于　相差越大　越大　核力的饱和性2．原子核中质子与中子的比例
原子核是由质子和中子组成，较轻的原子核，质子数与中子数________，但对于较重的原子核，中子数________质子数，越重的元素，________.这是因为核子数越多时，有些核之间的距离________，核力会迅速减小，使核力不足以克服质子的库仑斥力，使原子核不稳定，可见原子核的粒子数不是无限多的原因而是________决定的．3．结合能
由核子结合成原子核要放出能量，这就是原子核的________．原子核的结合能与核子数之比，称做________也叫平均结合能．________越大，表示原子核中核子结合得越________，原子核越稳定．
4．质量亏损
(1)原子核的质量小于组成它的核子的质量之和，这个现象叫做________．
(2)质能方程：物体的能量与它的质量有简单比例关系，即E＝________，质量亏损Δm与原子核的结合能的关系为：ΔE＝Δmc2.
答案：3．结合能　比结合能　比结合能　牢固
4．(1)质量亏损　(2)mc2一、核力与四种基本相互作用
1．核力：组成原子核的相邻核子之间存在着一种特殊的力，这种力叫做核力．
2．核力特点
(1)核力是强相互作用(强力)的一种表现，在它的作用范围内，核力比库仑力大得多．
(2)核力是短程力，作用范围在1.5×10－15 m之内．
(3)每个核子只跟相邻的核子发生核力作用，这种性质称为核力的饱和性．
3．基本相互作用
自然界中最基本的四种相互作用是：引力相互作用、电磁相互作用、强相互作用和弱相互作用．
注：引力相互作用和电磁相互作用是长程力，强相互作用和弱相互作用是短程力．二、原子核中质子和中子的比例
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，原子核越重的两者相差越多．
注：原子核越大，有些核子间的距离越来越远，核力与电磁力都会减小，核力减小得更快．原子核大到一定程度时，相距较远的质子间的核力不足以平衡它们的库仑力，这个原子就不稳定了．这时，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，有助于维持原子核的稳定．
三、结合能
1．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，都叫做原子核的结合能．
例如，用光子照射氘核( )，只有当光子的能量等于或大于2.2 MeV时，才能使它分解为质子和中子．核反应方程为： .反过来，使一个质子和一个中子结合成氘核，会放出2.2 MeV的能量．因此，氘核的结合能为2.2 MeV. 2．比结合能
原子核的结合能与其核子数之比，
称为比结合能．不同原子核的比
结合能随质量数变化图线如右图所示．
3．比结合能与原子核的稳定性
(1)比结合能的大小能够反映核的
稳定程度，比结合能越大，原子核就越
难拆开，表示该核就越稳定．
(2)核子数较小的轻核与核子数较大的重核，比结合能都比较小，中等核子数的原子核，比结合能较大，表示这些原子核较稳定．
(3)当比结合能较小的原子核转化成比结合能较大的原子核时，就可释放核能．例如，一个核子数较大的重核分裂成两个核子数小一些的核，或者两个核子数很小的轻核结合成一个核子数大一些的核，都能释放出巨大的核能．　 下面关于结合能和比结合能的说法中，正确的是(　　)
A．核子结合成原子核吸收的能量或原子核拆解成核子放出的能量称为结合能
B．比结合能越大的原子核越稳定，因此它的结合能也越大
C．重核与中等质量核相比较，重核的结合能和比结合能都大
D．中等质量的原子核的结合能和比结合能均比轻核的要大
解析：核子结合成原子核是放出能量，原子核拆解成核子是吸收能量，选项A错误．比结合能越大的原子核越稳定，但其结合能不一定大，例如中等质量原子核的比结合能比重核大，但由于核子数比重核小，其结合能比重核反而小，选项B、C错误．中等质量原子核的比结合能比轻核的大，它的原子核内核子数又比轻核多，因此它的结合能也比轻核大，选项D正确．
答案：D变式迁移1．关于核力说法正确的是(　　)
A．核力与万有引力没有区别，都是物体间的作用
B．核力就是电磁力
C．核力是短程力，作用范围在1.5×10－15 m之内
D．核力与电荷有关
解析：核力是短程力，超过1.5×10－15 m，核力急剧下降几乎消失，故C对．核力与万有引力、电磁力不同，故A、B错误．核力与电荷无关，故D错误．
答案：C四、质量亏损
1．质能方程：爱因斯坦的相对论指出，物体的能量和质量之间存在着密切的联系，其关系是
E＝mc2或ΔE＝Δmc2.
这就是著名的爱因斯坦质能联系方程，简称质能方程．方程的含义是：物体具有的能量与它的质量之间存在着简单的正比关系．物体的能量增大质量也增大，能量减小质量也减小．
2．质量亏损
由于核力的本质还在研究之中，所以根据核力做功来求核能是不可能的．但物理学家却有办法求出核能．物理学家们研究了质子、中子和氘核之间的质量关系，发现氘核虽然是由一个中子和一个质子组成的，但氘核的质量要比中子和质子的质量之和要小一些．我们把组成原子核的核子的质量与原子核的质量之差叫做核的质量亏损．根据质量亏损可以计算核能．3．核能的计算方法
(1)用国际单位制计算时Δm的单位是“kg”，c的单位是“m/s”，根据ΔE＝Δmc2计算ΔE的单位是“J”．
(2)用实用单位计算
核物理中常以碳原子质量的 作为原子质量单位，用“u”表示.1 u＝1.6606×10－27 kg；常以电子伏(eV)作能量单位，1 eV＝1.6×10－19×1 J＝1.6×10－19 J.
则原子质量单位1 u对应的能量为：E＝mc2＝1.6606× 10－27×(2.9979×108)2 J＝1.6606×10－27×(2.9979×108)2 /(1.6022×10－19) eV＝931.5 MeV.
当计算时Δm的单位用“u”，由ΔE＝Δm×931.5 MeV计算，ΔE的单位是“MeV”．
(3)利用平均结合能来计算核能
原子核的结合能＝核子的平均结合能×核子能．核反应中反应前系统内所有原子核的总结合能与反应后生成的所有新核的总结合能之差，就是该次核反应所释放(或吸收)的核能．(4)根据能量守恒和动量守恒来计算核能．
参与核反应的粒子所组成的系统，在核反应过程中的动量和能量是守恒的，因此，在题给条件中没有涉及质量亏损，或者核反应所释放的核能全部转化为生成的新粒子的动能而无光子辐射的情况下，从动量和能量守恒可以计算出核能的变化．
注：1.质能方程E＝mc2的理解
(1)质能方程说明，一定的质量总是跟一定的能量相联系的．具体地说，一定质量的物质所具有的总能量是一定的，等于光速的平方与其质量之积，这里所说的总能量，不是单指物体的动能、核能或其他哪一种能量，而是物体所具有的各种能量的总和．
(2)根据质能方程，物体的总能量与其质量成正比．物体质量增加，则总能量随之增加；质量减少，总能量也随之减少，这时质能方程也写作ΔE＝Δmc2.(3)运用质能方程时应注意单位．一般情况下，公式中各量都应取国际单位．但在微观领域，用国际单位往往比较麻烦，习惯上常用“原子质量单位”和“电子伏特”作为质量和能量的单位．一原子质量单位的质量为1 u,1 u＝1.6606×10－27 kg，由质能方程知，1 u的质量所对应的能量E＝mc2＝1.6606×10－27×(3.0×108)2 J＝1.494×10－10 J＝931.5 MeV.
2．质量亏损的理解
所谓质量亏损，并不是质量消失，减少的质量在核子结合成核的过程中以能量的形式辐射出去了．反过来，把原子核分裂成核子，总质量要增加，总能量也要增加，增加的能量要由外部供给．总之，物体的能量和质量之间存在着密切的联系，它们之间的关系就是E＝mc2. 为纪念爱因斯坦对物理学作出的巨大贡献，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是发生核反应释放的核能解析：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少ΔE时，它的质量也会相应地增加或减少Δm，故B说法正确；只有在出现质量亏损时，才能释放核能，故C说法正确，所以选D.
答案：D
点评：本题是北京高考题，很多同学没看清题目“不正确”，就下笔做题结果出错，要注意审题．还有很多同学对质能方程E＝mc2不理解，错选D或A.要注意质能方程反映的是能量与质量的对应关系，但不能理解为能量转化为质量，也不能认为质量转化为能量．变式迁移2．一个铀核衰变为钍核时释放出一个α粒子，已知铀核的质量为3.853 131×10－25kg，钍核的质量为3.786 567× 10－25kg，α粒子的质量为6.646 72×10－27kg，在这个衰变过程中释放出的能量等于________J(保留两个有效数字)．
解析：设核反应前的质量和能量分别为m1、E1，则：
E1＝m1c2，
设核反应后的质量和能量分别为m2、E2，则：
E2＝m2c2，
两式相减得：
ΔE＝Δmc2＝[mU－(mTh＋mα)]c2
＝[3.853 131－(3.786 567＋0.066 467 2)]×10－25 ×(3×108)2J＝8.7×10－13J.
答案：8.7×10－13J基础巩固1．（双选）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：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．
答案：BD2．（双选）为了强调物理学对当今社会的重要作用并纪念爱因斯坦，2004年联合国第58次大会把2005年定为“国际物理年”，爱因斯坦在100年前发表了5篇重要论文，内容涉及狭义相对论、量子论和统计物理学，对现代物理学的发展作出了巨大贡献．某人学了有关的知识后，有如下理解，其中正确的是(　　)
A．所谓布朗运动就是液体分子的无规则运动
B．光既具有波动性，又具有粒子性
C．在光电效应的实验中，入射光强度增大，光电子的最大初动能随之增大
D．质能方程表明：物体具有的能量与它的质量有简单的正比关系
解析：据课本中的物理学史知识，可知B、D符合，而A、C错．
答案：BD祝您学业有成课件24张PPT。第6节　重核的裂变原子核 核武器
利用原子核的裂变和聚变原理制成的原子弹、氢弹和中子弹等均称为核武器．
原子弹是根据原子核裂变链式反应的原理而制成的炸弹．以纯铀235或纯钚239做核燃料(或称炸药)，将它们做成半球形的两块，每一块的体积小于临界体积，因此单块存在不能引起核裂变的链式反应．但当两块合成一块时，将大于临界体积，链式反应将开始，并非常激烈地进行．将这两块半球形的核燃料，分开安装在炸弹中，其中一块被固定，另一块后面装上普通炸药和引爆装置，当引爆装置引起普通炸弹爆炸时，就把两块炸药迅速压在一起，成为一个整块，这时核裂变开始并发生激烈的链式反应，大量能量在极短的时间内放出，因而形成剧烈爆炸，这就是原子弹爆炸的原理．氢弹是根据原子核聚变的热核反应原理制成的炸弹．它是使氢核发生不可控的热核反应，而产生巨大能量的炸弹．氢弹的结构很复杂，它是靠原子弹爆炸产生的极高温度，使氢原子核发生不可控的聚变而释放巨大能量的．它的威力要比原子弹大很多倍．我们知道，原子弹的起爆，是靠普通炸弹把两块均不足临界体积的核燃料堆在一起，发生裂变链式反应而引起原子弹爆炸．由此可见，在一颗氢弹中，包含着普通炸弹、原子弹．它们共同完成氢弹的引爆工作．
原子弹与氢弹是杀伤力极大的核武器，其杀伤力主要表现在以下五个方面：一是光辐射．剧烈的核辐射产生可见光和红外辐射，这种辐射以光速传播，爆炸点附近首先受到这种非常强烈的光照射，足以灼伤离爆炸点非常远的人员或引起火灾，甚至人看到辐射光就能灼伤视网膜．二是冲击波．爆炸时产生的内能使周围的温度急剧升高，造成周围的空气急剧膨胀，形成高强度的冲击波，足以摧毁地面上的军事设施和建筑物，造成间接杀伤．三是放射性辐射．核裂变过程产生大量的γ射线，γ射线辐射会对人体造成伤害．四是放射性污染．裂变产生的碎片绝大部分具有放射性同位素，同时在核爆炸中产生的巨大数量的中子与周围和高空中的原子核作用，又会产生很多的放射性同位素，这些具有放射性的原子大多呈气态，它们随大气流动到各地大气中或落在地面上形成放射性污染物，使动物和人类通过呼吸、进食或接触等渠道被身体吸收，潜伏在身体的各组织器官，通过不断放射各种射线而损伤各种器官，并致病死亡．五是核电磁脉冲．
核武器以其瞬时性、毁灭性和潜伏性对人类造成无法估量的损害.1945年8月6日美军在日本广岛投下的原子弹使广岛居民死亡79150人，受伤和失踪51408人，使广岛无辜居民蒙受极大灾难．禁止使用核武器、和平利用原子能既是全世界人民的要求，更是人类发展进步的标志．1．裂变
核物理学中把重核分裂成质量较小的核，________核能的反应．用中子轰击铀核时，铀核发生了裂变，裂变产物________．一种典型的裂变反应是生成钡和氪，同时放出3个________．核反应方程： →________.
2．链式反应
一般来说，铀核裂变时总要释放2～3个中子，当一个________引起一个铀核裂变后，裂变中放出的________再引起其他铀核裂变，且能不断继续下去，这种反应叫核裂变的________．临界体积：链式反应能否进行的一个重要因素就是铀块的体积．通常把裂变物质能够发生链式反应的________叫临界体积．
答案：1．放出　多种多样　中子　
2．中子　中子　链式反应　最小体积3．核电站
利用核能发电，其核心是________．
(1)反应堆：以慢中子反应堆为例．它包括核燃料、慢化剂、________和水泥防护层．①核燃料(其中铀235占2%～4%)制成的________；②慢化剂：使________变成为慢中子，易被铀235俘获引起裂变，常用的慢化剂有________、重水和普通水；③控制棒：用来吸收中子，以控制裂变的速度，通常用________制成；④水泥防护层：屏蔽裂变产物放出的各种________．
(2)核电站工作原理：核裂变产生的巨大能量，大部分转化为内能，使反应区温度升高，循环________或________等流体把热量传输出去用于发电，同时使________冷却．
答案：核反应堆　(1)控制棒　铀棒　快中子　石墨　镉　射线　(2)水　核反应液态金属钠　反应堆一、核裂变
1．定义：重核分裂成质量较小的核，释放出核能的反应，称为原子核的裂变．
2．链式反应：当一个中子引起一个铀核裂变后，裂变中放出的中子再引起其他铀核的裂变，且能不断继续下去，这种反应叫做核裂变的链式反应．
注：铀核裂变的产物多种多样，其中较典型的产物是钡和氪，其核反应方程是
3．临界体积：裂变物质能够发生链式反应的最小体积叫做它的临界体积．
4．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曼利用中子轰击铀核时，发现了铀核的裂变，向核能和利用迈进了第一步． (2)对铀235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，使得核由于
质子间的斥力作用而不能恢复原
状，这样就分裂成几块，同时放
出2～3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，这就叫链式反应，如
右图所示：
③重核裂变有质量亏损，所以放出能量．
注：铀235裂变需要一定的条件：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． （双选）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原子核
B．铀核裂变的同时将释放2～3个中子
C．为了使裂变的链式反应更容易进行，最好用铀235
D．铀块的体积对产生链式反应无影响
解析：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较多，也有的分裂成多块，放出几个中子，铀235受中子轰击时，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以上的高能量中子才引起裂变，且裂变的概率较小，要引起链式反应必须使铀块的体积大于临界体积，选项B、C正确．
答案：BC变式迁移1．原子核反应有广泛的应用，如用于核电站等．在下列核反应中，属于核裂变反应的是(　　)
解析：由链式反应特点知：反应过程中由一个中子引发裂变，放出2～3个中子促成链式反应，故D正确．
答案：D 二、核电站
1．核电站的核心设施是核反应堆，核反应堆主要由以下几部分组成：
(1)燃料：浓缩铀235；
(2)减速剂：铀235容易捕获慢中子发生反应，采用石墨、重水或普通水作减速剂；
(3)控制棒：为了控制能量释放的速度，就要想办法减少中子的数目，采用在反应堆中插入镉棒的方法，利用镉吸收中子能力很强的特性，就可以容易地控制链式反应的速度．
2．核电站的工作原理
在核电站中，核反应堆是
热源，如图为简化的核反
应堆的示意图：铀棒是燃料，由天然铀或浓缩铀(铀235的含量占2%～4%)制成．石墨(或重水)为减速剂，使反应生成的快速中子变为慢中子，便于铀235吸收，发生裂变，减速剂附在铀棒周围．镉棒的作用是吸收中子，控制反应速度，所以也叫控制棒．控制棒插入深些，吸收中子多，反应速度变慢，插浅一些，吸收中子少，反应速度加快．采用电子仪器自动地调节控制棒的升降，就能使反应堆安全正常地工作．
核反应释放的能量大部分转化为内能，这时通过水或液态钠作冷却剂，在反应堆内外循环流动，把内能传输出去，用于推动蒸汽机，使发电机发电．发生裂变反应时，会产生一些有危险的放射性物质，很厚的混凝土防护层可以防止辐射线射到外面． 铀核裂变的许多可能的核反应中的一个是
(1)试计算一个铀235原子核裂变后释放的能量( 的质量分别为235.0439 u、140.9139 u、91.8973 u、1.0087 u)
(2)1 kg铀235原子核发生上述裂变时能放出多少核能？它相当于燃烧多少煤释放的能量？(煤的热值为2.94×107 J/kg)解析：(1)裂变反应的质量亏损为
Δm＝(235.0439＋1.0087－140.9139－91.8973－3×1.0087) u ≈ 0.2153 u.
一个铀235原子核裂变后释放的能量为
ΔE＝Δmc2＝0.2153×931.5 MeV ≈ 200.6 MeV.
(2)1 kg铀235中含原子核的个数为
N＝ ≈ 2.56×1024，
1 kg铀235原子核发生裂变时释放的总能量
ΔEN＝N·ΔE＝2.56×1024×200.6 MeV≈ 5.14×1026MeV.
设q为煤的热值，M为煤的质量，有ΔEN＝qm，所以
M＝ kg ≈ 2800 t.
答案：(1)200.6 MeV　(2)5.14×1026 MeV　相当于燃烧2800 t煤变式迁移2．一个铀235原子俘获一个中子后，裂变为氙139和锶94，同时放出三个中子．
(1)写出核反应方程并算出一个铀核裂变时释放的核能，已知mU＝235.0439 u，mXe＝138.91844 u，mSr＝93.91557 u，mn＝1.008665 u.
(2)1 kg铀完全裂变可释放出的能量，相当于多少燃烧值为2.93×107 J/kg的煤完全燃烧时放出的热量？解析：(1)核反应方程为：
反应中的质量亏损为：Δm＝(mU＋mn)－(mxe＋mSr＋3mn)
＝(235.04394＋1.008665)u－(138.91844＋93.91547＋3×1.008665) u＝0.1927 u.
所以，一个铀核裂变释放的核能为：
ΔE＝0.1927×931.5 MeV≈180 MeV.
(2)1 kg铀中含有的铀核数为：
N＝ N0＝ ×6.02×1023≈2.562×1024(个)．
1 kg铀完全裂变共释放的能量为：
E＝N·ΔE＝2.526×1024×180 MeV≈4.61×1026 MeV.
相当于煤的质量为：
m＝ kg≈2.52×106 kg.答案：(1) 　
180 MeV　(2)2520 t
点评：裂变过程中质量数守恒，电荷数守恒，由爱因斯坦质能方程得，释放的核能ΔE＝Δmc2，铀的摩尔质量为235 g/mol,1 mol铀含6.02×1023个铀核，1 kg铀完全裂变可释放的能量，等于各个铀核所释放能量的总和．燃烧值×煤的质量＝煤释出的总能量．基础巩固1．现已建成的核电站的能量来自于(　　)
A．天然放射性元素衰变放出的能量
B．人工放射性同位素放出的能量
C．重核裂变放出的能量
D．化学反应放出的能量
答案:C2．（双选）当一个重核裂变时，它所产生的两个核(　　)
A．是稳定的
B．含有的中子数较裂变前重核的中子数少
C．裂变时释放的能量等于俘获中子时得到的能量
D．可以是多种形式的两个核的组合
解析：重核裂变为两个中等质量的核时平均要放出2～3个中子，故中子数会减少，重核裂变的产物是多种多样的，选项B、D正确．
答案：BD祝您学业有成课件23张PPT。第7节　核聚变原子核 中国核聚变中性束注入技术取得重大突破
最大的受控核聚变实验装置——中国环流器新一号在已经进行的物理实验中，兆瓦级中性束注入成功地达到了11 MW的离子束功率，使装置内等离子体温度提高了1倍以上．据专家称，这标志着我国核聚变研究中性束注入技术取得重大突破，同时表明我国的兆瓦级注入器已研制成功．
受控核聚变是当代科技界为解决人类未来能源问题而开发的一项尖端科技攻关课题，其中大功率中性束注入在核聚变研究装置的等离子体加热、磁约束改善、无感电流驱动及加料方面均占有重要地位，是目前国际上该研究领域最有效的加热手段．据悉，当前世界几大尖端受控核聚变实验装置在以中性束加热为主的条件下，已超过了实验核聚变反应点火要求的温度．据了解，我国约在20年前就开始了大功率中性束注入的研究．近年来作为国家高科技攻关项目，深入开展了兆瓦级中性束注入技术的研究，进一步探索了离子源放电等离子体的物理特征、离子源引出系统的束光学特性等，特别是在2000年的实验中，采取了改善电源特性、监测系统的动真空参数、计算机模拟放电系统宏观参数等创新技术，使实验取得突破．
专家认为，我国兆瓦级中性束注入技术的突破，为我国正建设中的新一代核聚变研究装置——中国环流器二号A提供了有效的等离子体加热手段，将进一步加快我国受控核聚变研究跻身国际先进行列的步伐．1．核聚变——热核反应
(1)聚变：轻核结合成质量较大的核的反应过程称为聚变，聚变伴随________大量的核能，典型聚变的核反应方程为： ________＋17.60 Mev.
(2)热核反应
①为了使轻核聚合，必须给它加热到很高温度(几百万度以上)，使原子核获得很大的________，这样才能使原子核克服正电荷间巨大的________，进入________范围内，发生聚变，所以聚变反应也称热核反应，热核反应一旦发生，就不再需要外界给它们能量，而靠________的能量把反应进行下去．
②热核反应过程十分激烈，氢弹就是利用热核反应制造的一种大规模杀伤性武器
答案:（1）释放　 　 （2）①动能　库仑力　10－15 m　自身释放③热核反应在宇宙中是很普遍的，太阳内部和许多恒星内部，温度高达________以上，热核反应在那里激烈地进行着，太阳每秒钟辐射出来的能量约为3.8×1026J，就是热核反应产生的．
2．受控热核反应
(1)聚变反应和裂变反应相比之优点
①聚变反应产能________高，即相同质量的核燃料，聚变比裂变反应放出的核能多．
②聚变反应燃料________，即核反应所用的燃料——氘，在地球上储量非常丰富.1 L海水中大约有0.03 g氘，如果用来进行热核反应，放出的能量约和燃烧300 L汽油相当．
答案:1.(2)③107 K2．
2.(1)①效率　②丰富③核废料________，核反应产生的放射性废料较少，处理起来比较简单，而裂变时产生的放射性物质，处理起来比较困难．
(2)可控热核反应
①控制热核反应的难点是，地球上没有任何容器能经受如此高的温度，所以目前可控热核反应还处于探索、实验阶段．
②目前科学家采用两种方法“约束”聚变材料；磁约束和________．
③“中国环流器一号”和“中国环流器新一号”是我国研究可控热核反应的实验装置．
　答案(1)③易处理　(2)②惯性约束一、核聚变
1．聚变：轻核结合成质量较大的原子核的反应叫聚变．
例如：
2．热核反应：轻核必须在很高的温度下相遇才能发生聚合放出更大的能量，这种在很高温度下产生的聚变又叫热核反应．
注：使轻核反生聚变，必须使它们的距离十分接近，达到10－15 m的近距离．由于原子核都是带正电的，要使它们接近到这种程度，必须克服巨大的库仑斥力．这就要使原子核具有很大的动能．用什么办法能使大量原子核获得足够的动能来产生聚变呢？有一种办法就是给它们加以很高的温度．当物体达到几百万摄氏度的高温时，剧烈的热运动使得一部分原子核具有足够的动能，可以克服相互间的库仑斥力，在碰撞时发生聚变．因此，聚变反应又叫热核反应．
3．轻核聚变和重核裂变的对比(见下表) （双选）北京奥运会的相关场馆建设大量采用对环境有益的新技术，如奥运会场馆周围80%的路灯利用了太阳能发电技术，奥运会90%的洗浴热水采用了全玻真空太阳能集热技术．太阳能的产生是太阳内部高温高压条件下的核反应形成的，下列说法正确的是(　　)
A．该核反应的方程可能是
B．该核反应的方程可能是
C． 反应之所以释放出能量，是因为H核子的平均质量较He的大
D． 反应之所以释放出能量，是因为H核子的平均质量较He的小
解析：太阳能是由太阳内部核聚变反应产生的，反应中释放出能量是因为H核子的平均质量较He的大，故A、C正确．
答案：AC变式迁移1．质子、中子和氘核的质量分别为m1、m2和m3，质子和中子结合成氘核时，发出一个γ光子，已知普朗克常量h，真空中的光速为c，则γ光子的频率为________．
解析：根据题意，可知反应中释放的能量以射线的形式出现，则射线的能量就是反应前后的质量亏损所对应的能量，而射线的能量又与射线的频率有关．
反应前后的质量亏损为：Δm＝m1＋m2－m3
释放的能量为：E＝(m1＋m2－m3)c2
光子的能量为：hν＝(m1＋m2－m3)c2
所以光子的频率就是：ν＝(m1＋m2－m3)c2/h.
答案：(m1＋m2－m3)c2/h二、受控热核反应
1．热核反应的优点(与裂变相比)
(1)产生的能量大；
(2)反应后生成的放射性物质易处理；
(3)热核反应的燃料在地球上储量丰富．
2．实现核聚变的难点
地球上没有任何容器能够经受如此高的温度．为解决这个难题，科学家设想了两种方案，即磁约束和惯性约束．　 使两个氘核发生聚变生成一个氦核，放出多少核能？
解析：聚变的核反应式为：
根据不同的已知条件，通常可以有两种计算方法．
法一：先查出氘核和氦核的质量：
mD＝2.014102 u，mHe＝4.002603 u
然后根据核反应前后的质量亏损，用质能方程算出释放的核能
核反应前后的质量亏损为：
Δm＝2mD－mHe＝2×2.014102 u－4.002603 u
＝0.025601 u
释放出的核能为：
ΔE＝0.025601×931.5 MeV＝23.8473315 MeV.法二：先查出氘核和氦核的比结合能
ED＝1.11 MeV，EHe＝7.07 MeV
然后采用“先拆散，后结合”的方法，即先把2个氘核分解成4个自由核子(2个中子和2个质子)，再使这4个自由核子结合成氦核，比较前后两个过程中释放的结合能，同样可得出结果．
由于氘核的平均结合能为ED＝1.11 MeV，所以将2个氘核分解成4个自由核子需提供的能量为：
E1＝4×1.11 MeV＝4.44 MeV
氦核的平均结合能为EHe＝7.07 MeV，所以将4个自由核子结合成氦核时释放出的能量为：
E2＝4×7.07 MeV＝28.28 MeV
则两个氘核发生聚变生成一个氦核时，放出的核能为：
ΔE＝E2－E1＝28.28 MeV－4.44 MeV＝23.84 MeV.
答案：23.84 MeV变式迁移2．已知氘核( )质量为2.0136 u，中子( )质量为1.0087 u，氦核( )质量为3.0150 u,1 u相当于931.5 MeV.
(1)写出两个氘核聚变成 的核反应方程；
(2)计算上述核反应中释放的核能(保留三位有效数字)；
(3)若两个氘核以相同的动能0.35 MeV做对心碰撞即可发生上述反应，且释放的核能全部转化为机械能，则反应后生成的氦核( )和中子( )的速度大小之比是多少？解析：(1)根据题中条件，可知核反应方程为：
(2)质量亏损Δm＝2mH－(mHe＋mn)
＝2.0136 u×2－(3.0150 u＋1.0087 u)＝0.0035 u
由于1 u的质量与931.5 MeV的能量相对应，所以核反应中释放的核能为：
ΔE＝0.0035×931.5 MeV＝3.26 MeV
(3)由动量守恒定律有：0＝mHevHe－mnvn
得：vHe∶vn＝1∶3
答案：(1)
(2)3.26 MeV (3)1∶3基础巩固1．（双选）下列说法中正确的是(　　)
A．聚变反应中有质量亏损，所以必向外界放出能量
B．使核发生聚变反应必须使核之间的距离接近到1×10－15 m，也就是接近到核力能够发生作用的范围内
C．要使核发生聚变反应，必须克服核力做功
D．热核反应只有在人工控制下才能发生
解析：由质能方程可知A正确．轻核结合成质量较大的核，必须使轻核间的距离达到能发生核力的范围，才能使它们紧密地结合起来，B正确、C错．热核反应必须在很高的温度下才能发生，不一定要人工控制，D错．
答案：AB 2．现在太阳向外辐射的能量是由于太阳内部氢聚变产生的，大约在40亿年以后太阳内部将会启动另一种核反应，其核反应方程为： ，那时太阳向外辐射的能量是由上述两种核反应产生的．已知 的质量为m1， 的质量为m2，则下列判断正确的是(　　)
A．3m1>m2　　　　　　 B．3m1 C．3m1＝m2 D．m1＝3m2
解析：由于发生上述核聚变时释放核能，根据爱因斯坦质能方程，可知该反应存在质量亏损，所以3m1>m2，即选项A正确．
答案：A祝您学业有成课件28张PPT。第8节　粒子和宇宙原子核 粒子和反粒子
在20世纪初，人们认为所有的物质似乎都是由3种基本粒子构成的，即由质子、中子和电子组成。一直到1932年，人们在宇宙射线中观察到一种新的粒子——正电子，才打开了一扇通往新世界的窗口．这种新发现的粒子同自然界中已被认识的粒子——电子，具有相等的质量和电荷量，但又具有完全的对称对立性．当一对正、负电子相遇时，它们会同时湮灭而释放出能量(光子)．这时便有科学家提出这样的设想：在宇宙中可能还存在一种与我们现在所处世界的物质相反的“反物质”．也就是说，既然存在有负电子的反物质——正电子，也就可能存在质子的反物质——反质子，中子的反物质——反中子，原子的反物质——反原子等．从那时起，就不断有科学家证实，物质的每种粒子(电子、质子和中子)都有其相对应的反粒子．因此，反物质——我们所处世界物质的“镜像”物质的存在，就被越来越多的人所相信．现在也就有更多的科学家在寻找反物质，甚至想寻找一个由反物质构成的与我们的宇宙对称的反宇宙．
由于一个粒子和其反粒子相遇时会发生湮灭，而产生能量和其他粒子，因此如何捕捉反粒子是一个难题．1．“基本粒子”不基本
直到19世纪末，人们都认为原子是组成物质的不可再分的最小微粒，后来发现了电子、________和________，又认为它们是组成物质的基本粒子．现在已发现粒子有400余种，有些也具有复杂的________．
2．发现新粒子
(1)新粒子：20世纪30年代人们对________的研究发现一些新粒子，人们用高能加速器进行实验发现更多新粒子，1932年发现了________，1937年发现________，1947年发现________和π介子及以后的超子、反粒子等．
答案:1．质子　中子　内部结构
2．(1)宇宙射线　正电子　μ子　K介子(2)粒子分类：按照粒子与各相互作用关系，可以将粒子分为________、________和强子三大类．
强子是参与________的粒子，强子又分为介子和重子两类．
轻子共发现6种，分别是电子、电子中微子、________、μ子中微子、τ子、τ子中微子．媒介子是传递________的粒子，如光子、中间玻色子、胶子等．
3．夸克模型
许多事实表明，强子是有内部结构．组成强子的内部成分叫________．夸克有6种，它们是上夸克、下夸克、奇异夸克、粲夸克、________和________，它们带的电荷分别为元电荷的＋ ________．每种夸克都有对应的反夸克．
答案:2.(2)媒介子　轻子　强相互作用　μ子　各种相互作用 3．夸克　底夸克　顶夸克　－4．宇宙的演化
研究微观世界的粒子物理、量子理论，与研究________的理论是相互沟通，相互支撑的，从大爆炸开始的不同时间里，对应的温度不同，组成宇宙的物质不相同．
5．恒星的演化
当温度降到________时，中性原子组成的宇宙尘埃在万有引力作用下，尘埃收缩凝集，引力势能转化为内能，温度升高，开始发光形成了恒星，当恒星核能耗尽时，进入末期，恒星的末期形态主要有：白矮星、中子星或________．
答案:4．宇宙
5．3000 K　黑洞一、“基本粒子”不基本
1．“基本粒子”不基本
(1)19世纪末，许多人认为光子、电子、质子和中子是组成物质的不可再分的最基本粒子．
(2)从20世纪起科学家陆续发现了400多种同种类的新粒子，它们不是由质子、中子、电子组成的．
(3)科学家进一步发现质子、中子、电子等本身也是复合粒子，且还有着复杂的结构．
(4)研究粒子的主要工具
粒子加速器和粒子探测器是研究粒子物理的主要工具．2．粒子的分类
按照粒子与各种相互作用的关系，可以将粒子分为三大类：强子、轻子和媒介子．
(1)强子：强子是参与强相互作用的粒子．如质子是最早发现的强子，强子又分为介子和重子两类．
(2)轻子：轻子是不参与强相互作用的粒子．如电子、中微子、μ子、τ子等．
(3)媒介子：媒介子是传递各种相互作用的粒子．如光子、中间玻色子、胶子．
3．反粒子(反物质)
实验发现，许多粒子都有和它质量相同而电荷及其他一些物理量相反的粒子，叫反粒子．例如电子和正电子，质子和反质子等．由反粒子构成的物质叫反物质．
反粒子(反物质)最显著的特点是当它们与相应的正粒子(物质)相遇时，会发生“湮灭”，即同时消失而转化成其他的粒子．4．夸克模型
(1)夸克的提出
许多实验事实表明，强子是有内部结构的.1964年提出的夸克模型，认为强子由更基本的成分组成，这种成分叫做夸克．
(2)夸克的分类
夸克有6种，它们是上夸克、下夸克、奇异夸克、粲夸克、底夸克、顶夸克，它们带的电荷分别为元电荷的＋ 或－ .每种夸克都有对应的反夸克．
(3)夸克模型的意义
夸克模型的提出是物理学发展中的一个重大突破，它指出电子电荷不再是电荷的最小单元，即存在分数电荷．　 中子内有一个电荷量为＋ e
上夸克和两个电荷量为－ e的下夸克，
一简单模型是三个夸克都在半径为r的同一
圆周上，右图所示．在下图给出的四幅图
中，能正确表示出各夸克所受静电作用力
的是(　　)解析：本题考查的是库仑力的大小、方向及力的合成、明确每个夸克皆受两个力的作用，电荷量为＋ e的上夸克受两个下夸克的吸引力，合力的方向一定向下．对其中一个下夸克，受力如下图所示，由于F1的水平分力与F2大小相等，方向相反，故F1与F2的合力的方向竖直向上．
答案：B变式迁移1．K－介子衰变的方程为K－→π－＋π0，其中K－介子和π－介子带负的基元电荷，π0介子不带电．一个K－介子沿垂直于磁场的方向射入匀强磁场中，其轨迹为右下图中圆弧AP，衰变后产生的π－介子的轨迹为圆弧PB，两轨迹在P点相切，它们的半径RK－与Rπ－之比为2∶1.π0介子的轨迹未画出．由此可知π－的动量大小与π0的动量大小之比为(　　)
A．1∶1　　　　　　　　
B．1∶2
C．1∶3
D．1∶6解析：设K－介子、π－介子和π0介子的质量分别为m、m1和m2，在P点衰变前K－介子的速度为v，衰变后π－介子和π0介子的速度分别为v1和v2.根据图中衰变前K－介子和衰变后π－介子的运动轨迹，由左手定则可知v1和v的方向相反，对衰变过程应用动量守恒定律得：
mv＝－m1v1＋m2v2①
K－介子和π－介子在匀强磁场中做匀速圆周运动，
R＝ ，
则mv＝qBR∝R，②
已知RK－与Rπ－大小之比为2∶1，即mv＝2m1v1③
将③代入①得：2m1v1＝－m1v1＋m2v2，
得m2v2＝3m1v1，选项C正确．
答案：C二、宇宙的演化
1．宇宙的演化
20世纪40年代，在大量天文学家观测的基础上，物理学家提出了宇宙演化的大爆炸假说．它的主要观点是，宇宙是由一个超高温、超高密度的“原始火球”发生大爆炸而开始的．然后经历了从热到冷的演化，在这个时期里，宇宙不断地膨胀(也称暴胀)，宇宙物质从密到稀．当温度下降到几千摄氏度时，宇宙间主要是气态物质．后来气体逐渐凝聚成气云，并且进一步收缩形成各种各样的恒星体系，成为我们今天看到的宇宙天体．
2．恒星的演化
密度很低的星际物质逐渐形成星云，大块的星云由于引力作用而收缩逐渐凝成原恒星．原恒星继续收缩，温度不断升高，发生热核反应，当热核反应产生的斥力和引力作用达到平衡时，恒星不再收缩，进入相对稳定阶段．
当核能源供应不足时，恒星的稳定状态遭到破坏，引力作用又开始大于斥力，星体又开始收缩，温度升高，发光能力增强，光度增加，外部膨胀，表面积增大，但表面温度降低，看上去呈红色，这时恒星便演化为红巨星或新星．
当恒星核能耗尽时，就进入末期．恒星的末期形态主要有三种：白矮星、中子星或黑洞． 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＝________.根据长期观测，哈勃常数H＝3×10－2 m/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．解析：由于爆炸后各星体做的是匀速运动，令宇宙年龄为T，则星球现距我们的距离为r＝vT＝HrT，得：
＝ 年＝1×1010年．
答案： 1×1010变式迁移2．（双选）已知π＋介子、π－介子都是由一个夸克(夸克u或夸克d)和一个反夸克(反夸克或反夸克组成的，它们的带电荷量如下表所示，表示e为元电荷．)下列说法正确的是(　　)A.π＋由u和 组成 B．π＋由d和 组成
C．π－由u和 组成 D．π－由d和 组成解析：由题目给的图表可以知道各种带电粒子的带电量及π＋介子、π－介子都是由一个夸克和一个反夸克组成的，运用电荷守恒定律可得A、D两选项正确．
答案：AD基础巩固1．目前普遍认为，质子和中子都是由被称为u夸克和d夸克的两类夸克组成．u夸克带电量为 e，d夸克带电量为 － e，e为基元电荷．下列论断可能正确的是(　　)
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夸克组成解析：原子 带电量为2× e＋ ＝e.
中子 带电量为 e＋2× ＝0.
答案：B2． （双选）雷蒙德·戴维斯因研究来自太阳的中微子(ve)而获得了2002年度诺贝尔物理学奖，他探测中微子所用的探测器的主体是一个贮满615吨四氯乙烯(C2Cl4)溶液的巨桶，中微子可以将一个氯核转变为一个氩核，其核反应方程式为ve＋ → ＋ .已知 核的量为36.95658 u， 核的质量为36.95691 u， 的质量为0.00055 u,1 u质量对应的能量为931.5 MeV.根据以上信息，可以判断(　　)
A．中微子不带电
B．中微子就是中子
C. 和 是同位素
D．参与上述反应的中微子的最小能量约为0.82 MeV解析：在核反应中，电荷数守恒，质量数守恒，可以判断中微子所带电荷数是零，质量数是零，故A项正确，而中子的质量数是1，故B项错误；同位素是电荷数相等，质量数不等的同种元素，而 和 是两种不同的元素，故C项错误；由爱因斯坦质能方程得中微子的质量m＝(0.00055＋36.95691－36.95658)u＝0.00088 u，而1 u质量对应的能量为931.5 MeV，所以中微子的最小能量是E＝931.5×0.00088 MeV≈0.82 MeV，故D项正确．
答案：AD祝您学业有成课件19张PPT。第1节　电子的发现 原子结构 正电子的发现
1930年，美国物理学家安德森在他年仅25岁时已获得哲学博士学位，但安德森选择的主要研究工作是探索宇宙射线．大气层会吸收和削弱宇宙射线，为了从宇宙射线中找到新射线，安德森多次乘坐气球升入高空，进行观测实验．
安德森坚信从中可以找到新的粒子，在一次研究宇宙微粒的运动状态时，安德森选用了威尔逊云室，并使云室置入一个强磁场之中．通过云室，他拍了1000多张宇宙微粒运动的轨迹图片，然后，他又一张一张地仔细分析，就像间谍专家分析情报一样，唯恐漏掉一个细节．结果，他真的发现了宇宙透露的有价值的情报．他发现了一种与众不同的照片，一个好像是电子的微粒被磁场引向左边，但如果是电子的话，它应该向右偏．经过反复研究，安德森发现这正是狄拉克四年前所预言的“正电子”.1932年，美国的一份科普杂志用一个很不显眼的版面报道了安德森的发现．这篇具有划时代意义的文章最初受到了委屈，但它并没有被埋没，它不仅证明了狄拉克的光辉预言，使一个精美的量子理论昂起头来，而且打开了反物质世界的大门．因此，安德森于1936年荣获诺贝尔物理学奖．
当安德森赴斯德哥尔摩领奖时，接待员对他很不客气地说：“先生，请回去告诉你的父亲，得奖的人从来没有打发儿子来代领奖金的，基金会宁愿由银行汇给他本人，也不愿由他的儿子经手．”“先生，是谁告诉您说，得奖的是我父亲而不是我呢．”显然，接待员不相信这样年轻的人会获得诺贝尔奖，当时这位获奖者只有31岁．1．阴极射线
(1)通常情况下，气体是不导电的，但在强电场中，气体能被________而导电．
(2)在演示气体放电时，放电管里近似为真空，由阴极发出的阴极射线，当初人们对它认识有两种观点：一种认为是________，另一种认为是________.1897年，________根据阴极射线在电场和磁场中偏转断定，它的本质是一种带负电的粒子，命名为________．
2．电子的发现
(1)带电粒子的电荷量与其质量之比称作________．
(2)电子的电量e＝________C，它是1910年由__________通过著名________实验测出的．
(3)质子质量是电子质量________倍．
答案：1．(1)电离　(2)电磁辐射　带电微粒　汤姆生　电子 2．(1)比荷　(2)1.60×10－19　密里根　油滴　(3)1836一、阴极射线
1．产生：在研究气体导电的玻璃管内有阴、阳两极时，当在两极间加一定电压，阴极便发出一种射线，这种射线为阴极射线．
2．阴极射线的特点：碰到荧光物质能使其发光．
在稀薄气体的辉光放电实验中，若不断地抽出管中的气体，当管中的气压降到0.1 Pa的时候，管内已接近真空，不能使气体电离发光，这时对着阴极的玻璃管壁却发出荧光，如果在管中放一个十字形金属片，荧光中会出现十字形阴影，如下图所示．
二、电子的发现
1．汤姆生发现电子
(1)从1890年起英国物理学家汤姆生开始了对阴极射线的一系列实验研究．
(2)汤姆生利用电场和磁场能使带电的运动粒子发生偏转的原理检测了阴极射线的带电性质，并定量测定了阴极射线粒子的比荷(带电粒子的电荷量与其质量之为 )．
(3)1897年汤姆生发现了电子(阴极射线是高速电子流)
电子的电量e＝1.6×10－19 C，
电子的质量m＝9.1×10－31 kg，
电子的比荷 ＝1.7588×1011 C/kg.
电子的质量约为氢原子质量是 .2．电子发现的意义
以前人们认为物质由分子组成，分子由原子组成，原子是不可再分的最小微粒．现在人们发现了各种物质里都有电子，而且电子是原子的组成部分．电子是带负电，而原子是电中性的，可见原子内还有带正电的物质，这些带正电的物质和带负电的电子如何构成原子呢？电子的发现大大激发了人们研究原子内部结构的热情，拉开了人们研究原子结构的序幕．
3．密立根油滴实验
(1)美国物理学家密立根在1910年通过著名的油滴实验精确测定了电子的电荷量．
(2)密立根实验的重要意义；发现电荷量是量子化的，即任何电荷只能是e的整数倍． 汤姆生用来测定电子的比荷(电子的电荷量与质量之比)的实验装置如下图所示．真空管内的阴极K发生的电子(不计初速、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(如下图所示)．
(1)求打在荧光屏O点的电子速度的大小．
(2)推导出电子的比荷的表达式．解析：(1)当电子受到的电场力与洛伦兹力平衡时，电子做匀速直线运动，亮点重新回到中心O点，设电子的速度为v，则evB＝eE，得：v＝ ，即v＝ . (2)当极板间仅有偏转电场时，电子以速度v进入后，竖直方向做匀加速运动，加速度为a＝ .
电子在水平方向做匀速运动，在电场内的运动时间为t1＝ .
这样，电子在电场中，竖直向上偏转的距离为：
d1＝ at12＝
离开电场时竖直向上的分速度为：v⊥＝at1＝ .
电子离开电场后做匀速直线运动，经t2时间到达荧光屏：t2＝ .t2时间内向上运动的距离为：d2＝v⊥t2＝ .
这样，电子向上的总偏转距离为：
d＝d1＋d2＝ ，
可解得： ＝
答案：(1) 　(2)变式迁移 (双选）如下图所示，一只阴极射线管，左侧不断有电子射出，若在管的正下方放一通电直导线AB时，发现射线径迹下偏，则(　　)
A．导线中的电流由A流向B
B．导线中的电流由B流向A
C．若要使电子束的径迹往上偏，
可以通过改变AB的电流方向来实现
D．电子束的径迹与AB中的电流方向无关
解析：解答此题注意以下几点：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流向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基础巩固1．(双选）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比荷大
D．阴极射线的比荷比氢原子比荷小
解析：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，而且比荷比氢原子的比荷大得多，故A、C正确．
答案：AC2．（双选）某大功率用电器在开关切断瞬间，开关处有电火花，其正确解释是(　　)
A．因为空气是良导体，电火花是空气放电形成的
B．开关两端产生的高电压，使空气电离放电
C．为避免产生电火花，可把开关浸在绝缘油中
D．以上说法均不对
解析：开关处产生的电火花，是因为用电器切断电源瞬间由于自感而产生高电压所致，高电压形成的强电场使空气电离导电，出现电火花；避免电火花产生的方法是使聚集在开关两端的正、负电荷慢慢放电，C项的叙述是较好的解决方法．
答案：BC祝您学业有成课件18张PPT。第2节　原子的核式结构模型原子结构 原子结构模型
道尔顿把原子看成是“绝对不可再分”的微粒的观点，在19世纪末受到了新的科学发现的有力冲击.1879年，英国著名的物理学家和化学家克鲁克斯(1832～1919)在高真空放电管中发现了一种带负电的微粒流——“阴极射线”；1879年，英国剑桥大学物理学家汤姆生等人利用阴极射线能被电场和磁场联合偏转的作用，测定了这种粒子的荷质比(即电荷与质量之比)．实验表明，不管电极是用什么材料制成和在阴极射线管中充以什么样的气体，生成带负电的粒子其荷质比都是相同的，说明它是各种原子的一个共同组成部分，即电子.1903年，汤姆生提出了原子结构的“浸入模型”：原子是由均匀分布的带正电荷的粒子及浸入其中的运动的许多电子所构成的，电子的负电荷中和了粒子的正电荷. 1909年，英国物理学家卢瑟福用一束高能的α粒子(带正电的氦原子核)流轰击薄的金箔时发现，绝大多数α粒子几乎不受阻碍而直接通过金箔，说明原子内部很空旷；但也有极少数(约万分之几)α粒子穿过金箔后发生偏转，个别α粒子偏转程度较大，甚至被反弹回来．汤姆生的原子结构模型无法解释这一实验现象．卢瑟福设想，这是由于原子中存在一个几乎集中了原子的全部质量并带正电荷的极小的核，是它对α粒子产生了静电排斥作用.1911年，卢瑟福提出了原子结构的“核式模型”：每个原子中心有一个极小的原子核，几乎集中了原子的全部质量并带Z个单位的正电荷，核外有Z个电子绕核旋转，就像行星绕太阳转动一样．因此也称为“行星式模型”．后来，随着对原子光谱的深入研究和量子力学的出现，才逐步形成了现代原子结构理论．1．α粒子散射实验
(1)在汤姆生发现电子之后，说明原子可以再分．原子是电中性，说明原子内有________两种电荷．
(2)对原子中正负电荷如何分布，科学家提出了许多模型，汤姆生提出“________”，但后来________实验完全否定了汤姆生的模型．
(3) α粒子散射实验是由英籍物理学家________指导他的学生而设计的，实验发现，绝大多数α粒子穿过金箔后，基本上沿________方向前进．但有少数α粒子发生了________偏转，偏转角度甚至大于90°，也就是说它们几乎被“撞了回来”．
答案：(1)正、负　(2)枣糕模型　α粒子散射　(3)卢瑟福　原来　大角度(4)1911年，卢瑟福提出了自己的原子结构模型：原子中带正电部分的体积很________但几乎占有全部________，电子在正电体的________运动，卢瑟福的原子模型被称为________．
2．原子核的电荷与尺度
(1)原子由带电荷＋Ze的核与核外________个电子组成，原子核由________和________组成，原子核的电荷数就是核中的________．
(2)原子核半径的数量级________m．而整个原子半径数量级是________m．两者相差________倍之多．可见原子内部是十分“空旷”的．
答案：(4)小　质量　外部　核式结构模型
2．(1)Z　质子　中子　质子数　(2)10－15　10－10　十万 一、α粒子散射实验
1909～1911年卢瑟福和他的助手做α粒子轰击金箔的实验，获得了重要的发现．
1．实验装置(如右图)由放射源、
金箔、荧光屏等组成．
注：①整个实验过程在真空中进行．
②金箔很薄，α粒子( 核)很容易穿过．
2．实验现象与结果
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粒子偏转角超过90°，有的几乎达到180°，沿原路返回．α粒子散射实验令卢瑟福万分惊奇．按照汤姆生的原子结构模型：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卫生纸被反弹回来这一不可思议的现象．卢瑟福通过分析，否定了汤姆生的原子结构模型，提出了核式结构模型．二、原子的核式结构
1．汤姆生的枣糕式模型
汤姆生于1898年提出来原子的枣糕式模型．汤姆生在发现电子后，便投入了对原子内部结构的探索，他运用丰富的想像，提出了原子枣糕模型(下图)．在这个模型里，汤姆生把原子看作一个球体，正电荷均匀地分布在整个球内，电子像枣糕上的枣子一样嵌在球中，被正电荷吸引着．原子内正、负电荷相等，因此原子的整体呈中性．汤姆生的模型是第一个有一定科学依据的原子结构模型．
注：汤姆生的原子结构模型虽然能解释一些实验事实，但这一模型很快就被新的实验事实所否定．不过它的意义却极其深远，电子的发现使我们认识到原子是有结构的，并用汤姆生的原子模型可以粗略解释原子发光问题，为我们揭开了原子结构研究的帷幕． 2．原子的核式结构
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核里，带负电的电子在核外空间绕核旋转．
按照卢瑟福的核式结构学说，可以很容易地解释α粒子的散射实验现象．如右上图所示．按照这个模型，由于原子核很小，大部分α粒子穿过金箔时都离核很远，受到的斥力很小，它们的运动几乎不受影响；只有极少数α粒子从原子核附近飞过，明显地受到原子核的库仑斥力而发生大角度的偏转．
注：①原子内部是十分“空旷”的．原子直径的数量级为10－10 m，原子核直径的数量级为10－15 m，两者相差十万倍，而体积的差别就更大了．若原子相当于一个立体的足球场的话，则原子核就像足球场中的一粒米．
②α粒子并没有与金原子核直接发生碰撞．偏转的原因是库仓斥力影响的结果．　 下列叙述不属于卢瑟福α粒子散射实验的结果(　　)
A．证明了质子的存在
B．证明了原子核是由质子和中子组成的
C．证明了原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在一个很小的核里
D．说明了原子中的电子只能在某些轨道上运动
解析：该题要考查的是α粒子散射实验对人类认识原子结构的贡献．只要考生了解α 粒子散射实验的结果及核式结构的建立过程，不难得出正确答案．α粒子散射实验发现了原子内存在一个集中了全部正电荷和几乎全部质量的核．数年后卢瑟福发现核内有质子并预测核内存在中子．
答案：C
点评：α粒子散射实验是物理学发展史上的一个重要的实验．它的实验结果使人们关于物质结构的观念发生了根本性变化，从而否定了汤姆生原子结构的枣糕模型，导致了卢瑟福核式结构模型的确立．教材中关于α粒子散射实验装置和实验方法的描述十分详尽，对实验结果的说明层次非常清楚：绝大多数α粒子穿过，基本上不发生偏转；少数发生偏转；极少数发生大角度偏转．变式迁移下列叙述不属于卢瑟福原子核式结构理论的主要内容有(　　)
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着核旋转
解析：卢瑟福原子核式结构理论的主要内容是：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里，带负电的电子在核外空间里绕着核旋转，由此可见B选项错，．
答案：B基础巩固1．卢瑟福提出了原子的核式结构模型，这一模型建立的基础是(　　)
A．α粒子的散射实验　　　　B．对阴极射线的研究
C．天然放射性现象的发现 D．质子的发现
解析：卢瑟福根据α粒子的散射实验结果，提出了原子的核式结构模型：原子核聚集了原子的全部正电荷和几乎全部质量，电子在核外绕核运转．
答案：A2．下列对原子结构的认识中，错误的是(　　)
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：原子由位于原子中心的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正确．根据α粒子散射实验知原子核半径数量级为10－15 m，而原子半径的数量级为10－10 m，故A正确，D错误．
答案：D祝您学业有成课件19张PPT。第3节　氢原子光谱原子结构 红外光谱在宝玉石检测中的应用
宝玉石检测基本上是采用无损伤方式，随着宝玉石工艺的不断革新发展，人工优化改善充填技术日益提高．
在宝玉石检测中任何检测手段的应用，在某些方面都存在局限性，红外光谱也不例外．
红外光谱正常的矿物检测样品制备，是先将矿物研磨成粉末状，再渗入白色粉末状溴化钾共同研磨，在压片机上压制成测试圆形薄片，然而宝玉石饰品不可能研磨制备，因而饰品需有一个以上或更多的抛光平面进行测试，也可能需要将饰品重新处理再进行测试，这就是红外光谱测试的局限性．
红外光谱运用于宝玉石检测，用其所长，能较快准确测定宝玉石中(OH)n、H2O、H3O、OH－及高分子材料(硅基聚合物、环氧树脂、塑料)，确定宝玉石名称及优化处理内涵．合成宝玉石虽与天然宝玉石在物理化学性质基本相同，但从某些微细方面也存在差异，这在红外光谱上有不同反应．
天然祖母绿与助熔剂合成祖母绿区别在于天然祖母绿在3400～3800 cm －1有一强吸收峰，助熔剂合成祖母绿无3400～3800 cm－1强吸收峰，这与天然祖母绿中含有一定结晶水(H2O)有关．
红外光谱对检测聚合物充填类饰品具一定的优势，如天然翡翠经酸蚀后聚合物充填处理，在红外光谱图上反映出2827、2928、2942、2969 cm－1吸收峰存在，系高分子材料充填所致，天然翡翠无2827、2928、2942、2969 cm－1吸收峰．
天然紫晶中无3540 cm－1吸收峰，合成紫晶中具3540 cm－1吸收峰．1．光谱
(1)用光栅或棱镜可以把光按波长展开，获得光的波长成分和强度分布的记录．这称作________．有些光谱是一条条的亮线．我们把它们叫做________，这样的光谱叫做________．有的光谱是连在一起的光带．我们把它叫做________．
(2)各种原子的发射光谱都是________，说明原子只发出几种特定频率的光．每种原子都有自己的特征谱线，我们可以用它来鉴别物质和确定物质的________，这种方法称作________．
答案：(1)光谱　谱线　线状谱　连续谱　(2)线状谱
组成成分　光谱分析2．氢原子光谱的实验规律
氢原子光谱的一组谱线(巴耳末系)的波长用一个公式表达：________式子中n只能取________，n＝________，R为一个常数．
3．经典理论的困难
卢瑟福的核式结构很好地解释了α粒子散射实验，但与经典理论相矛盾．既无法解释________．又无法解释________，这样必须要引入新观点．
答案：2. 　 整数　3,4,5……　
3．原子的稳定性　原子光谱的分立特征一、光谱
1．光谱
用光栅或棱镜可以把光波按波长展开，获得光的波长(频率)成分和强度分布的记录，即光谱，用摄谱仪可以得到光谱的照片．
物质的光谱按其产生方式不同可分为两大类：
(1)发射光谱——物体直接发出的光通过分光后产生的光谱．它可分为连续光谱和明线光谱(线状光谱)．
①连续光谱——由连续分布的一切波长的光(一切单色光)组成的光谱．炽热的固体、液体和高压气体的发射光谱是连续光谱，如电灯丝发出的光、炽热的钢水发出的光都形成连续光谱．②明线光谱——只含有一些连续的亮线的光谱．它是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明线光谱．实验证明，每种元素的原子都有一定特征的明线光谱．可以使用光谱管观察稀薄气体发光时的明线光谱．不同元素的原子产生的明线光谱是不同的，但同种元素原子产生的明线光谱是相同的，这意味着，某种物质的原子可从其明线光谱加以鉴别．因此称某种元素原子的明线光谱的谱线为这种元素原子的特征谱线．(2)吸收光谱——高温物体发出的白光通过温度较低的物质时，某些波长的光被该物质吸收后产生的光谱．这种光谱的特点是在连续光谱的背景上由若干条暗线组成的．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．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明线光谱中的一条明线相对应．即某种原子发出的光与吸收的光的频率是特定的，因此吸收光谱中的暗线也是该元素原子的特征普线．
2．光谱分析
由于每种原子都有自己的特征谱线，因此可以根据光谱来鉴别物质和确定它的化学组成，这种方法叫做光谱分析．
做光谱分析时，可以利用明线光谱，也可利用吸收光谱．这种方法的优点是非常灵敏而且迅速．某种元素在物质中含量达10－10克，就可以从光谱中发现它的特征谱线将其检查出来．光谱分析在科学技术中有广泛的应用：(1)检查物体的纯度，(2)鉴别和发现元素，(3)天文学上光谱的红移表明恒星的远离等．二、氢原子光谱
1．氢原子光谱
(1)从氢气放电管可以获得原子光谱，如下图所示是可见光区域的14条谱线．
(2)巴耳末公式
氢原子光谱在可见光区域的14条谱线满足巴耳末公式
，n＝3,4,5，…
R称为里德伯常量，实验测得R＝1.10×107 m－1，巴耳末公式说明氢原子光谱的波长只能取分立值，不能取连续值．
氢原子光谱在红外光和紫外光区域的其他谱线满足与巴耳末公式类似的其他公式，如赖曼系在紫外光区，公式为 ，n＝2,3,4，…2．经典理论的困难
(1)经典物理学无法解释原子的稳定性
按照经典物理学，核外电子在原子核的库仑引力作用下，以一定的速度绕核转动，电子做变加速运动，它产生的电磁场就在变化，而变化的电磁场会激发电磁波，即电子不断把自己绕核转动的能量以电磁波的形式辐射出去．因此电子绕核转动使系统不稳定，电子会失去能量，轨道半径逐渐变小，最后落在原子核上．但是事实不是这样，原子是个很稳定的系统．
(2)经典物理学无法解释原子光谱的分立特征
根据经典电磁理论，电子辐射的电磁波的频率就是它绕核转动的频率．电子越转能量越小，它离原子核就越来越近，转得也就越来越快，这个变化是连续的，也就是说，我们应该看到原子辐射出各种频率(波长)的光，即原子的光谱应该总是连续的，而实际上我们看到的是分立的线状谱． 关于光谱，下列说法中正确的是(　　)
A．太阳光谱是连续光谱
B．稀薄的氢气发光产生的光谱是线状谱
C．煤气灯上燃烧的钠盐汽化后的钠蒸气产生的光谱是线状谱
D．白光通过钠蒸气产生的光谱是线状谱
解析：太阳光谱是太阳光产生的白光，通过太阳周围温度较低的大气时，某些波长的光被太阳大气层中的某些元素吸收从而产生的吸收光谱，所以A不正确；稀薄的氢气发光是原子光谱又叫明线光谱；所以B正确；钠蒸气产生的光谱是原子光谱；C正确；白光通过钠蒸气产生的光谱是吸收光谱，所以D不正确，应选B、C.
答案：BC变式迁移氢原子光谱巴耳末系最小波长与最大波长之比为(　　)
解析：由巴耳末公式 ，n＝3,4,5，…
当n＝∞时，最小波长 ，
当n＝3时，最大波长 ，
得 .
答案：A基础巩固1．对原子光谱，下列说法错误的是(　　)
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：原子光谱为线状谱，A正确；各种原子都有自己的特征谱线，故B错C对；据各种原子的特征谱线进行光谱分析可鉴别物质组成，D正确．
答案：B2．(双选）关于光谱和光谱分析，下列说法中正确的是(　　)
A．太阳光谱和白炽灯光谱都是连续谱
B．霓虹灯产生的是明线光谱
C．进行光谱分析时，只能用明线光谱
D．同一元素吸收光谱的暗线与明线光谱的位置是一一对应的
解析：太阳光谱是吸收光谱，可进行光谱分析；白炽灯光产生的是连续谱；霓虹灯管内充有稀薄气体，产生的光谱为明线光谱．
答案：BD祝您学业有成课件26张PPT。第4节　玻尔的原子模型原子结构 对玻尔理论的评价
玻尔的理论发表后，由于观点特别新颖，以致当时不少物理学家难以接受．例如，瑞利曾认为这篇文章“对我没有用”；斯特恩(1888～1969年，1943年诺贝尔物理学奖获得者)尽管后来对玻尔思想的发展做出了很多贡献，也曾说过：“假如玻尔的理论碰巧是对的活，我们将退出物理学界．”
玻尔用他的原子模型十分成功地用一个公式解释了氢原子的光谱线，不仅与已发现的巴尔末系、帕邢系符合得很好，还预言了一些氢的谱线，后来果然被赖曼发现了．
此外，美国天文物理学家匹克林(1846～1919年)曾于1897年在研究星体光谱和曰冕光谱时发现了一些谱线.1912年，英国曼彻斯特大学的福勒(1868～1940年)在充有氢氦混合物的放电管里也得到一些谱线．他俩都把这些谱线说成是氢谱线．但玻尔根据自己的理论，认为应属于氦离子的，这在当时是一种出人意料之外的新观点．1913年9月，经福勒的助手伊万斯所做的实验证实，玻尔的说法是正确的．这使玻尔的理论经受了一次考验．并在整个物理界取得了“轰动性的效果”．按照希维思的记述，当爱因斯坦听到这个消息时，“他的大眼睛显得越发大了……他告诉我，‘那么，这是最伟大的发现之一’．”
1914年，玻尔的定态能级理论就为德国物理学家弗兰克(1882～1964年)和赫兹(1887～1975年，发现电磁波的赫兹是他的叔父)用实验证实，为此，他们两人获得了1925年度诺贝尔物理学奖．1．玻尔原子理论的基本假设
(1)电子的轨道量子化
玻尔认为，原子中电子在________的作用下，绕原子核做圆周运动．但电子运行轨道的半径不是________，只有当半径大小符合一定条件时，这样轨道才是可能的．电子在轨道上绕核的转动是________，不产生________．
(2)原子的能量量子化
当电子在不同的轨道上运动时．原子处于不同的状态中，具有不同的能量，这些量子化的能量值叫做________．原子中这些具有确定能量的稳定状态，称为________．能量最低的状态叫做________．其他的状态叫做________．
答案：(1)库仑引力　任意的　稳定的　电磁辐射
(2)能级　定态　基态　激发态(3)电磁辐射的频率条件
电子从能量较高的定态轨道(Em)跃迁到能量较低的定态轨道En(m＞n)时，会________能量为hν的光子hν＝________；反之，电子从较低的能量态(En)跃迁到较高的能量态(Em)，________能量为hν的光子，光子的hν＝________.
原子处于________是最稳定的；当原子处于n＝4的能级上时，将可能产生________种频率的光子．
2．弗兰克赫兹实验
弗兰克一赫兹实验采用________轰击________，发现电子损失的能量．也就是汞原子吸收的能量，是分立的，从而证明汞原子的能量确实是________．
3．玻尔模型的局限性
当原子处于不同的状态时．电子在各处出现的概率是不一样的．如果用疏密不同的点子表示电子在各个位置出现的概率，画出图来．就像云雾一样，可以形象地称做________．放出　 Em－En吸收Em－En基态6电子　 汞原子量子化的电子云一、玻尔原子理论的基本假设
1．轨道量子化与定态
(1)轨道量子化
玻尔认为在库仑力作用下，原子中的电子围绕原子核做匀速圆周运动，服从经典力学规律，但是电子的轨道半径不是任意的，只能是某些分立值，这种现象叫做轨道量子化．不同的轨道对应不同的状态，在这些状态中，尽管电子在做变速运动，却不辐射电磁波，因此这些状态是稳定的．
轨道半径rn＝n2r1，n＝1,2，…，轨道最小半径r1＝0.53×10－10 m.
(2)能量量子化与定态
①当电子在不同的轨道上运动时，原子处于不同的状态，原子在不同的状态中具有不同的能量，所以原子的能量也是量子化的．这些量子化的能量叫做能级．原子的这些具有确定能量的稳定状态，称为定态．能量最低的状态叫做基态，其他的状态叫做激发态．②对氢原子而言，核外一个电子绕核运行时，若半径不同，相对应的原子能量也不相同，若使原子电离，外界必须对原子做功，使电子摆脱它与原子核之间的库仑力的束缚，所以原子电离后的能量比原子其他状态的能量都高，我们把原子电离后的能量记为零，则其他状态下的能量值都是负的．
2．频率条件
(1)能级的跃迁
根据玻尔的原子结构模型，原子只能处于一系列不连续的能量状态中，其中原子处于能量最低的基态时最为稳定．原子处在能量较高的激发态时是不稳定的．当原子处在较高能级的激发态时会自发地向较低能级跃迁，可能经过一次或几次跃迁到达基态．(2)光子的发射和吸收的频率条件
原子从能量较高的能级(其能量记为Em)跃迁到能量较低的能级(能量记为En)时，会放出能量为hν的光子(h是普朗克常量)，这个光子的能量由前后两个能级的能量差决定，即hν＝Em－En(m＞n)．
这个式子被称为频率条件，又称辐射条件．
反之，当电子吸收光子时会从较低的能级跃迁到较高的能级，吸收的光子的能量同样由频率条件决定． 玻尔在他提出的原子模型中所做的假没有下例哪项(　　)
A．原子处在具有一定能量的定态中，虽然电子做加速运动，但不向外辐射能量
B．原子的不同能量状态与电子沿不同的圆轨道绕核运动相对应，而电子的可能轨道的分布是不连续的
C．电子从一个轨道跃迁到另一个轨道时，辐射(或吸收)一定频率的光子
D．电子跃迁时辐射的光子的频率等于电子绕核做圆周运动的频率
解析：A、B、C三项都是玻尔提出来的假设，其核心是原子定态概念的引入与能级跃迁学说的提出，也就是“量子化”概念，原子的不同能量状态与电子绕核运动不同的圆轨道相对应，是经典理论与量子化概念的结合．
答案：D点评：正确识记玻尔原子模型的内容是解决本题的关键，应注意电子绕核做圆周运动时，不向外辐射能量，原子辐射的能量与电子绕核运动无关，只由跃迁前后的两个能级的能量差决定．变式迁移1．氢原子放出一个光子后，根据玻尔理论，氢原子的(　　)
A．核外电子的电势能增大
B．核外电子的动能增大
C．核外电子的转动周期变大
D．氢原子的能量增大解析：根据玻尔理论，氢原子由能量较高的定态跃迁到能量较低的定态才辐射出光子，反之会吸收光子，所以D错误．
氢原子放出一个光子后，核外电子进入低级轨道运行，半径减小，由 知，随r变小，电子线速度变大，电子动能增大，所以B正确．
由T＝ 知，r变小，线速度v变大，所以T变小，C错．
当电子由半径大的轨道跃迁到半径小的轨道时，电场力做正功，所以电子电势能变小，A错．
答案：B 二、玻尔理论对氢光谱的解释
1．玻尔理论对巴耳末公式的解释
根据频率条件，辐射的光子的能量hν＝Em－En，巴耳末公式
中的正整数n和2，正好代表电子跃迁之前和跃迁之后所处的定态轨道的量子数n和2.因此，巴耳末公式代表的应该是电子从量子数分别为n＝3,4,5，…的能级向量子数n＝2的能级跃迁时发出的光谱线．
因此根据玻尔理论可以推导出巴耳末公式，并从理论上计算出里德伯常量R的值．所得结果与实验值符合得很好．
同样，玻尔理论也能很好地解释甚至预言氢原子的其他谱线
系．如在紫外光区的赖曼系，公式为 ,n＝2,3，4，…，代表的应该是电子从量子数分别为n＝2,3,4，…的能级向基态跃迁时发出的
光谱线．2．解释稀薄气体导电时的辉光导电现象
通常情况下，原子处于基态，基态是最稳定的．气体导电管中的原子受到高速运动的电子的撞击，有可能跃迁到激发态，处于激发态的原子是不稳定的，会自发地向能量较低的能级跃迁，最终回到基态，放出光子，形成辉光现象．
3．解释原子的特征谱线
原子从高能级向低能级跃迁时放出的光子的能量等于前后两个能级之差．由于原子的能级是分立的，所以放出的光子的能量也是分立的．因此原子的发射光谱只有一些分立的亮线．由于不同的原子具有不同的结构，能级各不相同，因此辐射(或吸收)的光子频率也不相同，这就是不同元素的原子具有不同的特征谱线的原因． 有一群氢原子处于量子数n＝3激发态，当它们跃迁时，(1)可能放出几种能量的光子？(2)在哪两个能级间跃迁时，所发出的光子的波长最长？波长是多少？
解析：由n＝3的激发态向低能级跃迁的路径为n3?n2?n1或n3?n1，其中由n3?n2的跃迁能级差最小，辐射的光子能量最小，波长最长．
(1)共能放出三种能量的光子，即三种频率的光子．
(2)由氢原子能级图，E2＝－3.4 eV，E3＝－1.51 eV.
hν＝E3－E2＝1.89 eV，又知ν＝ ，则有：答案：(1)三种
(2)2、3能级间跃迁发出的光子波长最长，
λ＝6.58×10－7 m
点评：如果氢原子处于高能级，对应量子数为n，则就有可能向量子数为n－1、n－2、n－3…1各能级跃迁，共可形成n－1条谱线，而跃迁至量子数为n－1的氢原子又可向n－2、n－3…1各能级跃迁，共可形成n－2条谱线．同理，还可以形成n－3、n－4…1条谱线．将以上分析结果归纳求和，则从量子数为n对应的能级向低能级n－1、n－2…1跃迁可形成的谱线总数目为(n－1)＋(n－2)＋(n－3)＋…＋1＝n(n－1)/2.变式迁移2．汞原子的能级图如右下图所示．现让一束单色光照射到大量处于基态的汞原子上，汞原子只发出三种不同频率的单色光．那么，关于入射光的能量，下列说法正确的是(　　)
A．可能大于或等于7.7 eV
B．可能大于或等于8.8 eV
C．一定等于7.7 eV
D．包含2.8 eV、4.9 eV、7.7 eV三种
解析：由玻尔理论可知，轨道是量子化的，能级是不连续的，只能发射不连续的单色光．于是要想发出三个不同频率的光，只有从基态跃迁到轨道3上，其能级差为E3－E1＝7.7 eV，故应选C.
答案：C三、玻尔模型的局限性
1．玻尔理论的成功之处和局限性
玻尔的原子理论成功之处在于引入了量子化概念．玻尔理论阐明了光谱的发射和吸收．解释了氢原子光谱的频率规律，即巴耳末公式，并且预言了当时还没有观测到的一些谱线，使量子理论取得了重大进展．
但对于稍微复杂一些的原子，如氦原子，玻尔理论就无法解释它的光谱现象，这说明玻尔理论还没有完全揭示微观粒子的运动规律．玻尔理论的局限性在于保留了过多经典物理理论．如“轨道”等经典概念和有关向心力、牛顿第二定律等牛顿力学规律．实际上牛顿力学在微观领域是不适用的． 2．电子云
建立在量子力学基础上的原子理论认为，核外电子的运动服从统计规律，而没有固定的轨道，人们只能知道电子在核外某处出现的概率大小．结果发现电子在某些地方出现的概率较大，在另一些地方出现的概率较小，电子频繁地出现在这些概率大的地方，如果用疏密不同的点表示电子在各个位置出现的概率，画出图来，就像云雾一样，可以形象地称做电子云．玻尔理论中所谓电子轨道，只不过是电子云中电子出现概率最大的地方．当原子处于不同的状态时，电子在各处出现的概率是不一样的．
右图甲是氢原子处于n＝1的
能级时的电子云；氢原子处于
n＝2的能级时有几个可能状态，
图乙画的是其中一个状态的电子云．基础巩固1．关于假说，有如下表述，其中正确的是(　　)
A．假说是对现实中已知事物或现象的一种简化处理
B．假说是对未知领域的事物或现象提出的一种推测
C．假说是对一个问题的所有幻想和假定
D．假说最终都可以变成科学理论
解析：假说是科学家在探索微观世界的过程中，为把握物质的结构特点而建立的一种模型，它是对未知领域的事物或现象提出的一种推测，然后通过实验或推理去验证它的正确与否．
答案：B2．（双选）欲使处于基态的氢原子激发或电离，下列措施可行的是(　　)
A．用10.2 eV的光子照射
B．用11 eV的光子照射
C．用14 eV的光子照射
D．用10 eV的光子照射
解析：由氢原子能级图算出只有10.2 eV为第2能级与基态之间的能量差，处于基态的氢原子吸收10.2 eV的光子后将跃迁到第一激发态，而大于13.6 eV的光子能使氢原子电离．
答案：AC祝您学业有成课件24张PPT。第1节　实验：探究碰撞中的不变量 动量守恒定律 笛卡儿对物理运动规律的研究
1596年3月13日，在法国西部的希列塔尼半岛上的图朗城，勒内·笛卡儿来到了人间.1616年，勒内·笛卡儿在波埃顿大学获法律博士学位.17世纪以后，数学之所以能有突飞猛进的发展，在很大程度上要归功于笛卡儿创立的坐标几何学．
在贝克曼提出“运动守恒原理”的影响下，笛卡儿开展了对物理学的研究．在1644年出版的《哲学原理》一书中，他弥补了伽利略的不足，认为在运动量守恒这条规律之外，要有其第二级定律三条．第一条定律是如果没有外界的作用，任何物质粒子的状态包括它的大小、形状、位置和运动不会有任何变化．第二条定律是如果物体处在运动之中，那么如无其他原因作用的话，它将继续以同一速度在同一直线方向上运动，既不停下也不偏离原来的方向．笛卡儿最早认识到惯性定律是解决力学问题的关键所在，最早把惯性定律作为原理加以确立．这对后来牛顿的综合工作有着极深远的影响．第三条是关于碰撞的，这个定律指出，一个运动的物体不可能使一个处于静止的且质量更大的物体运动起来，然而由于动量守恒，遇到重的物体在碰撞后将保持它原来的速度而沿其他方向继续运动．笛卡儿总结了碰撞规律，为动量守恒的提出做出重要准备工作．1．一维碰撞
(1)一维碰撞：两个物体碰撞前沿同一直线运动，碰撞后________运动，这样的碰撞叫做一维碰撞．
(2)一维碰撞中速度(矢量)方向的表示方法
在一维碰撞问题中，先规定物体运动速度的某一方向为正方向，如果某物体速度方向与规定的正方向一致，则该物体速度取________值，如果某物体速度方向与规定的方向相反，则该物体速度取________值．
答案：(1)仍沿同一条直线　(2)正　负2．实验案例相关知识
(1)气垫导轨上两滑块的碰撞是一维碰撞，它与光电计时器的配合使用可以迅速测量出两个滑块碰前、碰后的速度：若滑块上挡光条的宽度为d，滑块通过某处光电计时器的挡光时间为Δt，则滑块通过该处的速度v＝________.
(2)若将一小球用长l的细线悬挂起来，并拉起一个与竖起方向成θ的夹角，无初速释放后，小球到达最低处的速度v＝________.
(3)打点计时器打出的纸带能记录运动物体在不同时刻的位移，通过分析纸带上所打点的变化特征可确定物体的运动状态．若所打各点均匀分布，可以判断物体做________运动，若知道打点计时器的频率和纸带上各相邻点间的距离，便可求出物体运动的________．
答案：　 (3)匀速直线　速度一、实验的基本思路
1．设置两个物体碰撞前沿同一直线运动，碰撞后仍沿同一直线运动，也就是做一维碰撞．
与物体运动有关的物理量可能有哪些呢？在一维碰撞的情况下只有物体的质量和物体的速度．设两个物体的质量分别为m1、m2，碰撞前的速度分别为v1、v2，碰撞后的速度分别为v1′、v2′.如果速度与我们设定的方向一致，取正值，否则取负值．
碰撞前后哪个物理量可能是不变的？大致有以下几种可能供同学们去研究．
(1)m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′
(2)m1v12＋m2v22＝m1v1′2＋m2v2′2
(3)
也许还有……2．碰撞可能有很多情形：①两个质量相同的物体相碰撞．②两个质量相差悬殊的物体相碰撞．③两个速度大小相同、方向相反的物体碰撞．④一个运动物体与一个静止物体相碰撞等．⑤两个物体碰撞时可能碰后分开，也可能黏在一起不再分开等．
3．寻找的不变量的特点：在各种碰撞的情况下都不改变．
二、需要考虑的问题
1．保证发生一维碰撞
可以利用凹槽或气垫导轨限定运动在同一直线上进行，如课本“参考案例一”． 2．质量的测量
可以利用天平测量物体的质量.?
3．速度的测量
可以利用运动规律，如利用匀速直线运动中位移、速度、时间关系x＝vt求速度，也可以利用物体带动纸带运动，通过纸带上打点计时器所打的点迹来分析、计算速度．
4．得出结论．三、参考案例
案例(一)
实验装置如下图所示．不同的质量可以通过在滑块上加重物的办法实现．应用气垫导轨很容易控制滑块碰撞前的速度或使它在碰撞前静止．因此，这个方案是本实验的首选．
还有两点值得注意：
(1)原来连在一起的两个物体，由于它们之间具有相互排斥的力而分开，这实际上也是一种碰撞．这种情况可以通过下面的方法实现．
用细线将弹簧片拉成弓形，放置于质量不等的两个滑块之间，并使它们静止，然后烧断细线，弹簧片弹开后落下，两个滑块随即向相反方向运动(如下图甲)．(2)碰撞时难免有能量损失．只有当某个物理量在能量损失较大和损失较小的碰撞中都不变，它才是我们寻找的不变量．在两滑块相碰的端面装上弹性碰撞架(如下图乙)，可以得到能量损失很小的碰撞．在滑块的碰撞端贴胶布，可以增大碰撞时的能量损失．如果在两个滑块的碰撞端分别装撞针和橡皮泥，碰撞时撞针插入橡皮泥中，把两个滑块连成一体运动(图丙)，这样的碰撞中能量损失很大．如果在两个滑块的碰撞端分别贴上尼龙拉扣，碰撞时它们也会连成一体．案例(二)
实验装置如下图甲所示．把两个小球用线悬挂起来，一个小球静止，拉起另一个小球(如图乙)，放下时它们相碰．
可以测量小球被拉起的角度．从而算出落下时的速度；测量被碰撞小球摆起的角度，从而算出被撞后的速度．
也可以用贴胶布、双面胶等方法增大两球碰撞时的能量损失．案例(三)
如下图所示，将打点计时器固定在光滑桌面的一端，把纸带穿过打点计时器，连在小车的后面．让小车A运动，小车B静止．在两小车的碰撞端分别装上撞针和橡皮泥，碰撞时撞针插入橡皮泥中，把两个小车连接成一体，通过纸带测出它们碰撞前后的速度．
将以上三个实验过程中测得的数据填入下表中，然后探究不变量.结论：通过以上实验，你找到的碰撞前后的“不变量”可能是________．　 如右图所示，在实验室用两端带竖起挡板C、D的气垫导轨和有固定挡板的质量都是M的滑块A、B，做探究碰撞中不变量的实验：(1)把两滑块A和B紧贴在一起，在A上放质量为m的砝码，置于导轨上，用电动卡销卡住A和B，在与A和B的固定挡板间放一弹簧，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，同时起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碰撞时，电子计时器自动停表，记下A至C运动时间t1，B至D运动时间t2.
(3)重复几次取t1、t2的平均值．
请回答以下几个问题：
①在调整气垫导轨时应注意 ____________________________；
②应测量的数据还有________________________________；
③作用前A、B两滑块速度与质量乘积之和为______，作用后A、B两滑块速度与质量乘积之和为________．解析：①为了保证滑块A、B作用后做匀速直线运动，必须使气垫导轨水平，需要用水平仪加以调试．
②要求出A、B两滑块在卡销放开后的速度，需测出A至C的时间t1和B至D的时间t2，并且要测出两滑块到挡板的距离L1和L2，再由公式v＝ 求出其速度．
③设向左为正方向，根据所测数据求得两滑块的速度分别为 碰前两物体静止，v＝0，速度与质量乘积之和为0，碰后两滑块的速度与质量乘积为
答案：①用水平仪测量使得导轨水平　②A至C的距离L1、B至D的距离L2　③0　
点评：要求两物体在碰撞前后质量与速度乘积的关系，就要根据不同的仪器直接或间接测量，最后比较在误差范围内其乘积是否相等即可．变式迁移某同学用下图甲所示装置通过半径相同的A、B两球的碰撞来寻找不变量，图中SQ是斜槽，QR为水平槽，实验时先使A球从斜槽上某一固定位置G由静止开始滚下，落到位于水平地面的记录纸上，留下痕迹，重复上述操作10次，得到10个落点痕迹，再把B球放在水平槽上靠近槽末端的地方，让A球仍从位置G由静止开始滚下，和B球碰撞后，A、B球分别在记录纸上留下各自的落点痕迹，重复这种操作10次，图中O是水平槽末端口在记录纸上的垂直投影点，P为未放被碰小球B时A球的平均落点，M为与B球碰后A球的平均落点，N为被碰球B的平均落点．若B球落点痕迹如下图乙所示，其中米尺水平放置，且平行于OP，米尺的零点与O点对齐．（图见下页）(1)碰撞后B球的水平射程应为________cm.
(2)在以下选项中，哪些是本次实验必须进行的测量？答：________(填选项号)．
A．水平槽上未放B球时，测量A球落点位置到O点的距离
B．A球与B球碰撞后，测量A球落点位置到O点的距离
C．测量A球或B球的直径
D．测量A球和B球的质量
E．测量G点相对于水平槽面的高度解析：(1)将10个点圈在圆内的最小圆的圆心作为平均落点，可由刻度尺测得碰撞后B球的水平射程为64.7 cm，因最后一位数字为估计值，所以允许误差±0.5 cm，因此64.2 cm和65.2 cm也是正确的．
(2)从同一高度做平抛运动飞行的时间t相同，而水平方向为匀速直线运动，故水平位置x＝vt，所以只要测出小球飞行的水平位移，就可以用水平位移代替平抛初速度，即碰撞前后的速度，证明 是否相等，即可以说明两个物体碰撞前后各自的质量与其速度的乘积之和是否相等，故必须测量的是两球的质量和水平射程，即选项A、B、D是必须进行的测量．
答案：(1)64.7 cm(64.2～65.2 cm均可)　(2)ABD基础巩固1．（多选）在课本p 参考案例(二)中，下列说法正确的是(　　)
A．悬挂两球的细绳长度要适当，且等长
B．由静止释放小球以便较准确地计算小球碰前的速度
C．两小球必须都是钢性球，且质量相同
D．两小球碰后可以粘合在一起共同运动
解析：两绳等长能保证两球正碰，以减小实验误差，所以A正确．由于计算碰撞前速度时用到了mgh＝ mv2－0，即初速度为0，B正确．本实验中对小球的性能无要求，C错误．两球正碰后，有各种运动情况，所以D正确．
答案：ABD52．在“探究验证”实验一中，若绳长l，球1、2分别由偏角α和β静止释放，则在最低点碰撞前的速度大小分别为________、________.若碰撞后向同一方向运动最大偏角分别为α′和β′，则碰撞后两球的瞬时速度大小分别为________、________.祝您学业有成课件28张PPT。第2节　动量和动量定理动量守恒定律 汽车安全带的作用
按照公安部通告精神，自1993年7月1日起，上路行驶的小型客车驾驶员和前排座乘车人员必须使用安全带．
使用安全带的主要目的有二：一是减少人员伤害，二是保障交通安全．据报道，1989年在美国加利福尼亚州发生的6.9级地震中，震塌了该地一条高速公路，在公路上面汽车里的人大部分当即死亡，但部分系安全带的人却幸免于难．因此不少人认为，应使用法律手段来让更多的人系上安全带．我国公安部关于使用安全带的通告，正是以法律手段来保障交通安全，减轻交通事故造成人身伤害是非常必要的．
现就使用安全带的力学原理分析如下：我们知道在高速公路上行驶的汽车，时速不准超过130 km/h.在普通公路上，时速限制根据路面情况和车道的多少定在90～110 km之间．一辆高速行驶的汽车当遇到紧急情况时，在很短的时间(2 s)内停下来，会发生什么情况呢？很显然，为了使驾驶员与汽车一起停住，必须对他有一个作用力，该力的大小可用下面的方法计算．设汽车行驶速度v0＝108 km/h，即v0＝30 m/s，乘客质量m＝60 kg，据动量定理Ft＝mv′－mv0，其中t＝2 s，v′＝0.所以，F＝mv0/t＝－900 N，负号表示力的方向与汽车运动方向相反．因此驾驶员与汽车一起停住，必须对他施加900 N的作用力，此力大大超过了车座与驾驶员裤子之间的摩擦力．若没有这个作用力，由于惯性驾驶员将沿直线做匀速运动，与此同时，由于汽车急剧制动，做减速运动，若不采取措施，驾驶员将会与前面的障碍物或挡风玻璃发生碰撞．而系上安全带以后，此力可由安全带提供，故安全带虽不起眼，但能保护人的生命；为了你的安全，请您使用安全带！1．动量
(1)定义：运动物体的________和它的________的乘积叫做物体的动量．
(2)表达式：________.
(3)单位：千克米每秒，符号kg·m·s－1.
(4)方向：动量是矢量，它的方向与________相同．
答案：质量　速度　p＝mv　速度的方向2．动量定理
(1)冲量(I)
①定义：物理学中把________叫做力的冲量，常用字母________表示，表达式为________．
②冲量的单位是________．
③冲量是________量，恒力的冲量方向与________方向一致，冲量的运算遵守________定则．
④冲量是________量，它是力对________的积累．
(2)动量定理：物体在一个过程始末的________等于它在这个过程中所受力的________，其表达式为________，也可写成________．
答案：(1)①力与力作用时间的乘积　I　I＝F·Δt
②牛·秒(N·s)　③矢　恒力　平行四边形　④过程　时间　(2)动量变化量　冲量　I＝p′－p＝Δp
F·Δt＝Δp＝p′－p＝mv′－mv一、动量
1．动量与速度
它们都是描述物体运动状态的物理量，但有重要区别．速度是一个运动学量，它只能描述物体运动的快慢；动量是一个动力学量，它描述物体在一个运动状态下运动量的大小．速度相同的足球和铅球，它们的运动快慢相同．但运动员敢用头去顶足球，却不敢用头去顶铅球，这说明速度相同的足球和铅球其运动量不同，产生的机械效果不同，动量就是描述这种不同．引入动量概念就能够反映物体受到外力冲量后，其机械运动的变化情况．2．动量与动能
动量和动能都是描述物体运动状态的物理量，运动物体在某一时刻既有动量又有动能．由于动量 p＝mv，动能 Ek＝ mv2，因此可知它们的联系是 其重要区别是：①动量是矢量，动能是标量．对确定物体来说，其动量变化[动量的大小或(和)方向发生变化]时，动能不一定变化(动量大小不变时，动能不变化)；动能变化(速度大小改变)时，动量一定变化．②动能的变化与力的功相联系，动量的变化与力的冲量相联系．3．动量的变化量
(1)动量是矢量，它的大小p＝mv，方向与速度的方向相同．因此，速度发生变化时，物体的动量也发生变化．速度的大小或方向发生变化时，速度就发生变化，物体具有的动量的大小或方向也相应发生了变化，我们就说物体的动量发生了变化．
设物体的初动量p1＝mv1，末动量p2＝mv2，
则物体动量的变化
Δp＝p2－p1＝mv2－mv1
由于动量是矢量，因此，上式一般意义上是矢量式．动量改变有三种情况：①动量的大小和方向都发生变化，对同一物体而言p＝mv，则物体的速度的大小和方向都发生变化；②动量的方向改变而大小不变，对同一物体来讲，物体的速度方向发生改变而速度大小没有变化，如匀速圆周运动的情况；③动量的方向没有发生变化，仅动量的大小发生变化，对同一物体来说，就是速度的方向没有发生变化，仅速度的大小改变．
(2)动量的变化量Δp是用末动量减去初动量．
(3)动量的变化量Δp是矢量，其方向与速度的改变量Δv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？变化了多少？
解析：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．
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．变化了1.2 kg·m/s.点评：动量及动量变化都是矢量，在进行动量变化分析时，首先规定正方向，这样各矢量中与正方向一致的取正值，与正方向相反的取负值．正、负表示方向，不表示大小．变式迁移1．将质量为0.2 kg的物体以6 m/s的速度竖直向上抛出，当落回抛出点时，速度的大小仍为6 m/s，求物体的动量的变化量Δp是多少？
解析：初、末状态物体的速度方向不同，所以动量发生了变化．
取向上的方向为正方向，则初动量：
p＝mv＝0.2×6 kg·m/s＝1.2 kg·m/s
末动量：
p′＝mv′＝0.2×(－0.6)kg·m/s＝－1.2 kg·m/s
动量的变化量：
Δp＝p′－p＝(－1.2－1.2)kg·m/s＝－2.4 kg·m/s
负号表示Δp方向竖直向下．
答案：2.4 kg·m/s　竖直向下二、动量定理
1．冲量
(1)定义：力与力的作用时间的乘积叫力的冲量．用I表示．
注：冲量是描述力对时间积累效果的物理量，所以说冲量是一个过程量．
(2)表达式：I＝Ft.
注：上式中的F一般是指恒力，即恒力的冲量可以用I＝Ft来求．但在计算时要明确哪一个力在哪一段时间内的冲量．
(3)冲量的矢量性
冲量是矢量，它的方向由力的方向决定．
(4)冲量的单位
冲量的单位由力的单位和时间的单位共同决定，在国际单位制中，冲量的单位是“牛·秒”，符号“N·s”．注：①如果力的方向是恒定的，则冲量的方向与力的方向相同．如果力的方向是变化的，则冲量的方向与相应时间内物体动量变化量的方向相同．
②冲量的运算服从平行四边形定则．如果物体所受的每一个外力的冲量都在同一条直线上，那么选定正方向后，每一个力的冲量的方向可以用正、负号表示，此时冲量的运算就可简化为代数运算．
2．动量定理
(1)内容：物体在一个过程始末的动量变化量等于它在这个过程中所受力的冲量. 这个关系叫做动量定理．
(2)表达式：I＝Δp或Ft＝mv′－mv.(3)对动量定理的理解：
①动量定理反映了合外力的冲量是动量变化的原因．
②动量定理的表达式是矢量式，它说明合外力的冲量跟物体动量变化量不仅大小相等，而且方向相同．
注：运用动量定理解题时，要注意正方向的规定．
③动量的变化率和动量的变化量
由动量定理可得出 ，它说明动量的变化率决定于物体所受的合外力．
而动量定理I＝Δp知动量的变化量取决于合外力的冲量，它不仅与物体的受力有关，还与力的作用时间有关．(4)用动量定理解释的现象一般可分为两类：
①物体的动量变化Δp一定，由动量定理Ft＝Δp可知，若力的作用时间t越短，则作用力F越大，因此在需要增大作用力时，可尽量缩短作用时间，如打击、碰撞等过程，若力的作用时间越长，则作用力F就越小，因此在需要减小作用力时，可设法延长力的作用时间，如利用软垫、弹簧的缓冲作用来延长作用的时间．
②作用力F一定，由动量定理Ft＝Δp可知，力的作用时间越长，动量的变化就越大；力的作用时间越短，动量的变化就越小．　 两个质量相等的物体在同一高度沿斜角不同的两个光滑斜面由静止开始自由下滑，在它们到达斜面底端的过程中(　　)
A．重力的冲量相同　　　　
B．斜面弹力的冲量不同
C．斜面弹力的冲量均为零
D．合力的冲量不同解析：设斜面高h，倾角为θ，物体质量为m，可求得物体滑至斜面底端时的速率为 ，所用时间 .由冲量定义可求得重力的冲量大小为IG＝mgt＝ ，方向竖直向下；斜面弹力冲量大小为 IN＝mgtcosθ＝ ，方向垂直斜面向上；合力的大小为mgsinθ，I合＝mgtsinθ＝m ，方向沿斜面向下(与合力方向相同)．
可知，两种情况重力冲量大小不同，方向相同；弹力冲量大小与方向均不相同；合力冲量大小相等，方向不同．
答案：BD点评：冲量是矢量，只有大小相等、方向相同的冲量才相同．本题易发生问题的地方是：①把力的冲量和该力是否做功混淆，认为弹力的冲量为零；②误认为重力的冲量方向沿斜面方向；③忽略冲量的矢量性，错误地认为两种情况下合力冲量相同(大小相等，方向不同)；④当物体同时受多个力作用时，混淆某力的冲量与合外力的冲量． 变式迁移2．质量为m的钢球自高处落下，以速度大小为v1碰地，竖直向上弹回，碰撞时间极短，离地的速度大小为v2.在碰撞过程中，地面对钢球冲量的方向和大小为(　　)
A．向下，m(v1－v2) B．向下，m(v1＋v2)
C．向上，m(v1－v2) D．向上，m(v1＋v2)
解析：物体以竖直速度v1与地面碰撞而又以v2的速度反弹．物体在与地面碰撞过程中的初、末状态动量皆已确定．根据动量定理便可以求出碰撞过程中钢球受到的冲量．
设垂直地面向上的方向为正方向，对钢球应用动量定理得
Ft－mgt＝mv2－(－mv1)＝mv2＋mv1.
由于碰撞时间极短，t趋于零，则mgt趋于零．
所以Ft＝m(v2＋v1)，即弹力的冲量方向向上，
大小为m(v2＋v1)．
答案：D基础巩固1．下列关于动量的一些说法，正确的是(　　)
A．质量大的物体，其动量一定大
B．质量和速率都相同的物体，它们的动量一定相同
C．一个物体的运动状态变化，它的动量一定改变
D．物体的动能不变，它的动量也一定不变解析：根据动量的定义可知，物体的动量是由质量和速度共同决定的，故A选项错，因为动量是矢量，它的方向与速度的方向相同，质量和速率都相同的物体，它们的动量大小一定相同，但方向却不一定相同，故B选项错．物体的运动状态变化，说明它的速度一定发生变化，所以它的动量也就发生了变化，故C选项正确．因为动能是标量，动量是矢量，当物体的动能不变时，根据两者的数值关系式p＝ 可知动量的大小不变，但方向却可能变化，比如匀速圆周运动，故D选项错误．
答案：C2．下面关于物体动量和冲量的说法错误的是(　　)
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，就是它所受合外力的冲量方向
D．物体所受合外力越大，它的动量变化就越快
解析：由Ft＝Δp知，Ft越大，Δp越大，但动量不一定大，它还与初状态的动量有关；冲量不仅与Δp大小相等，而且方向相同．由F＝ 知，物体所受合外力越大，动量变化越快．
答案：A祝您学业有成课件26张PPT。第3节　动量守恒定律动量守恒定律 两位同学在公园里划船．租船的时间将到，他们把小船划向码头．当小船离码头大约1.5 m左右时，有一位同学心想：自己在体育课上立定跳远的成绩从未低于2 m，跳到岸上绝对没有问题．于是他纵身一跳，结果却掉到了水里．他为什么不能如她所想的那样跳到岸上呢？这里涉及人和船两个物体相互作用的问题，这位同学在跳前后遵循动量守恒定律．他在向前跳的同时，船也要向后运动，她跳远的速度和距离应是相对于船的，而不是相对于水面的．1．系统：碰撞问题的研究对象不是一个物体，而是两个或两个以上的物体．我们说这两个物体组成了一个力学系统．
2．内力：系统内物体之间的相互作用力．
3．外力：除系统内物体之间的相互作用力之外的其他力叫做外力．
4．动量守恒定律
(1)内容：如果一个系统不受外力，或者____________，这个系统的总动量保持不变．
(2)表达式：________
对两个物体组成的系统，可写为：
m1v1＋m2v2＝________
(3)适用条件(具备下列条件之一)：
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在某一方向上内力远大于外力．(4)适用范围：
动量守恒定律是自然界普遍适用的基本规律之一，它既适用于宏观、低速物体，也适用于________物体．
5．动量守恒定律的普适性
(1)动量守恒定律只涉及过程的________两个状态，与物体相互作用过程的细节________，可简化问题．
(2)近代物理中的________、________领域，牛顿运动定律不适用，动量守恒定律________．
(3)电磁波也具有动量，它与粒子的相互作用________动量守恒定律．
答案：4．(1)所受外力的矢量和为零　(2)p1＝p2　(3)m1v′1＋m2v′2　(4)微观、高速　5.(1)始末、无关　(2)高速、微观，仍适用，遵守一、动量守恒定律
1．系统、内力和外力
(1)系统
有相互作用的两个(或两个以上)的物体通常称为系统．
(2)内力和外力
系统中各物体之间的相互作用力叫内力，系统外部其他物体对系统的作用力叫外力．
注：内力和外力与系统的划分有关．例如甲、乙、丙三物体均有相互作用，如果以三个物体为系统，则甲、乙、丙相互之间的作用均为内力；如果以甲、乙两个物体为系统，则甲、乙间的相互作用为内力，丙对甲、乙的作用为外力．
2．动量守恒定律
(1)动量守恒定律的表述和表达式.
①定律表述：如果一个系统不受外力，或者所受外力的矢量和为零，这个系统的总动量保持不变．这就是动量守恒定律．②数学表达式：p＝p′
在一维情况下，对由A、B两物体组成的系统有：
m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′.
(2)动量守恒定律的条件
①系统内的任何物体都不受外力作用，这是一种理想化的情形，如天空中两星球的碰撞，微观粒子间的碰撞都可视为这种情形．
②系统虽然受到了外力的作用，但所受合外力都为零，像光滑水平面上两物体的碰撞就是这种情形，两物体所受的重力和支持力的合力为零．
③系统所受的外力远远小于系统内各物体间的内力时，系统的总动量近似守恒．抛出去的手榴弹在空气中爆炸的瞬间，火药的内力远大于其重力，重力完全可以忽略不计，动量近似守恒．两节火车车厢在铁轨上相碰时，在碰撞瞬间，车厢的作用力远大于铁轨给车厢的摩擦力，动量近似守恒．④系统所受的合外力不为零，即F外≠0，但在某一方向上合外力为零(Fx＝0或Fy＝0)，则系统在该方向上动量守恒．
注：①m1、m2分别是A、B两物体的质量，v1、v2分别是它们相互作用前的速度，v1′、v2′分别是它们相互作用后的速度．
②动量守恒定律的表达式是矢量式，解题时选取正方向后用正、负来表示方向，将矢量运算变为代数运算．
③若物体A的动量增加ΔpA，B物体的动量减少ΔpB，则ΔpA＝ΔpB.
④动量守恒指整个作用过程中总动量没有变化，不是两个状态动量相等．(3)对动量守恒定律的理解
①研究对象：牛顿第二定律、动量定理的研究对象一般为单个物体，而动量守恒定律的研究对象则为两个或两个以上相互作用的物体所组成的系统．
②研究阶段：动量守恒是对研究系统的某过程而言，所以研究这类问题时要特别注意分析哪一阶段是守恒阶段．
③动量守恒的条件是系统不受外力或所受的合外力是零，这就意味着一旦系统所受的合外力不为零，系统的总动量将发生变化．所以，合外力才是系统动量发生改变的原因，系统的内力只能影响系统内各物体的动量，但不会影响系统的总动量．④动量守恒指的是总动量在相互作用的过程中时刻守恒，而不是只有始末状态才守恒，实际列方程时，可在这守恒的无数个状态中任选两个状态来列方程．
⑤系统动量守恒定律的三性：
a．矢量性．公式中的v1、v2、v1′和v2′都是矢量．只有它们在同一直线上时，并先选定正方向，确定各速度的正、负(表示方向)后，才能用代数方程运算，这点要特别注意．
b．参考系的同一性．速度具有相对性，公式中的v1、v2、v1′和v2′均应对同一参考系而言，一般均取对地的速度．
c．状态的同一性，相互作用前的总动量，这个“前”是指相互作用前的某一时刻，所以v1、v2均是此时刻的瞬时速度；同理v1′、v2′应是相互作用后的同一时刻的瞬时速度． 在光滑水平面上A、B两小车中间有一弹簧，如图所示，用手抓住小车并将弹簧压缩后使小车处于静止状态．将两小车及弹簧看作一个系统，下面说法错误的是(　　)
A．两手同时放开后，系统总动量始终为零
B．先放开左手，再放开右手后，动量不守恒
C．先放开左手，后放开右手，总动量向左
D．无论何时放手，两手放开后，在弹簧恢复原长的，系统总动量都保持不变，但系统的总动量不一定为零解析：在两手同时放开后，水平方向无外力作用，只有弹簧的弹力(内力)，故动量守恒，即系统的总动量始终为零，所以选项A正确．先放开左手，再放开右手后，是指两手对系统都无作用力之后的那一段时间，系统所受合外力也为零，即动量是守恒的，所以选项B错误．先放开左手，系统在右手作用下，产生向左的冲量，故有向左的动量，再放开右手后，系统所受合外力也为零，即系统的动量仍守恒，即此后的总动量向左，所以选项C正确．其实，无论何时放开手，只要是两手都放开就满足动量守恒的条件，即系统的总动量保持不变．若同时放开，那么作用后系统的总动量就等于放手前的总动量，即为零；若两手先后放开．那么两手都放开的总动量就与放开最后一只手系统所具有的总动量相等，即不为零，所以选项D正确．
答案：B点评：判断系统的动量是否守恒时，要注意动量守恒的条件是系统不受外力或所受外力之和为零．因此，要区分清系统中的物体所受的力哪些是内力，哪些是外力．应选准系统，并且紧紧抓住动量守恒的条件．变式迁移1．如图所示，两带电的金属球在绝缘的光滑水平桌面上，沿同一直线相向运动，A带电－q，B带电＋2q，下列说法正确的是(　　)
A．相碰前两球运动中动量不守恒
B．相碰前两球的总动量随距离减小而增大
C．两球相碰分离后的总动量不等于相碰前的总动量，因为碰前作用力为引力，碰后为斥力
D．两球相碰分离后的总动量等于碰前的总动量，因为两球组成的系统合外力为零
解析：两球组成的系统，碰撞前后的相互作用力，无论是引力还是斥力，合外力总为零，动量守恒，故D选项对．
答案：D二、动量守恒定律的应用方法
1．确定所研究的物体系：动量守恒定律是以两个或两个以上相互作用的物体系为研究对象，并分析此物体系是否满足动量守恒的条件．即这个物体系是否受外力作用，或合外力为零(或近似为零)．显然物体系内力(即系统内物体间的相互作用力)仍然存在，这些相互作用的内力，使每个物体的动量变化，但这个物体系的总动量守恒．
2．建立坐标系，选定方向：如果所研究的物体系中每个物体的动量都在同一直线上，则需选定某方向为正方向，以判断每个速度的正负；如果这些动量不是在同一直线上，则必须建立一个直角坐标系，并把各个速度进行正交分解，此时，只要某一个方向上(x方向或y方向)系统不受外力或合外力为零时，则有：
m1v1x＋m2v2x＝m1v1x′＋m2v2x′
m1v1y＋m2v2y＝m1v1y′＋m2v2y′3．确定参考系：如果所研究的物体系中的物体在做相对运动，此时应特别注意选定某一静止或匀速直线运动的物体作为参考系，定律中各项动量都必须是对同一参考系的速度．一般选地球为参考系．
4．列方程，求解作答：按以上方法正确地确定相互作用前后速度的正负和大小后，列出正确的方程．即：m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′.
保持方程两边单位一致的前提下，代入数据进行求解作答．　 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．
解析：两球都在光滑水平面上运动，碰撞过程中系统所受合外力为零，因此系统动量守恒．
碰撞前两球动量已知，碰撞后B球静止，取A球初速度方向为正，由动量守恒定律有：mAvA＋mBvB＝mAvA′
即碰后A球速度大小为0.67 m/s，方向向左．
答案：0.67 m/s，方向向左
点评：动量守恒定律是矢量式，应特别注意始末状态动量的方向．很多同学在解题时没有注意到这一点而导致出错，或在解出速度数值后没有说明方向．变式迁移 2．如右图所示，一个质量为5.4 kg的保龄球，
撞上一只质量为1.7 kg原来静止的球瓶，此后球瓶以
3.0 m/s的速度向前飞出，而保龄球以1.8 m/s的速度
继续向前运动，求保龄球碰撞前的运动速度．
解析：保龄球的质量m1＝5.4 kg，球瓶的质量m2＝1.7 kg.设碰撞前保龄球的速度为v1，球瓶的速度v2＝0，两者组成的系统的总动量p＝m1v1＋m2v2＝m1v1＝5.4 kg×v1.
碰撞后保龄球的速度v′1＝1.8 m/s，球瓶的速度v′2＝3.0 m/s，系统的总动量p′＝m1v′1＋m2v′2＝5.4 kg×1.8 m/s＋1.7 kg× 3.0 m/s＝14.82 kg·m/s.
根据动量守恒定律有p＝p′.
所以保龄球碰撞前的运动速度v1＝2.7 m/s.
答案：2.7 m/s.基础巩固1．如图所示，质量分别为m1、m2的两个小球A、B，带有等量异种电荷，通过绝缘轻弹簧相连接，置于绝缘光滑的水平面上．突然加一水平向右的匀强电场后，两球A、B将由静止开始运动，对两小球A、B和弹簧组成的系统，在以后的运动过程中，以下说法正确的是(设整个过程中不考虑电荷间库仑力的作用，且弹簧不超过弹性限度)(　　)
A．系统机械能不断增加　 B．系统机械能守恒
C．系统动量不断增加 D．系统动量守恒解析：对A、B组成的系统，所受电场力为零，这样系统在水平方向上所受外力为零，系统的动量守恒；对A、B及弹簧组成的系统，有动能、弹性势能、电势能三者的相互转化，故机械能不守恒．
答案：D2.一炮艇总质量为M，以速度v0匀速行驶，从艇上以相对海岸的水平速度v沿前进方向射出一质量为m的炮弹，发射炮弹后艇的速度为v′,若不计水的阻力，则下列各关系式中正确的是（ ）
A.?Mv0=（M-m）v′+mv?
?B.?Mv0=（M-m）v′+m（v+v0）?
?C.?Mv0=（M-m）v′+m（v+v0）?
?D.?Mv0=Mv′+mv?解析：发射炮弹的过程中动量守恒，则由动量守恒定律得：Mv0=（M-m）v′+mv,故?A?正确.?
答案：?A??祝您学业有成课件29张PPT。第4节　碰撞 动量守恒定律 鸟击落飞机
我们知道，运动是相对参考系而言的，当鸟儿与飞机相对而行时，虽然鸟儿的速度不是很大，但是飞机的飞行速度很大，这样对于飞机来说，鸟儿的速度就很大．速度越大，撞击的力量就越大．
比如一只0.45 kg的鸟，撞在速度为80 km/h的飞机上时，就会产生1500 N的力，要是撞在速度为960 km/h的飞机上，那就要产生21.6×105 N的力．如果是一只1.8 kg的鸟撞在速度为700 km/h的飞机上，产生的冲击力比炮弹的冲击力还要大，所以浑身是肉的鸟儿也能变成击落飞机的“炮弹”．
1962年11月，赫赫有名的“子爵号”飞机正在美国马里兰州伊利奥特布上空平稳地飞行，突然一声巨响，飞机从高空中栽了下来，事后发现酿成这场空中悲剧的罪魁祸首是一只在空中慢慢翱翔的天鹅．在我国也发生过类似的事情.1991年10月6日，海南海口市乐东机场，海军航空兵的一架“014号”飞机腾空而起，突然“砰”的一声巨响，机体猛然一颤，飞行员发现左前三角挡风玻璃完全破碎，令人庆幸的是飞行员凭着顽强的意志和娴熟的技术使飞机平稳地降落在跑道上，究其原因是一只迎面飞来的小鸟．
瞬间的碰撞会产生巨大冲击力的事例，不只发生在鸟与飞机之间，也可发生在鸡与汽车之间．
如果一只1.5 kg的鸡与速度为54 km/h的汽车相撞时产生的力有2800 N之多．一次，一位汽车司机开车行驶在乡间公路上，突然一只母鸡受惊，猛然在车前跳起，结果冲破汽车前窗，一头撞进驾驶室，并使司机受了伤，可以说，汽车司机没有被母鸡撞死真算是幸运． 1．弹性碰撞和非弹性碰撞
(1)弹性碰撞：如果碰撞过程中________，这样的碰撞叫做弹性碰撞，如右图所示碰撞中，由动量守恒得 ________ ＝ m1v1′＋ m2v2′，由机械能守恒得________
＝ m1v1′2＋ m2v2′2，解得v1′＝________，
v2′＝________.
①若m1＝m2，则有v1′＝________，v2′＝________；
②若m1?m2，则有v1′＝________，v2′＝________；
③若m1?m2，则有v1′＝________，v2′＝________.
(2)非弹性碰撞：如果碰撞过程中________，这样的碰撞叫做非弹性碰撞．若两个物体碰撞后成为一个整体，即它们相对________，这样的碰撞叫做完全非弹性碰撞，如上图所示发生完全非弹性碰撞，则有动量守恒m1v1＝________；碰撞损失机械能ΔE＝________.
答案：（1）机械能守恒　m1v1 　
　①0　v1　②v1　2v1　③－v1　0
(2)机械能不守恒　静止　(m1＋m2)v　v2．对心碰撞和非对心碰撞
(1)对心碰撞(正碰)：两个球在碰撞之前运动速度与两球心连线在________上，碰撞之后两球的速度仍________，这种碰撞称为对心碰撞，即正碰．
(2)非对心碰撞：两个球在碰撞之前运动速度与两球心连线________，碰撞之后两球的速度会________原来两球心的连线，这样的碰撞称为非对心碰撞．
3．散射
微观粒子之间的作用力是________力，它们之间的碰撞与宏观物体不同，粒子相互________时并不发生直接接触，因此微观粒子的碰撞又叫做散射．
答案：2．(1)同一条直线　在同一条直线上　(2)不在同一条直线上　偏离　3.保守　接近一、弹性碰撞和非弹性碰撞
1．弹性碰撞
在弹性力作用下，碰撞过程只产生机械能的转移，系统内无机械能的损失的碰撞，称为弹性碰撞．
举例：通常情况下的钢球、玻璃球等坚硬物体之间的碰撞及分子、原子等之间的碰撞皆可视为弹性碰撞．
注：弹性碰撞后的物体不发生永久性的形变，不裂成碎片，不粘在一起，不发生热传递及其他变化．
2．非弹性碰撞
(1)非弹性碰撞：受非弹性力作用，使部分机械能转化为内能的碰撞称为非弹性碰撞．
(2)完全非弹性碰撞：是非弹性碰撞的特例，这种碰撞的特点是碰后粘在一起(或碰后具有共同的速度)，其动能损失最大．
注：碰撞后发生永久性形变、粘在一起、摩擦生热等的碰撞往往为非弹性碰撞．3．碰撞中的临界问题
相互作用的两个物体在很多情况下皆可当作碰撞处理，那么对相互作用中两物体相距恰“最近”、相距恰“最远”或恰上升到“最高点”等一类临界问题，求解的关键都是“速度相等”．具体分析如下：
(1)如下图(甲)所示，光滑水平面上的A物体以速度v去撞击静止的B物体，A、B两物体相距最近时，两物体速度必定相等，此时弹簧最短，其压缩量最大．(2)如上图(乙)所示，物体A以速度v0滑到静止在光滑水平面上的小车B上，当A在B上滑行的距离最远时，A、B相对静止，A、B两物体的速度必定相等．
(3)如下图所示所示，质量为M的滑块静止在光滑水平面上，滑块的光滑弧面底部与桌面相切，一个质量为m的小球以速度v0向滑块滚来．设小球不能越过滑块，则小球到达滑块的最高点时(即小球竖直方向上的速度为零)，两物体的速度肯定相等(方向为水平向右)．　 质量为m1的物体，以速度v1与原来静止的物体m2发生完全弹性碰撞，如右图所示，设碰撞后它们的速度分别为v1′和v2′，试用m1、m2、v1表示v1′和v2′.
解析：碰撞过程都要遵守动量守恒定律，据此可以列出包含上述各已知量和未知量的方程．弹性碰撞中没有机械能损失，于是可以列出另一个方程．两个方程联立，把v1′和v2′作为未知量解出来就可以了．
根据动量守恒定律：m1v1＝m1v1′＋m2v2′，
根据完全弹性碰撞过程中机械能守恒有：
由以上两式解得：碰撞结束时m1的速度v1′＝ ①
m2的速度v2′＝ .②答案：
点评：(1)当m1＝m2，即两物体的质量相等时，由①②两式得v1′＝0，v2′＝v，即两者交换速度．
(2)当m1?m2时，即第一个物体的质量比第二个物体大得多时，m1－m2≈m1，m1＋m2≈m1，由①②式得v1′＝v1，v2′＝
(3)当m1?m2时，即第一个物体的质量比第二个物体小得多时，m1－m2≈－m2，≈0，由①②式得v1′＝－v1，v2′＝0.变式迁移1.如图所示，在水平光滑直导轨上，静止着三个质量均为m＝1 kg的相同小球A、B、C，现让A球以v0＝2 m/s的速度向B球运动，A、B两球碰撞后粘合在一起，两球继续向右运动并跟C球碰撞，碰后C球的速度vC＝1 m/s.求：
①A、B两球碰撞后瞬间的共同速度；
②两次碰撞过程中损失的总动能．解析：①A、B相碰满足动量守恒mv0＝2mv1
得A、B两球碰撞后瞬间的共同速度v1＝1 m/s
②两球与C碰撞同样满足动量守恒2mv1＝mvC＋2mv2
得两球碰后的速度：v2＝0.5 m/s
两次碰撞损失的动能：
答案：①1 m/s　②1.25 J二、对心碰撞和非对心碰撞
1．对心碰撞
两球碰撞时，碰撞之前球的运动速度与两球心的连线在同一条直线上，碰撞之后两球的速度仍沿着这条直线，这种碰撞称为对心碰撞，也叫正碰．
注：发生对心碰撞的两物体，碰撞前后的速度都沿同一条直线，它们的动量也都沿这条直线，在这个方向上动量守恒．
2．非对心碰撞
两球碰撞时，碰撞之前的运动速度与两球心的连线不在同一条直线上，碰撞之后两球的速度都会偏离原来两球心的连线．这种碰撞称为非对心碰撞，也叫斜碰．斜碰也遵循动量守恒定律，但情况较复杂，中学阶段不作要求．
注：发生非对心碰撞的两个小球，可以将小球速度沿球心连线和垂直球心连线两个方向分解，在这两个方向上应用动量守恒定律列式求解．　 甲、乙两铁球质量分别是m1＝1 kg，m2＝2 kg，在光滑平面上沿同一直线运动，速度分别是v1＝6 m/s、v2＝2 m/s.甲追上乙发生正碰后两物体的速度有可能是(　　)
A．v1′＝7 m/s，v2′＝1.5 m/s
B．v1′＝2 m/s，v2′＝4 m/s
C．v1′＝3.5 m/s，v2′＝3 m/s
D．v1′＝4 m/s，v2′＝3 m/s解析：选项A和B均满足动量守恒条件，但选项A碰后总动能大于碰前总动能，选项A错误，B正确；选项C不满足动量守恒条件，错误；选项D满足动量守恒条件，且碰后总动能小于碰前总动能，但碰后甲球速度大于乙球速度，不合理，选项D错误．
答案：B
点评：两球正碰必须同时满足：①动量守恒；②碰后总动能不能大于碰前总动能；③速度的合理性．若为追击碰撞，则碰后在前面运动的物体速度一定增加，若碰后两物体同向运动，后面的物体速度一定不大于前面物体的速度．变式迁移2．（双选）在光滑水平面上，两球沿球心连线以相等速率相向而行，并发生碰撞，下列现象可能的是(　　)
A．若两球质量相同，碰后以某一相等速率互相分开
B．若两球质量相同，碰后以某一相等速率同向而行
C．若两球质量不同，碰后以某一相等速率互相分开
D．若两球质量不同，碰后以某一相等速率同向而行解析：本题考查运用动量守恒定律定性分析碰撞问题．光滑水平面上两小球的对心碰撞符合动量过恒的条件，因此碰撞前、后两小球组成的系统总动量守恒．
A项，碰撞前两球总动量为零，碰撞后也为零，动量守恒，所以A项是可能的．
B项，若碰撞后两球以某一相等速率同向而行，则两球的总动量不为零，而碰撞前为零，所以B项不可能．
C项，碰撞前、后系统的总动量的方向不同，所以动量不守恒，C项不可能．
D项，碰撞前总动量不为零，碰后也不为零，方向可能相同，所以D项是可能的．
答案：AD三、散射
在粒子物理和核物理中，常常使一束粒子射入物体，粒子与物体中的微粒碰撞．这些微观粒子相互接近时并不发生直接接触，这种微观粒子的碰撞叫做散射．
由于粒子与物质微粒发生对心碰撞的概率很小，所以多数粒子在碰撞后飞向四面八方．　 一质子以1.0×107 m/s的速度与一个静止的未知核碰撞．已知质子的质量是1.67×10－27 kg，碰撞后质子以6.0×106 m/s的速度反向弹回，未知核以4.0×106 m/s的速度向右运动(如右图所示)．试确定未知核的“身份”．解析：以质子和未知核组成的系统作为研究对象．它们碰撞时，系统的动量守恒．设质子碰撞前的运动方向为正方向，则其碰撞前的速度v1＝1.0×107 m/s，碰撞后的速度v1′＝－6.0×106 m/s，质量m1＝1.67×10－27 kg.设未知核的质量为m2，碰撞前的速度v2＝0，碰撞后的速度v2′＝4.0×106 m/s.
根据动量守恒定律有：m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′，
则m2＝
＝6.68×10－27 kg
对照元素周期表，可知该未知核为氦核．
答案：未知核为氦核变式迁移3．在可控核反应堆中需要给快中子减速，轻水、重水和石墨等常用作减速剂．中子在重水中可与 核碰撞减速，在石墨中与 核碰撞减速．上述碰撞可简化为弹性碰撞模型．某反应堆中快中子与静止的靶核发生对心正碰，通过计算说明，仅从一次碰撞考虑，用重水和石墨作减速剂，哪种减速效果更好？解析：设中子质量为Mn，靶核质量为M，由动量守恒定律可得：Mnv0＝Mnv1＋Mv2.
由能量守恒可得： Mnv02＝ Mnv12＋ Mv22.
解得：v1＝ v0.
在重水中靶核质量：MH＝2Mn.
v1H＝
在石墨中靶核质量：MC＝12Mn.
v1C＝
与重水靶核碰后中子速度较小，故重水减速效果更好．基础巩固1．如右下图所示，P物体与一个连着弹簧的Q物体正碰，碰后P物体静止，Q物体以P物体碰前的速度v离开，已知P与Q质量相等，弹簧质量忽略不计，那么当弹簧被压缩至最短时，下列的结论中正确的是(　　)
A．P的速度恰好为零　　　　
B．P与Q具有相同速度
C．Q刚开始运动
D．Q的速度等于v
解析：P物体接触弹簧后，在弹簧弹力的作用下，P做减速运动，Q做加速运动，P、Q间的距离减小，当P、Q两物体速度相等时，弹簧被压缩到最短，所以B正确．A、C错误；由于作用过程中动量守恒，设速度相等时速度为v′，则mv＝(m＋m)v′，所以弹簧被压缩至最短时，P、Q的速度v′＝ ，故D错误．
答案：B 2. （双选）在两个物体碰撞前后，下列说法中可以成立的是 ( )?
A.作用后的总机械能比作用前小，但总量守恒?
B.作用前后总动量均为零，但总动能守恒?
C.作用前后总动能为零，而总动量不为零?
D.作用前后总动量守恒，而系统内各物体的动量增量的总和不为零?解析：选项A为非弹性碰撞，成立；选项B为完成非弹性碰撞，成立；总动能为零时，其总动量一定为零，故选项C不成立；总动量守恒，则系统内各物体动量的增量不为零的话，则系统一定受到合外力作用，选项D错误.
答案：AB?祝您学业有成课件22张PPT。第5节　反冲运动　火箭动量守恒定律 火箭与反冲运动
反冲运动在日常生活和生产技术中应用十分广泛．
我国早在宋代就发明了“火箭”．在竹筒里装入火药，把竹筒的前端封闭住，并捆在箭杆上．火药点燃后，燃烧生成的气体以很大速度从筒内向后喷出，箭体向前飞去．约在公元1000年，我国古代就将这种火箭作为兵器使用．到了明代，还制成了原始的二级火箭，在龙体内的第二级火箭是在火箭已经飞到空中以后才点燃的．
火箭向前飞行所能达到的最大速度，也就是燃料烧尽时火箭获得的最终速度，它跟什么因素有关呢？根据动量守恒定律，理论上的计算表明，最终速度主要取决于两个条件：一是喷气速度，二是质量比，即火箭开始飞行时的质量与燃料烧尽时的质量之比．喷气速度越大，质量比越大，火箭的最终速度也越大．为了提高喷气速度，需要使用高质量的燃料，目前常用的液体燃料是液氢，用液氧做氧化剂．质量比与火箭的结构 农业灌溉用的自动喷水器如图所示，当水从弯管的喷嘴里喷射出来时，弯管在水的反作用力的推动下会自动旋转，大大增加了喷水的面积．软体动物(例如：鱿鱼)在水中通过体侧的孔将水吸入鳃腔，然后用力把水挤出体
外，就会向相反方向游去．火箭是反冲运动
的重要应用，它是靠喷出气流的反冲作用而
获得巨大速度的．现代火箭主要由壳体和燃
料两大部分组成，壳体是圆筒形的，前端是
封闭的尖端，后端有尾喷管，燃料燃烧时产
生的高温高压气体以很大的速度从尾部向后
喷出，火箭就向前飞去．和材料有关，现代火箭能达到的质量比不超过10.在现代技术条件下，一级火箭的最终速度还达不到发射人造卫星所需要的速度．所以，要发射卫星，必须采用多级火箭．1．反冲
根据________，一个静止的物体在________的作用下分裂成为两个部分，一部分向某个方向运动，另一部分必然向________的方向运动．这个现象叫做反冲．
2．火箭
(1)喷气式飞机和火箭的飞行应用了________的原理，它们都是靠喷出气流的________而获得巨大速度的．
(2)设火箭在时间Δt内喷射燃气的质量是Δm，喷出燃气的速度是u，喷出燃气后火箭质量是m，则由动量守恒定律知火箭获得的速度Δv＝________.
可见，火箭喷出燃气的速度u________，火箭喷出物质的质量与火箭本身质量之比________，火箭获得的速度越大．
答案：1．动量守恒定律　内力　相反
2．(1)反冲　反冲作用　(2)－ u　越大　越大一、反冲运动
1．现象
一个静止的物体在内力的作用下分裂为两部分，一部分向某个方向运动，另一部分必然向相反方向运动，这个现象叫做反冲运动．
例如：原来静止的大炮，向前发射炮弹后，炮身就要后退；发射火箭时，火箭向下高速喷射气体，使火箭获得向上的速度．
2．反冲运动遵循的规律
反冲运动是系统内力作用的结果，虽然有时系统所受的合外力不为零，但由于系统内力远远大于外力，所以系统的总动量是守恒的．3．反冲运动的应用实例
(1)利用有益的反冲运动
反击式水轮机是使水从转轮的叶片中流出，使转轮由于反冲而旋转，从而带动发电机发电．
喷气式飞机是靠喷出的气流的反冲作用而获得巨大的速度，等等．
(2)避免有害的反冲运动
射击时，子弹向前飞去，枪身向后发生反冲，这就会影响射击准确性等．4．在讨论反冲运动问题时，应注意以下几点．
(1)速度的反向性
对于原来静止的整体，抛出部分具有速度时，剩余部分的反冲是相对于抛出部分来说的，两者运动向必然相反．在列动量守恒方程时，可任意规定某一部分的运动方向为正方向，则反方向的另一部分的速度应取负值．
质量为M的物体以对地速度v抛出一个质量为m的物体，研究剩余部分(M－m)对地反冲速度时，设v的方向为正．
列出的方程式为 mv＋(M－m)v′＝0，
得v′＝－ v.由于v′为待求速度，事先可不考虑其方向，由计算结果为负值，表示剩余部分的运动方向与抛出部分速度方向相反．
由于我们已明确剩余部分与抛出部分反向，因此可直接列出两部分动量大小相等方程．即上例可列式为
mv＝(M－m)v′，v′＝ v
其中v′为剩余部分速率．
(2)速度的相对性
反冲运动中存在相互作用的物体间发生相对运动，已知条件中告知的常常是物体的相对速度．在应用动量守恒定律时，应将相对速度转换为绝对速度(一般为对地速度)．　 一个静止的质量为M的不稳定原子核，放射出一个质量为m的粒子，粒子离开原子核时相对原子核的速度为v0，则原子核剩余部分的速率等于________．答案： v0解析：由于放射过程极短，放射过程中其他外力的冲量均可不计，整个原子核系统动量守恒．设剩余部分对地的反冲速度为v′，则粒子的对地速率为v＝v0－v′.由于原子核原来静止，故后来粒子的动量大小等于剩余部分的动量大小，
即有m(v0－v′)＝(M－m)v′，
所以v′＝ v0.
即剩余部分速率为 v0.点评：注意将粒子的相对速度转化为绝对速度，如果明确了各速度的方向，则相对速度可确定为两种情况；当两者同向时，相对速率为两者速率之差；两者反向时，相对速率为两者速率之和，这样可将矢量式转化为标量式．变式迁移1．一炮艇总质量为M，以速度v0匀速行驶，从艇上以相对海岸的水平速度v沿前进方向射出一质量为m的炮弹，发射炮弹后艇的速度为v′，若不计水的阻力，则下列各关系式中正确的是(　　)
A．Mv0＝(M－m)v′＋mv
B．Mv0＝(M－m)v′＋m(v＋v0)
C．Mv0＝(M－m)v′＋m(v＋v′)
D．Mv0＝Mv′＋mv
解析：动量守恒定律必须相对于同一参考系．本题中的各个速度都是相对于地面的，不需要转换．发射炮弹前系统的总动量为Mv0；发射炮弹后炮弹的动量为mv，船的动量为(M－m)v′，所以动量守恒定律的表达式为Mv0＝(M－m)v′＋mv，选项A正确．
答案：A二、火箭
1．火箭
现代火箭是指一种靠喷射高温高压燃气获得反作用力向前推进的飞行器．
2．火箭的工作原理：动量守恒定律
当火箭推进剂燃烧时，从尾部喷出的气体具有很大的动量，根据动量守恒定律，火箭获得大小相同、方向相反的动量，因而发生连续的反冲现象，随着推进剂的消耗，火箭的质量逐渐减小，加速度不断增大，当推进剂燃尽时，火箭即以获得的速度沿着预定的空间轨道飞行．3．火箭飞行能达到的最大飞行速度，主要决定于两个因素
(1)喷气速度：现代液体燃料火箭的喷气速度约为2.5 km/s，提高到3～4 km/s需很高的技术水平．
(2)质量比(火箭开始飞行的质量与火箭除燃料外的箭体质量之比)：现代火箭能达到的质量比不超过10.
4．现代火箭的主要用途
利用火箭作为运载工具，例如发射探测仪器、常规弹头和核弹头、人造卫星和宇宙飞船．
5．我国的火箭技术已跨入了世界先进行列　 运送人造地球卫星的火箭开始工作后，火箭做加速运动的原因(　　)
A．燃料推动空气，空气的反作用力推动火箭
B．火箭发动机用力将燃料燃烧产生的气体向后推出，气体的反作用力推动火箭
C．火箭吸入空气，然后向后排出，空气对火箭的反作用力推动火箭
D．火箭燃料燃烧发热，加热周围空气，空气膨胀推动火箭
解析：火箭的工作原理是利用反冲运动，是火箭燃料燃烧产生的高温高压燃气从尾喷管迅速喷出时，使火箭获得反冲速度，故正确答案为选项B.
答案：B
点评：本题考查了火箭的工作原理，要注意与火箭发生相互作用的是火箭喷出的燃气，而不是外界的空气．而与带螺旋桨的直升机发生相互作用的才是空气，应注意两者的区别．变式迁移2．一火箭喷气发动机每次喷出m＝200 g的气体，喷出的气体相对地面的速度v＝1000 m/s.设此火箭初始质量M＝300 kg，发动机每秒喷气20次，在不考虑地球引力及空气阻力的情况下，火箭发动机1 s末的速度是多大？
解析：在不考虑地球引力及空气阻力的情况下，火箭与气体组成的系统动量守恒．
以火箭和它在1 s内喷出的气体为研究对象．设火箭1 s末的速度为v′，1 s内共喷出质量为20m的气体，以火箭前进的方向为正方向．
由动量守恒定律得：(M－20m)v′－20mv＝0
解得：v′＝ m/s＝13.5 m/s
即火箭发动机1 s末的速度大小是13.5 m/s.
答案：13.5 m/s基础巩固1．一同学在地面上立定跳远的最好成绩是s，假设他站在车的A端，如右图所示，想要跳上距离为l远的站台上，不计车与地面的摩擦阻力，则(　　)
A．只要l＜s，他一定能跳上站台
B．只要l＜s，他有可能跳上站台
C．只要l＝s，他一定能跳上站台
D．只要l＝s，他有可能跳上站台
解析：人起跳的同时，小车要做反冲运动，所以人跳的距离小于s，故l＜s时，才有可能跳上站台．
答案：B2．（双选）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释放一物体P，不计空气阻力，则(　　)
A．火箭一定离开原来轨道运动
B．物体P一定离开原来轨道运动
C．火箭运动半径一定增大
D．物体P运动半径一定减小
解析：由反冲运动的知识可知，火箭的速度一定增大，火箭做离心运动，运动半径增大．但物体P是否离开原来的轨道运动，要根据释放时的速度大小而定，若释放的速度与原来的速度大小相等，则P仍在原来的轨道上反方向运动．
答案：AC祝您学业有成