课件7张PPT。物理选修3-5配粤教版目录第一节 物体的碰撞
第二节 动量 动量守恒定律
第三节 动量守恒定律在碰撞中的应用
第四节 反冲运动
第五节 自然界中的守恒定律第一节 光电效应
第二节 光子
第三节 康普顿效应及其解释
第四节 光的波粒二象性
第五节 德布罗意波第一节 敲开原子的大门
第二节 原子的结构
第三节 氢原子光谱
第四节 原子的能级结构第一节 走进原子核
第二节 放射性原的素衰变
第三节 放射性同位素
第四节 核力与结合能
第五节 裂变和聚变
第六节 核能利用
第七节 小粒子与大宇宙祝您学业有成课件24张PPT。第一节 物体的碰撞1．了解历史上对碰撞问题的研究过程．
2．知道生活中各种各样的碰撞形式．
3．知道弹性碰撞和非弹性碰撞．
4．能正确表达弹性碰撞和非弹性碰撞的特征，会用能量守恒的关系分析弹性碰撞和非弹性碰撞现象．碰撞是自然界中常见的现象．比如，在日常生活中，有不少这样的事例：跳远时要跳在沙坑里；跳高时在下落处要放海绵垫子；从高处往下跳，落地后双腿往往要弯曲；乘坐汽车要系好安全带等，这样做的目的是什么呢？而在某些情况下，我们又不希望这样，比如我们是用铁锤钉钉子而不用橡胶做的锤子．这些现象中的原因是什么呢？通过我们今天的学习来探究其中的奥秘．碰撞既然是自然界中常见的现象，那么又应遵循什么规律呢？一、历史上对碰撞问题的研究
最早发表有关碰撞问题研究成果的是布拉格大学校长、物理学教授________．他在1639年发表的著作《__________》中得出了一些碰撞的结论．随后，著名的物理学家如伽利略、马略特、牛顿、笛卡儿、惠更斯等都先后进行了一系列的实验．
二、生活中的各种碰撞
1．两个或两个以上有________的物体相遇时，在很短的时间内它们的________发生显著变化，这种物体间相互作用的过程叫做碰撞．运动的比例马尔西运动状态相对速度2．两个小球碰撞时的速度__________方向，称为正碰；两个小球碰撞前的相对速度____________上，称为斜碰．
三、弹性碰撞和非弹性碰撞
1．任何两个小球碰撞时都会发生形变，若两球碰撞后形变能完全恢复，则没有________，碰撞前后两小球构成的系统的________相等，这种碰撞称为完全弹性碰撞．
2．若两球碰撞后它们的形变不能完全恢复原状，碰撞前后系统的________不再相等，这种碰撞称为非弹性碰撞．不在连心线沿着连心线动能能量损失动能 生活中的各种碰撞现象 两个或两个以上有相对速度的物体相遇时，在很短的时间内它们的运动状态发生显著变化，这种物体间相互作用的过程叫做碰撞．若两个小球碰撞时的速度沿着连心线方向为正碰；两个小球碰撞前的相对速度不在连心线上为斜碰．
碰撞现象具有如下的特征：相互作用时间短，作用力变化快和作用力相当大，因而其他外力可以忽略不计．其变化规律复杂，与碰撞时物体的速度、材料性质、接触表面情况有关． 1．两个穿孔小球用细线连接起来，中间夹有一根已被压缩的弹簧，如右下图所示，剪开细线，小球将分别向两侧弹开，这种现象是否也属于物体的碰撞？生活中有没有类似的实例？解析：A、B两物体被弹开也是碰撞．因为A、B两个物体在细线被剪开的极短时间内被弹开，产生很大的相互作用，它具有相互作用时间短，作用力变化快和作用力峰值大等特点，在这瞬间木块与地面间的摩擦力与弹簧中的弹力比起来可以忽略不计．生活中类似的事例很多，如：机车启动时对拖牟的突然拉动，炸弹的爆炸等． 弹性碰撞与非弹性碰撞弹性碰撞：碰撞时产生弹性形变，碰撞后形变完全消失，碰撞过程没有动能损失．
非弹性碰撞：碰撞时产生的形变有部分恢复，此时系统动能有部分损失．
完全非弹性碰撞：碰撞后物体粘结成一体或相对静止，即相互碰撞时产生的形变一点没有恢复，碰撞后相互作用的物体具有共同速度，系统的动能不守恒，此时损失的最多． 下列说法正确的是( )
A．能量守恒的碰撞是弹性碰撞
B．弹性碰撞时机械能守恒
C．正碰是弹性碰撞
D．斜碰一定是非弹性碰撞解析：能量守恒定律是普遍规律，能量在转化过程中能量也守恒，但不一定动能不变，所以选项A错误．
弹性碰撞时产生弹性形变，碰撞后形变完全消失，碰撞过程没有动能损失，机械能守恒，所以选项B正确．
正碰是对心碰撞，但不一定是弹性碰撞，斜碰也不一定是非弹性碰撞，所以选项C、D错误．
答案：B1．在光滑的水平地面上有两个相同的弹性小球A、B，质量都为m.现B球静止，A球向B球运动，发生弹性碰撞．两球压缩最紧时的弹性势能为Ep，动能为Ek，则碰前A球的速度等于( )课堂训练解析：物体发生弹性碰撞时，系统的机械能守恒，故
mv2＝Ek＋Ep
解得：v＝ .
答案：B1．下列说法正确的是( )
A．两钢球碰撞后分开属于弹性碰撞
B．飞鸟撞飞机后一起运动属于弹性碰撞
C．“守株待兔”中兔子撞上树桩属于完全非弹性碰撞
D．雨滴下落与地面的碰撞属于弹性碰撞基础达标解析：碰撞时产生弹性形变，碰撞后形变完全消失的是弹性碰撞，A正确．碰撞时产生的形变不能恢复的是非弹性碰撞，B、D错误．碰撞后物体粘结成一体或相对静止，碰撞后相互作用的物体具有共同速度，是完全非弹性碰撞，C错误．
答案：A2．如右图所示，P物体与一个连着弹簧的Q物正碰，碰后P物静止，Q物以P碰前的速度v离开．已知P与Q质量相等，弹簧质量不计，则当弹簧被压缩至最短时，下面的结论正确的是( )
A．P的速度恰好为0
B．P与Q具有相同的速度
C．Q刚开始运动
D．P的全部动能转变为弹性势能解析：由图可知，物体的碰撞是弹性碰撞，当弹簧压缩到最短时，P与Q具有相同的速度，所以选项B正确．
答案：B3．大小相等、质量不同的两个球1、2在光滑水平面上相撞，1球质量是2球质量的4倍，1球以2 m/s的速度与静止的2球碰撞，碰撞后1球沿原方向运动速度大小是1.5 m/s,2球的速度为2 m/s，你能判断出大球和小球的碰撞是何种碰撞吗？请说明理由．能力提升解析：两球总机械能为
E前＝Ek1＋Ek2 ＝ ×4m×22＋0＝8m
碰后：两球总机械能为
E后＝E′k1 ＋ E′k2 ＝ ×4m×1.52＋ ×m×22＝ m.
E前＞ E后
答案：碰后总机械能减小，可知此碰撞属于非弹性碰撞．4．如右图所示，质量相同的A球和B球，A球用绳吊起，B球放在悬点正下方的光滑水平面上．现将A球拉到高h处由静止释放，摆到最低点时与B球碰撞，碰后两球粘在一起共同上摆，上摆的最大高度为h/4 .求在两球发生碰撞过程中，两小球的内能一共增加了多少？ 解析：两球发生完全非弹性碰撞，动能损失转化为内能．碰撞之前的动能等于A球原来的重力势能mgh，碰撞之后系统的动能等于AB系统的动能即上升到最大高度处的重力势能 ，所以系统损失的动能为mgh－ ，根据能量守恒有：内能增加了ΔE＝ mgh.5．质量为490 g的木块静止在光滑的水平面上，一质量为10 g的子弹以500 m/s的速度沿水平方向射入木块内，子弹相对于木块静止后，子弹具有的速度大小为10 m/s.求
(1)木块的动能增加了多少？
(2)子弹损失的动能是多少？
(3)产生的内能是多少？感谢您的使用，退出请按ESC键本小节结束课件58张PPT。第三节 动量守恒定律在碰撞中的应用1．知道应用动量守恒定律解决问题时应注意的问题．
2．掌握应用动量守恒定律解决问题的一般步骤．
3．会应用动量守恒定律分析、解决碰撞、爆炸等相互作用的问题．
4．能综合应用动量守恒定律和其他规律解决一维运动有关问题．从现代物理学的理论高度来认识，动量守恒定律是物理学中最基本的普适原理之一．(另一个最基本的普适原理就是能量守恒定律)从科学实践的角度来看，迄今为止，人们尚未发现动量守恒定律有任何例外．相反，每当在实验中观察到似乎是违反动量守恒定律的现象时，物理学家们就会提出新的假设来补救，最后总是以有新的发现而胜利告终．1．在碰撞和类碰撞问题中，相互作用力往往是变力，过程相当复杂，很难用牛顿运动定律来求解，而应用动量守恒定律只需考虑过程的_____________，不必涉及____________，且在实际应用中，往往需要知道的也仅仅是碰撞后物体运动的________，所以动量守恒定律在解决各类碰撞问题中有着极其广泛的应用．
2．应用动量守恒定律解决问题的基本思路和一般方法．速度初、末状态过程的细节(1)确定研究对象组成的系统，分析相互作用的物体组成的系统总动量是否守恒．
(2)设定正方向，分别写出系统初、末状态的总动量．
(3)根据动量守恒定律列方程．
(4)解方程，统一单位后代入数值进行运算，列出结果． 碰撞问题应遵循的三个原则：原则一：系统动量守恒原则
由于碰撞的特点是作用时间极短，力非常大，通常系统所受的外力(如重力、摩擦力等)在这段时间内的影响可忽略不计，认为参与碰撞的物体系统动量守恒．
原则二：不能违背能量守恒原则碰撞过程中必须满足碰前的机械能大于或等于碰后的机械能，即： ≥
或 ≥原则三：物理情景可行性原则
因碰撞作用时间极短，故每个参与碰撞的物体受到的冲力很大，使物体速度发生骤变而其位置变化极其微小，以致我们认为其位置没有变化，碰撞完毕后，物体各自以新的动量开始运动．
若两物体发生碰撞，碰后同向运动，在前面运动物体的速率应大于或等于后面的速率． 甲乙两球在水平光滑轨道上向同方向运动，已知它们的动量分别是p1＝5 kg·m/s，p2＝7 kg·m/s，甲从后面追上乙并发生碰撞，碰后乙球的动量变为10 kg·m/s，则二球质量m1与m2间的关系可能是下面的哪几种( )
A．m1＝m2 B．2m1＝m2
C．4m1＝m2 D．6m1＝m2
解析：甲乙两球在碰撞过程中动量守恒，所以有：
p1＋p2＝ p′1＋p′2
即： p′1＝2 kg·m/s.由于在碰撞过程中，不可能有其他形式的能量转化为机械能，只能是系统内物体间机械能相互转化或一部分机械能转化为内能，因此系统的机械能不会增加．所以有：答案：C 课堂训练1．质量相等的A、B两球在光滑水平面上均向右沿同一直线运动，A球的动量为pA＝9 kg·m/s，B球的动量为pB＝3 kg·m/s，当A球追上B球时发生碰撞，则碰后A、B两球的动量可能值是( )
A．pA′＝6 kg·m/s，pB′＝6 kg·m/s
B．pA′＝8 kg·m/s，pB′＝4 kg·m/s
C．pA′＝－2 kg·m/s，pB′＝14 kg·m/s
D．pA′＝－4 kg·m/s，pB′＝17 kg·m/s解析：以A、B为系统，系统所受合外力为零，A、B组成的系统动量守恒，即pA′＋pB′＝pA＋pB＝9 kg·m/s＋3 kg·m/s＝12 kg·m/s，故先排除D项．
A、B碰撞前的动能应大于或等于碰撞后的动能，即：
EkA＋EkB≥EkA′＋EkB′，
EkA＋EkB＝ ，
EkA′＋EkB′＝ .
将A、B、C三项代入可排除C项．A、B选项表明碰撞后两球的动量均为正值，即碰后两球沿同一方向运动，后面A球的速度应小于或等于B球的速度，即vA′≤vB′，因此又可排除B项，所以该题的正确选项为A.
答案：A应用动量守恒定律解题的步骤相互作用的几个物体，在极短的时间内它们的运动状态发生显著变化，这个过程就可称为碰撞．
由于碰撞的物体之间的作用时间短；碰撞物体之间的作用力大．内力远大于外力，故符合动量守恒定律．
应用动量守恒定律的解题步骤：
1．确定研究对象，由于研究对象是由几个物体组成的系统，所以在确定研究对象时，要根据题意明确所研究的系统是由哪些物体组成的．2．对系统内各个物体进行受力分析，分清内力和外力；并判断系统在哪一过程中动量守恒．
3．确定正方向．
4．确定系统的初末状态的总动量．
5．根据动量守恒定律列方程．
在建立动量守恒定律方程时，还要注意以下几点．①一般速度都是以地面作为参照物．②公式中涉及的速度方向，只允许有一个速度方向未确定，其余速度方向为已知．③单位要一致．
6．解方程求解． 质量为m1的物体，以速度v1与原来静止的物体m2发生弹性碰撞，如图所示，设碰撞后它们的速度分别为v′1和v′2，试用m1、m2、v1表示v′1和v′2.解析：以两物体组成的系统中，发生弹性碰撞，动量和机械能都守恒，根据动量守恒定律：
m1v1＋m2v2＝m1v′1＋m2v′2
得m1v1＝ m1v′1＋m2v′2
根据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
①m2的速度v′2＝ ②
讨论：(1)当m1＝m2，即两物体的质量相等时，由①②两式得v′1＝0，v′2＝v1，即两者交换速度．
(2)当m1?m2，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v′1＝v1，v′2＝2v1.
(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，m1＋m2≈m2， ≈0，由①②式得v′1＝－v1，v′2＝0.
点评：请记住有关的结论，方便解题．2．质量为30 kg的小孩以8 m/s的水平速度跳上一辆静止在水平轨道上的平板车，已知平板车的质量为90 kg，求小孩跳上车后他们共同的速度．课堂训练解析：取小孩和平板车作为系统，由于整个系统所受合外为为零，所以系统动量守恒．
规定小孩初速度方向为正，则：
相互作用前：v1＝8 m/s，v2＝0，
设小孩跳上车后他们共同的速度速度为v′，由动量守恒定律得：
m1v1＝(m1＋m2) v′
解得：v′＝ ＝2 m/s，
数值大于零，表明速度方向与所取正方向一致． 动量守恒定律的“三性”1．方程的矢量性：动量守恒的方程是一个矢量方程．对于作用前后物体的运动方向都在同一直线上的问题，应选取统一的正方向，凡是与选取正方向相同的动量为正，相反的为负．若方向未知，可设为与正方向相同列动量守恒方程，通过解得结果的正负，判定未知量的方向．2．状态的同时性：动量是一个瞬时量，动量守恒指的是系统任一瞬时的动量和恒定．列动量守恒方程(m1v1＋m2v2＝m1v′1＋m2v′2)时，等号左侧是作用前(或某一时刻)各物体的动量和，等号右侧是作用后(或另一时刻)各物体的动量和．不是同一时刻的动量不能相加．
3．参照物的同一性：由于动量大小与参考系的选取有关，因此应用动量守恒定律时，应注意各物体的速度必是相对同一惯性系的速度(没有特殊说明要选地球这个惯性系)．如果题设条件中各物体速度不是同一惯性系的速度，必须适当转换参考系，使其成为同一参考系的速度． 如图所示，一辆质量为M＝60 kg的小车上有一质量为m＝40 kg的人(相对车静止)一起以v0＝2 m/s的速度在光滑的水平面上前进．突然人用相对于小车以u＝4 m/s的速度水平向后跳出后，车速为多少？
下面是几位同学的解答，若错误，请指出错在何处，并写出正确的解答．
(1)解析：人跳出车后，车的动量为60v，人的动量为m(u＋v)，由动量守恒定律(M＋m)v0＝Mv＋ m(u＋v)
即： (60＋40)×2＝60v+40(4＋v)
解得： v＝0.4 m/s.(2)解析：选车的方向为正，人跳出车后，车的动量为Mv，人的动量为mu，由动量守恒定律(M＋m)v0＝Mv＋mu
即： (60＋40)×2＝60v+40×(-4)
解得： v＝6 m/s.
(3)解析：选车的方向为正，人跳出车后，车的动量为Mv，人的动量为m(u+v0)，由动量守恒定律(M＋m)v0＝Mv＋ m(u+v0)
即： (60＋40)×2＝60v+40×(-4+2)
解得： v＝ m/s.解析：(1)没有注意矢量性；(2)没有注意参照物的统一性；(3)没有注意状态的同时性．
正确的解法：
以人和车作为一个系统，因为水平方向不受外力，所以水平方向动量守恒．以v0方向为正方向，以地为参考系．则人跳车的速度为u=-4m/s，设人跳出后，车对地的速度增大到v，由动量守恒定律得：
(M＋m)v0＝Mv+m(u+v)
∴(60＋40)×2＝60v+40×(－4+v)
解得： v＝3.6 m/s课堂训练3．如图所示，在光滑水平面上，有一质量为M＝3 kg的薄板和质量m＝1 kg的物块，都以v＝4 m/s的初速度朝相反的方向运动，它们之间有摩擦，薄板足够长，当薄板的速度为2.4 m/s时，物块的运动情况是( )
A．做加速运动
B．做减速运动
C．做匀速运动
D．以上运动都有可能解析：薄板足够长，则最终物块和薄板达到共同速度v′，由动量守恒定律得(取薄板运动方向为正方向)
Mv－mv＝(M＋m)v′.
则v′＝ m/s＝2 m/s.
共同运动速度的方向与薄板初速度的方向相同．
在物块和薄板相互作用过程中，薄板一直做匀减速运动，而物块先沿负方向减速到速度为零，再沿正方向加速到2 m/s.当薄板速度为v1＝2.4 m/s时，设物块的速度为v2，由动量守恒定律得：Mv－mv＝Mv1＋mv2.
v2＝ m/s＝0.8 m/s.
即此时物块的速度方向沿正方向，故物块做加速运动．
答案：A 分方向的动量守恒如果相互作用的物体所受到外力之和不为零，外力也不远小于内力，系统总动量就不守恒，也不能近似认为守恒，但是，只要在某一方向上合外力的分量为零，或者某一方向上的外力远小于内力，那么在这一方向上系统的动量守恒或近似守恒． 小型迫击炮在总质量为1 000 kg的船上发射，炮弹的质量为2 kg.若炮弹飞离炮口时相对于地面的速度为600 m/s，且速度跟水平面成45°角，求发射炮弹后小船后退的速度．
解析：取炮弹和小船组成的系统为研究对象，在发射炮弹的过程中，炮弹和炮身(炮和船视为固定在一起)的作用力为内力．系统受到的外力有炮弹和船的重力、水对船的浮力．在船静止的情况下，重力和浮力相等，但在发射炮弹时，浮力要大于重力．因此，在垂直方向上，系统所受到的合外力不为零，但在水平方向上系统不受外力(不计水的阻力)，故在该方向上动量守恒．发射炮弹前，总质量为1 000 kg的船静止，则总动量Mv＝0.
发射炮弹后，炮弹在水平方向的动量为mv′1cos 45°，船后退的动量(M－m)v′2.
据动量守恒定律有
0＝mv′1cos 45°＋(M－m)v′2.
取炮弹的水平速度方向为正方向，代入已知数据解得
v′2＝－ v′1＝－ ×600≈－0.86 m/s.
方向与炮弹运动方向相反.课堂训练4．如图所示，质量为0.5 kg的小 球在距离车底面高20 m处以一定的初 速度向左平抛，落在以7.5 m/s速度沿光滑水平面向右匀速行驶的敞篷小车中，车底涂有一层油泥，车与油泥的总质量为4 kg.设小球在落到车底前瞬间的速度是25 m/s，则当小球与小车相对静止时，小车的速度是( )
A．5 m/s B．4 m/s
C．8.5 m/s C．9.5 m/s解析：小球做平抛运动，它落在车底前瞬间的竖直分速度为vy＝ m/s ＝20 m/s
则小球的水平分速度为v0＝ ＝15 m/s
小球落到车中跟车相互作用过程中，系统在水平方向的动量守恒，则：
Mv－mv0＝(M＋m)v′
v′＝ m/s＝5 m/s.
所以选项A正确．
答案：A 对爆炸问题的探究爆炸的特点是作用时间很短，相互作用内力很大，过程中物体间产生的位移可忽略．对于外力不会随内力而变化的系统，尽管有外力作用，但仍可以认为其动量守恒，但从机械能角度分析，爆炸时，系统的机械能增加． 手榴弹在离地面高h处的速度方向恰好沿水平方向向左，速度的大小为v，此时，手榴弹炸裂成质量相等的两块，前半块的速度方向仍沿水平向左，速度大小为3v，那么后半块在炸后的落地点跟爆炸点的水平位移是多少？方向如何？(设消耗的火药质量不计)解析：在爆炸瞬间，手榴弹水平方向，故动量守恒，设手榴弹炸成两块后每块的质量为m，炸后后半块的速度为v′，以向左为正方向，根据动量守恒，有
2mv＝m·3v＋mv′
解得：v′＝-v
即爆炸后，后半块沿负方向运动，且做平抛运动，故由h＝ gt2可得t＝
水平位移s＝v′1t＝－v
∴水平位移为v ，方向与正方向相反．5．质量为1 kg的炮弹，以800 J的动能沿水平方向飞行时，突然爆炸分裂为质量相等的两块，前一块仍沿水平方向飞行，动能为625 J，则后一块的动能为( )
A．175 J B．225 J
C．125 J A．275 J课堂训练解析：炮弹以800 J的动能沿水平方向飞行时，其速度由Ek0＝ mv
得v0＝ ＝40 m/s
前一块仍沿水平方向飞行的速度，由Ek1＝ mv
得v1＝ ＝25 m/s
根据动量守恒得mv0＝ mv1＋ mv2
解得v2＝（80-25 ）m/s
后一块的动能Ek2＝ × mv ≈498 J.
答案：B1．（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．若两球质量相等，碰后以某一相等速率互相分开
B．若两球质量相等，碰后以某一相等速率同向而行
C．若两球质量不等，碰后以某一相等速率互相分开
D．若两球质量不等，碰后以某一相等速率同向而行解析：光滑水平面上两球的对心碰撞符合动量守恒的条件，因此碰撞前、后两球组成的系统总动量守恒．碰撞前两球总动量为零，碰撞后总动量也为零，动量守恒，所以选项A是可能的．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，而碰撞前总动量为零，所以选项B不可能．碰撞前、后系统的总动量的方向不同，所以动量不守恒，选项C不可能．碰撞前总动量不为零，碰撞后总动量也不为零，方向可能相同，所以选项D是可能的．
答案：AD2．（双选）向空中发射一物体．不计空气阻力，当物体的速度恰好沿水平方向时，物体炸裂为a，b两块．若质量较大的a块的速度方向仍沿原来的方向则( )
A．b的速度方向一定与原速度方向相反
B．从炸裂到落地这段时间里，a飞行的水平距离一定比b的大
C．a，b一定同时到达地面
D．炸裂的过程中，a，b中受到的爆炸力的冲量大小一定相等解析：物体炸裂过程发生在物体沿水平方向运动时，由于物体沿水平方向不受外力，所以沿水平方向动量守恒，根据动量守恒定律有：(mA＋mB)v＝mAvA＋mBvB当vA与原来速度v同向时，vB可能与vA反向，也可能与vA同向，第二种情况是由于vA的大小没有确定，题目只讲的质量较大，但若vA很小，则mAvA还可能小于原动量(mA＋mB)v.这时，vB的方向会与vA方向一致，即与原来方向相同所以A不对．a，b两块在水平飞行的同时，竖直方向做自由落体运动即做平抛运动，落地时间由t＝ 决定．因为h相等，所以落地时间相等，故C正确．由于水平飞行距离x＝v·t，a、b两块炸裂后的速度vA、vB不一定相等，而落地时间t又相等，所以水平飞行距离无法比较大小，所以B不对．根据牛顿第三定律，a，b所受爆炸力FA＝－FB，力的作用时间相等，所以冲量I＝F·t的大小一定相等．
答案：CD3．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．v′1＝7 m/s，v′2＝1.5 m/s
B．v′1＝2 m/s，v′2＝4 m/s
C．v′1＝3.5 m/s，v′2＝3 m/s
D．v′1＝4 m/s，v′2＝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，选项C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：B4．（双选）质量为m的小球A，沿光滑水平面以速度v0与质量为2m的静止小球B发生正碰．碰撞后，A球的动能变为原来的1/9，那么小球B的速度可能是( )解析：两球的碰撞不一定是弹性碰撞，A球碰后动能变为原来的1/9，则其速度大小仅为原来的1/3.两球在光滑水平面上正碰，碰后A球的运动有两种可能，继续沿原方向运动或被反弹．
当以A球原来的速度方向为正方向时，则
vA′＝± v0，
根据两球碰撞前、后的总动量守恒，有
mv0＋0＝m× v0＋2mvB′，
mv0＋0＝m× ＋2mvB″.
解得：vB′＝ v0，vB″＝ v0.
答案：AB5．质量为M的木块在光滑的水平面上以速度v1向右运动，质量为m的子弹以速度v2水平向左射入木块，要使木块停下来，必须发射子弹的数目为(子弹留在木块内)( )A. B.
C. D.解析：设须发射数目为n，以v1为正方向，由动量守恒定律，得Mv1－n·mv2＝0，所以n＝ .6．（双选）如图所示，将物体P从置于光滑水平面上的斜面体Q的顶端以一定的初速度沿斜面往下滑．在下滑过程中，P的速度越来越小，最后相对斜面静止，那么由P和Q组成的系统，有 （ ）能力提升A．动量守恒
B．水平方向动量守恒
C．最后P和Q以一定的速度共同向左运动
D．最后P和Q以一定的速度共同向右运动解析：系统水平方向动量守恒，根据动量守恒定律，系统水平方向动量向左．注意P做减速运动，受合力水平分量向左．
答案：BC7.（2012·上海卷）A、B两物体在光滑水平地面上沿一直线相向而行，A质量为5kg，速度大小为10m/s，B质量为2kg，速度大小为5m/s，它们的总动量大小为 kg·m/s两者相碰后，A沿原方向运动，速度大小为4m/s，则B的速度大小为 m/s?.?8．甲、乙两物体沿同一直线相向运动，甲的速度是3 m/s，乙物体的速度是1 m/s.碰撞后甲、乙两物体都沿各自原方向的反方向运动，速度的大小都是2 m/s.求甲、乙两物体的质量之比是多少？解析：规定甲物体初速度方向为正方向．则v1＝3 m/s，v2＝－1 m/s.碰后v′1＝－2 m/s，v′2＝2 m/s根据动量守恒定律应有
m1v1＋m2v2＝m1v′1＋m2v′2
移项整理后可得m1比m2为＝
代入数值后可得：
＝
.
即甲、乙两物体的质量比为3:5.9．动量分别为5 kg·m/s和6 kg·m/s的小球A、B沿光滑平面上的同一条直线同向运动，A追上B并发生碰撞．若已知碰撞后A的动量减小了2 kg·m/s，而方向不变，那么A、B质量之比的可能范围是什么？解析：A能追上B，说明碰前vA>vB，
∴
碰后A的速度不大于B的速度
又因为碰撞过程系统动能不会增加，
由以上不等式组解得：
.
答案：10.（2012·山东卷）光滑水平轨道上有三个木块A、B、C，质量分别为mA=3m、mB=mC=m，开始时B、C均静止，A以初速度v0向右运动，A与B相撞后分开，B又与C发生碰撞并粘在一起，此后A与B间的距离保持不变.求B与C碰撞前B的速度大小.感谢您的使用，退出请按ESC键本小节结束课件56张PPT。第二节 动量 动量守恒定律1．理解冲量和动量的概念．
2．理解动量、动量的变化及冲量的矢量性，会计算一维的动量变化．
3．理解动量定理．
4．.理解动量守恒定律及其表达式和适用条件，会用它来解析现象.?拿鸡蛋碰石头的结果必然是鸡蛋粉身碎骨，那你是否能提出一个有效的设计方案，让石头同鸡蛋相碰以后鸡蛋仍然完好无损？
一只鸟也可将高速飞行的飞机的玻璃撞碎，为什么小小的飞禽能撞碎庞大的飞机呢？物体碰撞时相互作用力的大小，究竟与什么因素有关呢？一、动量及其改变
1．冲量(I)：物体受到的________和____________的乘积叫做冲量．
2．动量(p)：
(1)运动物体的________和它的________的乘积叫做物体的动量．
(2)动量是________量，它的方向和____________相同．在国际单位制中，动量的单位是___________，符号是kg·m·s－1.力的作用时间 力千克米每秒质量速度矢速度的方向3．动量定理：
(1)内容：物体_________的冲量等于物体的_______变化．
(2)动量定理公式：___________.
二、一维碰撞中的动量守恒定律
1．系统：当研究两个物体相互碰撞时，可以把具有相互作用的两个物体称为系统．
2．外力：系统外部的其他物体对系统的作用力叫做外力．
3．动量守恒定律：所受合外力 动量 Ft＝mvt－mv0(1)内容：物体在碰撞时，如果系统________或者所________________，则系统的总动量保持不变．这就是动量守恒定律．
(2)公式：____________________________.
(3)动量守恒定律并不限于两个物体的相互作用，一个系统里可以包括任意数目的物体，只要整个系统受到的合外力等于零，系统的总动量就守恒．m1v1＋m2v2＝m1v1＋m2v2不受外力受外力的和为零 动量的理解运动物体的质量与它的速度的乘积，叫做物体的动量．表达式p＝mv，单位 kg·m/s, 读作“千克米每秒”．
动量是状态量，包含了“参与运动的物质”与“运动速度”两方面的信息，反映了由这两方面共同决定的物体的运动状态，具有瞬时性．速度也是个状态量，但它是个运动学概念，只反映运动的快慢和方向，而运动，归根结底是物质的运动，没有了物质便没有运动．显然地，动量包含了“参与运动的物质”和“运动速度”两方面的信息，更能从本质上揭示物体的运动状态，是一个动力学概念．
动量是矢量，它的方向与速度方向一致．用动量来描述运动物体所能产生的机械效果强弱以及这个效果发生的方向，动量的大小等于质量和速度的乘积，动量的方向与速度方向一致．动量与动能是不同性质的物理量，动量是矢量，动能是标量． (双选）下列关于动量的说法正确的是( )
A．质量大的物体的动量一定大
B．质量和速率都相同的物体的动量一定相同
C．一个物体的速率改变，它的动量一定改变
D．一个物体的运动状态变化，它的动量一定改变解析：物体的质量与速度的乘积，称为(物体的)动量，动量定义式p＝mv，m大p不一定大，故选项A错误．
动量是矢量，它的方向与速度方向一致，故选项B错误，由动量定义式p=mv可知v大小变化，动量变化，选项C正确.
一个物体的运动状态变化，它的速度发生变化，所以动量一定改变，选项D正确．
答案：CD课堂训练1．（双选）下列关于动量的说法中，正确的是( )
A．速度大的物体，它的动量不一定大
B．动量大的物体，它的速度不一定大
C．只要物体速度大小不变，则物体的动量也保持不变
D．竖直上抛的物体(不计空气阻力)经过空中同一点时动量一定相同解析：动量的大小由质量和速度的乘积决定，即p＝mv，故A、B两项正确；动量是矢量，其方向与速度方向相同，竖直上抛的物体两次经过同一点，方向相反，故C、D两项错误．
答案：AB 冲量的理解物体受到的力和力的作用时间的乘积叫做冲量．表达式I＝Ft，单位N·s.
冲量是描述力的时间积累效应的物理量，是过程量，它与时间相对应．
冲量是矢量，它的方向由力的方向决定(不能说和力的方向相同)．如果力的方向在作用时间内保持不变，那么冲量的方向就和力的方向相同．高中阶段只要求会用I＝Ft计算恒力的冲量．对于变力的冲量，高中阶段只能利用动量定理通过物体的动量变化来求解．
要注意的是冲量和功不同．恒力在一段时间内可能不作功，但一定有冲量． 下面对冲量的描述正确的是 ( )
A．物体受到很大的冲力时，其冲量一定很大
B．力F的方向与位移的方向垂直时，则力F的冲量为零
C．不管物体做什么运动，在相同时间内重力的冲量相同
D．只要力的大小恒定，其冲量就等于力与时间的乘积解析：力的冲量是表述力的时间累积效果的，而冲力是一种短暂的、变化的作用力，前者是过程量，冲力很大，由于时间不确定，冲量不一定大，所以A不正确．
当F的方向与位移的方向垂直时，则力的功为零，但冲量与力的位移的夹角无关，力的冲量不为零．
I＝Ft的F为恒定的力，也可理解为方向不变的力在时间t内的平均力，如果力的方向变，则不能用Ft表示，故B、D也是错误的．
答案： C2．把质量为10 kg的物体放在光滑的水平面上，如右下图所示，在与水平方向成53°的大小为10 N的力F作用下从静止开始运动，在2 s内力F对物体的冲量为多少？在2 s内合外力的冲量是多少？课堂训练解析：首先对物体进行受力分析：与水平方向成53°的拉力F，竖直向下的重力G、竖直向上的支持力N.由冲量定义可知，力F的冲量为：
IF＝F·t＝10×2＝10 (N·s)
因为在竖直方向上，力F的分量Fsin 53°，重力G，支持力N的合力为零，合力的冲量也为零．所以，物体所受的合外力的冲量就等干力F在水平方向上的分力的冲量．
所以I合＝ Fcos 53°·t＝10×0.6×2 (N·s)＝12 N·s.动量的变化量和动量定理若运动物体在某一过程的始、末动量分别为p和p′，则Δp＝p′－ p为物体在该过程中的动量变化量．动量变化Δp是矢量．方向与速度变化量Δv相同．一般情况下Δp＝mΔv＝mv2－ mv1为矢量差．
物体所受合外力的冲量等于物体的动量变化叫做动量定理，即I＝Δp.动量定理表明冲量是使物体动量发生变化的原因，冲量是物体动量变化的量度．这里所说的冲量必须是物体所受的合外力的冲量(或者说是物体所受各外力冲量的矢量和)．动量定理给出了冲量(过程量)和动量变化(状态量)间的互求关系．
现代物理学把力定义为物体动量的变化率：F＝ (牛顿第二定律的动量形式)．
动量定理的表达式是矢量式．在一维的情况下，各个矢量必须以同一个规定的方向为正．
用动量概念表示牛顿第二定律(过程推导)
假设一个物体在恒定的合外力作用下，做匀变速直线运动，在t时刻初速度为v，在t′时刻的末速度为v′，试推导合外力的表达式．推导过程：如下图所示，由牛顿第二定律得，物体的加速度结论：物体所受合外力等于物体动量的变化率．这就是牛顿第二定律的另一种表达式．
[说明：将(1)式写成
mv′－mv＝F(t′－t) (2)
物理学中把力F与作用时间的乘积，称为力的冲量，记为I，即I＝F(t′－t)
单位：N·s，读作“牛顿秒”．
将(2)式写成 p′－p＝I (3)
(3)式表明，物体动量的变化量等于物体所受合外力的冲量，这个结论叫做动量定理．] 质量为m的小球，从沙坑上方自由下落，经过时间t1到达沙坑表面，又经过时间t2停在沙坑里．求：
(1)沙对小球的平均阻力F；
(2)小球在沙坑里下落过程所受的总冲量I.解析：设刚开始下落的位置为A，刚好接触沙的位置为B，在沙中到达的最低点为C.
(1)在下落的全过程对小球用动量定理：重力作用时间为t1＋t2，而阻力作用时间仅为t2，以竖直向下为正方向，有：
mg(t1＋t2)－Ft2＝0，
解得：F＝ .(2)仍然在下落的全过程对小球用动量定理：在t1时间内只有重力的冲量，在t2时间内只有总冲量(已包括重力冲量在内)，以竖直向下为正方向，有：
mgt1－I＝0
∴I＝mgt1.课堂训练3.（2012·天津卷）质量为0.2kg的小球竖直向下以6 m/s的速度落至水平地面，再以4 m/s的速度反向弹回，取竖直向上为正方向，则小球与地面碰撞前后的动量变化为__________kg·m/s.若小球与地面的作用时间为0.2s，则小球受到地面的平均作用力大小为______N（取g=10m/s2）.?解析：取竖直向上为正方向，则初动量方向为负、?末动量方向为正，动量变化为:?
答案：2 12?动量守恒定律及条件合力系统不受外力或者所受外力的和为零，则系统的总动量保持不变．这就是动量守恒定律．即：
m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2 ′
系统内各个物体的动量虽然可以互相传递、转移，但系统总动量不变．这里的守恒是转换过程中的守恒，由于系统内部的某一物体因受内力的冲量会引起该物体的动量变化，所以当相互作用的物体系统的动量守恒时，绝不能认为系统内的每一个物体动量都守恒．动量守恒定律适用条件(具备下列条件之一)：
1．系统不受外力．
2．系统所受合外力为零．
3．系统某一方向不受外力或者某一方向外力的合力为零．
4．系统内力远远大于外力．
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、低速的物体，也适用于微观、高速的物体． 如图所示的装置中，木块B与水平桌面间的接触是光滑的，子弹A沿水平方向射入木块后留在木块内，将弹簧压缩到最短．现将子弹、木块和弹簧合在一起作为研究对象(系统)，则此系统在从子弹开始射入木块到弹簧压缩至最短的整个过程中( )
A．动量守恒、机械能守恒
B．动量不守恒、机械能不守恒
C．动量守恒、机械能不守恒
D．动量不守恒、机械能守恒解析：若以子弹、木块和弹簧合在一起作为研究对象(系统)，从子弹开始射入木块到弹簧压缩至最短时，弹簧固定端墙壁对弹簧有外力作用，因此动量不守恒．而在子弹射入木块时，存在剧烈的摩擦作用，有一部分能量将转化为内能，机械能也不守恒．若分阶段研究，在子弹射入木块这一瞬间过程，取子弹与木块为系统则可认为动量守恒(此瞬间弹簧尚未形变)．子弹射入木块后木块压缩弹簧过程中，机械能守恒，但动量不守恒．物理规律总是在一定条件下得出的，因此在分析问题时，不但要弄清取谁作研究对象，还要弄清过程的阶段的选取，判断各阶段满足物理规律的条件．
答案：B课堂训练4．放在光滑水平面上的A、B两小车中间夹了一压缩轻质弹簧，用两手分别控制小车处于静止状态，下面说法中错误的是( )
A．两手同时放开后，两车的总动量为零
B．先放开右手，后放开左手，两车的总动量向右
C．先放开左手，后放开右手，两车的总动量向右
D．两手同时放开，两车总动量守恒；两手放开有先后，两车总动量不守恒解析：把两车(含轻弹簧)作为一系统，当同时放开时，系统的总动量为零，由于系统受到的合外力为零，动量守恒，故两手同时放开后，两车的总动量为零，选项A正确．
先放开右手，右边物体在弹簧弹力的作用向右运动，再放开左手，系统的动量守恒，两车的总动量向右，选项B正确．同理分析，选项C错误．
两手同时放开，系统受到的合外力为零，两车总动量守恒；两手放开有先后，只有两手都放开后才守恒，所以在整个过程中两车总动量不守恒，选项D正确．
答案：C1．关于动量，以下说法正确的是( )
A．做匀速圆周运动的质点，其动量不随时间发生变化
B．摆球每次经过最低点时的动量均相同
C．匀速飞行的巡航导弹巡航时动量始终不变
D．平抛运动的质点在竖直方向上的动量与运动时间成正比基础达标解析：做匀速圆周运动的物体速度方向时刻变化，故动量时刻变化，A错；单摆的摆球相邻两次经过最低点时动量大小相等，但方向相反，故B错；巡航导弹巡航时虽速度不变，但由于燃料不断燃烧(导弹中燃料占其总质量的一部分，不可忽略)，从而使导弹总质量不断减小，导弹动量减小，故C错；平抛运动物体在竖直方向上的分运动为自由落体运动，在竖直方向的分动量p竖＝mvy＝mgt，故D正确．
答案：D2.关于物体动量和冲量的说法不正确的是( )
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．物体动量变化量的方向，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： A3．(双选）质量为m的物体以速度v0从地面竖直上抛(不计空气阻力)到落回地面，在此过程中( )
A．上升过程和下落过程中动量的变化均为mv0，但方向相反
B．整个过程中重力的冲量大小为2mv0
C．整个过程中重力的冲量为0
D．上升过程重力的冲量大小为mv0，方向向下解析：某个力的冲量等于这个力与作用时间的乘积，也可用过程中动量变化来表示．
答案：BD4．甲、乙两船静止在湖面上，总质量分别是m1、m2，两船相距s，甲船上的人通过绳子，用力F拉乙船，若水对两船的阻力大小均为f，且fA．甲船的动量守恒
B．乙船的动量守恒
C．甲、乙两船的总动量守恒
D．甲、乙两船的总动量不守恒解析：甲、乙每只小船所受的合外力不为零，动量不守恒，而对于甲、乙两船组成的系统所受的合外力为零，总动量守恒．
答案： C5．（双选）子弹水平射入一块放置在光滑水平面上的木块，则( )
A．子弹对木块的冲量必大于木块对子弹的冲量
B．子弹受到的冲量和木块受到的冲量大小相等、方向相反
C．当子弹和木块以相同速度运动时，子弹和木块的动量一定相等．
D．子弹和木块的动量增量任何时刻都大小相等、方向相反解析：物体间的力是相互的，大小相等，方向相反，同时产生同时消失，子弹对木块的冲量等于木块对子弹的冲量，方向相反，选项A错误，选项B正确；动量的大小跟速度大小和质量的大小有关，故选项C错误．根据动量定理可知，由于合外力的大小相等，故子弹和木块的动量增量任何时刻都大小相等、方向相反，选项D正确．
答案：BD6．如右图所示，两个质量相等的物体在同一高度沿倾角不同的两个光滑斜面由静止自由滑下，在到达斜面底端的过程中( )
A．重力的冲量相同
B．弹力的冲量相同
C．合力的冲量相同
D．以上说法均不对解析：设物体质量为m，沿倾角为θ的斜面下滑的加速度为a，根据牛顿第二定律，有mgsin θ＝ma.设物体开始下滑时高度为h，根据初速度为零的匀加速直线运动的位移公式，可得物体下滑的时间为t＝ ，下滑过程中重力的冲量为Iθ＝mgt＝mg .同理可得，物体沿倾角为α的光滑斜面下滑过程中重力的冲量为Iα＝mg ，因为θ≠α，所以Iθ≠Iα，选项A错误；力的冲量是矢量．两个矢量相同，必须大小和方向都相同．因该题中θ≠α，故弹力的方向和合力的方向都不同，弹力的冲量的方向和合力的冲量的方向也不同，选项B、C错误．
答案：D7．如右图所示，质量为M的小车置于光滑的水平面上，车的上表面粗糙，有一质量为m的木块以初速度v0水平地滑至车的上表面，若车表面足够长，则( )能力提升A．木块的最终速度为 v0
B．由于车表面粗糙，小车和木块所组成的系统动量不守恒
C．车表面越粗糙，木块减少的动量越多
D．车表面越粗糙，小车获得的动量越多解析：木块和小车间存在摩擦，为内力，系统所受合外力为零，动量守恒，由mv0＝(M＋m)v，可知木块和小车最终有共同速度 .车面越粗糙，滑动摩擦力越大，但木块减少的动量和小车增加的动量不变．
答案：A8.（双选）如右图所示，水平面上有两个木块的质量分别为m1、m2，且m2＝2m1.开始两木块之间有一根用轻绳缚住的压缩轻弹簧，烧断细绳后，两木块分别向左右运动．若两木块m1和m2与水平面间的动摩擦因数为μ1、μ2且μ1＝2μ2，则在弹簧伸长的过程中，两木块( )
A．动量大小之比为1∶2
B．速度大小之比为2∶1
C．通过的路程之比为2∶1
D．通过的路程之比为1∶1解析：以两木块及弹簧为研究对象，绳断开后，弹簧将对两木块有推力作用，这可以看成是内力；水平面对两木块有方向相反的滑动摩擦力，且f1＝μ1m1g，f2＝μ2m2g.因此系统所受合外力F合＝μ1m1g－μ2m2g＝0，即满足动量守恒定律条件．
设弹簧伸长过程中某一时刻，两木块速度分别为v1、v2.由动量守恒定律有(以向右为正方向)：
－m1v1＋m2v2＝0，即m1v1＝m2v2.
即两物体的动量大小之比为1:1，故A项错误．则两物体的速度大小之比为： .故B项正确．由于木块通过的路程正比于其速度，两木块通过的路程之比 .故C项正确，D项错误．
答案：BC9．在水平力F＝30 N的作用力下，质量m＝5 kg的物体由静止开始沿水平面运动．已知物体与水平面间的动摩擦因数μ＝0.2，若F作用6 s后撤去，撤去F后物体还能向前运动多长时间才停止？(g取10 m/s2)解析：法1：用动量定理解，分段处理．
选物体为研究对象，对于撤去F前物体做匀加速运动的过程，始态速度为零，终态速度为v.取水平力F的方向为正方向，根据动量定理有：
(F－μmg)t1＝mv－0，对于撤去F后，物体做匀减速运动的过程，始态速度为v，终态速度为零．根据动量定理有：
－μmgt2＝0－mv.
以上两式联立解得：
t2＝ ×6 s＝12 s.
法2：用动量定理解，研究全过程．
选物体作为研究对象，研究整个运动过程，这个过程的始、终状态的物体速度都等于零．取水平力F的方向为正方向，根据动量定理得：
(F－μmg)t1＋(－μmg)t2＝0
解得：t2＝ ×6 s＝12 s.
答案：12 s10．某种气体分子束由质量m＝5.4×10－26kg，速度v＝460 m/s 的分子组成，各分子都向同一方向运动，垂直地打在某平面上后又以原速率反向弹回，如分子束中每立方米的体积内有n0＝1.5×1020个分子，求被分子束撞击的平面所受到的压强．解析：处理有关流体(如水、空气、高压燃气等)撞击物体表面产生冲力(或压强)的问题，可以说非动量定理莫属．解决这类问题的关键是选好研究对象，一般情况下选在极短时间Δt内射到物体表面上的流体为研究对象．
设在Δt时间内射到 S的某平面上的气体的质量为ΔM，则： ΔM＝vΔtSn0m
取ΔM为研究对象，受到的合外力等于平面作用到气体上的压力F以v方向规定为正方向，由动量定理得：－FΔt＝ΔMv－(－ΔMv)，
解得F＝－2v2Sn0m
平面受到的压强P为：
P＝F/S＝2v2n0m≈3.428 Pa.感谢您的使用，退出请按ESC键本小节结束课件67张PPT。第五节 自然界中的守恒定律1．理解所学过的守恒定律的内容，从守恒定律中认识到其本质是某种物理量保持不变的．
2．理解常见的几种模型并能结合守恒观点初步去解决问题．自然现象丰富多彩，物体运动千变万化，但总遵循着一定的规律，比如机械能守恒、能量守恒、动量守恒等，物理学研究表明守恒定律都来源于对称，守恒和对称是自然界最常见的现象和规律，也是物理学中的一部分，物理学的守恒定律闪耀着自然美的光辉，表现出物理学的简洁与和谐之美，在物理学中你能举出一些关系守恒与对称的例子吗？一、守恒与不变
1．守恒定律
守恒定律并没有告诉我们物体状态变化过程的全部细节，只是可以用来判断某个变化是否可能发生，以及一旦发生变化，物体的初、末状态之间应满足什么关系．
2．能量守恒
能量是物理学中最重要的物理量之一，而且具有多种多样的形式，各种形式的能量可以________但________不变．可以说，能量的守恒是最重要的守恒形式．相互转化总能量3．动量守恒
动量守恒定律通常是对________的物体所构成的系统而言的，适用于________的运动，因此常用来推断系统在发生碰撞前后运动状态的变化．事实上，动量守恒定律与碰撞过程的具体细节无关，这一点是很重要的．
4．物理学中各种各样的守恒定律，本质上就是某种物理量___________，例如能量守恒是对应着某种时间平移的不变性；动量守恒则是对应着某种空间平移的不变性．因此，守恒定律其实正是自然界和谐统一规律的体现．保持不变相互作用任何形式二、守恒与对称
1．所谓对称，其本质也是具有__________．
2．守恒定律来源于对称．物理规律的每一种________________通常都相应于一种守恒定律．对称和守恒这两个重要概念是紧密地联系在一起的．对称性(即不变性)某种不变性结合图象求解动量与能量问题图象包括函数图象、矢量图、光路图、轨迹图、几何图以及描述复杂物理过程的草图和由实验数据描述的实际图象．
图象法的思维特点：突出表现在运用数学的“形”，载着物理的“质”．它既能直观、形象、概括地反映某两个相关的物理量之间的关系，又能将一些用抽象数学解析式或文字无法表达或表达不清的物理现象、过程、状态和规律包含其中；它既是丰富的物理信息(指隐含着的与横、纵坐标量关联的物理内涵)的载体，又是形象思维和抽象思维的纽带；它既是广泛应用科学实验中用来分析实验数据的重要方法，也是进行理论研究和规律探索的常用手段．总之，物理函数图象含有明确的物理意义，体现具体的物理内容，描述清晰的物理过程．用图象法分析问题，可以优化解题过程，使抽象的问题形象化，复杂的问题简单化． 水平拉力F1、F2分别作用在水平面上的物体上，经一段时间后撤去，使物体由静止开始运动而后停下，如果物体在两种情况下的总位移相等，且F1>F2，那么在这个过程中( )
A．F1比F2冲量大
B．F1比F2冲量小
C．F1和F2的冲量相等；
D．F1和F2的冲量无法比较解析：本题如果纯粹用公式规律替换分析，两冲量关系较难确定，如果转化为图形，即根据运动中的位移相等和加速度的关系把它们画成如图所示的图象，则显然有t1I1－F1t1＝0，I2－F1t2＝0
由此可得I1答案:B应用动量守恒定律求解临界问题在动量守恒定律的应用中，常常会遇到相互作用的两物体相距最近、避免相碰和物体开始反向运动等临界问题．这类临界问题的求解关键是充分利用反证法、极限法分析物体的临界状态，挖掘问题中隐含的临界条件，选取适当的系统和过程，运用动量守恒定律进行解答． 如下图所示，甲、乙两小孩各乘一辆冰车在水平冰面上游戏．甲和他的冰车总质量共为30 kg，乙和他的冰车总质量也是30 kg.游戏时，甲推着一个质量为15 kg的箱子和他一起以2 m/s的速度滑行，乙以同样大小的速度迎面滑来．为了避免相撞，甲突然将箱子滑冰面推给乙，箱子滑到乙处，乙迅速抓住．若不计冰面摩擦，求甲至少以多大速度(相对地)将箱子推出，才能避免与乙相撞？乙解析：要想刚好避免相撞，要求乙抓住箱子后与甲的速度正好相等，设甲推出箱子后的速度为v1，箱子的速度为v，乙抓住箱子后的速度为v2.
对甲和箱子，推箱子前后动量守恒，以初速度方向为正，由动量守恒定律：
(M＋m)v0＝mv＋Mv1 ①
对乙和箱子，抓住箱子前后动量守恒，以箱子初速方向为正，由动量守恒定律有：mv－Mv0＝(m＋M)v2 ②
刚好不相撞的条件是：
v1＝v2 ③
联立①②③解得：
v＝5.2 m/s，方向与甲和箱子初速方向一致．
答案：5.2 m/s，方向与甲和箱子初速方向一致． 应用动量与能量求解滑块问题滑块问题是常考的物理模型，题型多为力、电计算题．尽管试题所表述的物理过程较为简单，但它所表现出来的灵活性、知识的综合性、设问的技巧性和创新性都是不言而喻的．滑块问题一般可分为两种，即力学中的滑块问题和电磁学中的带电滑块问题．在涉及到运用动量守恒和能量守恒的习题中，主要是两个及两个以上滑块组成的系统，如滑块和小车、子弹和木块、滑块和箱子、磁场中导轨上的双滑竿、原子物理中的粒子间相互作用等等．此类模型变化过程复杂，物理变量繁多，各物理量相互制约．解决动力学问题，一般有三种途径：①牛顿第二定律和运动学公式(力的观点)；②动量定理和动量守恒定律(动量观点)；③动能定理、机械能守恒定律、功能关系、能的转化和守恒定律(能量观点)．以上这三种观点俗称求解力学问题的三把“金钥匙”． 如右图所示，一质量为M、长为L的长方形木板B放在光滑的水平地面上，在其右端放一质量为m的小木块A，m＜M.现以地面为参照系，给A和B以大小相等、方向相反的初速度，使A开始向左运动，B开始向右运动，但最后A刚好没有滑离B板，以地面为参照系． (1)若已知A和B的初速度大小为v0，求它们最后的速度大小和方向．
(2)若初速度的大小未知，求小木块A向左运动到达的最远处(从地面上看)离出发点的距离．解析：方法一：用牛顿第二定律和运动学公式求解．
A刚好没有滑离B板，表示当A滑到B板的最左端时，A、B具有相同的速度，设此速度为v，经过时间为t，A、B间的滑动摩擦力为f.如下图所示：对A据牛顿第二定律和运动学公式有：
f＝maA；
L2＝v0t－ aAt2；
v＝－v0＋aAt.对B据牛顿第二定律和运动学公式有：
f＝MaB；
L0＝v0t－ aBt2；
v＝v0－aBt.
由几何关系有：L0＋L2＝L.
由以上各式可求得它们最后的速度大小为：
v＝ · v0，方向向右．
fL＝
对A，向左运动的最大距离为：
L1＝ .方法二：用动能定理和动量定理求解．
A刚好没有滑离B板，表示当A滑到B板的最左端时，A、B具有相同的速度，设此速度为v，经过时间为t, A和B的初速度的大小为v0，则据动量定理可得：
对A: ft＝mv＋mv0 ①
对B：－ft＝Mv－Mv0 ②
解得：v＝ v0，方向向右 A在B板的右端时初速度向左，而到达B板左端时的末速度向右，可见A在运动过程中必须经历向左作减速运动直到速度为零，再向右作加速运动直到速度为v的两个阶段．设L1为A开始运动到速度变为零过程中向左运动的路程，L2为A从速度为零增加到速度为v的过程中向右运动的路程，L0为A从开始运动到刚好到达B的最左端的过程中B运动的路程，设A与B之间的滑动摩擦力为f，则由动能定理可得：
对于B : －fL0＝ Mv2－ M ③
对于A : －fL1＝ － m ④
f(L1－L2)＝ mv2 ⑤
由几何关系L0＋L2＝L ⑥
由①、②、③、④、⑤、⑥联立求得L1＝ .方法三：用能量守恒定律和动量守恒定律求解．
A刚好没有滑离B板，表示当A滑到B板的最左端时，A、B具有相同的速度，设此速度为v, A和B的初速度的大小为v0，则据动量守恒定律可得：
Mv0－mv0＝(M＋m)v
解得：v＝ · v0，方向向右．
对系统的全过程，由能量守恒定律得：Q＝fL＝ (M＋m) － (m＋M)v2
对于A fL1＝ mv由上述二式联立求得L1＝ .
从上述三种解法中，同学们不难看出，解法三简洁明了，容易快速求出正确答案．因此我们在解决动力学问题时，应优先考虑使用能量守恒定律和动量守恒定律求解，其次是考虑使用动能定理和动量定理求解，最后才考虑使用牛顿第二定律和运动学公式求解．1．如图所示，质量为M、长为L的木板置于光滑的水平面上，质量为m的小物块以水平速度v0滑上木板左表面，已知木板与小物块的滑动摩擦因数为μ，O点是长木板AB的中点，问v0在什么范围内方能使小物块滑到OB间的任一点时停下来？课堂训练解析：设小物块相对木板静止时的共同速度为v，小物块与物块在相互作用过程中系统动量守恒，有：
mv0＝(M＋m)v ①
设滑块与木板间的摩擦力为f，根据能量守恒，有：
即fs＝ m － (M＋m)v2 ②
而f＝μmg ③
①②③联立得：s＝ ④由此可见，s越大，要求的v0也必越大．要使小物块在OB间任意点停下，须满足 ≤s≤L.
取s＝ 代入④得： v0＝ ；
取s＝L代入④得： v0＝
即v0应取 ≤v0≤ ，才能使小木块滑到OB间停下来．应用动量与能量求解弹簧类问题对两个(及两个以上)物体与弹簧组成的系统在相互作用过程中的问题，在能量变化方面，由于弹簧的伸长或压缩会具有相应的弹性势能，因而系统的总动能将发生变化．若系统所受的外力和除弹簧弹力以外的内力不做功，其动能的减少量(或增加量)等于弹簧弹性势能的增加量(或减少量)，即系统总机械能守恒．若系统所受的外力和除弹簧弹力以外的内力做功，系统总机械能的改变量等于外力以及上述内力的做功之和，做功之和为正，系统总机械能增加，反之减少．在相互作用过程特征方面，弹簧伸长或压缩到最大程度时弹簧两端的物体具有相同速度．若系统内每个物体除弹簧的弹力外所受的合力为零(如光滑水平面的连结体问题)，当弹簧为自然长度时，系统内弹簧的某一端的物体(如弹簧绷紧的系统由静止释放)具有最大速度． 如图所示，坡道顶端距水平面高度为h，质量为m1 的小物块A从坡道顶端由静止滑下，进入水平面上的滑道时无机械能损失，为使A制动，将轻弹簧的一端固定在水平滑道延长线M处的墙上，另一端与质量为 m2 挡板 B相连，弹簧处于原长时，B恰位于滑道的末端 O点．A与 B碰撞时间极短，碰后结合在一起共同压缩弹簧，已知在 OM段 A、B 与水平面间的动摩擦因数均为μ，其余各处的摩擦不计，重力加速度为 g，求： (1)物块 A在与挡板 B碰撞前瞬间速度 v的大小；
(2)弹簧最大压缩量为d时的弹性势能Ep(设弹簧处于原长时弹性势能为零)．解析：(1)由机械能守恒定律，有
m1gh＝ m1v2 ①
v＝ . ②(2)A、B在碰撞过程中内力远大于外力，由动量守恒，有：
m1v＝(m1＋m2)v′ ③
A、B克服摩擦力所做的功：W＝μ(m1＋m2)gd ④
由能量守恒定律，有：
(m1＋m2)v′2＝Ep＋μ(m1＋m2)gd ⑤
解得Ep＝ gh－μ(m1＋m2)gd.
答案：(1)
(2) gh－μ(m1＋m2)gd2．图中，轻弹簧的一端固定，另一端与滑块B相连，B静止在水平导轨上，弹簧处在原长状态．另一质量与B相同滑块A，从导轨上的P点(未画出)以某一初速度向B滑行，当A滑过距离l1时，与B相碰，碰撞时间极短，碰后A、B紧贴在一起运动，但互不粘连．已知最后A恰好返回出发点P并停止．滑块A和B与导轨的滑动摩擦因数都为μ， 运动过程中弹簧最大形变量 为l2，求A从P出发时的初速度v0.课堂训练解析：令A、B质量皆为m，A刚接触B时速度为v1(碰前)，由功能关系，有：
mv － m1v ＝μmgl1 ①
A、B碰撞过程中动量守恒，令碰后A、B共同运动的速度为v2.有：
mv1＝2mv2 ②
碰后A、B先一起向左运动，接着A、B一起被弹回，在弹簧恢复到原长时，设A、B的共同速度为v3，在这过程中，弹簧势能始末两态都为零，利用功能关系，有： (2m)v － (2m)v ＝μ(2m)g(2l2) ③
此后A、B开始分离，A单独向右滑到P点停下，由功能关系有：
mv ＝μmgl1 ④
由以上各式，解得 v0＝ .
答案： 应用动量与能量求解综合类问题1．处理力学问题的基本思路：
(1)利用牛顿运动定律．
(2)利用动量关系．
(3)利用能量关系．
若考查有关物理量的瞬时对应关系，需应用牛顿定律；若考查一个过程，三种方法都有可能，但方法不同，处理问题的难易、繁简程度可能有很大的差别．若研究对象为一个系统，应优先考虑两大守恒定律；若研究对象为单一物体，可优先考虑两个定理，特别是涉及时间问题时应优先考虑动量定理，涉及功和位移问题时应优先考虑动能定理．两个定律和两个定理只考查一个物理过程的始末两个状态有关物理量间的关系，对过程的细节不予细究，这正是它们的方便之处．特别是对于变力做功问题，在中学阶段无法用牛顿定律处理，就更显示出它们的优越性．
2．利用动量和能量的观点解题时应注意的问题：
(1)动量定理和动量守恒定律是矢量表达式，还可写出分量表达式；而动能定理和能量守恒定律是标量表达式，绝无分量表达式．
(2)从研究对象上看，动量定理既可研究单体，又可研究系统，但高中阶段上一般用于研究单体，动能定理在高中阶段只能用于研究单体．(3)动量守恒定律和能量守恒定律是自然界最普遍的规律，它们研究的是物体系统，在力学中解题时必须注意动量守恒的条件及机械能守恒的条件．
中学阶段凡可用牛顿运动定律解决的问题，一般也可用动量的观点或能量的观点求解，而且要比用力和运动的方法简便，而中学阶段涉及的曲线运动、竖直面内的圆周运动、碰撞等，就中学知识而言，不可能单纯考虑用牛顿运动定律的方法． 如图所示，地面和半圆轨道面均光滑．质量M＝1 kg 、长L＝4 m的小车放在地面上，其右端与墙壁的距离为S＝3 m，小车上表面与半圆轨道最低点P的切线相平．现有一质量m＝2 kg的滑块(不计大小)以v0＝6 m/s的初速度滑上小车左端，带动小车向右运动．小车与墙壁碰撞时即被粘在墙壁上，已知滑块与小车表面的滑动摩擦因数μ＝0.2 ，g取10 m/s2 .(1)求小车与墙壁碰撞时的速度；
(2)要滑块能沿圆轨道运动而不脱离圆轨道，求半圆轨道的半径R的取值．解析：(1)滑块与小车的共同速度为v1 ，滑块与小车相对运动过程中动量守恒，有：mv0＝(m ＋ M)v1
代入数据解得v1＝4 m/s
设滑块与小车的相对位移为 L1 ，由系统能量守恒定律，有：μmgL1 ＝ mv － (m＋M)v代入数据解得L1＝3 m
设与滑块相对静止时小车的位移为S1 ，根据动能定理，有：μmgS1 ＝ Mv －0
代入数据解得S1＝2 m
因L1＜L ，S1＜S ，说明小车与墙壁碰撞前滑块与小车已具有共同速度，且共速时小车与墙壁还未发生碰撞，故小车与碰壁碰撞时的速度即：v1＝4 m/s.
(2)滑块将在小车上继续向右做初速度为v1＝4 m/s ，位移为L2＝L－L1＝1m的匀减速运动，然后滑上圆轨道的最低点P .
若滑块恰能滑过圆的最高点，设滑至最高点的速度为v，临界条件为：mg＝3．如图所示，木板A静止在光滑水平面上，其左端与固定台阶相距x.与滑块B(可视为质点)相连的细线一端固定在O点．水平拉直细线并给B一个竖直向下的初速度，当B到达最低点时，细线恰好被拉断，B从A右端的上表面水平滑入．A与台阶碰撞无机械能损失，不计空气阻力．
已知A的质量为2m，B的质量为m，A、B之间动摩擦因数为μ；细线长为L、能承受的最大拉力为B重力的5倍；A足够长，B不会从A表面滑出；重力加速度为g.课堂训练(1)求B的初速度大小v0和细线被拉断瞬间B的速度大小v1；
(2)A与台阶只发生一次碰撞，求x满足的条件；
(3)x在满足(2)条件下，讨论A与台阶碰撞前瞬间的速度．解析：(1)滑块B从释放到最低点，机械能守恒，有：
mv ＋mgL＝ mv ①
在最低点，由牛顿运动定律：
T－mg＝ ②
又：T＝5mg ③
联立①②③得：v0＝ ，v1＝2 .(2)设A与台阶碰撞前瞬间，A、B的速度分别为vA和vB，由动量守恒得：
mv1＝mvB＋2mvA ④
若A与台阶只碰撞一次，碰撞后必须满足：
≥ ⑤
对A应用动能定理：μmgx＝ ×2mv ⑥
联立④⑤⑥解得：x≥ ⑦
即A与台阶只能碰撞一次的条件是：x≥ .(3)设x＝x0时，A左端到台阶板前瞬间，A、B恰好达到共同速度vAB，由动量守恒：
mv1＝(m＋2m)vAB ⑧
对A应用动能定理：μmgx0＝ ×2mv ⑨
联立⑧⑨得：x0＝ ⑩
(i)当x≥x0即x≥ 时，A、B共速后A与挡板碰撞．
由⑧可得A与台阶碰撞前瞬间的速度：vA1＝vAB＝ ＝ ⑩
(ii)当x0>x> 即 >x≥ 时，A、B共速前A就与台阶碰撞，
对A应用动能定理：μmgx＝ ×2mv ?
A与台阶碰撞前瞬间的速度：vA2＝ . ?1．(双选）关于动量守恒定律，下列说法错误的是( )
A．系统满足动量守恒条件时，不仅作用前后总动量不变，就是作用过程中任何时刻总动量也不变
B．动量守恒定律与牛顿运动定律一样仅适用于宏观、低速的物体
C．动量守恒定律仅适用于正碰而不适用于斜碰的物体系统
D．大到天体，小到微观粒子，无论相互作用的是什么力，动量守恒定律都适用解析：正确理解动量守恒定律与牛顿运动定律的区别是求解关键．
答案：BC2．质量分别为 m1、 m2的小球在一直线上相碰，它们在碰撞前后的位移时间图象如图所示，若m1＝1 kg，则m2等于( )
A．1 kg
B．2 kg
C．3 kg
D．4 kg解析：由图可知，碰撞前，m1的速度：
v10＝ m/s＝4 m/s
m2的速度v20＝0
碰撞后，m1的速度：
v1＝－ m/s＝－2 m/s
m2的速度v2＝ m/s＝2 m/s
根据动量守恒定律：
m1v10＋m2v20＝m1v1＋m2v2
1×4 kg·m/s＋0＝1× kg·m/s＋2m2
解得m2＝3 kg.
答案：C3.（2012·重庆卷）质量为m的人站在质量为2m的平板小车上，以共同的速度在水平地面上沿直线前行，车所受地面阻力的大小与车对地面压力的大小成正比.当车速为v0时，人从车上以相对于地面大小为v0的速度水平向后跳下.跳离瞬间地面阻力的冲量忽略不计，则能正确表示车运动的v-t图象为?（??）?能力提升解析：人跳车前，人和车以大于v0的初速度做匀减速直线运动，加速度大小为a=μ×3mg/3m=μg，?人跳车瞬间，人和车组成的系统动量守恒，规定初速度方向为正方向，则3mv0=-mv0+2mv?
得v=2v0，?
此后车继续做匀减速运动，加速度为：?
a′=μ×2mg/2m=μg=a.?
答案：B4.（2012·全国理综）（双选）如图，大小相同的摆球a和b的质量分别为m和3m，摆长相同，并排悬挂，平衡时两球刚好接触，现将摆球a向左边拉开一小角度后释放，若两球的碰撞是弹性的，下列判断正确的是（? )??A?.第一次碰撞后的瞬间，两球的速度大小相等?
B?.第一次碰撞后的瞬间，两球的动量大小相等?
C?.第一次碰撞后，两球的最大摆角不相同?
D?.发生第二次碰撞时，两球在各自的平衡位置?答案:AD5．如图所示， 一质量为M的物块静止在桌面边缘， 桌面离水平面的高度为h.一质量为m的子弹以水平速度v0射入物块后， 以水平速度v0/2射出．重力加速度为g.求
(1)此过程中系统损失的机械能；
(2)此后物块落地点离桌面边缘的水平距离．解析：(1)设子弹穿过物块后物块的速度为v，由动量守恒得
mv0＝m× ＋Mv ①
解得：v＝ ②
系统损失的机械能为：
ΔE＝ ③
由②③两式可得：ΔE＝ ④ (2)设物块下落到地面所需时间为t，落地点距桌面边缘的水平距离为s则：h＝ gt2 ⑤
s＝vt ⑥
由②⑤⑥三式可得： .
答案：(1)
(2)6．如图所示，光滑的水平面上停着一只木球和载人小车，木球质量为m，人和车的总质量为M，已知M∶m＝16∶1，人以速率v沿水平面将木球推向正前方的固定墙壁，木球被墙壁弹回之后，人接住球可以以同样的对地速度将球推向墙壁．设木球与墙壁相碰时无动能损失，求：人经过几次推木球之后，再也不能接住木球？解析：方法一：设第1次推球后人的速度为v1，由动量守恒定律得：
0＝Mv1－mv，
第1次接球后人的速度为v1′，有：
mv1′＋mv＝(M＋m)v1′
第2次推球：
(M＋m)v1′＝Mv2－mv，
第2次接球：
Mv2＋mv＝(M＋m)v2′
…第n次推球：
(M＋m)vn－1′＝Mvn－mv
可得vn＝
当vn≥v时人便接不到球，可得n≥8.5，取n＝9.
方法二：利用动量定理求解．每次碰撞中，墙给球的冲量为I1＝mv－(－mv)＝2mv ①
设经过n次球与墙碰撞后可保证人再也接不到球，则墙对球的总冲量为I＝nI1＝2nmv ②
对球、人和车组成的系统，由动量定理得
I＝mv＋Mvn即2nmv＝mv＋Mvn ③
人接不到球的条件是vn≥v ④
由③和④解得n≥ ＝8.5，
故取n＝9.
也可以这样利用动量定理求解：以人和球及车为研究对象，墙壁改变该系统动量，球每碰一次墙壁，系统动量改变量为2mv，方向为接球的反方向．设推n次(球与挡板碰n－1次)后，有：(n－1)×2mv＝Mvn－mv
解得：n＝8.5，取n＝9.
答案：97．光滑水平面上放着质量mA ＝1 kg的物块A与质量为mB ＝2 kg的物块B，A与B均可视为质点，A靠在竖直墙壁上，A、B间夹一个被压缩的轻弹簧(弹簧与A、B均不拴接)，用手挡住B不动，此时弹簧弹性势能为Ep＝ 49 J．在A、B间系一轻质细绳，细绳长度大于弹簧的自然长度，如图所示．放手后B向右运动，绳在短暂时间内被拉断，之后B冲上与水平面相切的竖直半圆光滑轨道，其半径R＝0.5 m，B恰能运动到最高点C.取g＝10 m/s2，求(1)绳拉断后瞬间B的速度vB的大小；
(2)绳拉断过程绳对B的冲量I的大小；
(3)绳拉断过程绳对A所做的功W.解析：(1)设B在绳被拉断后瞬间的速度为vB，到达C点的速度为vC ，有：
mBg＝ ①
②
代入数据得vB＝ 5 m/s. ③(2)设弹簧恢复到自然长度时B的速度为v1，取水平向右为正方向，有：
Ep ＝ ④
I ＝ mBvB－ mBv1 ⑤
代入数据得
I ＝ －4 N·s，其大小为4 N·s. ⑥
(3)设绳断后A的速度为vA，取水平向右为正方向，有
mBv1＝ mBvB ＋ mAvA ⑦
W＝ ⑧
代入数据得W＝8 J.
答案：(1)5 m/s (2)4 N·s (3)8 J感谢您的使用，退出请按ESC键本小节结束课件36张PPT。第四节 反冲运动1．知道什么是反冲运动，能举出一些生活中反冲运动的实例．
2．知道火箭的飞行原理和主要用途，以应用动量守恒定律正确处理喷气式飞机一类的问题．
3．了解动量守恒定律在实际生活生产中的重要意义和作用．我们吹气球时， 一不小心把吹好的气球从手上“溜”掉了，气球向后喷着气呼啸而去．节日礼花把天空装扮得绚丽多姿，礼花为什么会上天？我国自行研究的火箭，一次又一次把卫星送上天，那么火箭的发射原理是什么呢？学习这一节，我们将揭开它们神秘的面纱．1．反冲运动是一种常见的现象， 当一个物体向某一方向射出(或抛出)它的一部分时，这个物体的剩余部分将向________运动．
2．在抛射的短暂时间内，物体系统________________或____________________时，反冲运动中________________的．
3．火箭是动量守恒定律最重要的应用之一．当火箭向后喷气时，根据反冲原理，火箭将向前运动．火箭获得的速度由________和________(_______________________________________)两个因素决定．火箭开始飞行时的质量与燃料燃尽时的质量比相反方向不受外力作用所受外力远小于内力系统动量守恒喷气速度 质量比 对反冲运动的理解在系统内力作用下，系统内一部分物体向某一方向射出(或抛出)它的一部分时，这个物体的剩余部分将向相反方向运动，这种运动称为反冲运动．
在抛射的短暂时间内，物体系不受外力或受外力远小于内力时，物体系的动量是守恒的．实际遇到的反冲运动问题通常有三种情况：
(1)系统不受外力或所受外力之和为零，满足动量守恒条件，可以用动量守恒定律解决反冲运动问题．(2)系统虽受外力作用，但内力远远大于外力，外力可忽略，也可以用动量守恒定律解决反冲运动问题．
(3)系统虽然所受外力之和不为零，系统的动量并不守恒，但系统在某一方向上不受外力或外力在该方向上的分力之和为零，则系统的动量在该方向上的分量保持不变，可以用该方向上动量守恒解决反冲运动问题．
反冲运动有利也有害，有利的一面我们可以应用，比如农田、园林的喷灌装置、旋转反击式水轮发电机、喷气式飞机、火箭、宇航员在太空行走等等．反冲运动不利的一面则需要尽力去排除，比如开枪或开炮时反冲运动对射击准确性的影响等A. B．
C． D． 一个不稳定的原子核，质量为M，处于静止状态，当它以速度v0释放一个质量为m的粒子后，则原子核剩余部分的速度为( )解析：在这个过程中原子核和它释放出的粒子构成的系统，满足动量守恒定律且总动量大小为零，选取v0的方向为正方向．根据动量守恒定律有：
0＝mv0＋(M－m)v
v＝
方向与v0的方向相反．
答案：C 火箭的飞行原理 现代火箭是指一种靠喷射高温高压燃气获得反作用向前推进的飞行器．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，火箭获得大小相等、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．
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质量比即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. 火箭喷气发动机每次喷出质量m＝0.2 kg的气体，喷出的气体相对地面的速度为v＝1 000 m/s，设火箭的初始质量M＝300 kg，发动机每秒喷气20次，若不计地球对它的引力作用和空气阻力作用，求火箭发动机工作5 s后火箭的速度达多大？
解析：以火箭(包括在5 s内要喷出的气体)为系统，系统的总动量守恒，以火箭的运动方向为正，则5 s后火箭的动量为(M－m×20×5)v′，所喷出的气体动量为－(m×20×5)v.
根据动量守恒定律p1＝p2
得：(M－m×20×5)v′＝－(m×20×5)v
解得：v′＝71.4 m/s
答案：71.4 m/s课堂训练1．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是( )
A．燃料燃烧推动空气，空气反作用力推动火箭
B．火箭发动机将燃料产生的气体向后喷出，气体的反作用力推动火箭
C．火箭吸入空气，然后向后喷出，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：火箭工作的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部迅速喷出时，使火箭获得反冲速度．
答案：B平均动量守恒(人船模型)平均动量守恒——人船模型为静水中船上的人向前行走时，船向后退的现象，若不考虑水的阻力，则人与船组成的系统动量守恒．我们把这一模型进行推广，两个物体均处于静止，当两个物体存在相互作用而不受外力作用时，系统动量守恒．这类问题的特点：两物体同时运动，同时停止．由动量守恒有：0＝m1v1＋m2v2
则有：m1 ＋m2 ＝0其中 ， 为该过程中的平均速度．由于两物体运动时间相同，则有：m1 t＋m2 t＝0
所以可推出m1s1＋m2s2＝0
使用上式解题时应注意式中s1、s2应相对于同一参照系． 如图所示，平静的湖面上浮着一只L＝6 m、质量为550 kg的船，船头上站着一质量为m＝50 kg的人，开始时，人和船均处于静止．若船行进时阻力很小，问当人从船头走到船尾时，船将行进多远？解析：以人和船组成的系统为研究对象．因船行进时阻力很小，船及人所受重力与水对船的浮力平衡，可以认为人在船上行走时系统动量守恒，开始时人和船都停止，系统总动量为零；当人在船上走动时，无论人的速度如何，系统的总动量都保持为零不变．
取人运动方向为正方向，设人对岸的速度为v，船对岸的速度为V，其方向与v相反，由动量守恒定律有
0＝mv＋(－MV)
解得两速度大小之比为：
此结果对于人在船上行走过程的任一瞬时都成立．方法一：取人在船上行走时任一极短时间Δti，在此时间内人和船都可视为匀速运动，此时间内人和船相对地面移动的距离分别为Δsmi＝viΔti和ΔsMi＝ViΔti，由此有：
这样人从船头走到船尾时，人和船相对地面移动的总距离分别为：
sm＝∑Δsmi，sM＝∑ΔsMi
由此有：由图中几何关系可知sm＋sM＝L.这样，人从船头走到船尾时，船行进的距离为：
sM＝L
代入数据有sM＝0.5 m.
方法二：由于对于人在船上行走过程的任一时刻都有：
则在该过程中人和船的平均速度应满足：
由于人和船运动时间相同，故有
同方法一，可求得sM＝0.5 m.2．如右下图所示，质量为M，半径为R的光滑半圆弧槽静止在光滑水平面上，有一质量为m的小滑块从与圆心O等高处无初速度滑下，在小滑块滑到圆弧槽最低点的过程中，圆弧产生的位移多大？课堂训练解析：设圆弧槽后退的位移大小为x，则根据水平方向上动量守恒和平均动量守恒有：
Mx＝m(R－x)
得x＝ R.
答案： R1．下列运动不属于反冲运动的有( )
A．乒乓球碰到墙壁后弹回
B．发射炮弹后炮身后退
C．喷气式飞机喷气飞行
D．船员划桨使船前进基础达标解析：在系统内力作用下，系统内一部分物体向某一方向射出(或抛出)它的一部分时，这个物体的剩余部分将向相反方向运动，这种运动为反冲运动．
答案：A2．某人站在完全光滑的冰冻的河面上欲到岸边，可采取的办法是( )
A．步行 B．滑行
C．挥动双手 D．将衣物抛向岸的反方向解析：根据反冲运动的原理可知，只有向反方向抛出物体，才能获得相反的速度．
答案：D3．关于喷气式飞机的飞行情况，以下说法正确的是( )
A．喷气式飞机能飞出大气层
B．每秒喷出一定量的气体时，喷气速度越大，飞机受到的推力越大
C．战斗开始前抛掉副油箱，在喷气情况相同时，可以飞得更快，操作越灵活
D．以上说法都不正确解析：喷气飞机的发动机是靠空气中的氧气助燃的，A错；每秒喷出一定量的气体Δm时，设喷气速度为v0，根据反冲原理
Δm·v0＝Mv2－Mv1.
即Δm·v0＝Mv2－Mv1.
可见，v0越大，飞机受到的推力 越大，B正确；而惯性的大小与质量有关，故C正确．
答案：BC4．一炮艇在湖面上匀速行驶，突然从船头和船尾同时向前和向后发射一颗炮弹，设两炮弹质量相同，相对于地的速率相同，牵引力和阻力均不变，则船的动量和速度的变化情况是( )
A．动量不变，速度增大
B．动量变小，速度不变
C．动量增大，速度增大
D．动量增大，速度减小解析：整个过程动量守恒，由于两发炮弹的总动量为零，因而船的动量不变．又因为船发射炮弹后质量变小，因此船的速度增大．
答案：A5．(双选）一个运动员在地面上跳远，最远可跳l，如果他立在船头，船头离 x河岸距离为l，船面与河岸表面平齐，他若从船头向岸上跳，下列说法正确的是( )
A．他不可能跳到岸上
B．他有可能跳到岸上
C．他先从船头跑到船尾，再返回船头起跳，就可以跳到岸上
D．采用C中的方法也无法跳到岸上解析：立定跳远相当于斜抛运动，在地面上跳时，能跳l的距离，水平分速率为vx，在船上跳时，设人相对船的水平速率为vx，船对地的速率为v2，人相对于地的速度为v1＝vx－v2.由于人和船系统动量守恒，因此mv1＝Mv2，所以人在船上跳时，人相对于船的水平速率也为vx，但人相对于地的水平速度为v1＝vx－v2答案：AD6．小车上固定一直杆，直杆上端用长为L的细线系一质量为m的小球，如图所示．已知小车与直杆的总质量为M，水平地面光滑．将小球拉到直杆顶端等高的位置释放，当小球到达另一侧等高点时，小车后退的距离为( )能力提升解析：小球释放后，小车向右运动，两者组成的系统水平方向动量守恒，取向左为正方向，初动量为零，故0＝mv1－Mv2，因v1、v2始终成正比，故平均水平动量也守恒， 0＝ ，其水平位移0＝ms1－Ms2，又s1＋s2＝2L，解得s2＝ L.
答案：D7．质量为240 kg的气球上有一质量为30 kg的杂技演员，共同静止在距地面40 m高的高空中，现在从气球上，放下一根不计质量的绳子，以使演员沿绳子匀加速地滑向地面，求绳子至少应为多长演员才能恰好着地？空气阻力不计．解析：气球和人在相互作用时，合外力为零，故系统动量守恒，设人着地时的位移为h2，并以此为正方向，令气球的位移为h1，方向不知．据：
s＝ at2＝ v气t，
得v′气＝ ，v′人＝由动量守恒定律得：
m1v′气＋m2v′人＝0
代入数据240× ＋30× ＝0
h1＝－5 m，负值表示方向向上．
则绳子长L＝40＋5＝45 m.8. 某人在一只静止的小船上练习射击，船、人和枪(不包含子弹)及船上固定靶的总质量为M，子弹质量m，枪口到靶的距离为L，子弹射出枪口时相对于枪口的速率恒为v，当前一颗子弹陷入靶中时，随即发射后一颗子弹，则在发射完全部n颗子弹后，小船后退的距离多大？(不计水的阻力)解析：设子弹运动方向为正方向，在发射第一颗子弹的过程中小船后退的距离为S，根据题意知子弹飞行的距离为(L─S)，则由动量守恒定律有：
m(L─S)─[M＋(n─1)m]S＝0
解得：S＝
每颗子弹射入靶的过程中，小船后退的距离都相同，因此n颗子弹全部射入的过程，小船后退的总距离为nS＝ .感谢您的使用，退出请按ESC键本小节结束课件45张PPT。第一节 敲开原子的大门1．了解汤姆生发现电子的历史过程．
2．知道阴极射线，了解它的实质．
3．体会研究阴极射线的方法．很早以前，对构成物质的基本粒子——原子能否继续再“分割”，科学家们对此进行了不断地探索．直到19世纪末，英国科学家汤姆生终于在研究阴极射线的时候发现了电子，使人类对微观世界有了新的认识，从此敲开原子内部结构的大门．你知道电子是怎样发现的吗？原子可以再分吗？一、探究阴极射线
1．1858年，德国科学家________在一个真空玻璃管两端加上高电压，发现了阴极会射出一种射线，这种射线称为________．
2．英国科学家________通过做阴极射线在磁场、电场中的偏转实验，证实了阴极射线本质上是由带________电的微粒组成的．阴极射线普里克尔 负汤姆生____________3．汤姆生测定阴极射线的比荷的基本思想是：―个质量为m、电荷量为e的带电粒子以速率v垂直进人磁场B中，如果粒子仅受洛伦兹力作用，将做匀速圆周运动，向心力由洛伦兹力提供，即 ，只要确定粒子运动的速率及半径，就可测出比荷．
二、电子的发现
1．对于不同的放电气体，或者用不同的金属材料制作电极，都测得相同的________，随后又发现在气体电离和光电效应等现象可从不同的物体中击出这种带电粒子，这表明它是构成各种物体的________．荷质比共同成分2．汤姆生发现粒子的________与氢离子的________大小基本上相同，________比任何一种分子和原子的______都小得多，至此，汤姆生完全确认了电子的存在．
3．1910年由密立根通过著名的“油滴实验”测出的电子的电荷量e＝________________ C．根据荷质比，可以精确地计算出电子的质量：m＝________________ kg. 9.1094×10－31电荷电荷质量质量1.602×10－19 对阴极射线的性质的探究德国科学家普里克在一个真空玻璃管两端加上高电压，发现阴极射线 .英国科学家汤姆生通过做阴极射线在磁场、电场中的偏转实验，证实了阴极射线本质上是由带负电的微粒组成的． 关于阴极射线的本质，下列说法正确的是( )
A．阴极射线本质是氢原子
B．阴极射线本质是电磁波
C．阴极射线本质是电子
D．阴极射线本质是X射线
解析：阴极射线是原子受激发射出的电子；关于阴极射线是电磁波、X射线都是在研究阴极射线过程中的一些假设，是错误的．
答案：C课堂训练1.如图所示，阴极射线管(A为其阴极)放在蹄形磁铁的N、S两极间，射线管的A端应接在______极，此时，荧光屏上的电子束运动轨迹________ (选填“向上”、“ 向下”或“不”)偏转．解析：阴极射线管的阴极射出电子，应当接直流高压电源的负极，带负电的电子在磁场中运动，受洛伦兹力作用，由左手定则可判断运动轨迹向下偏转．
答案：负 向下电子的发现过程1897年，汤姆生根据阴极射线在电场和磁场中的偏转断定，它的本质是带负电的粒子流，并求出了粒子的荷质比．实验装置如图所示，从高压电场的阴极发出的阴极射线，穿过CC1后沿直线打在荧光屏A上．当在平行极板上加一如图所示的电场，发现阴极射线打在荧光屏上的位置向下偏，则可判定，阴极射线带有负电荷．为使阴极射线不发生偏转，则可在平行极板区域加一磁场，且磁场方向必须垂直纸面向外．
当满足条件qv0B＝qE 时，则阴极射线不发生偏转．则：v0＝通常我们都用质谱仪来测量荷质比，让中性气体分子进人电离室A，在那里被电离成离子，从小孔飘出，经一狭缝进人加速电场中被加速，然后让离子垂直进人匀强磁场中做匀速圆周运动，最后打在照相底片上．设离子所带电量为q，加速电场两极间的电势差为U，离子进人加速电场时速度近似为零，离子离开加速电场时获得的动能为： mv2＝qU.
设匀强磁场的磁感应强度为B，离子在磁场中做匀速圆周运动的半径为r，则有： qvB＝ ，联立以上两式解得 .上式中其他量均可由实验测出，其创新之处是把微观量的大小用可由实验测得的宏观量表示了出来．
电子的电量的精确测定是在1910年由密立根通过著名的“油滴实验”测出的．
电子的电荷量 e＝1.60217733×10－19 C;
电子的质量m＝9.1093897×10－31 kg. 如图所示，一束电子(电量为e)以速度v垂直射入磁感强度为B，宽度为d的匀强磁场中，穿透磁场时速度方向与原来入射方向的夹角是30°，则电子的质量是________，穿透磁场的时间是________．解析：电子在磁场中运动，只受洛伦兹力作用，故其轨迹是圆弧一部分，又因为f⊥v，故圆心在电子穿入和穿出磁场时受到洛伦兹力指向的交点上，如图的O点．由几何知识可知：AB间的圆心角θ＝30°，OB为半径．课堂训练2．如下图所示是科研实验中用来使带正电粒子加速和偏转的装置，如果让氢和氦进入并电离，将得到一价氢离子、一价氦离子和二价氦离子的混合物，它们经过同一电场加速后在同一电场中偏转．问它们是否会分为三股，从而到达荧光屏上后产生三个亮点？回答中要说明理由．(离子重力不计)解析：设粒子质量为m，电量为q，加速电场电压为U1，偏转电压为U2.
则粒子先经加速电场加速，由动能定理得：
U1q＝ mv2 ①
进入偏转电场时速度v＝ ②
设偏转极板长为L，极板间距为d，
则在电场运动时间为t＝ ③离开电场时在电场方向的速度为：
v1＝at＝ ④
偏转角正切值tan θ＝ ⑤
由①②③④⑤解得tan θ＝
由此可知粒子运动轨迹与电量、质量无关，所以不能分为三股．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．阴极射线从射线管的阳极射向阴极
C．阴极射线的比荷比氢离子比荷大
D．阴极射线的比荷比氢离子比荷小基础达标解析：汤姆生通过实验证实了阴极射线是由带负电的微粒组成的，A正确；阴极射线是从射线管的阴极向阳极，B错误；电子和氢离子均带一个单位的电荷，但氢离子的质量比电子的质量大得多，故氢离子比荷反而小，C正确，D错误．
答案：AC2.（双选）如右图所示，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，发现射线径迹向下偏，则：( )
A．导线中的电流由A流向B
B．导线中的电流由B流向A
C．若要使电子束的径迹往上偏，可以通过改变AB中的电流方向来实现
D．电子束的径迹与AB中的电流方向无关解析：本题综合考查电流产生的磁场、左手定则和阴极射线的产生和性质．由题目条件可判断阴极射线所在处磁场垂直纸面向里，电子从负极射出，由左手定则及阴极射线(电子)向下偏转可知导线中的电流由B流向A.
答案：BC3．下面对阴极射线的认识正确的是( )
A．阴极射线是由阴极发出的粒子撞击玻璃管壁上的荧光而产生的
B．只要阴阳两极间加有电压，就会有阴极射线产生
C．阴极射线可以穿透薄铝片，这说明它是电磁波
D．阴阳两极间加有高压时，电场很强，阴极中的电子受到很强的库仑力作用而脱离阴极 解析：阴极射线是由阴极直接发出的，A错误；只有当两极间加有高压且阴极接电源负极时，阴极中的电子才会受到足够大的库仑力作用而脱离阴极成为阴极射线，B错误，D正确；阴极射线可以穿透薄铝片，可能是电磁波，也可能是更小的粒子，C错误．
答案：D4.如右图所示，由不同质量、电荷量组成的正离子束垂直地射入正交的匀强磁场和匀强电场区域里，结果发现有些离子保持原来的运动方向，未发生任何偏转．如果让这些不偏转的离子再垂直进入另一匀强磁场中，发现这些离子又分成几束．对这些进入后一磁场的不同轨迹的离子，可得出结论A．它们的动量一定各不相同
B．它们的电荷量一定各不相同
C．它们的质量一定各不相同
D．它们的电荷量与质量之比一定各不相同解析：在正交的匀强磁场和匀强电场区域里，正离子受到的洛仑兹力等于电场力，即qvB＝qE.若没有偏转则说明速度一样．而进入另一匀强磁场后，又分成几束说明半径不一样，由r＝ 可得D正确．
答案：D 5．质谱仪是一种测定带电粒子质量和分析同位素的重要工具，它的构造原理如图所示，离子源S可发出各种不同的正离子束，离子从S出来时速度很小，可以看作初速度为零．离子经过加速电场加速后垂直进入有界匀强磁场区域(图中线框所示)，并沿着半圆周运动而到达照相底 片上的P点，测得P点到入口处的距离 为x.①若离子束不是同位素，则x越大，离子质量一定越大
②若离子束是同位素，则x越大，离子质量一定越大
③只要x相同，则离子质量一定相同
④只要x相同，则离子比荷一定相同
以上说法中正确的是( )
A．①③ B．②④
C．②③ D．①④解析：带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，x＝2r.
又因为r＝ ，
电场中加速时由动能定理 mv2＝qU，
可推出r＝ ，可判断②④对．
答案：B6．（双选）长为L的水平极板间，有垂直纸面向内的匀强磁场，如下图所示，磁感强度为B，板间距离也为L，板不带电，现有质量为m，电量为q的带正电粒子(不计重力)，从左边极板间中点处垂直磁感线以速度v水平射入磁场，欲使粒子不打在极板上，可采用的办法是( )能力提升A．使粒子的速度vB．使粒子的速度v>5BqL/4m；
C．使粒子的速度v>BqL/m；
D．使粒子速度BqL/4m粒子擦着板从右边穿出时，圆心在O点，有：
＝L2＋(r1－L/2)2得r1＝5L/4，
又由于r1＝mv1/Bq得v1＝5BqL/4m，∴v>5BqL/4m时粒子能从右边穿出．粒子擦着上板从左边穿出时，圆心在O＇点，有r2＝L/4，又由r2＝mv2/Bq＝L/4得v2＝BqL/4m
∴v2综上可得A、B正确．
答案：AB7．1897年，汤姆生在研究阴极射线性质时，测出了阴极射线的_______，并确定其带_________，组成粒子被称为_________．电子比荷负电8．如图所示，带电粒子P所带的电荷量是Q的3倍，它们以相等的速度v0从同一点出发，沿着跟电场强度垂直的方向射入电场，分别打在M、N点，若 OM＝MN，则P与Q的质量之 比 为________．(不计重力)9．电子自静止开始经M、N板间(两板间的电压为U)的电场加速后从A点垂直于磁场边界射入宽度为d的匀强磁场中，电子离开磁场时的位置P偏离入射方向的距离为L，如图所示．求匀强磁场的磁感应强度．(已知电子的质量为m，电量为e)解析：电子在M、N间加速后获得的速度为v，由动能定理得：
mv2＝eU ①
电子进入磁场后做匀速圆周运动，设其半径为r，则：
Bev＝ ②
电子在磁场中的轨迹如下图，由几何关系得：10．如图所示，在平行板间有方向平行的匀强电场E和匀强磁场B，MN是荧光屏，中心为P，OP＝L，在荧光屏上建一个坐标系，原点是P，y轴向上，x轴垂直纸面向外，一束速度、比荷相同的粒子沿OP方向射入打在屏上Q( )点，不考虑粒子重力，问：
(1)粒子带何种电荷？
(2)B的方向如何？
(3)粒子的比荷为多大？解析：(1)由于粒子在电场中向上偏转，说明粒子带正电．(2)由Q坐标可知粒子在磁场中向里偏转，利用左手定则可判定磁场的方向竖直向下．
(3)在过y轴方向的竖直平面上，粒子在电场力的作用下做的分运动为类平抛分运动，有：感谢您的使用，退出请按ESC键本小节结束课件39张PPT。第三节 氢原子光谱1．了解氢原子光谱的不连续性及各个线系．
2．知道每种原子都有其特定的原子光谱．
3．了解光谱分析在科学技术中的应用．“谱”的含义是指按照事物的类别或系统编排的记录，做菜有菜谱，家族有族谱．某些原子和气体通电后可发光产生光谱，那么最简单的原子光谱是什么光谱，它有哪些应用？一、原子光谱
某种原子的气体通电后可以发光并产生______________，这种光谱被称为原子光谱．原子光谱是了解原子性质的最重要的直接证据．
二、巴耳末系
1．分光镜
分光镜是一种用于观察物质光谱的仪器，其原理是利用不同频率的光折射角不同，将复色光分解成若干个单色光．其构造如图所示：固定不变的光谱A为平行光管，由两部分组成，一端有狭缝S，另一端有凸透镜L1，它与狭缝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P上．三棱镜P通过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在目镜中有一标尺，以便对光谱进行定量研究．2．观察氢光谱
(1)实验装置图，如图所示：(2)氢原子光谱图，如图所示：3．巴耳末公式
瑞士的一位数学教师巴耳末通过分光镜研究了氢原子光谱，发现四条光谱的波长可以用一个很简单的数学公式表示，这个公式称为巴耳末公式：
________________，n＝3,4,5…
式中常数R称为______________常量，对于氢原子，实验测得R的值为1.097×107 m－1.
三、氢原子光谱的其他线系
莱曼系(在____________区)：里德伯紫外统一的公式表示为：____________________________
式中_____________________称为光谱项，此式称为广义巴耳末公式． 红外 近红外红外四、原子光谱的特点
科学家观察了大量的原子光谱，发现每种原子都有自己特定的原子光谱．不同原子，其原子光谱________．我们可以通过____________鉴别不同的原子，确定物体的化学组成并发现新元素．下图为几种原子的光谱： 分析光谱不相同对光谱的认识早在17世纪，牛顿就发现了日光通过三棱镜后的色散现象，并把实验中得到的彩色光带叫做光谱．如图所示：光谱是按光的波长(或频率)和强度分布的光．物质的光谱按产生方式的不同，可分为发射光谱和吸收光谱．
发射光谱是物体发光直接产生的光谱．发射光谱可分为两类：连续光谱和线状光谱．
按波长(或频率)顺序连续分布的光带(包含有从红光到紫光各种色光的光谱)叫做连续光谱．如图所示：炽热的固体、液体和高压气体的发射光谱是连续光谱．例如白炽灯丝发出的光、烛焰、炽热的钢水发出的光都形成连续光谱．
只含有一些不连续的亮线的光谱．光谱中的亮线叫谱线，各条谱线对应不同波长的光．线状光谱也称明线光谱．
稀薄气体或金属的蒸气的发射光谱是线状谱．线状谱是由游离状态的原子发射的，所以也叫原子的光谱．实践证明，原子不同，发射的明线光谱也不同，每种原子只能发出具有本身特征的某些波长的光，因此明线光谱的谱线也叫原子的特征谱线．如图所示：吸收光谱是高温物体发出的光(其中包含连续分布的一切波长的光)通过物质时，某些波长的光被物质吸收后产生的光谱．
各种原子的吸收光谱中的每一条暗线都跟该种原子的发射光谱中的一条明线相对应．这表明，低温气体原子吸收的光，恰好就是这种原子在高温时发出的光．因此吸收光谱中的暗谱线，也是原子的特征谱线．太阳的光谱是吸收光谱．如图所示：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的化学组成．这种方法叫做光谱分析．
原子光谱的不连续性反映出原子结构的不连续性，所以光谱分析也可以用于探索原子的结构． （双选）下列关于光谱的说法正确的是( )
A．炽热固体、液体和高压气体发出的光谱是连续光谱
B．各种原子的线状谱中的明线和它的吸收谱中的暗线必定一一对应
C．气体发出的光只能产生线状谱
D．甲物质发出的白光通过低温的乙物质蒸气可得到甲物质的吸收光谱解析：各种原子的吸收光谱中的每一条暗线都跟该种原子的原子的发射光谱中的一条明线相对应．所以B选项对．而气体发光时，若是高压气体发光形成连续谱，若是稀薄气体发光形成线状谱，故C选项也不对．甲物质发出的白光通过低温的乙物质蒸气后，看到乙物质的吸收光谱，所以上述选项中A也正确．而D不正确.
答案：AB课堂训练1．太阳光谱中有许多暗线，它们对应某些元素的特征谱线．产生这些谱线的原因是由于( )
A．太阳表可大气层中缺少相应的元素
B．太阳内部缺少相应的元素
C．太阳表面大气层中存在着相应的元素
D．太阳内部存在相应的元素解析：由于对太阳光谱的成因认识不清，易误认为暗线是由于太阳内部缺少相应的元素产生的，因此错误地选择了B，实际上太阳内部进行着激烈的热核反应，它发出的连续光谱经过温度比较低的太阳大气层时产生吸收光谱，我们通过对太阳光谱中暗线的分析，把它跟各种原子的特征谱线对照，就知道太阳大气层中含有氢、氮、氦、碳、氧、镁、硅、钙、钠等几十种元素．因此正确选项为C.
答案：C对氢原子光谱理解氢原子是最简单的原子，其光谱也最简单．瑞士的一位数学教师巴耳末通过分光镜研究了氢原子光谱，发现四条光谱的波长可以用一个很简单的数学公式表示，这个公式称为巴耳末公式：式中常数R称为里德伯常量．对于氢原子，实验测得R的值为1.079×107 m－1.
氢原子光谱的其他线系：
莱曼系(在紫外区)： （双选）关于巴耳末公式 ＝R的理解，正确的是 ( )
A．此公式是巴耳末在研究氢光谱特征时发现的
B．公式中n可取任意值，故氢光谱是连续谱
C．公式中n只能取整数值，故氢光谱是线状谱
D．公式不但适用于氢光谱的分析，也适用于其他原子的光谱解析：此公式是巴耳末在研究氢光谱在可见光区的14条谱线中得到的，只适用于氢光谱的分析，且n只能取大于等于3的整数，则λ不能取连续值，故氢原子光谱是线状谱．
答案：AC课堂训练2．对于巴耳末公式下列说法正确的是( )
A．所有氢原子光谱的波长都与巴耳末公式相对应
B．巴耳末公式只确定了氢原子发光的可见光部分的光的波长
C．巴耳末确定了氢原子发光的一个线系的波长，其中既有可见光，又有紫外光
D．巴耳末公式确定了各种原子发光中的光的波长解析：巴耳末公式只确定了氢原子发光中一个线系的波长，不能描述氢原子发出的各种波长，也不能描述其他原子的发光，A、D错误；巴耳末公式是由当时已知的可见光中的部分谱线总结出来的，但它适用于整个巴耳末线系，该线系包括可见光和紫外光，B错误，C正确．
答案：C1．关于光谱，下列说法正确的是( )
A．一切光源发出的光谱都是连续谱
B．一切光源发出的光谱都是线状谱
C．稀薄气体发出的光谱是线状谱
D．做光谱分析时，利用连续谱和线状谱都可以鉴别物质和确定物质的化学组成解析：由各种谱线的产生机理及区别得C正确．
答案：C基础达标2．对原子光谱，下列说法不正确的是( )
A．原子光谱是不连续的
B．由于原子都是由原子核和电子组成的，所以各种原子的原子光谱是相同的
C．各种原子的原子结构不同，所以各种原子的原子光谱也不相同
D．分析物质发光的光谱，可以鉴别物质中含哪些元素解析：原子光谱为线状谱；各种原子都有自己的特征谱线；据各种原子的特征谱线进行光谱分析可鉴别物质组成，由此知A、C、D说法正确，故选B.
答案：B3．以下说法正确的是( )
A．进行光谱分析可以用连续光谱，也可以用吸收光谱
B．光谱分析的优点是非常灵敏而且迅速
C．分析某种物质的化学组成可以使这种物质发出的白光通过另一种物质的低温蒸气取得的吸收光谱进行分析
D．摄下月球的光谱可以分析出月球上有哪些元素解析：进行光谱分析不能用连续光谱，只能用线状光谱或吸收光谱；光谱分析的优点是灵敏而迅速；分析某种物质的组成，可用白光照射其低压蒸气产生的吸收光谱进行；月球不能发光，它只能反射太阳光，故其光谱是太阳光谱，不是月球的光谱，不能用来分析月球上的元素．故答案为B.
答案：B4．下列说法不正确的是( )
A．巴耳末线系光谱线的条数只有4条
B．巴耳末线系光谱线有无数多条
C．当电子从n大于2的轨道跃迁到n等于2的轨道时，所得到的谱线都属于巴耳末线系
D．巴耳末线系在可见光范围内只有4条解析：由巴耳末公式 知当电子从n大于2的轨道跃迁到n等于2的轨道时，所得到的谱线都属于巴耳末线系．所得到的线系可以有无数条．但在可见光区域只有4条光谱线．故正确的是B、C、D.
答案：A5．氢原子光谱巴耳末系最小波长与最大波长之比为( )6．下列氢原子的线系中对波长最短波进行比较，其值最小的是( )
A．巴耳末系 B．莱曼系
C．帕邢系 D．布喇开系能力提升解析：根据公式 ＝T(m)－T(n)，m当m＝1，n＝2,3,4,5…为莱曼系[在紫外区]
当m＝2，n＝3,4,5,6…为巴耳末系[在可见光区]
当m＝3，n＝4,5,6…为帕邢系[在近红外区]
当m＝4，n＝5,6,7…为布喇开系[在红外区]
从红外区到紫外区，波长依次减小，所以波长最短的是莱曼系．
答案：B7．（双选）关于巴耳末公式，下列说法正确的是( )
A．巴耳末依据核式结构理论总结出巴耳末公式
B．巴耳末公式反映了氢原子发光的连续性
C．巴耳末依据氢光谱的分析总结出巴耳末公式
D．巴耳末公式准确反映了氢原子发光的实际，其波长的分立值并不是人为规定的解析：由于巴耳末是利用当时已知的、在可见光区的14条谱线做了分析总结出来的巴耳末公式，并不是依据核式结构理论总结出来的，巴耳末公式反映了氢原子发光的分立性，也就是氢原子实际只有若干特定频率的光，由此可知C、D正确．
答案：CD8．氢原子光谱除了巴耳末系外，还有莱曼系、帕邢系等，其中帕邢系的公式为 ，n＝4,5,6，…，R＝1.10×107 m－1.若已知帕邢系的氢原子光谱在红外线区域，试求：
(1)n＝6时，对应的波长；
(2)帕邢系形成的谱线在真空中的波速为多少？n＝6时，传播频率为多大？感谢您的使用，退出请按ESC键本小节结束课件32张PPT。第二节 原子的结构1．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．
2．知道α粒子散射实验的方法和现象．
3．知道原子核式结构的主要内容．在中国哲学家庄子天下篇中有“一尺之锤，日取其半，万世不竭”的描述，同西方哲学家不同的是，中国人认为物质是无限可分的，而“原子”一词在希腊就是不可再分的．生活在现代社会的我们当然知道原子可以再分，你知道原子可分成哪些基本粒子？有多少基本粒子？请举例说明．一、汤姆生的葡萄干布丁模型
汤姆生在发现电子后，便投入了对原子内部结构的探索，原子呈中性，而电子带负电，原子内部必有等量的正电荷；他运用丰富的想象，提出了一种原子结构——葡萄干布丁模型：原子是一个________，带________的部分均匀地分 布于其中，质量很小的________则像布丁中的 葡萄干一样嵌在内(如图所示)．原子内正、负 电荷相等，因此原子的整体呈中性．球体 正电 电子二、α粒子散射实验
在真空中高速的α粒子流垂直射到很簿的金箔上，穿过金箔后打在荧光屏上，通过显微镜观察：绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿________的方向前进，但________α粒子发生大角度的偏转，并且有________α粒子的偏转超过了90°，有的甚至几乎达到________．
三、原子的核式结构的提出
1911年，卢瑟福提出了原子的核式结构的模型：原子的中心有一个带正电的________，它几乎集中了原子的________，而________则在核外空间绕核旋转．电子原来少数 极少数180°原子核 全部质量α粒子散射实验α粒子散射实验主要由放射源、金箔、荧光屏、望远镜和转动圆盘几部分组成．如图所示：整个实验在真空中进行，高速的α粒子垂直射到很薄的金箔上，由于受到金属原子中带电粒子的库仑力的作用，一些α粒子通过金箔后必然改变原来的运动方向产生偏转，当α粒子穿过金箔后，打在荧光屏上闪光，然后通过显微镜观察．
实验结果：α粒子散射后，绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进，但少数α粒子发生了较大的偏转，并且有极少数α粒子的偏转超过了90°，有的甚至几乎达到180°.如图所示： 卢瑟福在用α粒子轰击金箔的实验中发现α粒子( )
A．全部穿过或发生很小的偏转
B．绝大多数穿过，只有少数发生很大偏转甚至极少数被弹回
C．绝大多数发生很大的偏转，甚至被弹回，只有少数穿过
D．全部发生很大的偏转
解析：α粒子散射后，绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进，但少数α粒子发生了较大的偏转，并且有极少数α粒子的偏转超过了90°，有的甚至几乎达到180°.
答案： B课堂训练1．（双选）在α粒子散射实验中，如果一个α粒子跟金箔中的电子相撞，则( )
A．α粒子的动能和动量几乎没有损失．
B．α粒子将损失大部分动能和动量．
C．α粒子不会发生显著的偏转．
D．α粒子将发生较大角度的偏转．解析：α粒子质量是电子的7300倍，相当于卡车与西瓜相撞．不难判断A、C正确．
答案：AC原子的核式结构的提出汤姆生原子模型与实验现象的矛盾：①由于电子的质量远小于α粒子质量，所以电子不可能使α粒子发生大角度偏转．②使α粒子发生大角度偏转的只能是原子中带正电的部分，按照汤姆生原子模型，正电荷在原子内是均匀分布的，α粒子穿过原子时，它受到两侧斥力大部分被抵消，因而也不可能使α粒子发生大角度偏转，更不能使α粒子反弹．③实验现象说明了原子绝大部分是空的，原子的质量和所有正电荷几乎都集中在原子中心的一个很小的核上，否则α粒子大角度散射是不可能的．说明葡萄干布丁模型不符合原子结构的实际情况．
实验现象说明了：①绝大多数α粒子不偏移，原子内部绝大部分是“空”的．②少数α粒子发生较大偏转是原子内部有“核”存在．③极少数α粒子被弹回，表明受到作用力很大，内部质量很大，电量集中的“核”发生碰撞．1911年，卢瑟福根据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带正电的原子核，它几乎集中了原子的全部质量，而带负电的电子则在核外空间绕原子核旋转．如图所示．原子显中性是因为原子核所带的正电的电荷量与核外电子所带负电的电荷量相等．原子的内部十分空旷，原子的直径数量级约为10－10 m，原子核的直径约为10－15～10－14 m．两者相差万倍；而体积差别更大，原子核体积只相当于原子体积的万亿分之一．若把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．如右图所示： 卢瑟福原子核式结构理论的主要内容有 ( )
A．原子的正电荷和绝大部分质量集中在―个很小的核上
B．正电荷在原子中是均匀分布的
C．原子中存在着带负电的电子
D．原子只能处于一系列不连续的能量状态中
解析：卢瑟福提出了原子的核式结构的模型：原子的中心有一个带正电的原子核，它几乎集中了原子的全部质量，而电子则在核外空间绕核旋转．
答案：A课堂训练2．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．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：A1．（多选）关于α粒子散射实验，下列说法正确的是( )
A．该实验在真空环境中进行
B．带有荧光屏的显微镜可以在水平面内的不同方向上移动
C．荧光屏上的闪光是散射的α粒子打在荧光屏上形成的
D．荧光屏只有正对α粒子源发出的射线方向上才有闪光基础达标解析：本题考查卢瑟福α粒子散射实验的装置与操作．因少数发生很大偏转甚至极少数被弹回，故荧光屏没有正对α粒子源发出的射线方向上也可能有闪光．
答案：ABC2． （双选）下列叙述中，正确的是( )
A．汤姆生根据α粒子散射实验，提出了原子的葡萄干布丁模型
B．卢瑟福根据α粒子散射实验，提出了原子的核式结构模型
C．汤姆生最早发现电子
D．卢瑟福最早发现电子解析： α粒子散射实验是卢瑟福做的，根据实验结果提出了原子的核式结构模型，A 错误，B正确；电子是汤姆生通过阴极射线实验发现的，C正确，D错误．
答案：BC3． （双选）对α粒子散射实验装置的描述，下列说法正确的是 ( )
A．主要实验器材有放射源、金箔、荧光屏、显微镜
B．金箔的厚薄对实验无影响
C．如果改用铝箔就不能发生散射现象
D．实验装置放在真空中解析：α粒子散射的实验是指用α粒子轰击很薄的金箔(或铝箔)物质层，通过观察α粒子穿过物质层后的偏转情况，获得原子结构的信息，为准确观察α粒子的偏转情况，荧光屏和显微镜能够围绕金箔转，且整个装置放在真空环境中．
答案：AD4．（双选）关于α粒子散射实验，下列说法正确的是( )
A．在实验中，观察到绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进，极少数发生了较大角度的偏转
B．使α粒子发生明显偏转的力来自带正电的核和核外电子，当α粒子接近核时，是核的斥力使α粒子发生明显偏转；当α粒子接近电子时是电子的吸引力使之发生明显偏转
C．实验表明原子中心有一个极小的核，它占有原子体积的极小部分
D．实验表明原子中心的核带有原子的全部正电荷和全部原子的质量解析：α粒子偏转的原因是核的斥力使α粒子发生明显偏转而非电子的吸引力，B错．原子中心的核集中几乎全部质量，D错．
答案：AC5．由α粒子的散射实验可以得出的错误结论有( )
A．原子中绝大部分是空的
B．原子中全部正电荷集中在原子核上
C．原子内有中子
D．原子的质量几乎全部集中在原子核上解析：卢瑟福由α粒子散射实验得到结论有：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原子核内，带负电的电子在核外的空间运动．
答案：C6．在α粒子散射实验中，当α粒子最接近原子核时，符合下列哪种情况( )
A．动能最小
B．电势能最小
C．α粒子和金原子核组成的系统的能量最小
D．加速度最小解析：在α粒子散射实验中，当α粒子接近原子核时，原子核对α粒子的作用力是斥力，对α粒子做负功，电势能增加，动能减小，由于α粒子离原子核最近，所以它们之间的库仑力很大，加速度很大，另外受到原子核外电子的作用相对较小，与原子核对α粒子的库仑力相比，可以忽略，因此只有库仑力做功，所以机械能和电势能整体上是守恒的，故系统的能量可以认为不变．综上所述，正确选项应为A.
答案：A7．卢瑟福利用α粒子轰击金箔的实验研究原子结构，正确反映实验结果的示意图是( )解析：α粒子散射实验中，α粒子越靠近原子核，受到的斥力越大，偏转越大，正对碰撞原子核的α粒子应该是180°反弹，因而D图正确．
答案：D能力提升8．下面4个图描述卢瑟福α粒子散射实验中原子核和两个α粒子的运动径迹，其中可能正确的是( )解析： α粒子发生偏转是由于受到库仑力的作用，且为斥力，曲线运动时力和速度方向分居轨迹两侧．
答案：A9．关于原子结构，汤姆生提出葡萄干布丁模型、卢瑟福提出行星模型，都采用了类比推理的方法，下列事实中，主要采用类比推理的是( )
A．人们为便于研究物体的运动而建立的质点模型
B．伽利略从教堂吊灯的摆动中发现摆的等时性规律
C．库仑根据牛顿的万有引力定律提出库仑定律
D．托马斯·杨通过双缝干涉实验证明光是一种波解析：质点的模型是一种理想化的物理模型，是为研究物体的运动而建立的；伽利略的摆的等时性是通过自然现象发现的；托马斯·杨是通过实验证明光是一种波，是建立在事实的基础上的．
答案：C10. 1911年卢瑟福依据α粒子散射实验中α粒子发生了________(选填“大”或“小”)角度散射现象，提出了原子的核式结构模型．若用动能为1 MeV的α粒子轰击金箔，则其速度约为________m/s.(α粒子质量均为6.68×10－27 kg,1 MeV＝1×106 eV) 解析：卢瑟福在α粒子散射实验中发现了大多数α粒子没有大的偏转，少数发生了较大的偏转，卢瑟福抓住了这个现象进行分析，提出了原子的核式结构模型．
粒子动能：Ek＝ mv2≈感谢您的使用，退出请按ESC键本小节结束课件40张PPT。第四节 原子的能级结构1．了解原子的能级、跃迁、能量量子化以及基态和激发态等概念．
2．了解原子能量子化是如何提出来的，理解原子发射与吸收光子的频率和能级差的关系．
3．知道氢原子能级公式，以及能利用能级公式分析一些有关能级的问题．
4．能用原子的能级结构解释氢原子的光谱的不连续性．按经典理论电子绕核旋转做加速运动，电子将不断向四周辐射电磁波，它的能量不断减小，从而将逐渐靠近原子核，最后落入原子核中．
轨道及转动频率不断变化，辐射电磁波频率也是连续的， 原子光谱应是连续的光谱．实验表明原子相当稳定，这一结论与实验不符．实验测得原子光谱是不连续的谱线．氢原子的发光原理是什么，用什么理论来解释氢原子的发光现象？一、能级结构猜想
1．原子内部________能量称为原子的能级；原子从一个能级变化到另一能级的过程叫做________．
2．跃迁时辐射(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 ______________(h为普朗克常量)．
二、氢原子的能级
1．氢原子的能级：____________________或________________________． 跃迁不连续的hν＝Em－En2．在正常状态下，氢原子处于____________________，这个____________对应的状态称为基态．
3．________对应的状态称为激发态．
4．氢原子的能级图如图所示：较高能级最低的能级E1(n＝1)最低能级玻尔理论的理解一、经典电磁理论的困惑
1．原子是否稳定：电子绕核旋转，做的是一种变加速运动，因而就要向外辐射电磁波，由于能量不断的向外辐射，使得电子绕核运动的轨道半径也要减小，这样电子会沿着螺旋线落在原子核上，因而原子是不稳定的，但事实上原子通常是稳定的．2．原子发光：所发射光的频率遵循经典电磁理论，电子绕核运动时辐射的电磁波的频率等于电子绕核运动的频率，当电子运动的轨道半径逐渐减小时，辐射的电磁波频率将不断增大，这样大量原子发光时所发射的光应包含各种频率的光，而实际上原子所发出的光的频率是不连续的．
二、玻尔理论的三个要点
1．能级(定态)假设：原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些状态中原子是稳定的，电子虽然绕核运动，但并不向外辐射能量．2．跃迁假设：原子从一种定态(设能量为En)跃迁到另一种定态(设能量为Em)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 hν＝Em－En.
3．轨道量子化假设：原子的不同能量状态跟电子沿不同的圆形轨道绕核运动相对应．原子的定态是不连续的，因此电子的可能轨道的分布也是分立的． 下面关于玻尔理论的解释中，不正确的说法是( )
A．原子只能处于一系列不连续的状态中，每个状态都对应一定的能量
B．原子中，虽然核外电子不断做加速运动，但只要能量状态不改变，就不会向外辐射能量
C．原子从一种定态跃迁到另一种定态时，一定要辐射一定频率的光子
D．原子的每一个能量状态都对应一个电子轨道，并且这些轨道是不连续的解析：由玻尔理论的三个要点可知，选项A、B、D说法是正确的；原子从一种定态跃迁到另一种定态时，可能辐射，也可能吸收一定频率的光子．
答案：C课堂训练1．按照玻尔原子理论，氢原子中的电子离原子核越远，氢原子的能量________(选填“越大”或“越小”)．已知氢原子的基态能量为E1(E1<0)，电子质量为m，基态氢原子中的电子吸收一频率为ν的光子被电离后，电子速度大小为________(普朗克常量为h)．解析：电子离原子核越远电势能越大，原子能量也就越大；根据动能定理有，hν＋E1＝ mv2，所以电离后电子速度 为 .
答案：越大 氢原子的能级跃迁理解一、能级及可能轨道半径
原子内部不连续的能量称为原子的能级．能量的最低状态叫基态，氢原子的基态能量：E1＝ －13.6 eV, E1代表电子在第一条可能轨道上运动时的能量．其它能级状态叫激发态．
其它各能级的关系为：En＝ E1 (n＝1,2,3…n是正整数，叫量子数)，它对应电子在各条可能轨道上运动时的能量(包括动能和势能)．
E2＝ －3.4 eV
E3＝ －1.51 eV
E4＝ －0.85 eV …氢原子的能级图如上面图所示．
电子离核最近的一条可能轨道的半径r1＝0.53×10－10 m；其它各条可能轨道的半径rn＝n2r1( n＝1,2，3…n是正整数，叫量子数)．二、氢原子能级跃迁的可能
氢原子核外电子从高能级向低能级跃迁时可能直接跃迁到基态，也可能先跃迁到其他低能级的激发态，然后再到基态.因此处于n能级的电子向低能级跃迁时就有很多可能性，则它有可能向量子数为1、2、3、…(N=（n-1）+（n-2）+（n-3）+…+1= .三、光子和实物粒子都可能使能级跃迁
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，即hν＝Em－En，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时能量不足的问题．
2．原子还可吸收外来实物粒子(如电子)的能量而被激发，实物粒子与原子核作用时，一般通过碰撞将能量转给原子，要使原子跃迁，电子的能量必大于或等于两定态的能级，即E≥Em－En；原子从一种定态(设能量为En)跃迁到无穷远处的现象叫电离，发生电离时，原子获得的能量必E≥－En.四、原子跃迁时需注意的问题
1．注意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，如果是一群原子，这些原子核外电子跃迁时就会有各种情况出现．
2．注意直接跃迁和间接跃迁．原子从一种能量状态跃迁到另一种能量状态时，有时可能是直接跃迁，有时可能是间接跃迁，两种情况辐射(或吸收)光子的频率不同． 图为氢原子能级的示意图，现有大量的氢原子处于n＝4的激发态，当向低能级跃迁时辐射出若干不同频率的光．关于这些光下列说法正确的是( )A．最容易表现出衍射现象的光是由n＝4能级跃到n＝1能级产生的
B．频率最小的光是由n＝2能级跃迁到n＝1能级产生的C．这些氢原子总共可辐射出3种不同频率的光
D．用n＝2能级跃迁到n＝1能级辐射出的光照射逸出功为6.34 eV的金属铂能发生光电效应．
解析：波长最长的光最容易发生衍射现象，是由n＝4能级跃迁到n＝3能级产生的，因此，从n＝4能级跃迁到n＝3能级放出的光子的频率也是最小的，故A、B错；由n＝4能级向低能级跃迁可辐射6种不同频率的光，从n＝2能级到n＝1能级跃迁时放出光子的能量为10.2 eV，能使逸出功为6.34 eV的全属铂发生光电效应，故C错，D对．
答案： D课堂训练2．氢原子部分能级的示意图如图所示，不同色光的光子能量如下表所示：处于某激发态的氢原子，发射的光的谱线在可见光范围内仅有2条，其颜色分别为( )
A．红、蓝—靛 B．黄、绿
C．红、紫 D．蓝—靛、紫解析：如果激发态的氢原子处于第二能级，能够发出10.2 eV的光子，不属于可见光；如果激发态的氢原子处于第三能级，能够发出12.09 eV、10.2 eV、1.89 eV的三种光子，只有1.89 eV属于可见光；如果激发态的氢原子处于第四能级，能够发出12.75 eV、12.09 eV、10.2 eV、2.55 eV、1.89 eV、0.66 eV的六种光子，1.89 eV和2.55 eV属于可见光，1.89 eV的光子为红光，2.55 eV的光子为蓝—靛，A正确．
答案：A1．（双选）关于玻尔原子理论的基本假设，下列说法中正确的是( )
A．原子中的电子绕原子核做圆周运动，库仑力提供向心力
B．电子绕核运动的轨道半径只能取某些特定的值，而不是任意的基础达标C．原子的能量包括电子的动能和势能，电子动能可取任意值，势能只能取某些分立值
D．电子由一条轨道跃迁到另一条轨道上时，辐射(或吸收)的光子频率等于电子绕核运动的频率解析：由玻尔理论知，A、B正确；因电子轨道是量子化的，所以原子的能量也是量子化的，C错误；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，D错误．
答案：AB2．大量原子从n＝4的激发态向低能态跃迁时，产生的光谱线数是( )
A．2条 B．4条
C．6条 D．8条解析：从n＝4向低能级跃迁有3条，从n＝3向低能级跃迁有2条，从n＝2向低能级跃迁有1条，总共6条，即N＝ .
答案：C3．（双选）根据玻尔理论，氢原子核外电子在第1条轨道和第2条轨道运行时( )
A．轨道半径之比为1∶4
B．轨道能级的绝对值之比为2∶1
C．运行周期之比为1∶8
D．电子动能之比为1∶44．氢原子从能量为E1的较高激发态跃迁到能量为E2的较低激发态，设真空中的光速为c，则( )
A．吸收光子的波长为
B．辐射光子的波长为
C．吸收光子的波长为
D．辐射光子的波长为解析： 由玻尔理论的跃迁假设，当氢原子由较高的能级向较低的能级跃迁时辐射光子，故A、C错；由关系式 ν＝ ，得辐射光子的波长λ＝ ，故B错，D对．
答案：D5．氢原子从能级A跃迁到能级B，吸收频率ν1的光子，从能级A跃迁到能级C释放频率ν2的光子，若ν2＞ν1则当它从能级C跃迁到能级B将( )
A．放出频率为ν2－ν1的光子
B．放出频率为ν2＋ν1的光子
C．吸收频率为ν2－ν1的光子
D．吸收频率为ν2＋ν1的光子解析：从能级A跃迁到能级B，吸收能量，说明B能级高于A能级．从能级A跃迁到能级C释放能量说明A能级高于C能级．因此可推断从能级C跃迁到能级B将吸收ν1和ν2的能量之和．
答案：D6．已知氢原子的能级公式为： En＝ E1，其中E1＝ －13.6 eV.现让一束单色光照射一群处于基态的氢原子，受照射后的氢原子能自发地发出3种不同频率的光，则该照射单色光的光子能量为( )
A．13.6 eV B．12.75 eV
C．12.09 eV D．10.2 eV解析：受照射后的氢原子能自发地发出3种不同频率的光，说明氢原子受光照射后是从1能级跃迁到3能级．故：hν＝Em－En＝(－1.51 eV)－(－13.6 eV)＝12.09 eV.
答案：C7．氦原子被电离一个核外电子，形成类氢结构的氦离子，已知基态氦离子能量为E1＝－54.4 eV，氦离子能级的示意图如图所示，在具有下列能量的光子中，不能被基态氦离子吸收而发生跃迁的是( )
A．40.8 eV
B．43.2 eV
C．51.0 eV
D．54.4 eV能力提升解析：要吸收光子发生跃迁需要满足一定的条件，即吸收的光子的能量必须是任意两个能级的差值，40.8 eV是第一能级和第二能级的差值，51.0 eV是第一能级和第四能级的差值，54.4 eV是电子电离需要吸收的能量，均满足条件，选项A、C、D均可以，而B选项不满足条件．
答案：B8．下图中画出了氢原子的4个能级，并注明了相应的能量E.处在n＝4能级的一群氢原子向低能级跃迁时，能够发出若干种不同频率的光波．已知金属钾的逸出功为2.22 eV.在这些光波中，能够从金属钾的表面打出光电子的总共有( )
A．两种
B．三种
C．四种
D．五种解析：能够从金属钾表面打出光电子的光子的能量必大于金属钾的逸出功2.22 eV，从n＝4能级向低能级跃迁的氢原子，能够发出6种不同频率的光子，其中从n＝4能级跃迁到n＝3能级和从n＝3能级跃迁到n＝2能级时放出的光子的能量小于2.22 eV，不能从金属钾表面打出光电子．
答案：C9．如右下图所示，氢原子从n>2的某一能级跃迁到n＝2的能级，辐射出能量为2.55 eV的光子．问最少要给基态的氢原子提供多少电子伏特的能量，才能使它辐射上述能量的光子？请在图中画出获得该能量后的氢原子可能的辐射跃迁图．解析：氢原子从n>2的某一能级跃迁到n＝2的能级，满足：hν＝En－E2＝2.55 eV
可得：En＝hν＋E2＝－0.85 eV，所以n＝4.
基态氢原子要跃迁到n＝4的能级，应提供：
ΔE＝E4－E1＝12.75 eV
跃迁图见下图：
答案：12.75 eV 见解析图10．氢原子在基态时轨道半径r1＝0.53×10－10 m，能量E1＝－13.6 eV.求氢原子处于基态时：
(1)电子的动能；
(2)原子的电势能；
(3)用波长是多少的光照可使其电离？(已知电子质量m＝9.1×10－31 kg)解析：(1)设处于基态的氢原子核外电子速度为v1，
则 ，所以电子动能Ek1＝
＝ eV＝13.6 eV.
(2)因为E1＝Ek1＋Ep1，
所以Ep1＝E1－Ek1＝－13.6 eV－13.6 eV＝－27.2 eV.≈(3)设用波长λ的光照射可使氢原子电离：
＝0－E1.
所以λ＝ m
＝9.14×10－8 m.
答案：(1)13.6 eV (2)－27.2 eV (3)9.14×10－8 m≈感谢您的使用，退出请按ESC键本小节结束课件48张PPT。第一节 光电效应1．了解光电效应的规律和光电管的工作原理．
2．知道并理解极限频率、遏止电压的概念．
3．理解光电效应与光的电磁理论的矛盾．光的干涉、衍射现象说明光是电磁波，光的偏振现象进一步说明光还是横波.19世纪60年代，麦克斯韦又从理论上确定了光的电磁波本质．然而，出人意料的是，正当人们以为光的波动理论似乎非常完美的时候，又发现了用波动说无法解释的新现象——光电效应现象．对这一现象及其他相关问题的研究，使得人们对光的又一本质性认识得到了发展．一、光电效应与光电流
1．物体在光(包括不可见光)的照射下________的现象叫做光电效应．发射出来的电子叫做________．
说明：(1)光电效应的实质：把光现象转化为电现象．
(2)使锌板发射出电子的光是弧光灯发出的紫外线．
2．光电管是利用光电效应把________转变成________的光电器件．发射电子光电子光信号电信号(1)构造：如图所示，主要由密封在真空玻璃管内的阴极和阳极组成．
(2)工作原理：表面敷有碱金属的阴极在光的照射下发射出电子，这些电子被阳极收集，在回路中形成电流．为了增强光电流，采取如图所示的电路，在光电管两极上加上正向电压，这样在电阻R两端会输出一个随光的强度而变化的电压，把光信号变成了电信号．3．光电管的阴极在光照的条件下从阴极发出的______被________收集，在回路中会形成________，称为光电流．
二、光电流的变化
光电流的产生是________的结果．当入射光的________达到一数值后才有光电流． (饱和)光电流的大小跟入射光的强度有关．
三、极限频率
对于每一种金属，只有当________频率大于某一频率ν0时，才会产生光电流，我们把ν0称为极限频率．对应的波长称为________．极限波长光电子阳极电流光照射频率入射光不同的金属材料的极限频率不同，同种材料的极限频率是确定的．
四、遏止电压
1．在强度和频率一定的光照射下，回路中的________会随着反向电压的增大而________，当反向电压达到某一数值时，________为零，这时的反向电压称为________，用符号U0表示．
2．根据动能定理，遏止电压与光电子出射时最大初始动能的关系式：__________________.
3．光电流的最大初始动能可以通过测量遏止电压来确定，遏止电压与入射光的________无关，与入射光的________有关．遏止电压光电流减小光电流 频率强度 探究光电流的大小变化光电流的产生是光照射的结果．那么，光电流的大小跟入射光的强度及其频率有何关系？
实验通过改变光罩上入射孔的数目或大小来改变入射光的强度，通过更换不同的滤光片来改变光的频率(因光的颜色由频率决定，光的颜色不同，光的频率便不同)，光电流大小可通过电流表显示出来．实验时，先保持光的频率不变，改变入射光的强度，探究光电流的变化与入射光强度的关系．再保持光的强度不变，改变入射光的频率，探究光电流的变化与光的频率的关系．探究结论：①当发生光电效应时，光电流大小随入射光强度增大而增大；②当入射光的频率低于某一频率，便不能发生光电效应． (双选）已知光电管阴极的极限频率为ν0，如图所示，现将频率ν大于ν0的光照射在阴极上( )
A．照射在阴极上的光的强度越大，单位时间内产生的光电子数目也越多
B．为了阻止光电子到达阳极A，必须在A、K间加一足够高的反向电压
C．加在A、K间的正向电压越大，通过光电管的饱和光电流的值也越大
D．光电管的光电流值不因加在A、Κ间正向电压的增大而增大解析：由ν>ν0可知，阴极Κ发生光电效应，由实验结论知A正确；在A、Κ间加一足够高的反向电压，在电场力的作用下，阴极Κ上逸出的光电子不能顺利到达阳极A，不能形成光电流，B正确；增大A、Κ间的正向电压，开始时光电流增大，正向电压增大到某值时，可使从阴极逸出的光电子全部到达阳极，此时电路中的光电流达最大值，再增大电压，电流不变，C、D错误．
答案：AB课堂训练1．如图所示为一光电管电路，滑动变阻器触头P位于ab上的某点，用光照射光电管的阴极，电表无偏转，要使电表指针偏转，可采取的措施有( )
A．加大照射光的强度
B．换用频率大的光照射
C．将P向a滑动
D．将电源的正、负极对调解析：电表无偏转，说明没有发生光电效应现象，即入射光的频率小于极限频率．要能发生光电效应现象，只有增大入射光的频率．
答案：B遏止电压与光强及频率有无关系从理论上来说，加反向电压后，从阴极逸出的光电子向阳极运动时做减速运动，有一些本来能到达的，加上反向电压后就到达不了．增大反向电压，到达的光电子数减小，电路中的电流减小，当从金属表面逸出时具有最大初动能的光电子刚好不能到达时，光电流为零．因此光电子的最大初动能与遏止电压间关系为： ＝eU0(U0为遏止电压)．结论：①遏止电压与入射光的强度无关，与入射光的频率有关，随频率的增大而增大；②光电子的最大初动能随入射光的频率的增大而增大，与入射光强度无关；③随着反向电压的增大，光电流是逐渐减小的，这说明了逸出的光电子的动能是不同的． 用绿光照射某光电管的阴极能发生光电效应，下列措施能使遏止电压增大的是( )
A．增加紫光的强度
B．增加光照时间
C．改用绿光照射
D．改用紫外线照射
解析：遏止电压与光电子最大初动能都仅与频率有关，与入射光强度无关，随频率的增大而增大，因此，增大遏止电压的措施只能换用频率更大的光照射，故选D.
答案：D课堂训练2．用波长为600 nm的某单色光照射光电管阴极时，恰好发生光电效应，求：
(1)光电管阴极的极限频率；
(2)若换波长为200 nm的单色光照射该光电管的阴极，当加上30 eV的反向电压时电路中的电流刚好为零，求逸出光电子的最大初动能．解析： (1)当用波长为600 nm的光照射时刚好发生光电效应，此时全属的极限频率与光的频率相同，则
ν＝c/λ＝(3×108/6×10－7)Hz＝5×1014 Hz.
(2)由遏止电压与光电子最大初动能的关系 ＝eU0，
可得 ＝eU0＝1.6×10－19×30 J＝4.8×10－18 J. 光电效应的理解在光的照射下物体发射电子的现象叫做光电效应，发射出来的电子叫做光电子．
1．光电效应基本规律：
(1)任何一种金属都有一个极限频率(或极限波长)，入射光的频率必须大于这个极限频率(或小于极限波长)，才能产生光电效应．
(2)光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入射光频率的增大而增大(当然遏止电压也与入射光的强度无关，随入射光频率的增大而增大)．(3)入射光照射到金属上时，光电子的逸出几乎是瞬时的，一般不超过10－9 s.
(4)发生光电效应时，入射光越强，饱和光电流越大，逸出的光电子数越多，逸出的光电子数与入射光的强度成正比．
2．光电效应与光的电磁理论的矛盾：
(1)按照光的电磁理论，光的能量是由光的强度决定的，光越强，光电子的初动能应越大，所以光的最大初动能(或遏上电压)应与光的强度有关，而与光的频率无关．但实验表明：光的最大初动能与光强无关，与光的频率有关．(2)按照光的电磁理论，光的强度是由光波的振幅决定的，与光的频率无关，入射光频率再低，只要光足够强，电子都可获得足够能量从金属表面逸出，不应存在极限频率．
(3)如果光很弱，按经典电磁理论估算，电子需几分钟到十几分钟的时间才能获得逸出金属表面所需的能量，这个时间远远大于10－9 s. 如图所示为一个真空光电管的应用电路，其阴极金属材料的极限频率为4.5×1014 Hz，则以下判定正确的是( )
A．无论用怎样频率的单色光照射光电管，只要照射足够的时间都能在电路中产生光电流
B．用6×1014 Hz的光照射光电管时，电路中有光电流产生C．发生光电效应后，增加照射光电管的入射光的频率，电路中的光电流就一定增加
D．发生光电效应后，增加电源电压电路中的光电流一定增加
解析：根据光电效应规律可知，是否发生光电效应只要取决于入射光的频率是否大于极限频率，当发生光电效应时，其饱和电流的大小由光强决定．
答案：B3．用绿光照射一光电管，能产生光电效应，若想使锌板上逃逸出的光电子的最大初动能增大，可采用的方法是( )
A．增大绿光的照射强度
B．改用红光照射
C．改用紫光照射
D．增大光电管上的加速电压课堂训练解析：光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入射光频率的增大而增大，当然遏止电压也与入射光的强度等无关，随入射光频率的增大而增大．
答案：C1．（双选）用导线把验电器与锌板相连接，当用紫外线照射锌板时，发生的现象是( )
A．有电子从锌板飞出
B．有光子从锌板飞出
C．验电器内的金属箔带正电
D．验电器内的金属箔带负电基础达标解析：锌板原来不带电，锌板在弧光灯的照射下发生了光电效应，发生光电效应时，锌板向空气中发射电子，所以锌板带正电，验电器的指针亦带正电．
答案：AC2．（双选）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：入射光的频率必须大于这个极限频率(或小于极限波长)，才能产生光电效应，所以选项A、B错误，D正确．遏止电压也与入射光的强度无关，随入射光频率的增大而增大，选项C正确．
答案：CD3．（双选）如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．B光的频率大于A光的频率
B．A光的频率大于B光的频率
C．用A光照射光电管时流过电流表G的方向是a流向b
D．用A光照射光电管时流过电流表G的方向是b流向a解析：由发生光电效应易判断A错B对．光电流应从阳极流向阴极，故可判断C对D错．
答案：BC4．某金属在一束频率为 v1的光照射下，恰能发生光电效应，改用另一束强度相同、频率为 v2(v2＞v1)的光照射时，则( )
A．逸出的光电子初动能增加，光电子数增加
B．逸出的光电子初动能增加，光电子数减少
C．逸出的光电子初动能增加，光电子数不变
D．逸出的光电子初动能不变，光电子数增加解析：光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入射光频率的增大而增大．
入射光的强度是单位时间通过单位面积的光子总能量，即A＝nhν(n为单位时间通过单位面积的光子数)，当强度不变，频率增大时，单位时间通过单位面积的光子数减小，光电子数减少．
答案：B5．关于光电效应中光电子的最大初动能，下列说法中正确的是( )
A．是从金属表面逸出的电子的动能中的最大值
B．是吸收光子后直接从金属表面逸出的光电子的初动能
C．是从金属表面逸出的光电子在刚离开金属表面时的动能
D．是同时吸收两个光子能量从金属表面逸出的电子的动能解析：在光电效应中一个电子只能吸收一个光子，电子吸收光子后，动能增加，可能向各个方向运动，损失的能量也各不相同．因此，从全属表面逸出的光电子的动能有大有小，从全属表面逸出的光电子中动能最大的光电子所具有的初动能叫光电子的最大初动能，故A选项正确．
答案：A6．一束绿光照射某金属发生了光电效应，则下列说法正确的是 ( )
A．若增加绿光的照射强度，则单位时间内逸出的光电子数目不变
B．若增加绿光的照射强度，则逸出的光电子将具有更大的动能
C．若改用紫光照射，则逸出的光电子将具有更大的动能
D．若改用紫光照射，则单位时间内逸出的光电子数目增加解析：在光电效应中，入射光的频率决定能否发生光电效应，在能产生光电效应时，入射光的强度影响单位时间内逸出的光电子数目，入射光的频率影响逸出的光电子的初动能的大小．选项C正确．
答案：C7．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少
D．有可能不发生光电效应能力提升解析：入射光的强度，是指单位时间内入射到金属表面单位面积上的光子的总能量，“入射光的强度减弱而频率不变，”表示单位时间内到达同一金属表面的光子数目减少而每个光子的能量不变．
根据对光电效应的研究，只要入射光的频率大于金属的极限频率，那么当入射光照到金属上时，光电子的发射几乎是同时完成的，与入射光的强度无关．具有最大初动能的光电子，是来自金属最表层的电子，当它们吸收了光子的能量后，只要大于金属的逸出功而能摆脱原子核的束缚，就能成为光电子，当光子的能量不变时，光电子的最大初动能也不变.
当入射光强度减弱时，仍有光电子从金属表面逸出，但单位时间内逸出的光电子数目也会减少．
答案：C8．（双选）光照射到某金属表面，金属表面有光电子逸出，则( )
A． 若入射光的频率增加，光的强度减弱，那么逸出电子的最大初动能可能不变
B．若入射光的频率不变，光的强度减弱，那么单位时间内逸出电子数目减少
C．若入射光的频率不变，光的强度减弱到不为零的某一数值时，可能不再有电子逸出
D．若入射光的频率增加，而强度不变，那么单位时间内逸出电子数目不变，而光电子的最大初动能增大解析：光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入射光频率的增大而增大．
入射光的强度是单位时间通过单位面积的光子总能量，频率不变，当强度减弱时，单位时间通过单位面积的光子数减小，光电子数减小．
入射光的频率大于极限频率时，发生光电效应，发射出电子，跟光的强度无关系．
答案：BD9．如图所示，一验电器与锌板相连，在A处用紫外灯照射锌板，关灯后，指针保持一定偏角．(1)现用一带少量负电的金属小球与锌板接触，则验电器指针偏角将______(填“减小”、“增大”或“不变”)．
(2)使验电器指针回到零，再用相同强度的钠灯发出的黄光照射锌板，验电器指针无偏转，那么，若改用强度更大的红外线照射锌板，可观察到验电器指针________(填“有”或“无”)偏转．解析：紫外线照射锌板，锌板发生光电效应，放出光电子，锌板及与它连在一起的验电器带正电，带负电的小球与其接触后，中和一部分正电荷，验电器示数减小，红外线比黄光的频率更低，更不可能发生光电效应．能否发生光电效应与入射光的强度无关．
答案：减小，无10．已知铯的极限频率为4.545×1014 Hz，钠的极限频率为6.000×1014 Hz，银的极限频率为1.153×1015 Hz，铂的极限频率为1.529×1015 Hz.当用波长为0.375 um的光照射它们时，其中能够发生光电效应的金属是______．解析：可以求出入射光的频率，再将该频率的大小分别与上述各金属的极限频率进行比较，凡是入射光的频率比金属的极限频率高的，都可以发生光电效应．根据公式c＝λν，求出入射光的频率ν，
ν＝c/λ＝(3×108/0.375×10－6) Hz≈8×1014 Hz.因为铯和钠的极限频率比入射光的频率小，所以可以发生光电效应的金属是钠和铯．
答案：钠和铯感谢您的使用，退出请按ESC键本小节结束课件42张PPT。第三节 康普顿效应及其解释
第四节 光的波粒二象性1．了解什么是康普顿效应．
2．知道光子是具有动量的，并了解光子动量的表达式．
3．了解康普顿应用光的电磁理论解释遇到的困难，了解康普顿是如何解释康普顿效应的．
4．知道光既具有波动性又有粒子性．
5．了解光是一种概率波．在经典物理学的观念中，人们形成了一种观念，物质要么具有粒子性，要么具有波动性，非此即彼．
光的干涉、衍射等现象无可争辩地表明光具有波动性，而光电效应又无可争辩地表明光具有粒子性．由于光既具有波动性又具有粒子性，我们将无法只用其中的一种去说明光的一切行为．现在，人们认识到，光既具有波动性又具有粒子性，也就是说光具有波粒二象性．
显而易见，在经典物理学中，波和粒子是两种不同的研究对象，具有非常不同的表现．那么，为什么光和微观粒子既表现有波动性又表现有粒子性的双重属性呢？让我们一起去探索经典的粒子和经典的波吧！一、康著顿效应
1．用光照射物体时，散发出来的光的波长会________的现象称为康普顿效应．
2．爱因斯坦提出光子的动量：________.
3．康普顿效应再次证明了爱因斯坦________的正确性．它不仅证明了光子具有________，同时还证明了光子具有________．变长光子假说能量动量二、光的波粒二象性的本质
1．经双缝的相干光源会在屏上出现________的干涉条纹，这种现象证明光是一种________，双缝干涉是大量光子叠加的结果．
2．光既有________，又有________，这种性质称为波粒二象性．
3．大量光子易显示________，少量光子易显示______；波长长(频率低)的光________强，而波长短(频率高)的光________强．
三、概率波
光波是一种________波，在光的双缝干涉中，亮纹地方光子落上的________大，暗纹地方光子落上的________小． 概率明暗相间波粒子性波动性波动性粒子性波动性粒子性概率概率 康普顿效应及其解释用光照射物体时，散发出来的光的波长会变长，这种现象后来称为康普顿效应．
光电效应揭示出光的粒子性，爱因斯坦进一步提出光子的动量应为p＝ .康普顿借助爱因斯坦的光子假说解析了散射光的波长改变的现象．康普顿认为光子不仅有能量，也像其他粒子一样有动量，用X射线照射物体时，X射线中的光子与物体中的电子相碰，碰撞中动量守恒、能量守恒．电子碰前可认为是静止的，碰后获得了一定的动量和能量，碰后光子的动量、能量减少，散射光的波长变长．康普顿效应再次证明了爱因斯坦光子假说的正确性．它不仅证明了光子具有能量，同时还证明了光子具有动量．
如果按照经典电磁理论，入射波引起物质中电子的振动，这种振动频率必然与入射波的频率相同，从而引起的散射波也应该与入射波的频率相同，而散射前后的介质相同，所以散射前后波长也就不变．因此康普顿效应说明了光具有粒子性． 人眼对绿光最为敏感．正常人的眼睛接收到波长为530 nm的绿光时，只要每秒有6个绿光的光子射人瞳孔，眼睛就能察觉．普朗克常量为6.63×10－34 J·s，光速为3.0×108 m/s，试求人眼能察觉到绿光时所接收到的最小功率和一个绿光光子的动量．解析：每秒有6个绿光的光子射入瞳孔，所以察觉到绿光所接收到最小功率为＝2.3×10－18 W，
一个绿光光子的动量
p＝ ＝ kg·m/s
＝1.25×10－27 kg·m/s.
答案：2.3×10－18 W 1.25×10－27 kg·m/s1．康普顿效应证实了光子不仅具有能量，也有动量，图给出了光子与静止电子碰撞后，电子的运动方向，则碰后光子可能沿方向___________运动，并且波长__________(填“不变”、“变小”或“变长”)．课堂训练解析：因光子与电子碰撞过程动量守恒，所以碰撞之后光子和电子的总动量的方向与光子碰前的方向一致，可见碰后光子的方向可能沿1方向，不可能沿2或3方向；通过碰撞，光子将一部分能量转移给电子，能量减少，由ε＝hν知，频率变小，再根据c＝λν知，波长变长．
答案：1 变长 光的波粒二象性的认识与理解光具有粒子性，又有波动性，单独使用波或粒子的解释都无法完整地描述光的所有性质，有人就把这种性质称为波粒二象性．
大量(多数)光子行为易表现为波动性，个别(少数)光子行为易表现出粒子性；波长较长的，易表现为波动性；波长较短的，易表现为粒子性；光在传播的过程中，易表现为波动性；在与其他物质相互作用时，易表现为粒子性．光是波动性与粒子性的统一．光在传播时体现出波动性起主导作用，在与其他物质相互作用时，粒子性起主导作用．
光的能量与其对应的频率成正比，而频率是反映波动性特征的物理量，因此ε＝hν揭示了光的粒子性与波动性的密切联系．
波动性是光子的本身属性，不能把光看作宏观上的波，也不能把光看作宏观上的粒子． 有关光的本性的说法正确的是( )
A．有关光的本性，牛顿提出了“粒子性”，惠更斯提出了“波动性”，爱因斯坦提出了“光子说”，它们都圆满地说明了光的本性
B．光具有波粒二象性是指既可以把光看成宏观概念的波，也可以看成微观概念上的粒子
C．光的干涉、衍射说明光具有波动性，光电效应说明光具有粒子性
D．在光双缝干涉实验中，如果光通过双缝时显出波动性，如果光只通过一个缝时显示出粒子性解析：牛顿主张的粒子说中的粒子与实物粒子一样，惠更斯主张的波动说中的波动与宏观机械波等同，这两种观点是相互对立的，都不能说明光的本性，则A、B错，C对．在双缝实验中，双缝干涉出现明暗均匀的条纹，当让光子一个一个地通过单缝时，曝光时间短时表现出粒子性，曝光时间长时表现出波动性，则D错．
答案：C2．(双选）关于光的波粒二象性的理解正确的是( )
A．大 量光子的效果往往表现出波动性，个别光子的行为往往表现出 粒子性
B．光在传播时是波，而与物质相互作用时就转变成粒子
C．高频光是粒子，低频光是波
D．波粒二象性是光的根本属性，有时它的波动性显著，有时它的粒子性显著课堂训练解析：根据光的波粒二象性知，A、D正确，B、C错误.
答案：AD概率波的认识与理解1926年，德国物理学家玻恩(Born, 1882－1972) 提出了概率波，认为个别微观粒子在何处出现有一定的偶然性，但是大量粒子在空间何处出现的空间分布却服从一定的统计规律．
不能把光当成宏观概念中的波或粒子，因为宏观世界的波动性与粒子性是对立的，而光的波动性与粒子性是统一在同一客体即光子上的．这里所指的“波”并非宏观概念中的波，它是一种概率波．“粒子”也不是宏观概念中的微小粒子，而是指光子．概率波对光的双缝衍射现象的解释：光是一种粒子，它和物质的作用是“一份一份”地进行的，用很弱的光做双缝干涉实验．从光子打在胶片上的位置，我们发现了规律性．分实验结果表明，如图所示，如果曝光时间不太长，底片上只出现一些无规则分布的点子，那些点子是光子打在底片上形成的，如果曝光时间足够长，我们无法把它们区分开，因此看起来是连续的．单个光子通过双缝后的落点无法预测，但是研究很多光子打在胶片上的位置，我们发现了规律性：光子落在某些条形区域内的可能性较大．这些条形区域正是某种波通过双缝后发生干涉时振幅加强的区域．这个现象表明，光子在空间各点出现的可能性的大小(概率)，正是由于这个原因，波恩指出：虽然不能肯定某个光子落在哪一点，但由屏上各处明暗不同可知，光子落在各点的概率是不一样的，即光子落在明纹处的概率大，落在暗纹处的概率小．这就是说，光子在空间出现的概率可以通过波动的规律确定，所以，从光子的概念上看，光波是一种概率波．
物理学中把光波叫做概率波．概率表征某一事物出现的可能性． （双选）在单缝衍射实验中，中央亮纹的光强占从单缝射入的整个光强的95%以上；假设现在只让一个光子通过单缝，那么该光子 ( )
A．一定落在中央亮纹处
B．一定落在亮纹处
C．可能落在暗纹处
D．落在中央亮纹处的可能性最大解析：根据光的概率波的概念，对于一个光子通过单缝落在何处，是不可确定的，但概率最大的是落在中央亮纹处，可达95%以上，当然也可落在其他亮纹处，还可能落在暗纹处，不过，落在暗纹处的概率很小，故C、D选项正确．
答案：CD课堂训练3．（双选）在验证光的波粒二象性的实验中，下列说法正确的是( )
A．使光子一个一个地通过狭缝，如果时间足够长，片上将会显示衍射图样
B．单个光子通过狭缝后，底片上会出现完整的衍图样
C．光子通过狭缝的运动路线是直线
D．光的波动性是大量光子运动的规律解析：个别或少数光子表现出光的粒子性，大量光子表现出光的波动性，如果时间足够长，通过狭缝的光子数也就足够多，粒子的分布遵从波动规律，底片上将会显示出衍射图样，A、D选项正确．单个光子通过狭缝后，路径是随机的，底片上也不会出现完整的衍射图样，B、C选项错．
答案：AD 1．（双选）关于光的波粒二象性，下列说法中正确的是( )
A．频率越高的光，波动性越显著
B．波长越长的光，粒子性越显著
C．光的物质发生作用时，表现为粒子性，光的传播表现为波动性
D．单个光子的运动，粒子性显著，而大量光子的运动规律表现为光的波动性基础达标解析：大量光子易显示波动性，少量光子易显示粒子性；波长长(频率低)的光波动性强，而波长短(频率高)的光粒子性强，选项A、B错误．
答案：CD2．（双选）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出波动性
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，故正确选项有A、B、D.
答案：ABD3．对于光的波粒二象性的说法中，正确的是 ( )
A．一束传播的光，有的光是波，有的光是粒子
B．光子与电子是同一种粒子，光波与机械波是同样一种波
C．光的波动性是由于光子间的相互作用而形成的
D．光是一种波，同时也是一种粒子，光子说并未否定电磁说，在光子的能量ε＝hν中，频率ν仍表示的是波的特性解析：根据波粒二象性，光同时具有波动性和粒子性，A选项错误．不同于宏观观念的粒子和波，故B选项错误．光的波动性是光子本身固有的性质，不是光子之间相互作用引起的，C选项错误．光子的能量与其对应的能量成正比．而频率是反映波动特征的物理量，因此ε＝hν揭示了光的粒子性和波动性之间的密切联系，光子说并未否定电磁说．故D选项正确．
答案：D4．（双选）物理学家做了一个有趣的实验：在双缝干涉实验中，在光屏处放上照相底片，若减弱光流的强度，使光子只能一个一个地通过狭缝，实验结果表明，如果曝光时间不太长，底片上只出现一些不规则的点子；如果曝光时间足够长，底片上就会出现规则的干涉条纹，对这个实验结果有下列认识，正确的是( )
A．曝光时间不长时，出现不规则的点子，表现出光的波动性
B．单个光子通过双缝后的落点无法预测
C．干涉条纹中明亮的部分是光子到达机会较多的地方
D．只有大量光子的行为才能表现出光的粒子性解析：由于光波是一种概率波，故B、C正确．A中的现象说明了光的粒子性；个别光子的行为才通常表现出粒子性，故A、D错误．
答案：BC5．科学研究证明，光子有能量也有动量，当光子与电子碰撞时，光子的一些能量转移给了电子．假设光子与电子碰撞前的波长为λ，碰撞后的波长为λ′，则碰撞过程中( )
A．能量守恒，动量守恒，且λ＝λ′
B．能量不守恒，动量不守恒，且λ＝λ′
C．能量守恒，动量守恒，且λ<λ′
D．能量守恒，动量守恒，且λ>λ′解析：能量守恒和动量守恒是自然界的普遍规律，适用于宏观世界也适用于微观世界．光子与电子碰撞时遵循这两个守恒定律．光子与电子碰撞前光子的能量ε＝hν＝ ，当光子与电子碰撞时，光子的一些能量转移给了电子，由上式知光子的能量减少，波长增加．故选项C正确．
答案：C6．关于物质的波粒二象性，下列说法中不正确的是( )
A．不仅光子具有波粒二象性，一切运动的微粒都具有波粒二象性
B．运动的微观粒子与光子一样，当它们通过一个小孔时，都没有特定的运动轨道
C．波动性和粒子性，在宏观现象中是矛盾的、对立的，但在微观高速运动的现象中是统一的
D．实物的运动有特定的轨道，所以实物不具有波粒二象性能力提升解析：光具有波粒二象性是微观世界具有的特殊规律，大量光子运动的规律表现出光的波动性，而单个光子的运动表现出光的粒子性．光的波长越长，波动性越明显，光的频率越高，粒子性越明显．而宏观物体的德布罗意波的波长太小，实际很难观察到波动性，但不是不具有波粒二象性．D项合题意．
答案：D7．在光的双缝干涉实验中，在光屏上放上照相底片，并设法减弱光的强度，尽可能使光子一个一个地通过狭缝，在曝光时间不长和曝光时间足够长两种情况下，实验结果是( )
①若曝光时间不长，则底片上出现一些无规则的点
②若曝光时间足够长，则底片上出现干涉条纹
③这一实验结果表明光具有波动性
④这一实验结果表明光具有粒子性
A．①②③ B．①②③④
C．②③④ D．①③④解析：大量光子往往表现出波动性，个别光子产生的效果往往显示出粒子性．
答案：B8.（2012·上海卷）根据爱因斯坦的“光子说”可知（??）? A?.“光子说”的本质就是牛顿的“微粒说”?
B?.光的波长越长，光子的能量越小?
C?.一束单色光的能量可以连续变化?
D?.只有光子数很多时，光才具有粒子性?解析：爱因斯坦的“光子说”认为光是一份一份的，是不连续的，它并不否定光的波动性，而牛顿的“微粒说”与波动说是对立的，因此A错误.在爱因斯坦的“光子说”中光子的能量E=hv= ；可知波长越长，光子的能量越小，因此B正确.某一单色光，波长恒定，光子的能量也是恒定的，因此C错误.大量光子表现为波动性，而少数光子才表现为粒子性，因此D错误.
答案：B9．在学校组织科技活动中，某研究小组研究了波长为1500 nm 的红外线，试分析红外线光的光子所具有的能量和动量各是多少？感谢您的使用，退出请按ESC键本小节结束课件34张PPT。第二节 光 子1．了解普朗克能量量子假说以及微观世界中的量子化现象的概念，能够比较宏观物体和微观粒子的能量变化的不同．
2．知道金属逸出功的概念，知道爱因斯坦光电效应方程，并能用其解释光电效应现象．
3．知道光子的概念，会用光子能量和频率的关系进行计算．光电效应及其规律的研究，使人类对物质世界的观念发生了变革：大自然在微观层次上是不连续的，即“量子化”的，而不是牛顿物理假设的在一切层次上都是连续的！光电效应最先由赫兹发现，他的学生勒纳德对光电效应的研究卓有成效并获1905年诺贝尔物理学奖，爱因斯坦提出光子论从理论上成功解决了光电效应面临的难题并因此获1921年诺贝尔物理学奖，美国物理学家密立根通过精确实验证实了爱因斯坦的理论，并获1923年诺贝尔物理学奖．光电效应的科学之光经众多物理学家前赴后继，三十年努力求索，在物理学史上成为一个绚丽夺目的篇章．让我们翻开这炫目的一页，沐浴科学的阳光吧！一、能量量子假说
1．1900年德国物理学家普朗克在研究电磁波的辐射时，提出了能量量子假说：物体热辐射所发出的电磁波的能量是________的，只能是________的整数倍，_________称为一个能量量子，其中ν是辐射________，h是一个常量，称为__________．h＝________________.
2．由假说出发可以非常合理地解释某些电磁波的________和________的实验现象．不连续hνhν频率普朗克常量6.63×10－34 J·s辐射吸收3．在微观世界里，物理量的取值很多时候是________的，只能取一些________的值．这种物理量分立取值的现象称为量子化现象．
二、光子的假说
1．1905年爱因斯坦提出，光的能量__________，而是________的，每一份叫做一个________．一个光子的能量ε＝________，h是普朗克常量，ν是光的频率．
2．光子假说，可以完美地解释________的各种特征．分立不连续hν不是连续的 一份一份 光子光电效应三、光电效应方程
1．逸出功：电子从金属逸出的过程中，所需做功的________ .用符号W0表示，不同的金属逸出功不同．
2．光电效应方程．
爱因斯坦光电效应方程是根据________守恒定律推导出来的．描述的是光电子的最大初动能 跟入射光子的能量hν和逸出功W0之间的关系：____________________.最小值能量四、对光电效应的解释
1.光电子的最大初动量Ek只与___________________有关，与_____________无关.?
2.当入射光__________大于_________________时，发生光电效应，否则不能.?
3.电子一次只吸收_____________光子，不需要积累能量的时间，因此，光电流的产生是______________的.?
4.光发生光电效应时，入射光的_____________越大，包含的光电子越多，发射的光电子越多，_____________越大.?入射光的频率ν光的强弱频率ν极限频率ν0一个瞬时强度饱和电流 能量量子化及其应用德国物理学家普朗克在研究电磁波的辐射时，提出了物体热辐射所发出的电磁波的能量是不连续的，只能是能量量子hν的整数倍， 能量量子说可以非常合理地解释某些电磁波的辐射和吸收的实验现象．
在微观世界里，物理量的取值很多时候是不连续的，只能取一些分立的值．这种物理量分立取值的现象称为量子化现象．解析：因ε＝6.63×10－19 J
由能量子公式ε＝hν可得ν＝
ν＝ Hz＝1×1015 Hz
由波速c＝λν得
λ＝ m＝3×10－7 m.
答案：1×1015 Hz,3×10－7 m 对于6.63×10－19 J的能量子，其辐射的频率和波长是多少？1．已知某种光的波长为λ，在真空中光速为c，普朗克常量为h，则该光的能量子ε的值为( )课堂训练解析：根据能量子公式ε＝hν，又知ν＝ ，则两式联立得ε＝ ，由此可知A选项正确．
答案：A光子说的认识与应用光的能量是不连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光子．光子说能很好地解释光电效应；光由大量的微粒即光子组成，光确实具有粒子性．光电效应现象充分证明了光具有粒子性． 关于光子和光电子，以下说法正确的是( )
A．光子就是光电子
B．光电子是金属中电子吸收光子后飞离金属表面产生的
C．真空中光子和光电子速度都是c
D．光子和光电子都带负电
解析：光电子是金属中电子吸收光子后飞离金属表面产生的，所以光电子带负电，而光的每一份能量叫光子，光子不带电，所以选项A、D错误，B正确．光电子属于电子，所以其速度不等于光速，故选项C错误．
答案：B课堂训练2．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：由光子的能量E＝hν可知，光子的能量跟光的频率成正比，由于红光的频率最小，故光子能量最小．
答案：A光电效应方程的综合应用在光电效应中金属中的电子吸收了光子的能量，一部分消耗在电子逸出功W0，另一部分变为光电子逸出后的动能 .由能量守恒可得出：
光电子的最大初始动能 跟入射光子的能量hν和逸出功W0之间的关系：hν＝ ＋W0.
从方程上看，如果入射光的频率很低，hν由于一个电子只吸收一个光子，所以光照瞬间，金属板内的电子便获得能量，并脱离离子的束缚而逸出．
发生光电效应时，单位时间内的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就越多． 如图所示，当电键S断开时，用光子能量为2.5 eV的一束光照射阴极P，发现电流表读数不为零．合上电键，调节滑动变阻器，发现当电压表读数小于0.60 V时，电流表读数仍不为零；当电压表读数大于或等于0.60 V时，电流表读数为零．
(1)求此时光电子的最大初动能的大小；
(2)求该阴极材料的逸出功．解析：设用光子能量为2.5 eV的光照射时，光电子的最大初始动能为Ek，阴极材料逸出功为W0，当反向电压达到U＝0.60 V以后，具有最大初始动能的光电子也达不到阳极，因此eU＝Ek
所以Ek＝0.6 eV
由光电效应方程有：hν＝Ek＋W0
代入数据解得： W0＝1.9 eV.
所以此时最大初始动能为0.6 eV，该材料的逸出功为1.9 eV.
答案： (1)0.6 eV (2)1.9 eV3．对爱因斯坦光电效应方程hν＝ ＋W0，下面的理解正确的有( )
A．只要是用同种频率的光照射同一种金属，那么从金属中逸出的所有光电子都会具有同样的初动能
B．式中的W0表示每个光电子从金属中飞出过程中克服金属中正电荷引力所做的功
C．逸出功W0和极限频率ν之间应满足关系式W0＝ hν
D．光电子的最大初始动能和入射光的频率成正比课堂训练解析：爱因斯坦光电效应方程hν＝ ＋W0中的W0表示从金属表面直接逸出的光电子克服金属中正电荷引力做的功，因此是所有逸出的光电子中克服引力做功的最小值．对应的光电子的初动能是所有光电子中最大的．其它光电子的初动能都小于这个值．若入射光的频率恰好是极限频率，即刚好能有光电子逸出，可理解为逸出的光电子的最大初动能是0，因此有W＝ hν，由hν＝ ＋W0可知 和ν之间是一次函数关系，但不是成正比关系．
答案：C1. 关于光电效应，以下说法正确的是( )
A. 光电子的最大初动能与入射光的频率成正比
B．光电子的最大初动能越大，形成的光电流越强
C．能否产生光电效应现象，决定于入射光光子的能量是否大于或等于金属的逸出功
D．用频率是ν1的绿光照射某金属发生了光电效应，改用频率是ν2的黄光照射该金属一定不发生光电效应基础达标解析：由光电效应方程知，光电子的最大初动能随入射光频率的增大而增大，但它们之间不是正比关系，A错．光电流的强度与入射光的强度成正比，与光电子的最大初动能无关，B错．用频率是ν1的绿光照射某金属发生了光电效应，改用频率是ν2的黄光照射该金属不一定不发生光电效应，D错，C对.
答案：C2．（双选）用某种单色光照射某种金属表面，发生光电效应，现将该单色光的光强减弱，则( )
A．光子的最大初动能不变
B．光电子的最大初动能减少
C．单位时间内产生的光电子数减少
D．可能不发生光电效应解析：由最大初动能Ek＝hν－W0 (W0为逸出功)知Ek仅与单色光频率相关，故A项正确，B项错误．照射光光强减弱，即单位时间内光子数减少，因而打出的电子也减少，故C项正确，只要照射光频率大于极限频率，就一定发生光电效应，D项错误．
答案：AC3．（双选）对光电效应的解释，正确的是( )
A．金属内的每个电子可以吸收一个或一个以上的光子，当它积累的动能足够大时，就能逸出金属
B．如果入射光子的能量小于金属表面的电子克服原子核的引力逸出时需要做的最小功，光电效应便不能发生了
C．发生光电效应时，入射光越强，光子的能量就越大，光电子的最大初动能就越大
D．由于不同金属的逸出功是不相同的，因此使不同金属产生光电效应的入射光的最低频率也不相同解析：光电效应时一个电子只能吸收一个光子，且光子能量一定要大于逸出功才能发生光电效应．光电子的最大初动能与频率有关，C错误．不同金属的逸出功是不相同的，故对应的极限频率也不同．
答案：BD4．（双选）下列关于光电效应的说法正确的是( )
A．若某材料的逸出功是W，则它的极限频率ν0＝
B．光电子的初速度和照射光的频率成正比
C．光电子的最大初动能和照射光的频率成正比
D．光电子的最大初动能随照射光频率的增大而增大解析：由光电效应方程Ek＝hν－W知，B、C错误，D正确. 若Ek＝0，得极限频率ν0＝ ，故A正确.
答案：AD5. 当具有5.0 eV能量的光子照射到某金属表面后，从金属表面逸出的电子具有最大的初动能是1.5 eV.为了使这种金属产生光电效应，入射光的最低能量为( )
A．1.5 eV B．3.5 eV
C．5.0 eV D．6.5 eV解析：由光电效应方程Ek＝hν－W
得W＝hν－Ek＝5.0 eV－1.5 eV＝3.5 eV
则入射光的最低能量为hνmin＝W＝3.5 eV，故正确选项为B.
答案：B6．某种单色光的频率为ν，用它照射某种金属时，在逸出的光电子中动能最大值为Ek，则这种金属的逸出功和极限频率分别是( )解析：根据光电效应方程hν＝Ek＋W0
这种金属的逸出功hν－Ek＝W0
又因为hν0＝W0，ν0＝ .
答案：A7.（双选）如图所示是某金属在光的照射下产生的光电子的最大初动能Ek与入射光频率ν的关系图象．由图象可知( )
A．该金属的逸出功等于E
B．该金属的逸出功等于hν0解析：hν＝Ek＋W0得Ek＝hν－W0及数学知识可知．
答案：ABCC．入射光的频率为2ν0时，产生的光电子的最大初动能为E
D．入射光的频率为ν0/2时，产生的光电子的最大初动能为E/28．能引起人眼睛视觉效应的最小能量为1×10－18 J，已知可见光的平均波长为0.6 um，普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，则下列说法中正确的是( )
①要引起人的视觉，进入人眼的光子数目至少为3个
②要引起人的视觉，进入人眼的光子数目至少为30个
③人眼相当于一个焦距可变的凸透镜
④人形成视觉的部位在视网膜
A．①③ B．①④
C．②③ D．③④解析：由ε0＝hν0＝ ＝3.315×10－19 J，
n＝ ＝3个
由生物知识可知③正确．
答案：A9．某红光的波长为6.35×10－7 m，求其能量子的值．解析：根据公式ν＝ 和E＝hν，得：
E＝hν＝h ＝3.13×10－19 J.
答案：3.13×10－19 J.感谢您的使用，退出请按ESC键本小节结束课件30张PPT。第五节 德布罗意波1．知道实物粒子和光子一样具有波动性．
2．知道德布罗意波长和粒子动量的关系．
3．知道电子云的概念．
4．初步了解不确定性关系．自然界中在许多方面都是明显对称的．既然光具有波粒二象性，那么实物粒子，如电子，是否也具有波粒二象性呢？那么它的运动还遵守牛顿运动定律吗？还能用质点的位置和动量来描述它的运动吗？
回答是否定的．光子的运动具有不确定性．这节课我们就来学习有关知识．一、德布罗意波假说
1．德布罗意提出一个大胆假设：任何一个________都和________相对应，这种波称为德布罗意波，也叫物质波．
2．德布罗意波的波长计算公式： ________.
二、电子衍射
美国工程师戴维孙和英国物理学家汤姆生发现了电子在________上的衍射图样，证明德布罗意假说的正确性．这有力地证明了实物粒子也具有________性． 一个波实物粒子波动晶体三、电子云
1．对微观粒子的量子描述和对宏观物体的经典描述是完全不同的，量子描述只能给出微观粒子在空间各点出现的概率．无法给出微观粒子的运动轨道．
2．用一些小圆点来表示概率分布，概率大的地方小圆点________，概率小的地方小圆点________，这样的__________称为电子云．
四、不确定性关系
对光子位置的测量越精确，其动量的不确定性就越大，反之亦然．如果用Δx表示微观粒子位置的不确定性，用Δp表示微观粒子动量的不确定性，则两者之间的关系为：____________.称为微观粒子的不确定性关系．概率分布图 密一些疏一些 德布罗意波的理解与应用任何一个实物粒子都和一个波相对应，这种波称为物质波，又叫德布罗意波．
波长λ＝ ，其中h为普朗克常量，p为该物体的动量．1927年美国物理学家戴维孙和英国物理学家汤姆生分别获得了电子束在晶体上衍射图样(如右图所示)，从而验证了实物粒子——电子的波动性．
不仅是电子，其他的一切微观粒子如质子、中子、原子、分子等都具有波粒二象性．它们在空间各点出现的概率都可用波动规律描述，因此物质波是概率波．
宏观物体的物质波波长均可用λ＝ 计算，但宏观物体的物质波，波长极小，不易观察到它的波动性． 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，试分别计算它们的德布罗意波长．解析：物体的动量p＝mv，其德布罗意波长：
λ＝ ，
足球的德布罗意波长： m
≈1.47×10－34 m
电子经电场加速后，速度增加为v2，根据动能定理
mv2＝eU
p2＝m2v2＝
该电子的德布罗意波长λ＝ ＝1.2×10－10 m.
答案：1.47×10－34 m, 1.2×10－10 m1．下列关于物质波的认识，错误的是( )
A．任何一个物体都有一种波和它对应，这就是物质波
B．X光的衍射证实了物质波的假设是正确的
C．电子的衍射证实了物质波的假设是正确的
D．物质波是一种概率波课堂训练解析：由德布罗意波的定义可知，任何一个运动的物体都有一种波与它对应，德布罗意波(即物质波)是一种概率波，物体的运动是绝对的；电子的衍射证实了物质波的存在．故A、C、D正确．
答案：B不确定关系的理解与应用经典力学中运动物体有完全确定的位置、动量、能量等．微观粒子中位置、动量等具有不确定量(概率)，也就是不能同时用位置和动量来描述粒子的运动．
微观粒子的运动不可能同时具有确定的位置和动量．如果以Δx表示粒子位置的不确定量，以Δp表示粒子在x轴方向上的动量的不确定量，那么ΔxΔp≥ ，h为普朗克常量．
粒子位置的不确定量Δx越小(微观粒子的坐标测得愈准确)，动量的不确定量Δpx就越大，反之亦然．但这里要注意，不确定关系不是说微观粒子的坐标测不准；也不是说微观粒子的动量测不准；更不是说微观粒子的坐标和动量都测不准；而是说微观粒子的坐标和动量不能同时测准．
这是因为微观粒子的坐标和动量本来就不同时具有确定量．这本质上是微观粒子具有波粒二象性及粒子空间分布遵从统计规律的必然反映．
不确定关系提供了一个判据：当不确定关系施加的限制可以忽略时，则可以用经典理论来研究粒子的运动．当不确定关系施加的限制不可以忽略时，那只能用量子力学理论来处理问题．微观粒子和宏观物体的特性对比：由不确定关系可知，原子中的电子在原子核的周围运动是不确定的，因而不能用“轨道”来描述它的运动．电子在空间各点出现的概率是不同的．当原子处于稳定状态时，电子会形成一个稳定的概率分布．人们常用一些小圆点来表示这种概率分布，概率大的地方小圆点密一些；概率小的地方小圆点疏一些，这样的概率分布图称为电子云．电子云是原子核核外电子位置不确定的反映．解析：子弹的动量：
p＝mv＝0.01×200 kg·m/s＝2.0 kg·m/s
动量的不确定范围Δp＝0.01%×p＝1.0×10－4×2 kg·m/s＝2.0×10－4 kg·m/s
由不确定关系式ΔxΔp≥ ，得子弹位置的不确定范围
Δx ≥ m＝2.6×10－31 m.
答案：Δx≥2.6×10－31 m 一颗质量为10 g的子弹，具有200 m/s的速率，若其动量的不确定范围为动量的0.01%(这在宏观范围是十分精确的了)，则该子弹位置的不确定量范围为多大？1．(双选）下列说法正确的是( )
A．牛顿运动定律适用于一切实物粒子的运动
B．牛顿运动定律适用于一切宏观物体的运动
C．牛顿运动定律仅适用于宏观物体的低速运动
D．研究微观粒子的运动规律应用量子力学解析：牛顿运动定律是在宏观物体低速运动的情况下总结出来的规律，它不适用于微观粒子的高速运动．
答案：CD2．（双选）关于德布罗意波，正确的解释是( )
A．运动的物体都有一种波和它对应，这就是物质波
B．微观粒子都有一种波和它对应，这就是物质波
C．德布罗意波是概率波，与机械波性质相同
D．宏观物体运动时，它的物质波长太短，很难观察到它的波动性解析：德布罗意波是概率波，以子弹为例，并不是说子弹沿波浪形轨道前进，故与机械波性质不相同，C错．
答案：AD3. 下列说法正确的是( )
A．物质波是属于机械波
B．只有像电子、质子、中子这样的微观粒子才具有波动性
C．德布罗意认为，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，这种波叫做物质波
D．宏观物体运动时，看不到它的衍射或干涉现象，所以宏观物体运动时不具有波动性解析：物质波是一切运动着的物体所具有的波，与机械波性质不同，宏观物体也具有波动性，只是干涉、衍射现象不明显，看不出来．
答案：C4．下列关于机械波和物质波的说法中，正确的是( )
A．介质是物质，所以机械振动在介质中的传播形成的波叫做物质波
B．宏观物体形成的波叫机械波，微观物质形成的波叫微波
C．物质波是运动的粒子在空间分布的概率，受波动规律支配
D．物质波是概率波，而光波不是解析：机械振动在介质中的传播形成的波叫做机械波．故A错. 任何一个实物粒子都和一个波相对应，这种波称为物质波，又叫德布罗意波．不是宏观物体形成的波就叫机械波，而微观物体形成的波就叫微波，B错．物质波是概率波，而光波也是，D错．
答案：C5．电子的运动受波动性的支配，对氢原子的核外电子，下列说法错误的是( )
A．电子绕核运动的“轨道”其实是没有意义的
B．电子轨道只不过是电子出现的概率比较大的位置
C．电子绕核运动时电子边运动边振动
D．电子在核外的位置是不确定的解析：由微观粒子运动的不确定关系可知．
答案：C6．经150 V电压加速的电子束，沿同一方向射出，穿过铝箔后射到其后的屏上，则( )
A．所有电子的运动轨迹均相同
B．所有电子到达屏上的位置坐标均相同
C．电子到达屏上的位置坐标可用牛顿运动定律确定
D．电子到达屏上的位置受波动规律支配，无法用确定的坐标来描述能力提升解析： 产生错解的主要原因是把电子当成宏观物体，认为经150 V电压加速后电子做匀速直线运动，而错选A、B、C.
答案： D7．若某个质子的动能与某个氦核的动能相等，则这两个粒子的德布罗意波长之比( )
A．1:2 B．2:1
C．1:4 D．4:1解析：由p＝mv＝ 可求
又质子和氦核的质量是1:4.
动量之比为1:2，
则波长之比为2:1.
答案：B8. 在中子衍射技术中，常利用热中子研究晶体的结构，因为热中子的德布罗意波长与晶体中原子间距相近，已知中子质量m＝1.67×10－27 kg，普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，可以估算出德布罗意波长λ＝1.82×10－10 m的热中子的动量的数量级可能是( )
A．10－17 kg·m/s
B．10－18 kg·m/s
C．10－20 kg·m/s
D．10－24 kg·m/s9．一电子具有200 m/s的速率，动量的不确定范围为动量的0.01%(这已经足够精确了)，则该电子的位置不确定范围有多大？解析：电子的动量为
p＝mv＝9.1×10－31×200 ≈1.8×10－28 kg·m/s
动量的不确定范围Δp＝0.01%×p＝1.0×10－4×1.8×10－28 kg·m/s＝1.8×10－32 kg·m/s
由不确定关系式，得电子位置的不确定范围 Δx＝ m≈2.9×10－3 m.感谢您的使用，退出请按ESC键本小节结束课件31张PPT。第一节 走进原子核1．知道天然放射现象．
2．知道原子核的组成．
3．知道核子的概念．原子的质量大都集中在线度很小的原子核上．原子核是否是最小的物体呢？会不会仍然有着复杂的结构？
在现代医疗技术中，出现了许多利用射线对人体进行检查和治疗的方法，你知道这些射线是从哪里来的吗？一、放射性的发现
1．法国物理学家________发现，铀和含铀的矿物能够发出看不见且可以穿透黑纸使照相底片感光的射线．物体__________的性质，叫做放射性．具有放射性的元素称为________元素．
2．玛丽·居里夫妇对铀和铀的各种矿石又进行了深入研究，发现了放射性更强的新元素．其中一种，为了纪念她的祖国波兰而命名为________，元素符号为 ________ ，另一种命名为镭，元素符号为________．放射性贝克勒尔放射出射线Ra钋Po3．放射性不是少数几种元素才有的，研究发现，原子序数大于________的所有元素，都能自发地放出射线，原子序数小于________的元素，有的也具有放射性．
4．能________________的元素叫做天然放射性元素．元素的放射性与元素存在的化学状态、物理状态无关．
二、原子核的组成
1．________用α粒子轰击氮核时，发现了一种新粒子，该粒子带有一个单位的________，其质量与________的质量相近，人们把这种粒子命名为________．自发地放出射线8383质子卢瑟福 正电荷氢原子2．卢瑟福发现质子后，他的学生________在研究用射线轰击铍而产生的一种能量较高、贯穿能力很强的中性粒子，把它叫做________，证实了卢瑟福12年前的预言．中子的质量非常接近于________的质量．
3．原子核是由中子和质子组成的，一个质量数为A、电荷数为Z的原子核包含________个质子和________个中子．组成原子核的___________统称为核子．原子核的数学符号为X，其中X为元素符号．质子查德威克 中子中子和质子ZA－Z 放射性的发现1896年，法国物理学家贝克勒尔发现，铀和含铀的矿物能够发出看不见的射线，物质发射射线的性质称为放射性．元素这种自发地放出射线的现象叫做天然放射现象．具有放射性的元素称为放射性元素．
研究发现，原子序数大于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．元素的放射性与元素存在的化学状态、物理状态无关．天然放射现象的发现使人们认识到：①原子核具有复杂的结构；②原子核是可以再分的．
实际上，人们研究原子核的结构是从天然放射现象开始的． 下列说法中正确的是( )
A．任何元素都具有放射性
B．同一元素，单质具有放射性，化合物可能不具有
C．原子序数大于83的所有元素都具有放射性
D．元素的放射性将随着温度的变化而改变
解析：放射性与元素所处的物理、化学状态无关，原子序数大于83的所有元素都具有放射性，而原子序数小于或等于83的元素，有的也具有放射性．
答案：C课堂训练1．以下实验能说明原子核内有复杂结构的是( )
A．光电效应实验
B．原子发光产生明线光谱
C．α粒子散射实验
D．天然放射现象解析：光电效应实验是光子说的实验依据；原子发光产生明线光谱说明原子只能处于一系列不连续的能量状态中；α粒子散射实验说明原子具有核式结构；天然放射现象中放射出的粒子是从原子核中放出的，说明原子核内具有复杂的结构，故选D.
答案：D原子核的组成1919年，卢瑟福用α粒子轰击氮核时，发现了一种新粒子，并测定了它的电荷与质量，这种粒子带有一个单位的正电荷，其质量与氢原子的质量相近，通过研究知道它是氢原子核，把它叫做质子．随后，人们又从氟、钠、铝等原子核中打出同样的粒子．故确定质子是原子核的组成部分．
此后人们以为原子核只是由质子组成．但是，这不能正确地解释原子的质量与原子所带的电荷量的比值问题．如果原子核只是由质子组成，那么，某种原子核的质量跟质子质量之比，应等于这种原子核的电荷量跟质子电荷量之比．实际上，绝大多数原子核的质量跟质子质量之比都要大于原子核的电荷量跟质子电荷量之比．卢瑟福发现质子后，预言核内还有一种不带电的粒子，并把这种还未“出生”的粒子叫“中子”．他的学生查德威克在研究用射线轰击铍而产生的一种能量较高、贯穿能力很强的中性粒子，证实了卢瑟福的预言，证明了原子核内含有中子，中子的质量非常接近于质子的质量．
原子核由质子和中子组成．质子和中子统称为核子．质子带正电荷，电荷量与一个电子所带电荷量相等，质量为mp＝1.6726231×10－27 kg，中子不带电，质量为mn＝1.6749286× 10－27 kg.
原子核的电荷数＝质子数＝核外电子数＝原子序数．
原子核的质量数(A)＝核子数＝质子数＋中子数．
不同的原子核内质子和中子的个数不同．原子核的数学符号为 X，其中X为元素符号． 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)镭核所带的电荷量是多少？
(3)若镭原子呈中性，它核外有几个电子？
(4) Ra是镭的一种同位素，让 Ra和 Ra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：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)镭核所带电荷量
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
Bqv＝
两种同位素具有相同的核电荷数．但质量数不同，故
.课堂训练2．（双选）铀235的原子核符号常写成 U，由此可知( )
A．铀235的原子核中有质子92个
B．铀235的原子核中有电子92个
C．铀235的原子核中有中子235个
D．铀235的原子核中有中子143个解析：原子核符号 X中，X为元素符号，A为原子核的质量数，Z为核电荷数．核电荷数等于质子数，中子数等于质量数减去质子数，质子数等于核外电子数．因而，A、D正确．
答案：AD1．下列说法不正确的是( )
A．康普顿发现了电子
B．卢瑟福提出了原子的核式结构模型
C．贝克勒尔发现了铀和含铀矿物的天然放射现象
D．伦琴发现了X射线解析：由物理学史可知，汤姆生发现电子，所以A错误，B、C、D正确．
答案：A基础达标2．下列说法正确的是( )
A．放射性是元素的固有属性
B．同一元素，单质具有放射性，化合物没有放射性
C．元素的放射性与物理性质无关
D．放射性就是该元素的化学性质解析：原子序数大于83的所有元素都有放射性，小于等于83的元素有的就没有放射性，所以A错；放射性是由原子核内部因素决定的，与该元素的物理、化学状态无关，所以C对，B、D错，故选C.
答案：C3．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粒子的散射实验的结果，提出原子的核式结构模型，所以A项正确．
答案：A4．卢瑟福预想到原子核内除质子外，还有中子的事实依据是( )
A．电子数与质子数相等
B．原子核的质量大约是质子质量的整数倍
C．原子核的核电荷数只是质量数的一半或少一些
D．质子和中子的质量几乎相等解析：本题考查原子核结构的发现过程．
答案：C5．最早提出原子核是由质子和中子组成的科学家是( )
A．贝可勒尔 B．居里夫人
C．卢瑟福 D．查德威克解析：由于卢瑟福通过α粒子轰击氮原子核发现了质子，并从其他原子核中都打出了质子，卢瑟福认为质子是原子核的组成部分，并依据质子数与质量数不相等的情况预言了中子的存在，提出了原子核是由质子和中子组成的理论，故C正确．
答案：C6．（双选）下列说法正确的是( )
A．玛丽·居里首先提出原子的核式结构
B．卢瑟福在α粒子散射实验中发现了电子
C．查德威克在实验中发现了中子
D．爱因斯坦为解释光电效应的实验现象提出了光子说解析：原子核式结构是卢瑟福提出的；电子是汤姆生发现的；查德威克发现了中子，证实了卢瑟福的猜想；光子说是爱因斯坦受普朗克量子论的启发，为解释光电效应现象而提出的．
答案：CD7．关于质子与中子，下列说法错误的是( )
A．原子核由质子和中子组成
B．质子和中子统称为核子
C．卢瑟福发现了质子，并预言了中子的存在
D．卢瑟福发现了中子，并预言了质子的存在解析：原子核内存在质子和中子，中子和质子统称为核子，卢瑟福只发现了质子，以后又预言了中子的存在．
答案：D能力提升8．（双选）一个原子核 X，关于这个原子核，下列说法中正确的是( )
A．核外有83个电子，核内有127个质子
B．核外有83个电子，核内有83个质子
C．核内有83个质子，127个中子
D．核内有210个核子解析：根据原子核的表示方法可知，这种原子核的电荷数为83，质量数为210.因为原子核的电荷数等于核内质子数，等于核外电子数，对于离子则质子数与电子数可不相等，故该核内有83个质子，核外不一定有83个电子，故A、B错误．因为原子核的质量数等于核内质子数与中子数之和，即等于核内核子数，故该原子核内有210个核子，其中有127个中子，故C、D正确．
答案：CD9.（2012·上海卷）某种元素具有多种同位素，反映这些同位素的质量数A与中子数N关系的是图（??）?
?
解析：元素质量数等于质子数与中子数之和，因此当中子数N增多时，质量数A也会增大，因此A、D两项错误，只能从B、C两项中选，又因为结构最简单的氢原子中也有一个质子，无中子，也就是当中子数N为零时，质量数A不为零，因此只有B项正确.
答案：B?10.求以下原子核的质子数、中子数：
(1)钾40；
(2) Cu；
(3) Rn.解析： (1)钾的原子序数为19，即电荷数为19，质子数为19，则中子数为40－19＝21.(2) Cu的电荷数为29，所以质子数为29，则中子数为66－29＝37.
(3) Rn的电荷数为86，所以质子数为86，则中子数为222－86＝136.
答案： (1)19 21 (2)29 37 (3)86 136感谢您的使用，退出请按ESC键本小节结束课件43张PPT。第三节 放射性同位素1．知道同位素的概念．
2．知道放射性同位素的应用．
3．知道放射性污染及其危害，了解防范放射线的措施．放射源品种很多，在科研、医疗卫生、地质、农业、工业等都有着广泛的应用，但过量的放射性会对环境造成污染，对人类和自然产生破坏作用．放射性有哪些应用和危害，应该如何利用和防护？一、核反应
1．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，以产生新的原子核的过程叫做________．
2．在核反应过程中，伴随着________的释放或吸收，所放出或吸收的________叫做反应能．
二、放射性同位素
1．具有相同的________而________不同的原子，互称为同位素．核反应能量 能量中子数质子数2．具有放射性的同位素，叫做________________．
3．1934年约里奥·居里和伊丽芙·居里夫妇发现正电子和放射性同位素，核反应方程式为：
____________________，
____________________.
三、放射性同位素的应用
1．射线的应用：
(1)________________；
(2)________________________________________．放射性同位素利用γ射线探伤利用α、β射线使空气分子电离变成导电气体(3)______________________________________________；
(4)________________．
2．________________________________________________.
3．_______________________________________________.
四、放射线的危害及防护
辐射防护的基本方法有时间防护、距离防护和屏蔽防护．要防止放射性物质对水源、空气、用具、工作场所的污染，要防止射线过多地长时间地照射人体．消毒灭菌，治病防治害虫，引起生物遗传基因发生突变培育良种示踪原子的应用半衰期的应用 核反应的认识除了天然放射性元素会产生自发核衰变外，还可以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，原子核的质量数和电荷数会发生变化，同时伴随着能量的释放或吸收，所放出或吸收的能量叫做反应能．
衰变和核反应中，方程两边总的质量数和电荷数守恒． (1)卢瑟福用α粒子轰击氮核产生质子的核反应方程： N＋ He→ O＋ H
(2)用α粒子轰击铍发现中子的核反应方程：Be＋ He→ C＋ n
(3)铀238原子核的α衰变方程：
U→ Th＋ He
(4)钍234原子核的β衰变方程为：
Th→ Pa＋ e注意：①核反应过程一般是不可逆的，所以只能用单向箭头表示反应方向，不能用等号连接．
②核反应的生成物一定要以实验为基础，不可凭空只依据两个守恒捏造生成来写反应方程．
③核反应中遵循质量数守恒，而不是质量守恒，核反应前后的总质量一般会发生变化(质量亏损)而释放出能量——核能．C．①是α衰变 D．②是β衰变解析：由质量数守恒、电荷数守恒知：X的质量数＝27＋1－24＝4, X的电荷数＝13－11＝2，即X是 He，A正确，但①中 He是铝27经中子轰击反应而来的，不是铝27原子核发生α衰变，C错误；Y的质量数＝24－24＝0，Y的电荷数＝11－12＝ －1, 即Y是 e，②发生β衰变，故B错误，D正确．
答案：AD课堂训练1．写出下列原子核反应方程．
(1) Na俘获1个α粒子后放出1个质子．
__________________________________________________
(2) Al俘获1个α粒子后放出1个中子．
__________________________________________________
(3) O俘获1个中子后放出1个质子．
___________________________________________________Na＋ He→ Mg＋ H Al＋ He→ P＋ n O＋ n→ N＋ H(4) Si俘获1个质子后放出1个中子．
___________________________________________________
(5)静止状态的镭原子核 Ra经一次α衰变后变成一个新核．
_______________________________________________Si＋ H→ P＋ n放射性同位素原子核的质子数决定了核外电子数目，核外电子的数目不同，其分布情况也不同，进而导致元素的化学性质不同．同种元素的原子，因为其质子数相同，核外电子数相同，所以有相同的化学性质，但是它们的中子数可以不同，这些具有相同质子数而中子数不同的原子互称为同位素．因而同种元素的同位素具有相同的化学性质．
具有放射性的同位素，叫做放射性同位素．用人工的方法可以得到放射性同位素，用质子、氚核、中子和γ光子轰击原子核，可得到各种放射性同位素． (双选）氢有三种同位素，分别是氕、氘、氚，即 H、H、 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：同位素是具有相同质子数而中子数、质量数不同的原子．A、B正确．
答案：AB课堂训练2．人类探测月球，发现在月球的土壤中含有较丰富的质量数为3的氦，它可以作为未来核反应的原料之一，氦的这种同位素应表示为( )
A． He B． He
C． He D． He解析：同位素的质子数相同，而中子数不同，因氦的核电荷数为2，月球的土壤中这种质量数为3的氦应表示 He.
答案：D 放射性同位素的应用及防护(一)放射性同位素的应用
1．射线的应用：主要是应用射线的穿透能力，电离能力和物理、化学、生物作用
(1)利用γ射线的穿透性来检查金属内部是否存在砂眼裂痕，即利用γ射线探伤．
(2)利用射线的穿透本领与物质厚度的关系，来检查各种产品的厚度和密封容器中液体的高度等，从而实现自动控制．
(3)利用射线可以防治害虫；射线照射还能引起生物遗传基因发生突变以培育良种．(4)射线可以用于医疗器械的消毒灭菌和治病(如放疗)．
(5)放射性物质放出的α、β射线可以使空气电离成导电气体，以消除化纤、纺织品上的静电．
(6)利用射线的化学效应，可以促进高分子化合物的聚合反应，能制造各种塑料的性能，此外还可利用射线使石油裂解，增加汽油产品．
2．示踪原子的应用：由于放射性元素能放出某种射线，可用探测仪器对它们进行追踪，因而可利用它们进行踪迹显示．人们把这种用途的放射性同位素叫做示踪原子．3．半衰期的应用：在地质和考古工作中，利用放射性衰变的半衰期来推断地层或古代文物的年代．根据目前岩石中238U和206Pb的含量比，由铀的半衰期估算地层年代；利用生物残骸中同位素12C和14C的含量比可推算生物死亡或文物的年代等．
(二)放射性的危害及防护
1．危害：射线具有特定的能量，对物体具有不同的穿透能力和电离能力，从而使物体或机体发生一些物理、化学、生物变化．如果人体受到长时间大剂量的射线照射，就会使细胞组织受到损伤，破坏DNA分子结构，有时甚至会引发癌症，或者造成下一代遗传上的缺陷，过度照射时，人常常会出现头痛、四肢无力、贫血等多种症状，重者甚至死亡．2．辐射防护的基本方法： 时间防护、距离防护、屏蔽防护．
要防止放射性物质对水源、空气、用具、工作场所的污染；要防止射线过多地长时间照射人体． 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，那么是三种射线中的______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两个轧辊间的距离调节得________些．解析：α射线不能穿过3 mm厚的铝板，γ射线又很容易穿过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．即是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．
答案：β 大3．（双选）下列哪些应用是把放射性同位素作为示踪原子的( )
A．利用钴60治疗肿瘤等疾病
B．利用γ射线检查钢板有无砂眼
C．利用含有放射性碘131的油，检测地下输油管的漏油情况
D．把含有放射性元素的肥料施给农作物用以检测确定农作物吸收养分的规律课堂训练解析：A是利用了γ射线的高能量，B是利用γ射线的贯穿本领，C、D选项是示踪原子的应用．
答案：CD 1．（双选）关于同位素，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基础达标解析：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．一种元素的同位素不都具有放射性，具有放射性的同位素叫放射性同位素．A、D选项正确．
答案：AD2．关于放射性同位素的应用，下列说法中正确的是( )
A．放射性改变了布料的性质使其不再因摩擦而起电，并以此达到消除有害静电的目的
B．利用γ射线的贯穿本领可以为金属探伤，也能进行人体的透视
C．用放射线照射作物种子能使其DNA发生变异，其结果一定会成为更优秀的品种
D．用γ射线治疗肿瘤时一定要严格控制剂量，以免对人体正常的组织造成太大的伤害解析：利用放射性消除有害静电是利用放射线的电离作用，使空气分子电离为导体，将静电泄出，故A错误；γ射线对人体细胞伤害太大，不适合用来进行人体透视，B错误；作物种子发生的DNA突变不一定都是有益的，还要经过筛选才能培育出优良的品种，C错误；用γ射线治疗肿瘤对人体肯定有副作用，因此要科学地严格控制剂量，D正确．
答案：D3．（双选）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，不能用人工方法制得
D．以上说法均不对解析：A、B放射性同位素也具有放射性，半衰期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：AB4．原子核与氘核反应生成一个α粒子和一个质子．由此可知( )
A．A＝2，Z＝1 B．A＝2，Z＝2
C．A＝3，Z＝3 D．A＝3，Z＝2解析： ，应用质量数与电荷数的守恒A＋2＝4＋1，Z＋1＝2＋1，解得A＝3，Z＝2.
答案：D5．2006年美国和俄罗斯的科学家利用回旋加速器，通过 Ca(钙48)轰击 Cf(锎249)发生核反应，成功合成第118号元素，这是迄今为止门捷列夫元素周期表中原子序数最大的元素．实验表明，该元素的原子核先放出3个相同的粒子x，再连续经过3次α衰变后，变成质量数为282的第112号元素的原子核，则上述过程中粒子x是( )
A．中子 B．质子
C．电子 D．α粒子解析：由于最终经3次α衰变变成原子核 ，由此可知原来的核应为 ，而该核是由某原子核放出了3个粒子X形成的．而 和 的总质子数为118，质量数为297，由此可 知 ＋ → ， → ＋ ，故A正确．
答案：A6．放射性在技术上有很多应用，不同的放射源可用于不同目的．下表列出了一些放射性元素的半衰期和可供利用的射线.某塑料公司生产聚乙烯薄膜，方法是让厚的聚乙烯膜通过轧辊把聚乙烯膜轧薄，利用适当的放射线来测定通过轧辊后的薄膜厚度是否均匀．可利用的元素是( )A．钋210 B．氡222
C．锶90 D．铀238解析：要测定聚乙烯薄膜的厚度，则要求射线可以穿透薄膜，因此α射线不合适；另外，射线穿透作用还要受薄膜厚度影响，γ射线穿透作用最强，薄膜厚度不会影响γ射线穿透，所以只能选用β射线，而氡222半衰期太小，铀238半衰期太长，所以只有锶90较合适．
答案：C7．（双选）放射性同位素钴60能放出较强的γ射线，其强度容易控制，这使得γ射线得到广泛应用．下列选项中，属于γ射线的应用的是( )
A．医学上制成γ刀，无需开颅即可治疗脑肿瘤
B．机器运转时常产生很多静电，用γ射线照射机器可将电荷导入大地
C．铝加工厂将接收到的γ射线信号输入计算机，可对薄铝板的厚度进行自动控制
D．用γ射线照射草莓、荔枝等水果，可延长保存期能力提升解析：γ射线的电离作用很弱，不能使空气电离成为导体，B错误；γ射线的穿透能力很强，薄铝板的厚度变化时，接收到的信号强度变化很小，不能控制铝板厚度，C错误．
答案：AD8．下列事实不属于放射性危害的方面的是( )
A．1945年美国向日本的广岛和长崎投了两枚原子弹，当时炸死了约10万人，另外有无数的平民受到辐射后患，有各种疾病
B．1987年苏联切尔诺贝利核电站的核泄漏造成了许多人员伤亡
C．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炸弹，使许多人患有莫名其妙的疾病
D．在医院里用放射性治疗恶性肿瘤解析：ABC选项是放射性的危害 ，D选项为射线的应用，所以选D.
答案：D9. 正电子发射计算机断层扫描(PET)是分子水平上的人体功能显像的国际领先技术，它为临床诊断和治疗提供全新的手段．PET在心脏疾病诊疗中，需要使用放射正电子的同位素氮13作示踪剂．氮13是由小型回旋加速器输出的高速质子轰击氧16获得的．反应中同时还产生另一种粒子，试写出该反应方程．解析：由题意可知：氧16( O)在质子( H)的轰击下产生了氮13( N)和另外一种粒子，由质量数和电荷数守恒可知另一种粒子是 He，所以核反应方程为：
O＋ H→ N＋ He.
答案： O＋ H→ N＋ He10．1993年，中国科学院上海原子核研究所制得了一种新的铂元素的同位素 Pt.其制取过程如下：
(1)用质子轰击铍 Be产生快中子；
(2)用快中子轰击 Hg，反应过程序可能有3种：
①生成铂 Pt，放出氦原子核；
②生成铂 Pt，放出质子、中子；
③生成的铂 Pt发生两次衰变，变成稳定的原子核 算 Hg.
写出以上的核反应方程．解析：根据质量数守恒和电荷数守恒，算出新核的电荷数和质量数，然后写出核反应方程．
答案：(1)
(2)①
②
③
感谢您的使用，退出请按ESC键本小节结束课件42张PPT。第二节 放射性元素的衰变1．知道天然放射现象的原因是原子核的衰变．
2．知道三种射线的本质，以及如何用电场和磁场来区分它们．
3．知道α衰变和β衰变．
4．会写衰变方程．
5．知道半衰期的概念，会用半衰期描述衰变的速度，知道半衰期的统计意义．放射性现象的发现揭示了原子核结构的复杂性，从而促进了人类对微观结构更为深入的认识，许多元素具有放射性，原子核放射出来的射线有哪些，其本质是什么？元素衰变有什么规律呢？一、原子核的衰变
1．三种射线及本质特征
(1)α射线
它是高速________ ，速度约为光速的________，贯穿本领______，电离作用________
(2)β射线
它是高速________，速度接近光速的________，贯穿作用________，电离作用________．比较强 氦核流1/10很弱较弱电子流99%较强(3)γ射线
它是频率极高的________，贯穿作用________，电离作用________．
2．原子核的衰变
(1)衰变：
一种元素放出______________后变成新的元素的现象称为原子核的衰变．
(2)放射性物质连续发生衰变时，有的原子核发生α衰变，有的发生β衰变，如果还伴随着γ辐射，这时射线中就会同时具有α、β和γ射线．很弱电磁波最强α粒子或β粒子 (3)原子核在发生衰变时，________________总是守恒的．
二、半衰期
1．半衰期
放射性元素的原子核有________________所用的时间叫做半衰期．
原子核衰变的快慢用________表示，放射性元素衰变的速率完全由__________的因素决定，与原子所处的________和________无关．
半衰期是一种统计规律，对于少数原子核来说不能应用，半衰期公式： .电荷数和质量数化学状态半数发生衰变半衰期 原子核本身物理状态对一定量的某种放射性元素，有些核先衰变，有些核后衰变，每个核的存活时间是不一样的，放射性元素的平均存活时间称为________．记为τ.半衰期与平均寿命之间的关系为：
________________.平均寿命＝0.693τ放射线的特征把放射源放在有窄孔的铅盒里，在孔的对面放着照相底片，在没有磁场(电场)时，发现底片上正对孔的位置感光了．若在铅盒和底片之间放一对磁极，使磁场(电场)方向跟射击线方向垂直，结果在底片上有3个地方感光了，说明在磁场(电场)作用下，射线分为三束，如下图所示，表明这些射线有的带正电，有的带负电，有的不带电．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；带负电的叫β射线；不偏转的叫γ射线．三种射线的特征：①α射线是卢瑟福经研究发现，α射线粒子带2个单位的正电荷，质量数为4，即α粒子是氦核，速度约为光速的1/10，有较大的动能．贯穿本领很弱，但电离作用比较强，能使沿途空气电离．②β射线是贝克勒尔证实，β射线是电子流，其速度可达到光速的99%.贯穿本领大，能穿过黑纸，甚至穿透几毫米厚的铝板，但电离较弱．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．贯穿作用最强，能穿透几厘米的铅板，但电离作用很弱． （双选） 如右图所示，铅盒内的天然放射性物质能向上放出α、β、γ三种射线粒子，它们都能打到正上方的荧光屏上．若在放射源上方放一张薄铝箔，并在放射源和荧光屏间加水平方向的匀强电场，结果荧光屏上只剩下两个亮点M、N.下列说法中正确的是 ( )
A．打在M、N的依次是γ射线和α射线
B．打在M、N的依次是β射线和γ射线
C．匀强电场的方向水平向左
D．匀强电场的方向水平向右MN解析：α粒子的速度较小，约为光速的十分之一，因而贯穿物质的本领很小，一张薄纸就能把它挡住，故A项错误；β射线是高速运动的电子流，它向右偏，故可判断匀强电场的方向水平向左．
答案：BC课堂训练1.（2012·上海卷）在轧制钢板时需要动态地监测钢板厚度，其检测装置由放射源、探测器等构成，如下图所示.该装置中探测器接收到的是（??）?
?
?
A.X射线? B.α射线?
C.β射线? D.γ射线?
解析：首先，放射源放出的是α射线、β射线、γ射线，无X射线，A项错误；另外α射线穿透本领最弱，一张纸就能挡住，而β射线穿透本领较强能穿透几毫米厚的铝板，γ射线穿透本领最强，可以穿透几厘米厚的铅板，而要穿过轧制钢板只能是γ射线，因此D项正确.
答案：D?原子核的衰变原子核放出α粒子或β粒子后变成新的原子核的现象称为原子核衰变．天然放射现象说明了原子核具有复杂的结构．
原子核的衰变有α衰变、β衰变．γ射线是伴随α射线和β射线而产生的光(能量)辐射．γ射线的本质是能量．它是由于原子核衰变成的新核往往处于高能级，它要向低能级跃迁，并辐射γ光子．
放射性物质连续发生衰变时，有的原子核发生α衰变，有的发生β衰变，如果还伴随着γ辐射，这时射线中就会同时具有α、β和γ射线．nα衰变的实质是在放射性元素的原子核中，2个质子和2个中子结合得比较紧密，有时会作为一个整体从较大的原子核中抛射出来，这就是α衰变．放出α粒子——氦核： He，即 H ＋ → He.
β衰变的实质：原子核里没有电子，但是核内的中子可以转化成质子和电子，产生的电子从核内发射出来，这就β衰变．放出高速电子流——β粒子 ，即： .
原子核在发生衰变时，电荷数和质量数都守恒．其衰变可用衰变方程式(核反应方程)表示．
由原子核衰变规律可知( )
A．放射性元素一次衰变可同时产生α射线和β射线
B．放射性元素发生β衰变时，原子核化学性质不变
C．放射性元素发生α衰变时，原子核化学性质必改变
D．放射性元素发生正电子衰变时，新核的质量不变，核电荷数增加1
解析：一次衰变不可能同时产生α射线和β射线，只可能产生α射线和γ射线，或β射线和γ射线，A错误；原子核发生衰变后，核电荷数发生改变，生成新物质(新核)，故化学性质应发生改变，B错误，C正确；发生正电子衰变时，新核质量数不变，核电荷数减少1 ，D错误．
答案：C课堂训练2．放射性元素发生β衰变中所放出的电子，来自( )
A．原子核外内层电子
B．原子核内所含电子
C．原子核内中子衰变为质子放出的电子
D．原子核内质子衰变为中子放出的电子解析：β衰变本质是原子核内的中子变成一个质子和一个电子，放出高速电子流——β粒子( )，即： ，C正确．
答案：C 半衰期的理解放射性元素的衰变有一定的速率．放射性元素的原子核有半数发生衰变所用的时间，叫做半衰期，记为 .
原子核衰变的快慢用半衰期表示，放射性元素衰变的速率完全由原子核本身的因素决定，与原子所处的物理状态(如压强、温度)和化学状态(如单质、化合物)无关．
半衰期是大量原子核衰变时统计规律，对于少数原子核来说不能应用．如果用m0表示衰变前的质量，经过时间t后剩余的质量为m，则有m＝m0
如果用n0表示衰变前的质量，经过时间t后剩余的质量为n，则有n＝n0
对一定量的某种放射性元素，有些核先衰变，有些核后衰变，每个核的存活时间是不一样的，放射性元素的平均存活时间称为平均寿命，记为τ.半衰期与平均寿命之间的关系 为： ＝0.693τ 一个氡核 Rn衰变成钋核 Po并放出一个粒子，其半衰期为3.8天.1 g氡经过7.6天衰变掉的氡的质量，以及 Rn衰变成钋核 Po的过程放出的粒子是( )
A．0.25 g，α粒子
B．0.75 g，α粒子
C．0.25 g，β粒子
D．0.75 g，β粒子解析：根据核反应时，质量数和电荷数守恒，可得其核反应方程为
Rn→ Po＋ He
Rn衰变成钋核 Po的过程放出的粒子是α粒子
根据半衰期公式m＝m0 得
m＝m0 ＝m0 ＝ m0
所以衰变掉的氡的质量
m′＝m0－ m0＝ m0＝0.75 g.
答案：B课堂训练3．某放射性元素经过11.4天有 的原子核发生了衰变，该元素的半衰期为( )
A．11.4天 B．7.6天
C．5.7天 D．3.8天1．一放射源放射出某种或多种射线，当用一张薄纸放在放射源的前面时，强度减为原来的 ，而当用1 cm厚的铝片放在放射源前时，射线的强度减小到几乎为零．由此可知，该放射源所射出的( )
A．仅是α射线
B．仅是β射线
C．是α射线和β射线
D．是α射线和γ射线基础达标解析：三种射线中，γ射线贯穿本领最强，能穿透几厘米厚的铅板，题中用1 cm厚的铝片即能挡住射线，说明射线中不含γ射线，用薄纸便可挡住部分射线，说明射线中含有贯穿本领较小的α射线，同时有大部分射线穿过薄纸，说明含有β射线．
答案：C2．原子核X经β衰变(一次)变成原子核Y，原子核Y再经一次α衰变变成原子核Z，则下列说法中不正确的是( )
A．核X的中子数减核Z的中子数等于2
B．核X的质子数减核Z的质子数等于5
C．核Z的质子数比核X的质子数少1
D．原子核X的中性原子的电子数比原子核Y的中性原子的电子数少1解析：根据衰变规律，发生一次α衰变减少两个质子和两个中子，发生一次β衰变减少了一个中子而增加一个质子．中性原子的电子数等于质子数．
答案：C3．朝鲜的“核危机”引起了全球的瞩目，其焦点问题就是朝鲜的核电站用轻水堆还是重水堆，重水堆核电站在发电的同时还可以生产出可供研制核武器的钚239( Pu)，这种 Pu可由铀239( U)经过n次β衰变而产生，则n为( )
A．2 B．239
C．145 D．92解析：其衰变方程为 U―→ Pu＋ e，β衰变时质量数不变，由电荷数守恒可以判断出发生β衰变的次数为2次．
答案：A4．下列有关半衰期的说法正确的是 ( )
A．放射性元素的半衰期越短，表明有半数原子核发生衰变所需的时间越短，衰变速度越快
B．放射性元素的样品不断衰变，随着剩下未衰变的原子核的减少，元素的半衰期也变短
C．把放射性元素放在密封的容器中，可以减慢放射性元素的衰变速度
D．降低温度或增大压强，让该元素与其他物质形成化合物，均可减小衰变速度解析：放射性元素的半衰期是指放射性元素的原子核半数发生衰变所需的时间，它反映出放射性元素衰变速度的快慢，若衰变越快，半衰期越短，某种元素的半衰期长短由其本身因素决定，与它所处的物理状态或化学状态无关，故上述选项只有A选项正确．
答案：A5．（双选）目前，在居室装修中经常用到花岗岩、大理石等装饰材料，这些岩石都不同程度地含有放射性元素，比如，有些含有铀、钍的花岗岩等岩石会释放出放射性惰性气体氡，而氡会发生放射性衰变，放射出α、β、γ射线，这些射线会导致细胞发生癌变及呼吸道等方面的疾病，根据有关放射性知识可知，下列说法正确的是( )
A．氡的半衰期为3.8天，若取4个氡原子核，经过7.6天后就一定剩下一个原子核了
B．β衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子和电子时产生的
C．γ射线一般伴随着α或β射线产生，在这三种射线中，γ射线的穿透能力最强，电离能力最弱
D．发生α衰变时，生成核与原来的核相比，中子数减少了4个解析：半衰期是对于大量原子核的统计规律，对个别原子核不适用，所以4个氡原子核经过7.6天(2个半衰期)发生衰变的个数是随机的，具有不确定性，所以选项A错误．β衰变所释放的电子实质上是原子核内的中子转化成质子和电子所产生的，所以选项B正确．在α衰变和β衰变过程中要伴随着γ射线的产生，γ射线的穿透能力最强，电离能力最弱，所以选项C正确．发生α衰变时，生成核与原来的核相比，质子数和中子数都减少了2个，所以选项D错误．
答案：BC能力提升答案：B( )7．(双选）在匀强磁场中，一个原来静止的原子核发生衰变，得到两条如图 x中所示的径迹，图中箭头表示衰变后粒子的运动方向．不计放出 光子的能量，则下述说法中正确的是( )
A．发生的是β衰变，b为β粒子的径迹
B．发生的是α衰变，b为α粒子的径迹
C．磁场方向垂直纸面向外
D．磁场方向垂直纸面向内解析：从轨迹可以看出两粒子的运动方向不同，但受力方向相同，说明电流方向相同，即发生了β衰变，在磁场中受力向上，由左手定则可判断出磁场方向垂直纸面向内，A、D选项正确．
答案：AD解析：(1)设 U衰变为 Pb经过x次α衰变和y次β衰变．由质量数守恒和电荷数守恒
可得238＝206＋4x①
92＝82＋2x－y②
联立①②解得x＝8，y＝6.即一共经过8次α衰变和6次β衰变．(2)因为原子核的电荷数等于质子数，
因此质子数减少92－82＝10个．
原子核的质量数为质子数与中子数的和．
故中子数减少量为：
(238－92)－(206－82)＝22个．
(3)此核反应方程为 U→ Pb＋ He＋ e.
答案：(1)8 6 (2)10 22 (3) U→ Pb＋ He＋ e9．放射性元素 C射线被考古学家称为“碳钟”，可用它来测定古生物的年代，此项研究获得1960年诺贝尔化学奖．
(1) C不稳定，易发生衰变，放出β射线，其半衰期为5730年．试写出有关的衰变方程．
(2)若测得一古生物遗骸中 C的含量只有活体中的12.5%，则此遗骸的年代距今约有多少年？解析：(2)活体中 C含量不变，生物死亡后， C开始衰变，设活体中 C的含量为m0，遗骸中为m，则由半衰期的定义得m＝
m0 ，即0.125＝ ，解得＝ 3，所以t＝17190年．
答案：(1) C→ N＋ e (2)17190年10．测得某矿石中铀、铅质量比为1.17∶1，假设开始时矿只含有铀238，发生衰变的铀238都变成了铅206.已知铀238的半衰期是4.5×109年，求矿石的年龄．解析：(解此类问题要抓住两个要点：一是半衰期公式中的m、m0及衰变掉的原子核的质量(m0－m)之间的关系．二是衰变掉的原子核与产生的新核质量之间的比例关系，每衰变掉一个原子核，就会产生一个新核，它们之间的质量之比等于各自原子核的质量之比)．只要利用半衰期的计算公式m＝m0 ， 找出m、m0的关系， ＝4.5×109年，即可求出矿石的年龄．设开始矿石中有m0(千克)的铀238，
经n个半衰期后，剩余铀m(千克)，
感谢您的使用，退出请按ESC键本小节结束课件37张PPT。第五节 裂变和聚变1．知道重核的裂变反应．
2．知道链式反应的发生条件，知道原子弹的原理．
3．知道轻核的聚变反应，知道氢弹的原理．
4．了解受控热核反应及其发展前景．人类对核物理的认识是一个漫长而又曲折的过程，大家都知道在第二次世界大战即将结束的时候，美国于1945年8月6日、9日先后在日本的广岛、长崎上空投下了两颗原子弹，刹那间，这两座曾经十分美丽的城市变成一片废墟．大家还知道目前世界上有少数国家建成了许多核电站，我国也相继建成了浙江秦山核电站和广东大亚湾核电站等．
1967年6月17日，我国第一颗氢弹爆炸成功．从第一颗原子弹爆炸成功到第一颗氢弹爆炸成功，我国仅用了两年零八个月．苏联用了4年，美国用了7年．科学是一把双刃剑，既有可怕的一面，又有可用的一面．核能已经在人类现代生活中发挥着重要的作用，核能的利用还有哪些方面，核能又如何获得呢？一、核裂变与链式反应
1．比铁轻的两个________聚合成一个较重的核时，会释放出________，这种核反应叫核聚变．同样地，比铁重的________分裂成两个较轻的核时也会释放出________，这种核反应叫核裂变．
2．一个原子核裂变后能引发________________的核发生裂变并且让核裂变过程自己持续下去， 源源不断地将核能释放出来，这样的核反应叫链式反应．轻核能量一个核能量一个或一个以上3．临界体积：能够发生链式反应的____________，叫临界体积．
二、受控热核反应
1．要使轻核聚变，必须使它们接近到________m，这时核力才发生作用，这要克服强大的库仑斥力，需要把它们加热到很高温度，这种反应又叫热核反应．
2．热核反应产生的巨大能量在________下逐渐地释放出来并加以利用，称为受控热核反应．人工控制最小体积10－15重核裂变与链式反应重核分裂成两个较轻的核时，释放出能量的核反应称为裂变．
一个原子核裂变后能引发一个或一个以上的核发生裂变并且让核裂变过程自己持续下去，源源不断地将核能释放出来，这样的核反应叫链式反应．能够发生链式反应的最小体积叫临界体积．不是所有的核反应都能放出核能，有的核反应，反应后生成物的质量比反应前的质量大，这样的核反应不放出能量，反而在反应过程中要吸收大量的能量．只有重核裂变和轻核聚变能放出大量的能量．
铀核裂变的一种典型反应．铀核裂变的产物是多样的，最典型的一种核反应方程式是：
. (双选）关于铀核裂变，下列说法中正确的是( )
A．铀核裂变的产物是多种多样的，但只能裂变成两种不同的核
B．铀核裂变时可能同时释放2～3个中子
C．为了使裂变的链式反应容易进行，最好用纯铀235
D．铀块的体积对产生链式反应无影响解析：铀核受到中子的轰击，会引起裂变，裂变的产物是各种各样的，具有极大的偶然性，但裂变成两块的情况多，也有的分裂成多块，并放出几个中子， 铀235受中子的轰击时，裂变的概率大，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，且裂变的几率小，要引起链式反应，须使铀块的体积超过临界体积，故选项B、C正确．铀235更容易发生链式反应，要多了解有关链式反应或原子弹爆炸方面的知识，以开拓自己的知识面．
答案：BC课堂训练1．利用重核裂变释放核能时选铀235，主要原因是( )
A．它裂变放出核能比其他重核裂变放出的核能多
B．它可能分裂成三部分或四部分
C．它能自动裂变，与体积无关
D．它比较容易形成链式反应 解析：铀235发生裂变时会生成2～3个中子，中子再去轰击铀核发生链式反应，但发生链式反应还必须要使铀块体积大于临界体积，所以选项A、B、C错误，选项D正确．
答案：D 轻核的聚变与受控热核反应比铁轻的两个轻核聚合成一个较重的核时，会释放出能量的核反应叫核聚变．当物质的温度达几百万摄氏度以上的高温时，可发生聚变，聚变反应又叫热核反应．热核反应方程：
.
较轻的原子核比较重的原子核核子的平均质量更大，聚变成质量较大的原子核能产生更多的质量亏损，所以平均每个核子释放的能量就更大．核聚变发生的条件：(1)微观上参与反应的原子核必须接近到原子核大小的尺寸范围，即10－15 m，要使原子核接近到这种程度，必须使它们具有很大的动能以克服原子核之间巨大的斥力——库仑力．
(2)宏观上要使原子核具有如此大的动能，就要把它加热到几百万摄氏度的高温．
聚变反应一旦发生，就不再需要外界给它能量，靠自身产生的热就可以维持反应持续进行下去，在短时间释放巨大的能量，这就是聚变引起的核爆炸．
聚变与裂变相比有很多优点：(1)轻核聚变产能效率高，如3个氘核聚变中平均每个核子释放的能量约为铀235裂变反应的4倍．(2)地球上聚变燃料的储量丰富，如氘是聚变的一种材料，在覆盖地球表面2/3的海水中是取之不尽的；核裂变的原料较稀缺．
(3)轻核聚变反应更为安全、清洁．
实现核聚变需要高温，一旦出现故障，高温不能维持，反应就自动终止了．另外，氘和氚聚就反应中产生的氦是没有放射性的，放射性废物主要是泄漏的氚以及聚变时高速中子、质子与其他物质反应而生成的放射性物质，比裂变所生成的废物的数量少，容易处理．
热核反应产生的巨大能量不是以爆炸的形式释放，而是在人工控制下逐渐地释放出来并加以利用，称为受控热核反应． 一个氘核和一个氚核发生聚变，其核反应方程是 ，其中氘核的质量：mD＝2.014 102 u、氚核的质量：mT＝3.016 050 u、氦核的质量：mα＝4.002 603 u、中子的质量：mn＝1.008 665 u、1 u＝1.660 6×10－27 kg，e＝1.602 2×10－19C，求出该核反应所释放出来的能量．解析：根据质能方程，释放出的能量为：
ΔE＝Δmc2＝(mD＋mT－mα－mn)c2
＝ eV.
＝17.6 MeV
答案：17.6 MeV课堂训练2．（双选）据新华社报道，由我国自行设计、研制的世界第一套全超导核聚变实验装置(又称“人造太阳”)已完成了首次工程调试．下列关于“人造太阳”的说法正确的是( )
A．“人造太阳”的核反应方程是
B．“人造太阳”的核反应方程是
C．“人造太阳”释放的能量大小的计算公式是ΔE＝Δmc2
D．“人造太阳”核能大小的计算公式是E＝ mc2解析： “人造太阳”发生的是氢核聚变，所以核反应方程式为 ，而B选项中的核反应是核裂变，故错误；“人造太阳”释放的能量大小的计算公式是ΔE＝Δmc2，而核能大小的计算公式为E＝mc2，D错误，故选项A、C正确．
答案：AC1．重核裂变和轻核聚变是人类获得核能的两种主要途径，下列判断正确的是( )
A．裂变和聚变过程中都有质量亏损
B．裂变过程中有质量亏损，聚变过程中质量有所增加
C．裂变过程中质量有所增加，聚变过程中有质量亏损
D．裂变、聚变过程中质量都增加基础达标解析：根据爱因斯坦的质能方程进行判断，人类利用原子能的主要途径是重核裂变和轻核聚变，在这两个过程中有原子能释放，由爱因斯坦的质能方程ΔE＝Δmc2可知，在获取能量的同时，质量是减少的，也就是发生质量亏损．所以A选项正确．
答案：A2．（双选）关于聚变，以下说法中正确的是( )
A．两个轻核聚变为中等质量的原子核时放出能量
B．同样质量的物质发生聚变时放出的能量比同样质量的物质裂变时释放的能量大好多倍
C．聚变反应的条件是聚变物质的体积达到临界体积
D．发生聚变反应时的原子核必须有足够大的动能解析：两个轻核聚合为较大质量的原子核就可释放能量但不一定是中等质量的核，故A项错误．聚变反应放出的能量比同样质量的物质裂变时释放的能量大得多，这点由聚变反应的特点我们就可以知道，故B项正确．裂变反应的条件是裂变物质的体积达到临界体积，而聚变反应的条件是原子核间距达到10－15 m，故要求有足够大的动能才能克服原子核间的斥力做功，故C错，D正确．
答案：BD3．下列说法正确的是( )
A．铀235只要俘获中子就能进行链式反应
B．所有的铀核俘获中子后都能裂变
C．太阳不断地向外辐射大量能量，太阳质量应不断减小，日地间距离应不断增大，地球公转速度应不断减小
D．粒子散射实验的结果证明原子核是由质子和中子组成的解析：要发生链式反应必须同时满足三个条件：①必须具有足够纯度的铀235(浓缩铀)；②铀块的体积必须大于或等于临界体积；③要有足够数量的慢中子，所以A错误；并不是所有的铀核都能发生裂变，所以B也是错误的；由于太阳在向外辐射能量的过程中，会出现质量亏损，由万有引力定律可知日地间的引力要减小，所以日地间的距离要不断增大，在向外运动的过程中由于要克服引力做功，故地球的公转速度要不断减小；粒子散射实验证明了原子是有核式结构的，所以D错误．只有C正确．故正确答案为C.
答案：C4．科学家发现在月球上含有丰富的 He(氦3)，它是一种高效、清洁、安全的核聚变燃料，其参与的一种核聚变反应的方程式为 He＋ He→ H＋ He.关于 He聚变下列表述正确的是( )
A．聚变反应不会释放能量
B．聚变反应产生了新的原子核
C．聚变反应没有质量亏损
D．目前核电站都采用聚变反应发电解析：聚变反应时将质量较小的轻核聚变成质量较大的核，聚变过程会有质量亏损，要放出大量的能量．但目前核电站都采用铀核的裂变反应．
答案：B5．对于下列三个核反应正确的是( )
①
②
③
A．①是裂变，②是β衰变，③是聚变
B．①是聚变，②是裂变，③是β衰变
C．①是β衰变，②是裂变，③是聚变
D．①是β衰变，②是聚变，③是裂变解析：当原子核自发地放出某种粒子成为新的原子核，叫做衰变，①为衰变；原子序数较大的重核分裂成原子序数较小的原子核，叫重核裂变，②为裂变；原子序数较小的原子核聚合成原子序数较大的原子核叫轻核聚变，③为聚变，所以C正确．
答案：C6．北京奥组委接受专家建议，为成功举办一届“绿色奥运”，场馆周围80%～90%的路灯将利用太阳能发电技术，奥运会90%的洗浴热水将采用全玻璃真空太阳能集热技术．太阳能是由太阳内部热核聚变反应形成的，其核反应主要是( )
A．
B．
C．
D．解析：太阳内部核聚变是氢原子核的聚变，故A正确；B项中为实现原子核人工转变的反应．C项中为裂变，D项中为衰变，均不属聚变反应．故B、C、D不正确．
答案：A7．一个 U原子核在中子的轰击下发生一种可能的裂变反应，其裂变方程为 U＋ n→X＋ Sr＋ n，则下列叙述正确的是( )
A．X原子核中含有86个中子
B．X原子核中含有141个核子
C．因为裂变时释放能量，根据E＝mc2，所以裂变后的总质量数增加
D．因为裂变时释放能量，出现质量亏损，所以生成物的总质量数减少能力提升解析：由质量数守恒和电荷数守恒知235＋1＝a＋94＋2×1,92＝b＋38 解得a＝140，b＝54，其中a为X的质量数，b为X的核电荷数，X核中的中子数为a－b＝140－54＝86，由此可知A正确，B错误；裂变释放能量，由质能关系可知，其总质量减少，但质量数守恒，故C、D均错误．
答案：A8．（双选）2009年10月31日8时6分，中国科学界“两弹一星”巨星钱学森在北京逝世，享年98岁．人民群众深刻悼念这位有着“中国航天之父”称号的伟大科学家．下列核反应方程中属研究两弹的基本核反应方程式的是( )
A．
B．
C．
D．解析：“两弹”指原子弹和氢弹，它们的核反应属于重核的裂变与轻核的聚变．
答案：BD9．四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．解析：该反应的核反应方程为：
由此可知，平均每个氢核反应释放出的能量为
E0＝2.8÷4×106 eV＝7×105 eV.
1 g氢核(即1 mol)所包含的氢核的粒子个数为6.0×1023个，应释放出的总能量E为：
E＝7×105×6.0×1023 eV＝4.2×1029 eV
＝6.72×1010 J.
答案： 6.72×1010 J10．设氢弹内装的是氘和氚，试求在氢弹中当合成1 kg的氦时所释放出的能量．(氘核 的质量为2.0136 u，氚核 的质量为3.0166 u，氦核 的质量为4.0026 u，中子的质量为1.0087 u)解析：弹壳内装的氘和氚在高温下聚变生成氦，核聚变方程为 .
当一个氘核 H与一个氚核 发生反应时放出的能量为：ΔE＝Δm·c2＝(2.0136＋3.0166－4.0026－1.0087)×931.5 MeV≈17.6 MeV.1 kg氦( )中所含的原子核数目为：
N＝nNA＝ ×6.02×1023个≈1.5×1026个．
这样合成1 kg氦核 时所放出的总能量为：
E＝N·ΔE＝1.5×1026×17.6 MeV
＝2.64×1027 MeV.
答案：2.64×1027 MeV感谢您的使用，退出请按ESC键本小节结束课件38张PPT。第六节 核 能 利 用
第七节 小粒子与大宇宙1．知道核反应堆和核电站．
2．了解裂变反应堆的工作原理，了解常用裂变反应堆的类型．
3．知道核电站的工作模式．了解核能的发展前景．
4．初步了解恒星的演化和粒子物理学的知识．能源问题已经成为影响和制约当今世界发展的主要因素，尤其是随着石油等常规能源的不断减少和环境污染的不断加剧，寻找新的高能无污染的能源已成为当务之急．在利用核能时，如何使用核能发电和获得核动力，以及如何防止核能利用时的危害性？ 一、反应堆
1．原子反应堆的示意图(如下图所示)2．构造
(1)铀棒由________或________制成，作为核燃料．
(2)控制棒由________做成，用来控制反应速度．
(3)减速剂由________、重水或________(有时叫轻水)做成，用来跟快中子碰撞，使快中子能量减少，变成慢中子，以便让U235俘获．
(4)冷却剂由________或液态的________等流体做成，在反应堆内外循环流动，把反应堆内的热量传输出，确保反应堆的安全．
(5)水泥防护层用来屏蔽裂变产物放出的___________，防止核辐射．普通水天然铀浓缩铀镉石墨水 金属钠 各种射线二、核电站 核能利用
核发电站是利用核能发电，它的核心设施是________．利用________工作时释放出的热量能使水汽化以推动汽轮发电机发电的装置就是核电站．
三、小粒子与大宇宙
1．人类目前所能研究的物质世界的空间尺度为空间跨度，约从________ m到________ m，共跨越了约________个数量级．
2．物质世界的时间尺度为时间跨度，约从________ s到________ s，也跨越了将近________个数量级．反应堆核反应堆 4210－15 1027 1018 4310－25 核电站及核能的利用反应堆是人工控制链式反应的装置，核发电站利用反应堆工作时释放出的热量能使水汽化以推动汽轮发电机发电的装置．核能发电的优点是：①污染小；②可采储量大；③比较经济．缺点是：①一旦核泄漏会造成严重的核污染；②核废料处理困难．
核能的利用在核武器(如原子弹、氢弹)、核电站(除发电外，反应堆还可提供大量中子用来进行各种物理实验，制造各种放射性同位素)、核动力(如核动力潜艇、核动力破冰船、核动力航空母舰、核动力太空探测器等)． 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、原子能聚存系统和输送系统
解析：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．
答案：A课堂训练1．核反应堆中的镉棒的作用是( )
A．减小中子的能量，使快中子变成慢中子
B．调节中子的数目，控制反应速度
C．屏蔽射线，以防伤害人体
D．控制反应堆的温度解析：用镉来吸收中子，控制裂变速度．
答案：B小粒子与大宇宙20世纪40年代，在大量天文观测的基础上，物理学家提出了宇宙演化的大爆炸假说：宇宙是由一个超高温、超密度的“原始火球”发生大爆炸开始的，然后经历了从热到冷的演化过程，在这个时期里宇宙不断地膨胀，宇宙物质从密到稀，当温度下降几千度时，宇宙间主要是气态物质，后来逐渐凝聚成气云，并进一步收缩形成各种各样的恒星系统，成为我们今天的宇宙天体．具体过程如下：宇宙大爆炸后，“粒子家族” 形成(宇宙形成之初)，10－44秒后，温度为1032 K，产生夸克、轻子、胶子等→10－6秒后温度为1013 K，夸克构成了质子和中子等(强子时代)→温度为1011 K时，少量夸克，光子、大量中微子和电子存在(轻子时代)→温度109 K时进入核合成时代→温度降到3000 K 时，电子与质子复合成氢原子→冷却，出现了宇宙尘埃万有引力作用,密集尘埃→星云团温度升高,开始发光→一颗恒星诞生．
恒星收缩升温→热核反应成氦→氢大部分聚变为氦→收缩→氦聚合成碳→…(类似)直到产生铁元素．
恒星最后的归宿：恒星质量小于太阳1.4倍→白矮星
恒星质量是太阳1.4～2倍→中子星
恒星质量更大时(无法抵抗)→黑洞微观粒子：(1)强子：主要参与强相互作用，有质子、中子、介子、超子等；
(2)轻子：不参与强相互作用，有电子、中微子、π子、τ子等；
(3)媒介子：参与各种相互作用，有光子、玻色子、胶子等．
从小粒子到大宇宙——空间跨度：人类目前所能研究的物质世界的空间尺度，约10－15～1027 m，共跨越了约42个数量级．
从粒子生命至宇宙年龄——时间跨度：物质世界的时间尺度，约10－25～1018 s，也跨越了将近43个数量级． 科学家发现太空中的γ射线一般都是从很远的星体放射出来的．当γ射线爆发时，在数秒钟内所产生的能量相当于太阳在过去100亿年所产生的能量总和的1 000倍左右，大致相当于将太阳的全部质量转变为能量的总和．科学家利用超级计算机对γ射线的状态进行了模拟．经模拟发现γ射线爆发是起源于一个垂死的星球的“坍缩”过程，只有星球“坍缩”时，才可以发出这么巨大的能量．已知太阳光照射到地球上大约需要8分20秒，由此来估算：在宇宙中，一次γ射线爆发所放出的能量．(万有引力常量G＝6.67×10－11N·m2/kg2,1年时间约为3.15×107 s)解析：r＝ct＝3×108×500 m＝1.5×1011 m，地球做匀速圆周运动，万有引力提供向心力：
＝
太阳质量为：
M＝ ＝ kg
≈2.0×1030 kg
γ射线爆发所发出的能量：
E＝Mc2＝2.0×1030×(3×108)2 J＝1.8×1047 J.课堂训练2．在某恒星内部发生如下一系列核反应： 其中p为质子，α为α粒子，e＋为正电子，ν为中微子，已知质子的质量为mp＝1.672648×10－27 kg，α粒子的质量为mα＝6.644929×10－27 kg，正电子的质量为me＝9.11×10－31 kg，中微子的质量可忽略不计，真空中的光速c＝3.00×108 m/s，试计算该系列核反应完成后释放的能量．解析：为求出系列反应后释放的能量，将题中所给的诸核反应方程左右两侧分别相加，消去两侧相同的项，系统反应最终等效为：
4p→α＋2e＋＋2ν
设反应后释放的能量为Q，根据质能关系和能量守恒得：
4mPc2＝mαc2＋2mec2＋Q
代入数值可得
Q＝3.95×10－12 J.
答案：3.95×10－12 J1．关于我国已建成的秦山和大亚湾核电站，下列说法中正确的是( )
A．它们都是利用核聚变释放原子能的
B．它们都是利用核裂变释放原子能的
C．两者的核燃料都是纯铀235
D．一座是利用核裂变释放原子能，一座是利用核聚变释放原子能基础达标解析：现在我们和平利用的核能只能通过核裂变产生，还没有实现可控热核反应，核燃料是天然铀或浓缩铀．
答案：B2．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的能量
C．重核裂变放出的能量
D．化学反应放出的能量解析：现在我们和平利用的核能只能通过核裂变产生
答案：C3.（双选）下列关于铀裂变和核电站的说法中正确的是( )
A．铀238只要俘获中子就能进行链式反应
B．铀235裂变后的生成物是多种多样的，但这些裂变都要发生质量亏损
C．核电站中镉棒是起减速剂的作用
D．核电站使用后的核废料必须装入特制容器，深埋地下解析：铀238只有俘获能量大于1 MeV的中子才能发生裂变，A错误．铀235裂变后的生成物是多种多样的如 Ba、 Kr等，并发生质量亏损释放能量，B正确；核电站中镉棒起减速剂作用的是石墨、重水，镉棒是控制棒，C错误．核废料处理必须将其装入特制容器，深埋地下，D正确．
答案：BD4.（2012·天津卷）下列说法中正确的是（?B?）?
A?.采用物理或化学方法可以有效地改变放射性元素的半衰期?
B?.由波尔理论知道氢原子从激发态跃迁到基态时会放出光子?
C?.从高空对地面进行遥感摄影是利用紫外线良好的穿透能力?
D?.原子核所含核子单独存在时的总质量小于该原子核的质量?解析：半衰期是原子的物理属性，不能采用物理或化学方法改变,A项错误；高空遥感是利用红外线技术，C项错误；由于核子结合为原子核时能量增加必然存在质量亏损,D项错误；氢原子从高能量的激发态跃迁到低能量的基态时放出能量，所以放出光子，B项正确.
答案：B5. K－介子衰变方程为：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，如图所示，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：由R＝ (K－介子与π－介子电荷量相同)和半径RK－与Rπ－之比为2:1可知K－介子的动量是π－介子的2倍．设K－介子的动量为2P，则π－介子的动量为－P，若π0介子的动量为p0，由动量守恒有2P＝ －P＋ p0求得p0＝3P.
答案：C6．我国秦山核电站笫三期工程中有两个60万千瓦的发电机组，发电站的核能来源于 U的裂变，现有四种说法：
① U原子核中有92个质子，有143个中子
② U的一种可能裂变是变成两个中等质量的原子核，反应方程式为：
③ U是天然放射性元素，常温下它的半衰期约为45亿年，升高温度，半衰期缩短
④一个 U裂变能放出200 MeV的能量，合3.2×10－11 J
以上说法中完全正确的是( )能力提升A．①②③ B．②③④
C．①③④ D．①②④解析：由 U的质量数和电荷数关系易知①正确；由核反应方程中电荷数守恒和质量数守恒知②正确；半衰期不受外界因素干扰．故③错误；通过计算知④正确．
答案：D7．(2012.海南高考）2011年3月11日，日本发生九级大地震，造成福岛第一核电站严重的核泄漏事故．在泄漏的污染物中含有131I和137Cs两种放射性核素，它们通过一系列衰变产生对人体有危害的辐射．在下列四个式子中，有两个能分别反映131I和137Cs的衰变过程，它们分别是______和______(填入正确选项前的字母).131I和137Cs原子核中的中子数分别是________和________．解析：衰变的种类有α衰变和β衰变两类，衰变中放出的粒子是氦核或电子而不会是质子或中子，故A、D不会是131I和137Cs的衰变．
由质量数守恒和电荷数守恒可知X2、X3分别是 ，而中子数等于质量数与核电荷数的差值，故他们的中子数分别为78、82.
答案：B C 78 828．在所有能源中，核能具有能量密度大，地区适应性强的优势，在核电站中，核反应堆释放的核能被转化为电能．核反应堆的工作原理是利用中子轰击重核发生裂变反应，释放出大量核能．
(1)核反应方程式 U＋ n→ Ba＋ Kr＋aX是反应堆中发生的许多核反应中的一种，n为中子，X为待求粒子，a为X的个数，则X为________，a＝________.以mU、mBa、mKr分别表 示 核的质量，mn、mp分别表示中子、质子的质量，c为光在真空中传播的速度，则在上述核反应过程中放出的核能ΔE＝________.(2)有一座发电能力为P＝1.00×106 kW的核电站，核能转化为电能的效率μ＝40%.假定反应堆中发生的裂变反应全是本题(1)中的核反应，已知每次核反应过程放出的核能ΔE＝2.78×10－11 J，核的质量mU＝3.90×10－27 kg，求每年(1年＝3.15×107 s)消耗的 U的质量．解析： (1)由核反应方程可知：X为 n，a为3，释放的能量为ΔE＝(mU－mBa－mKr－2mn)c2.(2)因电站发电效率为40%，故电站消耗 的功率为
P′＝ ＝2.5×106 kW，电站每年消耗 的能量为
W＝Pt＝2.5×109×3.15×107 J
≈7.875×1016 J，
每年消耗的U235的质量为
M＝ mU＝
≈10.921 kg.
答案：(1) n 3 (mU－mBa－mKr－2mn)c2
(2)10.921 kg9．天文学家测得银河系中氦的含量约为：25%，有关研究表明，宇宙中氦生成的途径有两条：一是在宇宙诞生后二分钟左右生成的；二是在宇宙演化到恒星诞生后，由恒星内部的氢核聚变反应生成的．
(1)把氢核聚变反应简化为4个氢核( H)聚变成氦核( He)，同时放出2个正电子( e)和2个中微子(νe)，请写出该氢核聚变反应的方程，并计算一次反应释放的能量；
(2)研究表明，银河系的年龄约为t＝3.8×1017 s，每秒钟银河系产生的能量约为1×1037 J(即P＝1×1037 J/s)．现假定该能量全部来自上述氢核聚变反应，试估算银河系中氦的含量(最后结果保留一位有效数字)；(3)根据你的估算结果，对银河系中氦的主要生成途径作出判断．
(可能用到的数据：银河系质量约为M＝3×1041 kg，原子质量单位1 u＝1.66×10－27 kg,1 u相当于1.5×10－10 J的能量，电子质量me＝0.0005 u，氦核质量mα＝4.0026 u，氢核质量mp＝1.0078 u，中微子νe质量为零)解析：核反应方程为：
其质量亏损：Δm＝4mp－mα－2me
其释放的能量：ΔE＝Δmc2＝4.14×10－12J
(2)m＝ mα＝6.1×1039 kg
氦的含量k＝ ≈2%
(3)由估算结果可知，k＝2%远小于25%的实际值，所以银河系中的氦主要是宇宙诞生后不久生成的．答案：(1)
(2)2% (3)银河系中的氦主要是宇宙诞生后不久生成的感谢您的使用，退出请按ESC键本小节结束课件37张PPT。第四节 核力与结合能1．知道核力及其性质．
2．知道重核和轻核，能简单解释重核和轻核内的中子数、质子数具有不同比例的原因．
3．认识原子核的结合能及平均结合能．氦原子核中有两个质子，质子质量为mp＝1.67×10－27 kg，带电量为元电荷e＝1.6×10－19 C，原子核的直径的数量级为10－15 m，那么两个质子之间的库仑斥力与万有引力两者相差1036倍．
在原子核那样狭小的空间里，带正电的质子之间的库仑斥力为万有引力的1036倍，那么质子为什么能挤在一起而不飞散？会不会在原子核中有一种过去不知道的力，把核子束缚在一起了呢？一、核力及其性质
1．组成原子核的核子间有很强的作用力，使核子能够克服________而紧密地结合在一起，这种力称为核力．
2．核力是一种很强的力，在约____________________________的距离内主要表现为________．大于________________核力就迅速减小到零，所以核力是一种________，在小于____________的距离内，核力又转变为强大的斥力而使核子不融合在一起．库仑斥力 0.5×10－15 m0.5×10－15 m～2×10－15 m引力2×10－15 m短程力二、重核与轻核
原子核中的质子数又称为________，它与元素周期表中元素的排列序号一致．
2．元素周期表中，排在比较靠前的叫________，一般________的质子和中子数相等；比较靠后的叫________，大多数________的质子数小于中子数，排在________号元素之后的原子核都不稳定，排在第________号元素之后的原子核十分不稳定，无法在自然状态下存在．原子序数92轻核轻核重核重核83 三、结合能
1．把________________所吸收的能量，或者________________时放出的能量叫做原子核的结合能．
2．核子结合成原子核时，反应前后存在________亏损，亏损的________与反应中释放的能量相对应，其关系遵循爱因斯坦的质能方程：______________
3．原子核的________与________之比称为该原子核的比结合能，也叫平均结合能．核子结合成原子核原子核拆散成核子ΔE＝Δmc2质量质量 核子数结合能 核力及其性质核力是组成原子核的核子间很强的作用力，使核子能够克服库仑斥力而紧密地结合在一起．
核力有完全不同于静电力和万有引力的一些性质：
(1)核力是强相互作用(强力)的一种表现，比静电力大得多．
(2)核力是一种短程力，在约0.5×10－15～2×10－15 m的距离内主要表现为引力；在小于0.5×10－15 m的距离内，核力又转变为强大的斥力；使核子不融合在一起．大于2×10－15 m核力就迅速减小到零．(3)核力存在于核子之间，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．
(4)核力与电荷无关，在原子核中，质子与质子，中子与中子，中子与质子之间的核力相同．
除核力外，核物理学家还在原子核内发现了自然界的第四种相互作用——弱相互作用(弱力)，弱相互作用是引起原子核β衰变的原因，即引起中子转变成质子的原因．弱相互作用也是短程力，其力程比强力更短，为10－18 m，作用强度则比电磁力小．
弱力、强力、电磁力和引力分别在不同的尺度上发挥作用：(1)弱力(弱相互作用)：弱相互作用是引起原子核β衰变的原因→短程力．
(2)强力(强相互作用)：在原子核内，强力将核子束缚在一起→短程力．
(3)电磁力：电磁力在原子核外，电磁力使电子不脱离原子核而形成原子，使原子结合成分子，使分子结合成液体和固体→长程力．
(4)引力：引力主要在宏观和宇观尺度上“独领风骚”．是引力使行星绕着恒星转，并且联系着星系团，决定着宇宙的现状→长程力． (双选）下列关于核力的说法中正确的是( )
A．核力存于任何核子之间
B．核力只存在于相邻的核子之间
C．核力是一种短程的强作用力
D．核力与万有引力性质相同
解析：核力是强作用力、短程力，只存在于相邻的核子间， A错误，B、C正确；而核力与万有引力是不同性质的力，D错误．
答案：BC课堂训练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2.0×10－15 m之内
D．核力与电荷有关解析：核力是短程力，超过2.0×10－15 m ，核力急剧下降几乎消失，故C对；核力与万有引力、电磁力不同，故A、B不对；核力与电荷无关，故D错，所以选C.
答案：C结合能的理解由于核子间存在着强大的核力，原子核是一个坚固的集合体．要把原子核拆散成核子，需要克服核力做巨大的功，需要巨大的能量．
要把原子核分开成核子要吸收能量，核子结合成原子核要放出能量，这个能量叫做原子核的结合能．
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，叫平均结合能．平均结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定．核子数较少的轻核和核子数较多的重核，平均结合能都比较少，中等核子数的原子核的平均结合能较大． 下列说法中正确的是( )
A．核子结合成原子核要吸收能量
B．原子核拆解成核子要放出能量
C．核子结合成原子核放出的能量或原子核拆解成核子吸收的能量称为结合能
D．核子数越多，原子核越稳定
解析：把原子核分开成核子要吸收能量，核子结合成原子核要放出能量，这个能量叫做原子核的结合能．A、B错误，C正确．核子数较少的轻核和核子数较多的重核，平均结合能都比较少，中等核子数的原子核的平均结合能较大，D错误．
答案：C课堂训练2．下列说法中正确的是( )
A．结合能越大的原子核越稳定
B．结合能越大的原子核越不稳定
C．平均结合能越大，原子核越稳定
D．平均结合能越大，原子核的结合能越大解析：原子核越大，它的结合能越高，有意义的是它的结合能与核子数之比，叫平均结合能．平均结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定，A、B错误，C正确．平均结合能越大，原子核的结合能不一定越大，D错误．
答案：C质量亏损及质能方程在核反应中原子核的总质量并不相等，反应前后存在质量差，这种现象叫做质量亏损，质量亏损只有在核反应中才能明显表现出来．
爱因斯坦在相对论指出，物体的能量(E)和质量(m)之间存在着密切的关系，关系遵循质能方程E＝mc2，式中c为真空中的光速．爱因斯坦质能方程表明物体所具有的能量跟它的质量成正比．由于c2这个数值十分巨大，因而物体的能量是十分可观的．核反应中亏损的质量与反应中释放的能量相对应，其关系遵循爱因斯坦的质能方程ΔE＝Δmc2.
物体的质量包括静止质量和运动质量，质量亏损指的是静止质量的减少，减少的静止质量转化为和辐射能量有关的运动质量；质量亏损并不是这部分质量消失或转变为能量，只是静止质量的减少；在核反应中仍然遵守质量守恒定律、能量守恒定律；质量只是物体具有能量多少及能量转变多少的一种量度． 关于质能方程，下列说法中正确的是( )
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．质量增加，能量就会减少，在一定条件下质量转化为能量
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．一定量的质量总是与一定量的能量相联系 解析：根据质能方程可知，物体的质量越大，对应的能量越大，只能说一定的质量和一定的能量相对应，但不能说质量和能量可以发生转化．
答案：D3．对公式ΔE＝Δmc2，下列说法中正确的是 ( )
A．能量可以转化为质量
B．质量可以转化为能量
C．能量与质量的转化是成比例的
D．在核反应中，能量与质量都不守恒课堂训练解析：ΔE＝Δmc2只是说明质量和释放出核能这两种现象间的联系，并不是说明物体的质量和能量之间存在着相互转化关系，故A、B项错误， C项正确．我们都知道，在核反应中，能量和质量并不违反守恒定律，故D错误．
答案：C1．氦原子核由两个质子与两个中子组成，两个质子之间存在着万有引力、库仑力和核力，则这三种力从大到小的排列顺序是( )
A．核力、万有引力、库仑力
B．万有引力、库仑力、核力
C．库仑力、核力、万有引力
D．核力、库仑力、万有引力解析：由三种力的性质和特点知D项正确．
答案：D基础达标2．对原子核的组成，下列说法正确的是( )
A．核力可使一些中子组成原子核
B．核力可使非常多的质子组成原子核
C．不存在只有质子的原子核
D．质量较大的原子核内一定有中子解析：由于原子核带正电，不存在只有中子的原子核，但核力也不能把非常多的质子集聚在一起组成原子核，原因是核力是短程力，质子之间还存在“长程力”库仑力，A、B错误；自然界中存在一个质子的原子核， ，C错误；较大质量的原子核内只有存在一些中子，才能削弱库仑力，维系原子核的稳定，故D正确．
答案：D3．核子结合成原子核或原子核分解为核子时，都伴随着巨大的能量变化，这是因为( )
A．原子核带正电，电子带负电，电荷间存在很大的库仑力
B．核子具有质量且相距很近，存在很大的万有引力
C．核子间存在着强大的核力
D．核子间存在着复杂磁力解析：核子之间存在核力作用，核子结合成原子核或原子核分解为核子时，就要克服核力作用，故伴随着巨大的能量变化．
答案：C4．(双选）对结合能、平均结合能的认识，下列正确的是( )
A．核 子结合为原子核时，一定释放能量
B．核子 结合为原子核时，可能吸收能量
C．结合能越大的原子核越稳定
D．平均结合能越大的原子核越稳定解析：由自由核子结合成原子核的过程中，核力做正功，释放出能量．反之，将原子核分开变为自由核子它需要赋予相应的能量，该能量即为结合能，故A正确，B错误；对核子较多的原子核的结合能越大，但它的平均结合能不一定大，平均结合能的大小反映了原子核的稳定性，故C错误，D正确．
答案：AD5．为纪念爱因斯坦对物理学的巨大贡献，联合国将2005年定为“国际物理年”．对于爱因斯坦提出的质能方程E＝mc2，下列说法中错误的是( )
A．E＝mc2表明物体具有的能量与其质量成正比
B．根据ΔE＝Δmc2可以计算核反应中释放的核能
C．一个中子和一个质子结合成氘核时，释放出核能，表明此过程中出现了质量亏损
D．E＝mc2中的E是发生核反应中释放的核能解析：爱因斯坦质能方程E＝mc2，定量地指出了物体能量和质量之间的关系，A正确；由质能方程知，当物体的质量减少时，物体的能量降低，向外释放了能量；反之，若物体的质量增加了，则物体的能量升高，表明它从外界吸收了能量，所以由物体的质量变化能算出物体的能量变化，故B、C正确，D错误．
答案：D6．质子、中子和氘核的质量分别为m1、m2和m3，真空中光速为c，当质子和中子结合成氘核时，放出的能量是( )
A．m3c2 B．(m1＋m2)c2
C．(m3－m2－m1)c2 D．(m1＋m2－m3)c2解析：质子和中子结合成原子核氘核时，总质量减小了，即质量亏损Δm＝m1＋m2－m3.依据质能方程可知，放出的能量为ΔE＝Δmc2＝(m1＋m2－m3)c2.本题考查质能方程ΔE＝Δmc2的应用．解题关键是该题只要知道质子和中子(统称核子)结合成原子核时，质量有亏损，即m1＋m2>m3，就可迎刃而解．在思考过程中由于对质量亏损理解得不好，容易错选C.
答案：D7．美国物理学家雷蒙德·戴维斯因研究来自太阳的电子中微子(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 t四氯乙烯(C2Cl4)溶液的巨桶，电子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＋ Cl → Ar＋ e，已知 Cl核的质量为36.95658 u， Ar核的质量为36.95691 u， e的质量为0.00055 u,1 u质量对应的能量为931.5 MeV.根据以上数据，可以判断参与上述反应的电子中微子的最小能量为( )
A．1.33 MeV B．0.82 MeV
C．0.51 MeV D．0.31 MeV能力提升解析：根据1原子质量单位(u)相当于931.5 MeV能量，则ΔE＝Δm×931.5 MeV＝(36.95691＋0.00055－36.95658)×931.5 MeV＝0.82 MeV.
答案：B8.（2012·全国新课标）氘核和氚核可发生热核聚变而释放巨大的能量，该反应方程为：
是真空中的光速.由上述反应方程和数据可知，粒子是 ，该反应释放出的能量为 ?MeV? （结果保留3位有效数字）.解析：由质量数守恒和电荷数守恒可得，粒子x为中子，由爱因斯坦质能方程可知ΔE=Δmc2=0.0189×931.5MeV≈17.6 MeV?.?
答案：10n（或中子）176?9．一个铀核衰变为钍核时释放一个α粒子，已知铀核的质量为3.853131×10－25 kg，钍核的质量为3.786567×10－25 kg，α粒子的质量为6.64672×10－27 kg，在这个衰变过程中释放的能量为多少？(保留两位有效数字)解析：反应前后的质量发生改变，根据ΔE＝Δmc2可以求解得出结果．
衰变前后质量变化为Δm＝mU－mTh－mα＝(3.853131× 10－25－3.786567×10－25－6.64672×10－27) kg≈9.7×10－30 kg
衰变过程中释放的能量为ΔE＝Δmc2＝9.7×10－30×
(3×108)2 J≈8.7×10－13 J.
答案：8.7×10－13 J10．氮核质量mN＝14.00735 u，氧核质量mO＝17.00454 u，氦核质量mHe＝4.00387 u，质子质量mH＝1.00815 u，试判断核反应： 是吸能反应还是放能反应，能量变化多少？解析：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：吸能反应 1.37 MeV感谢您的使用，退出请按ESC键本小节结束
