第一节 能量量子化
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19世纪末、20世纪初，在人们为物理学理论大厦几乎完美的结构感到自豪的时候，普朗克，一位年轻的物理学家，为了解释当时困惑人们的黑体辐射问题，将不连续性引入了物理学，提出了能量子的概念。这是一个“离经叛道”、就连普朗克自己都不愿完全接受的概念。你知道能量子的概念吗？
1.知道黑体和黑体辐射，了解黑体辐射的实验规律。
2．了解普朗克能量子的内容，领会这一科学突破过程中科学家的思想。
1．黑体与黑体辐射
(1)热辐射：我们周围的一切物体都在辐射电磁波。这种辐射与物体的温度有关，所以叫作热辐射。
(2)黑体：某种物体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射，这种物体就是绝对黑体，简称黑体。
2．黑体辐射的实验规律
(1)一般材料的物体，辐射电磁波的情况，除与温度有关外，还与材料的种类及表面状况有关。
(2)黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关，如图所示。
黑体辐射的实验规律
①随着温度的升高，各种波长的辐射强度都增加。
②随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动。
思考 黑体是黑色的吗？热辐射一定产生于高温物体吗？
提示：黑体并不是指物体的颜色，它是指能完全吸收电磁波的物体。热辐射不一定需要高温，任何温度的物体都能发出一定的热辐射，只是温度低时辐射弱，温度高时辐射强。
3．能量子
(1)定义：普朗克认为，振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值ε的整数倍，当带电微粒辐射或吸收能量时，也是以这个最小能量值为单位一份一份地辐射或吸收的，这个不可再分的最小能量值ε叫作能量子。
(2)能量子大小：ε＝hν，其中ν是电磁波的频率，h称为普朗克常量。h＝6.626×10－34 J·s(一般取h＝6.63×10－34 J·s)。
4．能量的量子化
在微观世界中能量是量子化的，或者说微观粒子的能量是分立的。
第三节 粒子的波动性
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电子束代替光束研制出了分辨率更高的电子显微镜，电子束又不能直接引起视觉，那么它是怎样来显示微小物体的呢？
1. 知道光的本性认识史。
2．知道光的波粒二象性，理解其对立统一的关系。
3．会用光的波粒二象性分析有关现象。
4．理解德布罗意波，会解释相关现象。
1．光的波粒二象性
(1)
(2)光子的能量和动量：能量表达式ε＝hν，动量表达式p＝。
(3)意义：能量ε和动量p是描述物质的粒子性的重要物理量；波长λ和频率ν是描述物质的波动性的典型物理量。因此ε＝hν和p＝揭示了光的粒子性和波动性之间的密切关系。
2．粒子的波动性及实验验证
(1)粒子的波动性：
①德布罗意波：任何一种实物粒子都和一个波相对应，这种波被称为德布罗意波，也叫物质波。
②物质波的波长和频率：波长公式λ＝，频率公式 ν＝。
(2)物质波的实验验证：
①实验探究思路：干涉、衍射是波特有的现象，如果实物粒子具有波动性，则在一定条件下，也应该发生干涉或衍射现象。
②实验验证：1927年戴维孙和G.P.汤姆孙分别利用晶体做了电子束衍射的实验，得到了电子的衍射图样，证实了电子的波动性。
③说明：
(a)人们陆续证实了质子、中子以及原子、分子的波动性，对于这些粒子，德布罗意给出的ν＝和λ＝关系同样正确。
(b)宏观物体的质量比微观粒子的质量大得多，宏观物体运动时的动量很大，对应的德布罗意波的波长很小，根本无法观察到它的波动性。
第二节 光的粒子性
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早晚霞的颜色都是橘红色的，这是为什么呢？
1.了解光电效应及其实验规律。
2．理解爱因斯坦的光子说及光电效应的解释。
3．知道爱因斯坦光电效应方程及其意
4．了解康普顿效应及其意义。
1．光电效应
(1)光电效应：照射到金属表面的光，能使金属中的电子从表面逸出的现象。
(2)光电子：光电效应中发射出来的电子。
(3)光电效应的实验规律：
①存在着饱和光电流：在光的颜色不变的情况下，入射光越强，饱和电流越大。这表明对于一定颜色的光，入射光越强，单位时间内发射的光电子数越多。
②存在着遏止电压和截止频率：光电子的最大初动能与入射光的频率有关，而与入射光的强弱无关。当入射光的频率低于截止频率时不能发生光电效应。
③光电效应具有瞬时性：光电效应几乎是瞬时发生的，从光照射到产生光电流的时间不超过10－9 s。
(4)逸出功：使电子脱离某种金属所做功的最小值。不同金属的逸出功不同。
思考 金属中的电子怎样才能摆脱原子核的吸引而逃逸出原子？
提示：只有电子吸收了足够的能量后才能摆脱原子核的吸引而逃逸出原子。
2．爱因斯坦的光电效应方程
(1)光子说：光不仅在发射和吸收时能量是一份一份的，而且光本身就是由一个个不可分割的能量子组成的，频率为ν的光的能量子为hν，这些能量子被称为光子。
(2)爱因斯坦的光电效应方程：
①表达式：hν＝Ek＋W0或Ek＝hν－W0。
②物理意义：金属中电子吸收一个光子获得的能量是hν，这些能量一部分用于克服金属的逸出功W0，剩下的表现为逸出后电子的初动能Ek。
思考 同一频率的光照射不同的金属发生光电效应时，光电子的初动能是否相同？
提示：由于不同金属的逸出功不同，发生光电效应时，逸出的光电子初动能也就不同了。
3．康普顿效应
(1)在光的散射中，除了与入射波长λ0相同的成分外，还有波长大于λ0的成分。这个现象称为康普顿效应。
(2)康普顿效应的意义：康普顿效应表明光子除了具有能量之外，还具有动量，深入揭示了光的粒子性的一面。
4．光子的动量
光子的动量p＝，其中h为普朗克常量，λ为光的波长。
第四节 概率波 第五节 不确定性关系
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什么是概率波？1949年，物理学家费尔曼做了一个非常精确的弱电子流衍射实验。如图所示，从衍射的结果说明了什么是概率波。
1.了解经典粒子和经典波的特点。
2．了解概率波的内容。
3．了解不确定性关系的内容。
1．经典的粒子和经典的波
(1)经典粒子：
①含义：粒子有一定的空间大小，具有一定的质量，有的还带有电荷。
②运动的基本特征：遵从牛顿运动定律，任意时刻有确定的位置和速度，在时空中有确定的轨道。
(2)经典的波：
①含义：在空间是弥散开来的。
②特征：具有频率和波长，即具有时空的周期性。
2．概率波
(1)光波是一种概率波：光的波动性不是光子之间的相互作用的结果，光子本身的波动性是它固有的性质。光子在空间出现的概率可以通过波动的规律来确定，所以，从光子的概念上看，光波是一种概率波。
(2)物质波也是概率波：对于电子和其他微观粒子，单个粒子的位置是不确定的，但是在某点附近出现的概率的大小可以由波动的规律确定。对于大量粒子，这种概率分布导致确定的宏观结果，所以物质波也是概率波。
3．不确定性关系
(1)定义：在经典物理学中，一个质点的位置和动量是可以同时测定的，在微观物理学中，要同时测出微观粒子的位置和动量是不太可能的，我们把这种关系叫不确定性关系。
(2)表达式：ΔxΔp≥，其中用Δx表示粒子位置的不确定量，用Δp表示在x方向上动量的不确定量，h是普朗克常量。
(3)由不确定性关系可知，微观粒子的位置和动量不能同时被确定，也就决定了不能用“轨迹”来描述粒子的运动。
4．物理模型与物理现象
在经典物理学中，对于宏观对象，我们分别建立粒子模型和波动模型；在微观世界里，也需要建立物理模型，像粒子的波粒二象性模型。
思考在微观物理学中，我们不可能同时准确地知道某个粒子的位置和动量，那么粒子出现的位置是否就是无规律可循的？
提示：粒子出现的位置还是有规律可循的，那就是统计规律。比如干涉、衍射的亮斑位置就是粒子出现概率大的位置。
第一节 原子核的组成
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课程目标
1896年，法国科学家贝可勒尔发现了天然放射现象，使人们认识到原子核是可以再分的，原子核在发生核反应的过程中，可以释放出巨大的能量，你想了解原子核的奥秘吗？让我们一起进入原子核的世界吧。
1964年10月16日，我国第一颗原子弹爆炸成功
1.了解放射性及放射性元素的概念。
2．理解三种射线的形成及本质，知道三种射线的特点。
3．了解原子核的组成，知道原子核的表示方法，掌握原子序数、核电荷数、质量数之间的关系。
4．理解同位素的概念。
1．天然放射现象
(1)1896年，法国科学家贝可勒尔发现了某些物质具有放射性。
(2)物质发射射线的性质称为放射性，具有放射性的元素称为放射性元素，放射性元素自发地发出射线的现象叫作天然放射现象。
(3)原子序数等于或大于83的元素，都能自发地发出射线，原子序数小于83的元素，有的也能放出射线。
玛丽·居里和她的丈夫皮埃尔·居里发现了两种放射性更强的新元素，命名为钋(Po)和镭(Ra)。
2．射线到底是什么
(1)α射线实际上就是高速α粒子流，速度可达到光速的，其电离能力强，穿透能力较差。
(2)β射线是高速电子流，它速度更大，可达光速的99%，它的穿透能力强，电离能力差。
(3)γ射线呈中性，是能量很高的电磁波，波长很短，它的电离作用更小，但穿透本领更强。
思考若在射线经过的空间施加电场(方向与射线的出射方向垂直)，射线能分成三束吗？
提示：能。三种射线的带电情况各不相同，它们在电场中的受力情况不同，故可分成三束。
3．原子核的组成
(1)质子的发现：
(2)中子的发现：
(3)原子核的组成：原子核由质子和中子组成，质子和中子统称为核子。
(4)原子核的符号：
(5)同位素：具有相同的质子数而中子数不同的原子核，在元素周期表中处于同一位置，它们互称为同位素。
第七节 核聚变 第八节 粒子和宇宙
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课程目标
“大海航行靠舵手，万物生长靠太阳。”你知道太阳靠什么为地球上的万物提供能量吗？太阳内部发生着什么样的核反应呢？
1.知道核聚变反应的定义和聚变反应的特点。
2．会判断和书写核聚变反应的方程，能计算 核聚变释放的能量。
3．了解受控热核反应。
4．知道粒子的分类及其应用，了解夸克模型。
5．了解宇宙起源的大爆炸学说及恒星的演 化。
1．核聚变
（1）定义：两个轻核结合成质量较大的核，并释放出能量的反应。
（2）举例：H＋H→He＋n＋γ
（3）条件：
①轻核的距离要达到10－15_m以内。
②需要加热到很高的温度，因此又叫热核反应。
2．受控热核反应
（1）聚变与裂变相比有很多优点：
①轻核聚变产能效率高。
②地球上聚变燃料的储量丰富。
③轻核聚变更为安全、清洁。
（2）约束核聚变材料的方法：磁约束和惯性约束。
思考氢弹的威力相比原子弹的威力谁大？为什么？
提示：氢弹的威力大。氢弹内部发生的是核聚变，比核裂变放出的能量更多。
3．粒子和宇宙
（1）基本粒子不基本：
①直到19世纪末，人们都认为光子、电子、质子和中子是基本粒子。
②随着科学的发展，科学家们发现了很多的新粒子并不是由以上基本粒子组成的，并 发现质子、中子等本身也有复杂结构。
（2）发现新粒子：
①新粒子：1932年发现了正电子，1937年发现了μ子，1947年发现了K介子和π介子及以后的超子等。
②粒子的分类：按照粒子与各种相互作用的关系，可将粒子分为三大类：强子、轻子和媒介子。
③夸克模型的提出：1964年美国物理学家盖尔曼提出了强子的夸克模型，认为强子是由夸克构成的。
（3）宇宙及恒星的演化：
①宇宙的演化：
宇宙大爆炸温度为1032_K，产生了夸克、轻子、胶子等粒子温度下降到1013_K左右，强子时代―→温度下降到1011_K时，轻子时代―→温度下降到109_K时，核合成时代温度下降到104_K，混合电离态―→温度下降到3_000_K时，中性的轻原子恒星和星系。
②恒星的演化：
宇宙尘埃→星云团→恒星诞生→氢核聚合成氦核→氦核聚合成碳核→其他聚变过程→无聚变反应，形成白矮星或中子星或黑洞。
第三节 探测射线的方法 第四节 放射性的应用与防护
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课程目标
放射性同位素的放射强度易于控制，它的半衰期比天然放射性物质短得多，因此在生产和科学领域得以广泛的应用。你知道放射性有哪些应用吗？
1.知道放射线的粒子与其他物质作用时产生的一些现象，熟悉探测射线的几种仪器。
2．知道什么是放射性同位素和人工放射性同位素。
3．了解放射性在生产和科学领域的应用。
4．知道核反应及其遵从的规律，会正确书写核反应方程。
1．探测射线的方法
(1)探测方法：
①组成射线的粒子会使气体或液体电离，以这些离子为核心，过饱和的蒸气会产生雾滴，过热液体会产生气泡。
②射线能使照相乳胶感光。
③射线能使荧光物质产生荧光。
(2)探测仪器：
①威耳逊云室：a.原理：粒子在云室内气体中飞过，使沿途的气体分子电离，过饱和酒精蒸气就会以这些离子为核心凝结成雾滴，于是显示出射线的径迹。
b.
②气泡室：气泡室的原理同云室的原理类似，所不同的是气泡室里装的是液体，如液态氢。
粒子通过过热液体时，在它的周围产生气泡而形成粒子的径迹。
③盖革—米勒计数器：
a．优点：GM计数器非常灵敏，使用方便。
b．缺点：只能用来计数，不能区分射线的种类。
2．核反应
(1)定义：原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核的过程。
(2)原子核的人工转变：
①1919年卢瑟福用α粒子轰击氮原子核，产生了氧的一种同位素，同时产生一个质子。
②卢瑟福发现质子的核反应方程：
N＋He→O＋H。
(3)遵循规律：质量数守恒，电荷数守恒。
3．人工放射性同位素
(1)同位素是指质子数相同、中子数不同的原子核。
(2)约里奥居里夫妇发现人工放射性同位素的方程：He＋Al→P＋n。
4．放射性同位素的应用与防护
(1)应用射线：应用射线可以测厚度、医疗方面的放射治疗、照射种子培育优良品种等。
(2)示踪原子：有关生物大分子的结构及其功能的研究，要借助于示踪原子。
(3)辐射与安全：人类一直生活在放射性的环境中，过量的射线对人体组织有破坏作用。要防止放射性物质对水源、空气、用具等的污染。
思考 医学上做放射治疗用的放射性元素，应用半衰期长的还是短的？为什么？
提示：短的。因为半衰期短的放射性废料容易处理。
2.放射性元素的衰变
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课程目标
你知道考古学家靠什么推断古化石的年代吗？
1.知道放射现象的实质是原子核的衰变。
2．知道两种衰变的基本性质，掌握原子核的衰变规律及实质。
3．理解半衰期的概念及影响因素。
4．会利用半衰期解决相关问题。
1．原子核的衰变
(1)衰变：原子核放出α粒子或β粒子，变成另一种原子核，这种变化称为原子核的衰变。
(2)衰变的种类和规律：
思考原子核发生α衰变时，新核在元素周期表中的位置发生怎样的变化？
提示：发生α衰变后，新核的电荷数减少2，在元素周期表上的位置前移两位。
2．半衰期
(1)定义：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间。
(2)特点：
①不同的放射性元素，半衰期不同，甚至差别非常大。
②放射性元素衰变的快慢是由核内部自身的因素决定的，跟原子所处的化学状态和外部条件没有关系。
(3)半衰期的应用：
利用半衰期非常稳定这一特点，可以通过测量其衰变程度来推断时间。
第五节 核力与结合能
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课程目标
在原子核中，质子和中子被约束在线度为10－15 m的区域内。由于质子带正电，中子不带电，质子之间的库仑力应该会使原子核爆裂开来，但实际上核子却紧紧吸引在一起。 是万有引力的作用吗？
1.知道核力的概念、特点及四种基本相互作用。
2．理解结合能和比结合能的概念。
3．知道质量亏损，理解爱因斯坦质能方程并能进行有关核能的计算。
1．核力和四种基本相互作用
（1）核力：原子核内核子之间的相互作用力。
（2）核力的特点：
①核力是强相互作用的一种表现，在原子核内，核力比库仑力大得多。
②核力是短程力，作用范围在1.5×10－15m之内。
③核力的饱和性：每个核子只跟邻近的核子发生核力作用。
（3）四种基本相互作用：
2．原子核中质子与中子的比例
（1）轻原子核：自然界中较轻的原子核，质子数与中子数大致相等。
（2）重原子核：对于较重的原子核，中子数大于质子数，越重的元素，两者相差就越大。
3．结合能
（1）结合能：把原子核分解为独立的核子需要吸收的能量；或核力把核子结合在一起放出的能量，称为原子核的结合能。
（2）比结合能：原子核的结合能与核子数之比称为比结合能。比结合能越大，原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定。
4．质能方程和质量亏损
（1）爱因斯坦质能方程：E＝mc2。
（2）质量亏损：组成原子核的核子的质量之和与原子核的质量之差叫作核的质量亏损。
（3）亏损的质量与释放的能量间的关系：ΔE＝Δmc2。
思考有人认为质量亏损就是核子的个数变少了，这种认识对不对？
提示：不对。在核反应中质量数守恒即核子的个数不变。
第六节 核裂变
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课程目标
核能作为一种新型能源，在人类的发展过程中所起的作用越来越重要。核反应堆中 发生着怎样的核反应？
1.知道什么是核裂变。
2．知道链式反应，并能计算核裂变释放的核能。
3．了解核反应堆的工作原理。
4．知道核电站的工作模式及核能发电的优缺点。
1．核裂变及链式反应
（1）裂变：铀核在被中子轰击后分裂成两块质量差不多的碎块，这类核反应叫原子核的裂变。
（2）典型核反应方程式：
裂变的产物是多样的，其中最典型的反应是铀核裂变生成钡和氪，同时放出3个中子。核反应方程式为：
＋→＋＋。
（3）链式反应：当一个中子引发一个铀核裂变后，反应释放出的中子又轰击其他原子核产生裂变，释放出的中子又轰击其他铀原子核……这样的反应一代接一代进行下去的过程，叫作裂变的链式反应。
（4）临界体积和临界质量：通常把裂变物质能够发生链式反应的最小体积叫作它的临界体积，相应的质量叫作临界质量。
（5）发生链式反应的条件：裂变物质的体积必须大于或等于临界体积，或裂变物质的质量必须大于或等于临界质量。
思考核的裂变能够自发地进行吗？
提示：不能。只有达到链式反应的条件时，才会发生重核的裂变。
2．核电站
（1）核电站：利用核能发电，它的核心设施是反应堆，它主要由以下几部分组成。
①燃料：铀棒。
②慢化剂：铀235容易捕获慢中子发生反应，采用石墨、重水或普通水作慢化剂。
③控制棒：为了控制能量释放的速度，就要想办法调节中子的数目，采用在反应堆中插入镉棒的方法，利用镉吸收中子的特性，就可以容易地控制链式反应的速度。
（2）工作原理：核燃料裂变释放能量，使反应区温度升高。
（3）能量输出：利用水或液态的金属钠等流体在反应堆内外循环流动，把反应堆内的热量传输出去，用于发电。
（4）核污染的处理：为避免射线对人体的伤害和放射性物质对水源、空气和工作场所造成的放射性污染，在反应堆的外面需要修建很厚的水泥层，用来屏蔽裂变反应放出的各种射线，核废料具有很强的放射性，需要装入特制的容器，深埋地下。
思考原子弹中是否需要镉棒作为控制棒？
提示：不需要。
第一节 电子的发现
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课程目标
现代人已能“看到”原子的模样，而在没有任何实验设施的过去，人们是怎样感知物质的结构的呢？J.J.汤姆孙又是怎样发现电子的呢？
1.知道阴极射线的产生及本质，电子是原子的组成部分，知道电子的电荷量和比荷。
2．了解J.J.汤姆孙发现电子的研究方法及发现电子的意义。
1．阴极射线
(1)实验装置：真空玻璃管、阴极、阳极和感应圈。
(2)实验现象：感应圈产生的高电压加在两极之间，玻璃管壁上发出荧光。
(3)阴极射线：荧光是由于玻璃受到阴极发出的某种射线的撞击而引起的，这种射线命名为阴极射线。
2．电子的发现
思考 阴极射线的发现说明了什么？
提示： 说明原子是可以再分的。
3.氢原子光谱
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课程目标
在太阳光下，如果我们将一个玻璃棱镜放在水平面上，在棱镜的背面会看到彩色的光带，你知道这种现象是如何产生的吗？
光的色散
1.了解光谱、连续谱和线状谱等概念。
2．知道氢原子光谱的实验规律。
3．知道经典理论的困难在于无法解释原子的稳定性和光谱分立特性。
1．光谱
(1)定义：用光栅或棱镜把各种颜色的光按波长展开，获得光的波长(频率)和强度分布的记录，即光谱。
(2)分类：有些光谱是一条条的亮线，这样的亮线叫谱线，这样的光谱叫线状谱。有的光谱看起来不是一条条分立的谱线，而是连在一起的光带，这样的光谱叫作连续谱。
(3)特征谱线：各种原子的发射光谱都是线状谱，说明原子只发出几种特定频率的光。不同原子的亮线位置不同，说明不同原子的发光频率是不一样的，因此这些亮线称为原子的特征谱线。
(4)光谱分析：
①定义：利用原子的特征谱线来鉴别物质和确定物质的组成成分，这种方法称为光谱分析。
②优点：灵敏度高。
思考利用白炽灯的光谱，能否检测出灯丝的成分？
提示：不能。因为白炽灯的光谱是连续谱，不是原子的特征谱线，因而无法检测出灯丝的成分。
2．氢原子光谱的规律
(1)研究光谱的意义：光是由原子内部电子的运动产生的，因此光谱研究是探索原子结构的重要途径。
(2)巴耳末公式：＝R(－)，n＝3,4,5，…
(3)巴耳末公式的意义：巴耳末公式以简洁的形式反映了氢原子的线状谱，即辐射波长的分立特征。
3．经典理论的困难
(1)卢瑟福核式学说的成就：卢瑟福的核式结构模型正确地指出了原子核的存在，很好地解释了α粒子散射实验。
(2)困难：经典物理学既无法解释原子的稳定性，又无法解释原子光谱的分立特征。
2.原子的核式结构模型
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课程目标
电子的发现说明原子是可以再分的，原子是有一定结构的。你知道哪些原子结构模型呢？
1.了解汤姆孙的原子结构模型。
2．了解α粒子散射实验现象、方法和结果。
3．知道卢瑟福原子结构模型的内容和意义。
4．知道原子和原子核的大小数量级。
5．领会卢瑟福的实验和科学方法，培养抽象思维能力。
1．α粒子的散射实验
(1)汤姆孙的原子模型：
汤姆孙于1898年提出了原子模型，他认为原子是一个球体，正电荷弥漫性地均匀分布在整个球体内，电子镶嵌在球中。
(2)α粒子散射实验：
①实验装置：α粒子源、金箔、放大镜和荧光屏。
②实验现象：
a．绝大多数α粒子穿过金箔后，基本沿原方向前进。
b．少数α粒子发生大角度偏转。
c．极少数α粒子的偏转角度大于90°，甚至有极个别α粒子几乎被“撞”了回来。
(3)结果：
卢瑟福通过α粒子散射实验，否定了汤姆孙的原子模型，建立了核式结构模型。
思考你认为α粒子散射实验的意义是什么？
提示：揭示了汤姆孙原子模型的局限性，为核式结构提供了实验基础。
2．卢瑟福的核式结构模型
(1)核式结构模型：1911年由卢瑟福提出，在原子中心有一个很小的核，叫原子核。它集中了全部的正电荷和几乎全部的质量，电子在核外空间运动。
(2)原子核的电荷与尺度：
第四节 玻尔的原子模型
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课程目标
按照经典电磁理论的说法，只要给原子提供一定的能量，原子就会由低能量状态跃迁到高能量状态。实际上对于某种元素的原子，只有吸收一些特定大小的能量原子才能从低能量状态向高能量状态跃迁，这是为什么呢？
1.知道玻尔原子理论基本假设的主要内容。
2．了解能级、跃迁、能量量子化以及基态、激发态等概念。
3．能用玻尔原子理论简单解释氢原子模型。
4．了解玻尔模型的不足之处及其原因。
1．玻尔原子理论的基本假设
(1)玻尔原子模型：
①原子中的电子在库仑引力的作用下，绕原子核做圆周运动。
②电子绕核运动的轨道是量子化的。
③电子在这些轨道上绕核的转动是稳定的，不产生电磁辐射。
(2)定态：
①当电子在不同轨道上运动时，原子处于不同的状态中，具有不同的能量，即原子的能量是量子化的，这些量子化的能量值叫作能级。
②原子中这些具有确定能量的稳定状态，称为定态。能量最低的状态叫作基态，其他的能量状态叫作激发态。
(3)跃迁：当电子从能量较高的定态轨道(其能量记为Em )跃迁到能量较低的定态轨道(能量记为En，m>n)时，会放出能量为hν的光子，该光子的能量hν＝Em－En，该式被称为频率条件，又称辐射条件。反之会吸收光子。
思考为什么原子光谱是线状谱？
提示：原子从高能级向低能级跃迁时，放出光子的频率是一定的，所以原子光谱是线状谱。
2．玻尔理论对氢原子光谱的解释
(1)解释巴耳末公式：
①按照玻尔理论，从高能级跃迁到低能级时辐射的光子的能量为hν＝Em－En。
②巴耳末公式中的正整数n和2正好代表能级跃迁之前和之后所处的定态轨道的量子数n和2。并且理论上的计算和实验测量的里德伯常量符合得很好。
(2)解释氢原子光谱的不连续性：原子从较高能级向低能级跃迁时放出光子的能量等于前后两能级差，由于原子的能级是分立的，所以放出的光子的能量也是分立的，因此原子的发射光谱只有一些分立的亮线。
3．玻尔模型的局限性
(1)玻尔理论的成功之处：玻尔的原子理论第一次将量子观念引入原子领域，提出了定态和跃迁的概念，成功地解释了氢原子光谱的实验规律。
(2)玻尔理论的局限性：对更复杂的原子发光，玻尔理论却无法解释，它的不足之处在于过多地保留了经典理论。把电子运动看成是经典力学描述下的轨道运动。
(3)电子云：根据量子观念，核外电子的运动服从统计规律，而没有固定的轨道，我们只能知道它们在核外某处出现的概率大小，画出来的图像就像云雾一样，稠密的地方就是电子出现概率大的地方，把它形象地称作电子云。
第一节 实验：探究碰撞中的不变量
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1．实验目的
（1）明确探究物体碰撞中的不变量的基本思路。
（2）探究一维碰撞中的不变量。
2．实验原理
（1）探究思路：
①一维碰撞：两个物体碰撞前沿同一直线运动，碰撞后仍沿这一直线运动，这种碰撞叫作一维碰撞。
②追寻不变量：在一维碰撞的情况下，设两个物体的质量分别为m1、m2，碰撞前的速度分别为v1、v2，碰撞后的速度分别为v1′、v2′，如果速度与我们规定的正方向一致，取正值，相反取负值，依次研究以下关系是否成立：
a．m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′；
b．m1v＋m2v＝m1v1′2＋m2v2′2；
c.＋＝＋。
探究以上各关系式是否成立，关键是准确测量和计算碰撞前与碰撞后的速度v1、v2、v1′、v2′。
（2）实验方案设计：
方案一：用气垫导轨完成两个滑块的一维碰撞。实验装置如图所示：
①质量的测量：用天平测量质量。
②速度的测量：利用公式v＝，式中Δx为滑块（挡光片）的宽度，Δt为计时器显示的滑块（挡光片）经过光电门所对应的时间。
③利用在滑块上增加重物的方法改变碰撞物体的质量。
④实验方法：
a．用细线将弹簧片压缩，放置于两个滑块之间，并使它们静止，然后烧断细线，弹簧片弹开后落下，两个滑块随即向相反方向运动（图甲）。
b．在两滑块相碰的端面上装上弹性碰撞架（图乙），可以得到能量损失很小的碰撞。
c．在两个滑块的碰撞端分别装上撞针和橡皮泥，碰撞时撞针插入橡皮泥中，把两个滑块连成一体运动（图丙），这样可以得到能量损失很大的碰撞。
方案二：利用等长悬线悬挂等大的小球实现一维碰撞。
实验装置如图所示：
①质量的测量：用天平测量质量。
②速度的测量：可以测量小球被拉起的角度，根据机械能守恒定律算出小球碰撞前对应 的速度；测量碰撞后两小球分别摆起的对应角度，根据机械能守恒定律算出碰撞后对应的两小球的速度。
③不同碰撞情况的实现：用贴胶布的方法增大两小球碰撞时的能量损失。
方案三：利用小车在光滑长木板上碰撞另一辆静止的小车实现一维碰撞。
实验装置如图所示：
①质量的测量：用天平测量质量。
②速度的测量：v＝，式中Δx是纸带上两计数点间的距离，可用刻度尺测量；Δt为小车经过Δx所用的时间，可由打点间隔算出。这个方案适合探究碰撞后两物体结合为一体的情况。
③碰撞的实现：两小车的碰撞端分别装上撞针和橡皮泥。碰撞时，撞针插入橡皮泥中，两小车连在一起运动。
3．实验器材
方案一：
气垫导轨、光电计时器、天平、滑块两个（带挡光片）、重物、弹簧片、细绳、弹性碰撞架、胶布、撞针、橡皮泥等。
方案二：
带细线的小球（两套）、铁架台、天平、量角器、坐标纸、胶布等。
方案三：
光滑长木板、打点计时器、纸带、小车（两个）、天平、撞针、橡皮泥等。
第三节 动量守恒定律
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课程目标
在冰壶赛场上，运动员把一个冰壶以一定的速度掷出撞击另一个冰壶，两个冰壶在碰撞前后的动量守恒吗？
1.了解系统、内力和外力的概念，理解动量守恒定律。
2．能用牛顿运动定律推导出动量守恒定律的表达式。
3．知道动量守恒定律的普遍性，能应用动量守恒定律解决问题。
1．系统 内力和外力
（1）系统：相互作用的两个或两个以上的物体组成的研究对象称为一个力学系统。
（2）内力：系统内两物体间的相互作用力称为内力。
（3）外力：系统以外的物体对系统的作用力称为外力。
2．动量守恒定律
（1）内容：如果一个系统不受外力，或者所受外力的矢量和为零，这个系统的总动量保持不变。这就是动量守恒定律。
（2）守恒条件：系统不受外力或所受外力的矢量和为零。
（3）表达式：m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′。
思考动量守恒的条件和动能守恒的条件有什么不同？
提示：系统不受外力或所受外力的矢量和为零，系统动量守恒；物体所受合力做的功为零，物体的动能守恒。
3．动量守恒定律的普适性
动量守恒定律是一个独立的实验规律，它适用于目前为止物理学研究的一切领域。
思考牛顿运动定律的适用范围是什么？
提示：牛顿运动定律只适用于低速、宏观运动物体。
第二节 动量和动量定理
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情境导入
课程目标
用一条细线悬挂着一个重物，把重物拿到悬挂点附近，然后释放，重物可以把细线拉断。如果在细线上端拴一段橡皮筋，再把重物拿到悬挂点附近释放，细线可能就不会被拉断了（如图所示）。想想这是什么道理。
1.理解动量和动量变化的矢量性，会计算一条直线上的物体动量的变化。
2．理解冲量的意义和动量定理及其表达式。
3．能利用动量定理解释有关现象和解决实际问题。
4．理解动量与动能、动量定理与动能定理的区别。
1．动量
（1）定义：物理学中把物体的质量m跟运动速度v的乘积mv叫作动量。
（2）公式：p＝mv。
（3）单位：在国际单位制中，动量的单位是千克米每秒，符号为 kg·m/s。
（4）矢量性：由于速度是矢量，所以动量是矢量，它的方向与速度的方向相同，运算遵循平行四边形定则。
2．动量的变化量
（1）定义：物体在某段时间内末动量与初动量的矢量差（也是矢量），Δp＝p′－p（矢量式）。
（2）动量始终保持在一条直线上时的运算：选定一个正方向，动量、动量的变化量用带正、负号的数值表示，从而将矢量运算简化为代数运算（此时的正、负号仅表示方向，不表示大小）。
思考物体动量的决定因素是什么？速度变化时，动量一定会变化吗？
提示：动量由质量和速度共同决定。无论是速度的大小发生变化还是方向发生变化，动量都会发生变化。
3．冲量
（1）定义：力F与力的作用时间t的乘积叫作力的冲量。
（2）表达式：I＝F·t。
（3）单位：在国际单位制中，冲量的单位是牛·秒，符号是N·s。
（4）矢量性：冲量是矢量，力的冲量方向跟力的方向相同。
4．动量定理
（1）表述：物体在一个过程始末的动量变化量等于它在这个过程中所受力的冲量。
（2）表达式：mv′－mv＝Ft，或p′－p＝I。
（3）适用条件：动量定理不仅适用于恒力，也适用于变力。
（4）说明：对于变力的冲量，动量定理中的F应理解为变力在作用时间内的平均值。
第五节 反冲运动 火箭
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课程目标
2013年12月15日晚，正在月球上开展科学探测工作的嫦娥三号着陆器与玉兔号月球车顺利互拍，这也是五星红旗首次在地外天体成像，表明我国的探月工程又向前迈进了一大步。航天器的发射离不开火箭，你知道火箭的工作原理吗？
1.知道反冲运动的原理，会应用动量守恒定律解决有关反冲运动的问题。
2．知道火箭的原理及其应用。
3．了解航天技术的发展和宇宙航行。
1．反冲运动
（1）定义：如果一个静止的物体在内力的作用下分裂为两个部分，一部分向某个方向运动，另一部分必然向相反的方向运动。这个现象叫作反冲。
（2）特点：①物体的不同部分在内力作用下向相反的方向运动。②反冲运动中，相互作用力一般较大，通常可以用动量守恒定律来处理。
（3）反冲现象的应用及防止。
①应用：农田、园林的喷灌装置是利用反冲使水从喷口喷出时，一边喷水一边旋转。
②防止：用枪射击时，由于枪身的反冲会影响射击的准确性，所以用步枪射击时要把枪身抵在肩部，以减少反冲的影响。
思考 划船时，船桨向后划水，水对桨有向前的推力，是不是也应用了反冲现象？
提示：反冲是物体在内力作用下分裂为两部分，它们的运动方向相反。划船时，水不是船的一部分，所以不是反冲现象。
2．火箭
（1）工作原理：利用反冲运动，火箭燃料燃烧产生的高温、高压燃气从尾喷管迅速喷出时，使火箭获得巨大的速度。
（2）影响火箭获得速度大小的因素。
①喷气速度：现代液体燃料火箭的喷气速度约为2 000～4 000 m/s。
②质量比：指火箭起飞时的质量与火箭除燃料外的箭体质量之比。喷气速度越大，质量比越大，火箭获得的速度越大。
第四节 碰撞
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情境导入
课程目标
五个完全相同的金属球沿直线排列并彼此邻接，把最左端的小球拉高释放，撞击后发现最右端的小球摆高，而其余四球不动，你知道这是为什么吗？
1.了解弹性碰撞、非弹性碰撞、对心碰撞和非对心碰撞，知道碰撞现象的特点。
2．会应用动量、能量观点分析和解决一条直线上的碰撞问题。
3．了解粒子的散射现象，进一步了解动量守恒定律的普适性。
1．常见的碰撞类型
思考 在非弹性碰撞过程中，系统的动能有损失，能否说明碰撞过程能量不守恒？
提示：碰撞过程中能量守恒，损失的动能变成了其他形式的能。
2．弹性碰撞实例分析
实例：A球碰撞原来静止的B球。
续表
思考 两物体在光滑的水平桌面上运动并碰撞时，是否发生弹性碰撞？
提示：不一定。是否发生弹性碰撞取决于两物体的机械能有没有损失。
3．散射
（1）微观粒子相互接近时并不发生直接接触，因此，微观粒子的碰撞又叫作散射。
（2）由于粒子与物质微粒发生对心碰撞的概率很小，所以，多数粒子在碰撞后飞向四面八方。
