课件15张PPT。第十六章 动量守恒定律第一节 实验：探究碰撞中的不变量生活中的各种碰撞现象撞车生活中的各种碰撞现象打桩机打桩 碰撞是日常生活、生产活动中常见的一种现象，两个物体发生碰撞后，速度都发生变化．
两个物体的质量比例不同时，它们的速度变化也不一样．
物理学中研究运动过程中的守恒量具有特别重要的意义，本节通过实验探究碰撞过程中的什么物理量保持不变(守恒)． 如图所示，A、B是悬挂起
来的钢球，把小球A拉起使其悬
线与竖直线夹一角度a，放开后
A球运动到最低点与B球发生碰
撞，碰后B球摆幅为β角．
如两球的质量mA=mB，碰后A球静止，B球摆角β=α，这说明A、B两球碰后交换了速度；
如果mA>mB，碰后A、B两球一起向右摆动；
如果mA 以上现象说明A、B两球碰撞后，速度发生了变化，当A、B两球的质量关系发生变化时，速度变化的情况也不同．1、一维碰撞
我们只研究最简单的情况——两个物体碰撞前沿同一直线运动，碰撞后仍沿同一直线运动．
这种碰撞叫做一维碰撞．实验探究的基本思路 2．追寻不变量
在一维碰撞的情况下与物体运动有关的量只有物体的质量和物体的速度．
设两个物体的质量分别为m1、m2，碰撞前它们速度分别为v1、v2，碰撞后的速度分别为v1’、v2’．
规定某一速度方向为正．
碰撞前后速度的变化和物体的质量m的关系，我们可以做如下猜测： ①碰撞前后物体质量不变，但质量并不描述物体的运动状态，不是我们追寻的“不变量”．
②必须在各种碰撞的情况下都不改变的量，才是我们追寻的不变量． 1．实验必须保证碰撞是一维的，即两个物体在碰撞之前沿同一直线运动，碰撞之后还沿同一直线运动;
2．用天平测量物体的质量；
3．测量两个物体在碰撞前后的速度．
速度的测量：可以充分利用所学的运动学知识，如利用匀速运动、平抛运动，并借助于斜槽、气垫导轨、打点计时器和纸带等来达到实验目的和控制实验条件．实验条件的保证、实验数据的测量 将打点计时器固定在光滑桌面的一端，把纸带穿过打点计时器，连在小车的后面。让小车A运动，小车B静止。在两小车的碰撞端分别装上撞针和橡皮泥，碰撞时撞针插入橡皮泥中，把两个小车连接成一体(如上图)。通过纸带测出它们碰撞前后的速度。用小车研究碰撞实验记录及分析(a-1)实验记录及分析(a-2)实验记录及分析(a-3)实验记录及分析(a-4)小结 基本思路
(一维碰撞)与物体运动有关的物理量可能有哪些？
碰撞前后哪个物理量可能是不变的？需要考虑
的问题碰撞必须包括各种情况的碰撞;
物体质量的测量(天平);
碰撞前后物体速度的测量(利用光电门或打点计时器等).作业：P6①②课件16张PPT。http://lihua.enteach.net第十六章 动量守恒定律第二节 动量守恒定律（一）动量上节的探索使我们看到，不论哪一种形式的碰
撞，碰撞前后物体mv的矢量和保持不变。物理学中把mv定义为动量，用p表示。说明：1、动量是矢量，其方向就是v的方向。2、动量是状态量，对应的是时刻的概念。3、单位是kg.m/s。4、动量运算遵循平行四边形法则。笛卡儿最先提出了动量具有守恒性的思想，把物体的质量与速率的乘积叫做动量。1668年，惠更斯在《关于碰撞对物体运动的影响》一文中，明确指出了动量的方向性和守恒性。牛顿用质量与速度的乘积定义动量，表述了动量的方向性及守恒关系。有关史实例题1一个质量是0.1kg的钢球，以6m/s的速度水平
向右运动，碰到一个坚硬的障碍物后被弹回,
沿着同一直线以6m/s的速度向左运动，碰撞
前后钢球的动量各是多少？碰撞前后钢球的
动量变化了多少？正方向注意：动量是矢量，解决此类问题都要首先选取正方向。本题选向右为正方向。碰前：碰后：动量的变化：系统 内力和外力系统：两个或两个以上的物体组成的研究对象。内力：系统物体之间的相互作用力。外力：系统外的物体对系统的作用力。动量守恒定律内容：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。公式表示：对于两个物体组成的系统，可表为：说明：1、动量守恒定律是矢量表达式。2、在总动量一定的情况下，每个物体的动量
可以发生很大的变化。3、必须正确区分内力和外力。满足动量守恒的三种情况：1、系统不受外力或者所受外力的矢量和为零。2、系统内物体之间的内力远远大于外力（例
如手榴弹爆炸）。3、系统所受合外力不为零，但在某一方向上
受力为零，则在系统这一方向上动量守恒。应用动量守恒定律解题的一般步骤：1、明确研究对象（选某个物体或某几个物体
构成的系统）。2、对研究对象进行受力分析，判断是否满足
动量守恒的条件。（前面介绍的三种情况）。3、条件成立，则根据动量守恒定律列方程。
（注意要选取正方向）。4、求解，验证。例题2(课本)练习1：甲、乙两位同学静止在光滑的冰面上，甲推
了乙一下，结果两人向相反方向滑去。甲推
乙前，他们的总动量为零。甲推乙后，他们
都有了动量，总动量还等于零吗？已知甲的
质量为50kg，乙的质量为45kg，甲乙的速率
之比是多大？解：选甲乙两人构成的系统为研究对象。因为在光滑冰面上的摩擦力可以忽略，故系统所受外力的矢量和为零，满足动量守恒的条件。所以甲推乙后，他们的总动量仍然为零。取甲的运动方向为正方向，由动量守恒定律练习关于动量守恒定律的各种理解中，正确的是：
A.相互作用的物体如果所受外力的合力为零，则它们的总动量保持不变；
B.动量守恒是指相互作用的物体在相互作用前后动量保持不变；
C.无论相互作用力是什么性质的力，只要系统满足守恒条件，动量守恒定律都适用；
D.系统物体之间的作用力对系统的总动量没有影响。ACD谢谢！课件9张PPT。第十六章 动量守恒定律第三节 动量守恒定律（二）两个小球的总动量P= A Bv1v2m1m2v2>v1P1+P2=m1v1+ m2v2，当B追上A时，两球发生碰撞，设碰撞后的速度分别是v‘1和v'2碰撞后的总动量为P’=设碰撞过程中AB两球所受的平均作用力分别是F1和F2，力的作用时间是t，则根据动量定理得P1’+P2’ = m1v'1+ m2v'2F1t= m1v'1- m1v1F2t= m2v'2- m2v2而F1=-F2光滑平面一、动量守恒定律与牛顿运动定律 F1t=-F2t
m1v1’- m1v1=-(m2v2’- m2v2)
m1v1+ m2v2= m1v'1+ m2v'2
P=P’ （碰撞前后的总动量不变）△P1= -△P2二、动量守恒定律的普适性所有相互作用的系统（微观粒子、天体）例1：容器B置于光滑水平面上，小球A在容器中沿光滑水平底面运动，与器壁发生碰撞，则AB组成的系统动量守恒吗？例2：水平面上两个小木块，质量分别为m1、m2，且m2=2m1，如图，烧断细绳后，两木块分别向左右运动，若它们与水平面的动摩擦因数u1=2u2，则在弹簧伸长的过程中（弹簧质量不计）
1、系统动量守恒吗？
2、两木块动量大小之比：1：1守恒例3：斜面B置于光滑水平面上，物体A沿光滑斜面滑下，则AB组成的系统动量守恒吗？
思考1：为什么人站在置于光滑水平面的车上，
连续的敲打车的一端只能左右反复地运动呢？ 思考2：一热气球正在匀速上升，突然从气球里掉出来一个物体，其后若把热气球和掉出来的物体看成一个系统，动量守恒吗？再见课件12张PPT。第十六章 动量守恒定律第四节 碰撞一、弹性碰撞与非弹性碰撞1、概念：碰撞中的相互作用力存在摩擦力或介质阻力，碰撞中有内能或其它形式能的产生，相互作用后，系统的动能减少。碰撞中的相互作用力是弹力、电场力，碰撞中只有物体间动能、势能的转化，相互作用前后，系统的动能保持不变。弹性碰撞:非弹性碰撞:完全非弹性碰撞:两个物体碰撞后结为一体，系统的动能减少最多2、弹性碰撞研究: ① 若m1=m2 ，可得v1’=0 ，v2’=v1 ， 相当于 两球交换速度． ③若 m2>>m1 ， 则v1’= -v1 ， v2’=0 ． ④ 若 m1 >> m2 ， 则v1’= v1，v2’=2v1 ． ② 若m1>m2 ， 则v1’>0；且v2’一定大于0
若m1 3、非弹性碰撞：4、完全非弹性碰撞：2.非对心碰撞:碰撞前后物体不在同一条直线上运动,且碰撞后速度都偏离原来方向，也称为斜碰。二、对心碰撞与非对心碰撞1. 对心碰撞:碰撞前后物体在同一条直线上运动，也叫正碰. 粒子散射后,速度方向向着各个方向.散射是研究物质微观结构的重要方法——卢瑟福做α粒子散射实验，提出了原子的核式结构学说。三、散射--微观粒子的碰撞碰撞的规律:1. 遵循动量守恒定律.2. 能量不会增加.3. 物体位置不突变.4. 碰撞只发生一次.内力远大于外力.只有弹性碰撞的动能守恒.但速度可以突变.在没有外力的情况下,不是分离就是共同运动. 例1.在光滑水平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，发生正碰。已知碰撞过程中总机械能守恒，两球压缩最紧时的弹性势能为Ep，则碰前A球的速度等于 （ ）解：设碰前A球的速度等于v0，
两球压缩最紧时的速度为v1， 由动量守恒定律 mv0=2mv1 由机械能守恒定律 1/2 × mv02= 1/2×2mv12 +EPC例2.甲乙两小孩各乘一辆冰车在水平冰面上游戏．甲和他的冰车的总质量共为M=30kg，乙和他的冰车的总质量也是30kg．游戏时，甲推着一质量为m=15km的箱子，和他一起以大小为v0=2m/s的速度滑行．乙以同样大小的速度迎面滑来．为了避免相撞，甲突然将箱子沿冰面推给乙，箱子到乙处时乙迅速把它抓住．若不计冰面的摩擦力，求甲至少要以多大的速度(相对于地面)将箱子推出，才能避免和乙相碰？解：由动量守恒定律（向右为正）对甲、乙和箱(M+M+m)V1=(M+m-M)V0 对甲和箱（向右为正）
(M+m)V0=MV1+mvx 对乙和箱
-MV0+mvx =(M+m)V1VX=5.2m/s V1=0.4m/s练习：用轻弹簧相连的质量均为m=2㎏的A、B两物体都以v=6m/s的速度在光滑的水平地面上运动，弹簧处于原长，质量M = 4㎏的物体C静止在前方，如图所示。B与C碰撞后二者粘在一起运动，在以后的运动中，求：
（1）当弹簧的弹性势能最大时物体A的速度。
（2）弹性势能的最大值是多大？ 课件13张PPT。第十六章 动量守恒定律第五节 反冲运动 火箭学习目标
1、进一步巩固动量守恒定律
2、知道反冲运动和火箭的工作原理
3、了解反冲运动的应用
4、了解航天技术的发展和应用提问：实验1、2中，气球、车为什么会向后退呢？实验3中，细管为什么会旋转起来呢？1.定义: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相反方向运动。这就是反冲运动。2.特点：在反冲运动中，系统的合外力一般不为零；但反冲运动中如果属于内力远大于外力的情况，可认为反冲运动中系统动量是守恒的。一.反冲运动:二.反冲运动的应用和防止 美国：隐形“117”美国：F16法国幻影”2000自行火炮为什么要装在履带式的车辆上呢？
履带表面有较深的突起抓地钩型设计？
摩擦系数较大，止退。
止退犁，看到了吗？止退犁上又有两个液压缓冲器。这一切都是为了提高火炮的连射时的命中精度而精心设计的。榴弹炮①介绍一下我国古代的火箭。？
②现代的火箭与古代火箭有什么相同和不同之处？
③现代火箭主要用途是什么？
④现代火箭为什么要采用多级结构？ 思考题：？三.火箭:最早的载人火箭的记录是明代一名叫万户的人，他坐在绑有几十支火箭的椅子上。手拿两个大风筝，叫人点燃火箭，想使自己飞上天去，但他失败了，而且为此献出了生命。他的为科学献身的精神是令人敬佩和值得我们学习的。M为火箭开始时的质量，m为火箭喷气终止时质量，v为相对地面的喷气速度，则火箭的最终速度为Vm，则有：单级火箭的最终速度火箭喷气发动机每次喷出m=200g的气体，喷出气体相对地面的速度为v=1000m/s，设火箭的初质量M=300kg，发动机每秒喷气20次在不考虑地球引力及空气阻力的情况下，火箭1s末的速度为 m/s例题：练习：质量为M的气球上有一质量为m的人，共同静止在距地面高H的空中，现在从气球中放下一根不计质量的软绳至少为多长，人才能安全到达地面？课件17张PPT。第十六章 动量守恒定律第六节 用动量概念表示牛顿第二定律一、用动量概念表示牛顿第二定律 假设物体m受到恒力F的作用，做匀变速直线运动。在时刻t物体的初速度为v，在时刻t′的末速度为v′牛顿第二定律的另一种表达方式：
F=?P/?t
表示：物体动量的变化率等于它所受到的力二、动量定理1、冲量：力与力的作用时间的乘积
表达式：I=Ft
单位：N.s
物理意义：反映了力的作用对时间的积累效应
方向：冲量是矢量，恒力的冲量与力的方向相同例一、放在水平面上质量为m的物体，用一水平力F推它t秒，但物体始终没有移动，则这段时间内F对物体的冲量为（ ）
A、0 B、Ft
C、mgt D、不能确定2、动量定理
内容：物体在一个过程始末的动量变化量等于它在这个过程中所受合外力的冲量.
表达式：P′-P=I
mv′-mv=F(t′-t)3、对动量定理的理解
A、动量定理是矢量式，合外力的冲量方向与物体动量变化的方向相同．
B、动量定理的适用范围
动量定理不但适用于恒力，也适用于随时间变化的变力，对于变力情况，动量定理中的F应理解为变力在作用时间内的平均值．课本例题：
一个质量为0.18㎏的垒球，以25 m/s的水平速度飞向球棒，被球棒打击后，反向水平飞回，速度的大小为45m/s，设球棒与垒球的作用时间为0.01s，球棒对垒球的平均作用力有多大？ I和ΔP可以互求，当力为恒力时往往用Ft来求；当力为变力是，只能用ΔP来求。C、应用动量定理解题的一般步骤
（1）确定研究对象和物理过程，(研究对象可以是一个物体，也可以是质点组。研究过程的各个阶段物体的受力情况可能不同)并对研究对象做出受力分析．
（2）选定正方向，确定在物理过程中研究对象所受合外力的冲量和动量的变化量．
（3）由动量定理列等式，统一单位后代入数据求解．4、定性讨论动量定理的应用在动量变化一定的情况下,如果需要增大作用力,必须缩短作用时间.如果需要减小作用力,必须延长作用时间-------缓冲作用.
请你举一些动量定理应用的实例？例三、如图所示，把重物G压在纸带上，用一水平力缓缓拉动纸带，重物跟着一起运动；若迅速拉动纸带，纸带将会从重物下抽出，解释这种现象的正确说法是（ ）
A、在缓慢拉动纸带时，纸带给重物的摩擦力大
B、在迅速拉动纸带时，纸带给重物的摩擦力小
C、在缓慢拉动纸带时，纸带给重物的冲量大
D、在迅速拉动纸带时，纸带给重物的冲量小小结：动量定理：合外力的冲量等于物体的动量变化．
动量定理在生产生活中有广泛的应用．作业：
蹦床是运动员在一张绷紧的弹性网上蹦跳、翻滚并做各种空中动作的运动项目。一个质量为60kg的运动员，从离水平网面3.2m高处自由下落，着网后沿竖直方向蹦回离水平网面5.0m高处。已知运动员与网接触的时间为1.2s。求这段时间内网对运动员的平均作用力。（g取10m/s2)课件16张PPT。第十七章 波粒二象性第一节 能量量子化：物理学的新纪元19世纪末页，牛顿定律在各个领域里都取得了很大的成功：在机械运动方面不用说，在分子物理方面，成功地解释了温度、压强、气体的内能。在电磁学方面，建立了一个能推断一切电磁现象的 Maxwell方程。另外还找到了力、电、光、声----等都遵循的规律---能量转化与守恒定律。当时许多物理学家都沉醉于这些成绩和胜利之中。他们认为物理学已经发展到头了。
材料鉴赏:于是1900年英国物理学家开尔文在瞻望20世纪物理学的发展的文章中说到：
也就是说：物理学已经没有什么新东西了，后一辈只要把做过的实验再做一做，在实验数据的小数点后面在加几位罢了！ 但开尔文毕尽是一位重视现实和有眼力的科学家，就在上面提到的文章中他还讲到：这两朵乌云是指什么呢？后来的事实证明，正是这两朵乌云发展成为一埸革命的风暴，乌云落地化为一埸春雨，浇灌着两朵鲜花。普朗克量子力学的诞生相对论问世这两朵乌云到底是什么回事呢？经典力学量子力学相对论微观领域高速领域波粒二象性 第1节
能量量子化:物理学的新纪元思考与讨论1:
在火炉旁边有什么感觉?
投在炉中的铁块开始是什么颜色?过一会有是什么颜色?任何温度下，宏观物体都要向外辐射电磁波。电磁波能量的多少，以及电磁波按波长的分布都与温度有关，故称为热辐射。室温时 波长较长的电磁波
高温 波长较短的电磁波热辐射的主要成分:无论是高温物体还是低温物体，都有热辐射，所辐射的能量及其按波长的分布都随温度而变化。一、热辐射热辐射解释：大量带电粒子的无规则热运动引起的。物体中每个分子、原子或离子都在各自平衡位置附近以各种不同频率作无规则的微振动，每个带电微粒的振动都会产生变化的电磁场，从而向外辐射各种波长的电磁波，形成连续的电磁波谱。热平衡状态：向外发射的电磁波能量=从外界吸收的能量 思考与讨论2：一座建设中的楼房还没安装窗子，尽管室内已经粉刷，如果从远处看，把窗内的亮度与楼房外墙的亮度相比，你会发现什么？为什么？二、黑体与黑体辐射⑴定义：如果一个物体在任何温度下，对任何波长的电磁波都完全吸收，而不反射与透射，则称这种物体为绝对黑体，简称黑体。用不透明材料制成一空心容器，
壁上开一小孔，可看成绝对黑体⑵说明：
①黑体是个理想化的模型。
例：开孔的空腔，远处的窗口等可近似看作黑体。
②对于黑体，在相同温度下的辐射规律是相同的。三、黑体辐射的实验规律1）测量黑体辐射的实验原理图：2）辐射强度：
单位时间内从物体单位面积上所发射的各种波长的总辐射能，称为辐射强度。斯特藩——玻耳兹曼定律实验发现：随温度的升高
①各种波长的辐射强度都在增加；
②当绝对黑体的温度升高时，辐射强度的最大值向短波方向移动。3)维恩位移定律4) 经典物理学所遇到的困难——解释实验曲线1）维恩的半经验公式：公式适合于短波波段，
长波波段与实验偏离。公式只适用于长波段, 而在紫外区与实验不符,
----紫外灾难2）瑞利----金斯公式玻尔兹曼常数 k =1.380658?10-23J/K普朗克的拟合结果四、能量子：超越牛顿的发现? 普朗克能量子假说*辐射物体中包含大量振动着的带电微粒，它们的能量是某一最小能量的整数倍 E=nε n=1,2,…
ε叫能量子，简称量子，n为量子数，它只取正整数——能量量子化 * 振子只能一份一份地按不连续方式辐射或吸收能量 h=6.626?10-34焦耳。----普朗克常数 *对于频率为?的谐振子，最小能量为：
ε=h ?意义：
Planck抛弃了经典物理中的能量可连续变化、物体辐射或吸收的能量可以为任意值的旧观点，提出了能量子、物体辐射或吸收能量只能一份一份地按不连续的方式进行的新观点。这不仅成功地解决了热辐射中的难题，而且开创物理学研究新局面，标志着人类对自然规律的认识已经从从宏观领域进入微观领域，为量子力学的诞生奠定了基础。课件30张PPT。第十七章 波粒二象性第二节 科学的转折：光的粒子性一、光电效应现象点击演示：光电效应实验：用紫外线照射锌板可清楚看到：
灵敏验电器指针张开金属在光（包括不可见光）的照射下，从表
面逸出电子的现象叫 光电效应发射出来的电子叫光电子光电子定向移动形成的电流叫光电流在紫外线的照射下，有电子从锌板飞出，锌板带了正电。2、存在着遏止电压和截止频率下面我们来继续探讨
二、光电效应的基本规律3、效应具有瞬时性1、存在着饱和电流1、存在着饱和电流实验表明：
入射光越强，饱和电流越大；
入射光越强，单位时间内发射的光电子数越多。光照不变，增大UAK，G表中电流达到某一值后不再增大，即达到饱和值。因为光照条件一定时，K发射的电子数目一定。单色光阳极阴极2、存在着遏止电压和截止频率使光电流减小到零的反向电压加反向电压，如右图所示：光电子所受电场力方向与光电子速度方向相反，光电子作减速运动。若最大的初动能U=0时，I≠0，因为电子有初速度则I=0，式中UC为遏止电压我们来看如图所示的实验：实验表明:对于一定颜色(频率)的光, 无论光的强弱如何,遏止电压是一样的.当图中电流表G 的读数为0时，伏特表V的读数就是下式中的“Uc”。阳极阴极2、存在着遏止电压和截止频率科学家曾做过类似于左图 的实验，他们用不同的单色光照射某种金属，看看哪些频率的光照射时能产生光电效应。再用不同的单色光照射别的金属，又看看哪种频率的光照射时产生光电效应。任何一种金属，都有一个截止频率，入射光的频率必
须大于这个截止频率才能产生光电效应，低于这个频
率的光，无论光强怎样大，也不能产生光电效应。不
同金属的截止频率不同。经研究后发现：3、效应具有瞬时性实验结果：即使入射光的强度非常微弱，只要入射光频率大于被照金属的极限频率，电流表指针也几乎是随着入射光照射就立即偏转。更精确的研究推知，光电子发射所经过的时间不超过10－9 秒（这个现象一般称作“光电子的瞬时发射”）。光电效应在极短的时间内完成 以上三个结论都与实验结果相矛盾的，所以无法用经典的波动理论来解释光电效应。三、光电效应解释中的疑难逸出功W0使电子脱离某种金属所做功的最小值，叫做这种金属的逸出功。①光越强，光电子的初动能应该越大，所以遏止电压UC应与光的强弱有关。②不管光的频率如何，只要光足够强，电子都可获得足够能量从而逸出表面，不应存在截止频率。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表面所需的能量，这个时间远远大于10 S。-9实验表明:对于一定颜色(频率)的光, 无论光的强弱如何,遏止电压是一样的.温度不很高时，电子不能大量逸出，是由于受到金属表面层的引力作用，电子要从金属中挣脱出来，必须克服这个引力做功。四、爱因斯坦的光电效应方程（1）光子：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h ν。这些能量子后来被称为光子。爱因斯坦的光子说爱因斯坦从普朗克的能量子说中得到了启发，他提出：（2）爱因斯坦的光电效应方程四、爱因斯坦的光电效应方程（1）光子：或——光电子最大初动能 ——金属的逸出功 W0一个电子吸收一个光子的能量hν后，一部分能量用来克服金属的逸出功W0，剩下的表现为逸出后电子的初动能Ek，即：（3）光子说对光电效应的解释①爱因斯坦方程表明，光电子的初动能Ek与入射光的频率成线性关系，与光强无关。只有当hν>W0时，才有光电子逸出， 就是光电效应的截止频率。②电子一次性吸收光子的全部能量，不需要积累能量的时间，光电流自然几乎是瞬时发生的。③光强较大时，包含的光子数较多，照射金属时产生的光电子多，因而饱和电流大。思考与讨论？课本P36练习课本例题P36分析由上面讨论结果可得： 对于一定金属，逸出功W0是确定的，电子电荷e和普朗克常量h都是常量。所以遏止电压UC与光的频率ν之间是线性关系练习课本例题P36分析由上面讨论结果可得：遏止电压Uc与光电子的最大初动能Ek有关Ek越大， Uc越高；Uc为零，Ek为零，即没有光电子所以与遏止电压Uc=0对应的频率应该是截止频率νc由以上分析可知：根据数据作Uc—ν图象即可求得遏止电压Uc=0对应的频率就是截止频率νc1.光的散射光在介质中与物质微粒相互作用,因而传播方向发生改变,这种现象叫做光的散射2.康普顿效应 1923年康普顿在做 X 射线通过物质散射的实验时，发现散射线中除有与入射线波长相同的射线外，还有比入射线波长更长的射线，其波长的改变量与散射角有关，而与入射线波长 和散射物质都无关。五、康普顿效应3、康普顿散射的实验装置与规律：晶体 光阑探
测
器?0散射波长?康普顿正在测晶体对X 射线的散射 按经典电磁理论：
如果入射X光是某
种波长的电磁波，
散射光的波长是
不会改变的！康普顿散射曲线的特点： 1.除原波长?0外出现了移向长波方向的新的散射波长? 。 2.新波长? 随散射角的增大而增大。 散射中出现 ?≠?0 的现象，称为康普顿散射。波长的偏移为称为电子的Compton波长只有当入射波长?0与?c可比拟时，康普顿效应才显著，因此要用X射线才能观察到康普顿散射，用可见光观察不到康普顿散射。波长的偏移只与散射角? 有关，而与散射物质
种类及入射的X射线的波长?0 无关，?c = 0.0241?=2.41?10-3nm（实验值）遇到的困难经典电磁理论在解释康普顿效应时2. 无法解释波长改变和散射角的关系。射光频率应等于入射光频率。其频率等于入射光频率，所以它所发射的散过物质时，物质中带电粒子将作受迫振动，1. 根据经典电磁波理论，当电磁波通光子理论对康普顿效应的解释 康普顿效应是光子和电子作弹性碰撞的子能量几乎不变，波长不变。小于原子质量，根据碰撞理论， 碰撞前后光光子将与整个原子交换能量,由于光子质量远2. 若光子和束缚很紧的内层电子相碰撞，是散射光的波长大于入射光的波长。 部分能量传给电子,散射光子的能量减少，于1. 若光子和外层电子相碰撞，光子有一结果，具体解释如下： 4.康普顿散射实验的意义（1）有力地支持了爱因斯坦“光量子”假设； （2）首次在实验上证实了“光子具有动量”
的假设；（3）证实了在微观世界的单个碰撞事件中，
动量和能量守恒定律仍然是成立的。康普顿的成功也不是一帆风顺的，在他早期的
几篇论文中，一直认为散射光频率的改变是由于
“混进来了某种荧光辐射”；在计算中起先只
考虑能量守恒，后来才认识到还要用动量守恒。康普顿于1927年获诺贝尔物理奖。康普顿,1927年获诺贝尔物理学奖(1892-1962)美国物理学家1925—1926年，吴有训用银的X射线(?0 =5.62nm)
为入射线, 以15种轻重不同的元素为散射物质，吴有训对研究康普顿效应的贡献1923年,参加了发现康普顿效应的研究工作.对证实康普顿效应作出了
重要贡献。六、光子的能量和动量动量能量是描述粒子的,
频率和波长则是用来描述波的本节课小结光的粒子性一、光电效应现象二、光电效应的基本规律2、存在着遏止电压和截止频率3、效应具有瞬时性1、存在着饱和电流入射光越强，饱和电流越大;
入射光越强，单位时间内发射的光电子数越多.入射光的频率低于截止频率时不能发生光电效应，不同金属的截止频率不同；（3）光子说对光电效应的解释（2）爱因斯坦的光电效应方程四、爱因斯坦的光电效应方程（1）光子：三、光电效应解释中的疑难五、康普顿效应六、光子的动量五、康普顿效应课件11张PPT。第十七章 波粒二象性第三节 崭新的一页：粒子的波动性光子的动量和光子能量可以分别表示为：与Ｐ与ε是描述粒子性的，λ、ν是描述波动性的，h则是连接粒子和波动的桥梁复习:光的波粒二象性崭新的一页:
粒子的波动性德布罗意 (due de Broglie, 1892-1960) 1923年，德布罗意最早想到了这个问题，并且大胆地设想，对于光子的波粒二象性会不会也适用于实物粒子。光具有粒子性，又具有波动性。光子能量和动量为 上面两式左边是描写粒子性的 E、P；右边是描写波动性的 ?、?。 将光的粒子性与波动性联系起来。实物粒子：静止质量不为零的那些微观粒子。一切实物粒子都有具有波粒二象性。实物粒子的波粒二象性的意思是：微观粒子既表现出粒子的特性，又表现出波动的特性。实物粒子的波称为德布罗意波或物质波，物质波的波长称为德布罗意波长。德布罗意关系式 德布罗意把爱因斯坦对光的波粒二象性描述应用到实物粒子，动量为 P 的粒子波长：德布罗意公式德布罗意是第一个由于博士论文（提出的物质波的假设）获得了诺贝尔奖。频率: 德布罗意原来学习历史，后来改学理论物理学。他善于用历史的观点，用对比的方法分析问题。
1923年，德布罗意试图把粒子性和波动性统一起来。1924年，在博士论文《关于量子理论的研究》中提出德布罗意波,同时提出用电子在晶体上作衍射实验的想法。
爱因斯坦觉察到德布罗意物质波思想的重大意义，誉之为“揭开一幅大幕的一角”。法国物理学家，1929年诺贝尔物理学奖获得者，波动力学的创始人，量子力学的奠基人之一。 一个质量为m的实物粒子以速率v 运动时，即具有以能量E和动量P所描述的粒子性，同时也具有以频率n和波长l所描述的波动性。德布罗意关系如速度v=5.0?102m/s飞行的子弹，质量为m=10-2Kg，对应的德布罗意波长为：如电子m=9.1?10-31Kg，速度v=5.0?107m/s, 对应的德布罗意波长为：太小测不到！X射线波段 X 射线照在晶体上可以产生衍射，电子打在晶体上也能观察电子衍射。 1927年 C.J.戴维森与 G.P.革末作电子衍射实验，验证电子具有波动性。二.德布罗意波的实验验证1. 电子衍射实验1 戴维逊和革末的实验是用电子束垂直投射到镍单晶，电子束被散射。其强度分布可用德布罗意关系和衍射理论给以解释，从而验证了物质波的存在。 1927年 G.P.汤姆逊（J.J.汤姆逊之子） 也独立完成了电子衍射实验。与 C.J.戴维森共获 1937 年诺贝尔物理学奖。2. 电子衍射实验2电子束在穿过细晶体粉末或薄金属片后，也象X射线一样产生衍射现象。此后，人们相继证实了原子、分子、中子等都具有波动性。电子衍射图样课件12张PPT。第十七章 波粒二象性第四节 概率波电子双缝衍射 1) 用足够强的电子束进行双缝衍射 —— 出现了明暗相间的衍射条纹，体现电子的波动性—— 衍射条纹掩饰了电子的粒子性
未能体现电子在空间分布的概率性质 —— 得到的结果与光的双缝衍射结果一样 物质波不是经典波 —— 经典的波是介质中质元共同振动的形成的
双缝衍射中体现为无论电子强度多么弱
屏幕上出现的是强弱连续分布的衍射条纹—— 实际上在电子强度弱的情形中
电子在屏幕上的分布是随机的，完全不确定的 微观粒子不是经典粒子—— 经典粒子双缝衍射—— 子弹可以看作是经典粒子
假想用机关枪扫射双缝A和B，屏幕C收集子弹数目1) 将狭缝B挡住—— 子弹通过A在屏幕C上有一定的分布 —— 类似于单缝衍射的中央主极大
P1 —— 子弹落在中央主极大范围的概率分布2) 将狭缝A 挡住—— 子弹通过狭缝B在屏幕C上有一定的分布 —— 类似于单缝衍射的中央主极大
P2 —— 子弹落在中央主极大范围的概率分布3) A和B狭缝同时打开—— 子弹是经典粒子
原来通过A狭缝的子弹 —— 还是通过A
原来通过B狭缝的子弹 —— 还是通过B屏幕C上子弹的概率分布不因两个狭缝同时打开
每颗子弹会有新的选择！—— 电子双缝衍射—— 电子枪发射出的电子，在屏幕P上观察电子数目1) 将狭缝B挡住—— 电子通过狭缝A
在屏幕C有一定分布
—— 类似于单缝衍射
的中央主极大3）A和B狭缝同时打开—— 如果电子是经典粒子
原来通过A狭缝的电子 —— 还是通过A
原来通过B狭缝的电子 —— 还是通过B屏幕上电子的概率分布屏幕C —— 实际观察到类似光的双缝衍射条纹屏幕C上电子的概率分布—— 只开一个狭缝和同时开两个狭缝
电子运动的方向具有随机性 —— A和B狭缝同时开时
电子似乎“知道”
两个狭缝都打开！ 双缝和屏幕之间 —— 到底发生了什么？
屏幕上电子的分布 —— 有了新的概率分布电子 —— 不是经典粒子 光子在某处出现的概率由光在该处的强度决定I 大 光子出现概率大I小 光子出现概率小统一于概率波理论光子在某处出现的概率和该处光振幅的平方成正比课件12张PPT。第十七章 波粒二象性第五节 不确定性关系根据经典物理学,如果我们已知一物体的初始位置和初始速度,就可以准确地确定以后任意时刻的位置和速度.但是在微观世界中,由于微观粒子具有波动性,其坐标和动量不能同时确定。我们不能用经典的方法来描述它的粒子性德国著名的现代物理学家。1924年进入哥廷根大学深造，先后拜师于玻尔和波恩门下。海森伯１、光的单缝衍射激光束像屏若光子是经典粒子,在屏上的落点应在缝的投影之内由于衍射,落点会超出单缝投影的范围,其它粒子也一样,说明微观粒子的运动已经不遵守牛顿运动定律,不能同时用粒子的位置和动量来描述粒子的运动了入射粒子屏上各点的亮度实际上反映了粒子到达该点的概率1、在挡板左侧位置完全不确定2、在缝处位置不确定范围是缝宽a=Δx3、在缝后Ｘ方向有动量，也是不确定的,Δpx若减小缝宽：位置的不确定范围减小，但中央亮纹变宽，所以Ｘ方向动量的不确定量变大2、海森伯不确定关系 1927年海森伯提出：粒子在某方向上的坐标不确定量与该方向上的动量不确定量的乘积必不小于普朗克常数。 海森伯不确定关系告诉我们：微观粒子坐标和动量不能同时确定。粒子位置若是测得极为准确，我们将无法知道它将要朝什么方向运动；若是动量测得极为准确，我们就不可能确切地测准此时此刻粒子究竟处于什么位置。 不确定关系是物质的波粒二象性引起的。 对于微观粒子，我们不能用经典的来描述。海森伯不确定关系对于宏观物体没有施加有效的限制。例1：若电子与质量 m = 0.01 Kg 的子弹，都以 200 m/s 的速度沿 x 方向运动，速率测量相对误差在 0.01% 内。求在测量二者速率的同时测量位置所能达到的最小不确定度 Dx 。解：（1）电子位置的不确定度电子动量不确定度（2）子弹位置的不确定度子弹动量不确定度子弹很小，仪器测不出，用经典坐标、动量完全能精确描写。对微观粒子不能用经典力学来描写。3.能量和时间的不确定关系 在量子力学中，对能量和时间的同时测量也存在类似的不确定关系，即： ? E 表示粒子能量的不确定量，而?t可表示粒子处于该能态的平均时间。对不确定关系(即测不准关系)?x??px≥h的几点说明：
(1) 此关系完全来自物质的二象性，由物质的本性所决定，与实验技术或仪器的精度无关。
(2) 不确定原理对任何物体都成立。对于宏观尺度的物体，其质量m通常不随速度v变化(因为一般情况下v << c)，即?p x = m?v x，所以?x?vx≥h ? m。由于m >> h，因此?x和?v x可以同时达到相当小的地步，远远超出最精良仪器的精度，不确定范围小的完全可以忽略。可见，不确定现象仅在微观世界方可观测到。
(3)粒子的动量和坐标不可能同时确定。
不确定关系不仅适用于电子和光子，也适用于其它粒子。
不确定关系是建立在波粒二象性基础上的一条基本客观规律，它是波粒二象性的深刻反应，也是对波粒二象性的进一步描述。 不确定关系是由物质本身固有的特性所决定的，而不是由于仪器或测量方法的缺陷所造成的。不论测量仪器的精度有多高，我们认识一个物理体系的精确度也要受到限制。4. 不确定关系的物理意义 不确定关系说明经典描述手段对微观粒子不再适用。 不确定关系指明了宏观物理与微观物理的分界线。在某个具体问题中，粒子是否可作为经典粒子来处理，起关健作用的是普朗克恒量h的大小。课件10张PPT。第十八章 原子结构第一节 电子的发现 ???
19世纪是电磁学大发展的时期, 到七、八十年代电气工业开始有了发展, 发电机、变压器和高压输电线路逐步在生产中得到应用，然而，漏电和放电损耗非常严重，成了亟待解决的问题。同时，电气照明也吸引了许多科学家的关注。这些问题都涉及低压气体放电现象，于是人们竞相研究与低压气体发电现象有关的问题。阴极射线是低压气体放电过程中出现的一种奇特现象，对其本性的研究导致了英国学派的微粒说和德国学派的以太论。 电子的发现 阴极射线是德国物理学家J.普吕克尔在1858年利用低压气体放电管研究气体放电时发现的 .从低压气体放电管阴极发出的电子在电场加速下形成的电子流。阴极可以是冷的也可以是热的，电子通过外加电场的场致发射、残存气体中正离子的轰击或热电子发射过程从阴极射出。 阴极射线汤姆生 的伟大发现汤姆生（逊）发现电子之前人们认为原子是组成物体的最小微粒,是不可再分的.汤姆生对阴极射线等现象的研究中发现了电子,从而敲开了原子的大门.汤姆生如何测定出粒子的荷质比？让带电粒子垂直射入匀强磁场，如果仅受磁场力作用，将做匀速圆周运动，洛仑兹力提供向心力：汤姆生如何测定出粒子速度v和半径r？1、让粒子垂直射入正交的电磁场做匀速直线运动：2、让粒子垂直射入匀强电场仅受电场力作用达到最大偏转计算出的荷质比大约比当时知道的质量最小的氢离子的荷质比达2000倍。这有两种可能：或者这种带电粒子的电荷量很大；或者它的质量很小。电子的发现汤姆生发现，对于不同的放电气体，或者用不同的金属材料制作电极，都测得相同的荷质比，随后又发现在气体的电离和光电效应等现象中，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共同成分。随后，汤姆生直接测量出粒子的电荷，发现粒子的电荷与氢离子的电荷基本相同，说明它的质量比任何一种分子和原子的质量都小得多，至此，汤姆生完全确认了电子的存在。密立根油滴实验的原理图密立根测量出电子的电量根据比荷，可以精确地计算出电子的质量练习题：P56 3、4课件12张PPT。第十八章 原子结构第二节 原子的核式结构模型汤姆生的原子模型 十九世纪末，汤姆生发现了电子，并知道电子是原子的组成部分．由于电子是带负电的，而原子又是中性的，因此推断出原子中还有带正电的物质．那么这两种物质是怎样构成原子的呢？
汤姆生的原子模型 在汤姆生的原子模型中，原子是一个球体；正电核均匀分布在整个球内，而电子都象布丁中的葡萄干那样镶嵌在内。α粒子散射实验卢瑟福绝大多数 粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进，但少数 粒子发生了较大的偏转，并且有极少数 粒子的偏转超过了90°，有的甚至几乎达到180°。粒子散射实验的结果葡萄干布丁模型能否解释？??根据汤姆生模型计算的结果：电子质量很小，对α 粒子的运动方向不会发生明显影响；由于正电荷均匀分布，α 粒子所受库仑力也很小，故α 粒子偏转角度不会很大．原子的核式结构的提出在原子的中心有一个很小的核，叫做原子核．
原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里．带负电的电子在核外空间绕着核旋转． 根据卢瑟福的原子结构模型，原子内部是十分“空旷”的，举一个简单的例子：原子核的电荷和大小根据卢瑟福的原子核式模型和α粒子散射的实验数据，可以推算出各种元素原子核的电荷数，还可以估计出原子核的大小。
（1）原子的半径约为10-10米、原子核半径约10-14米，原子核的体积只占原子的体积的万亿分之一。
（2）原子核所带正电荷数与核外电子数以及该元素在周期表内的原子序数相等。
（3）电子绕核旋转所需向心力就是核对它的库仑力。
练习 1、在用α粒子轰击金箔的实验中，卢瑟福观察到的α粒子的运动情况是( )
A、全部α粒子穿过金属箔后仍按原来的方向前进
B、绝大多数α粒子穿过金属箔后仍按原来的方向前进，少数发生较大偏转，极少数甚至被弹回
C、少数α粒子穿过金属箔后仍按原来的方向前进，绝大多数发生较大偏转，甚至被弹回
D、全部α粒子都发生很大偏转答案：B2、卢瑟福α粒子散射实验的结果
A、证明了质子的存在
B、证明了原子核是由质子和中子组成的
C、说明原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在一个很小的核上
D、说明原子的电子只能在某些不连续的轨道上运动答案：C3、当α粒子被重核散射时，如图所示的运动轨迹哪些是不可能存在的答案：BC课件13张PPT。第十八章 原子结构第二节 原子的核式结构模型汤姆生的原子模型 十九世纪末，汤姆生发现了电子，并知道电子是原子的组成部分．由于电子是带负电的，而原子又是中性的，因此推断出原子中还有带正电的物质．那么这两种物质是怎样构成原子的呢？
汤姆生的原子模型 在汤姆生的原子模型中，原子是一个球体；正电核均匀分布在整个球内，而电子都象布丁中的葡萄干那样镶嵌在内。一、α粒子散射实验卢瑟福绝大多数 粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进，但少数 粒子发生了较大的偏转，并且有极少数 粒子的偏转超过了90°，有的甚至几乎达到180°。粒子散射实验的结果葡萄干布丁模型能否解释？??根据汤姆生模型计算的结果：电子质量很小，对α 粒子的运动方向不会发生明显影响；由于正电荷均匀分布，α 粒子所受库仑力也很小，故α 粒子偏转角度不会很大．二、原子的核式结构 在原子的中心有一个很小的核，叫做原子核，
原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里．带负电的电子在核外空间绕着核旋转． 根据卢瑟福的原子结构模型，原子内部是十分“空旷”的，举一个简单的例子：三、原子核的电荷和大小根据卢瑟福的原子核式模型和α粒子散射的实验数据，可以推算出各种元素原子核的电荷数，还可以估计出原子核的大小。
（1）原子的半径约为10-10米、原子核半径约10-15米，原子核的体积只占原子的体积的万亿分之一。
（2）原子核所带正电荷数与核外电子数以及该元素在周期表内的原子序数相等。
（3）电子绕核旋转所需向心力就是核对它的库仑力。
练习 1、在用α粒子轰击金箔的实验中，卢瑟福观察到的α粒子的运动情况是( )
A、全部α粒子穿过金属箔后仍按原来的方向前进
B、绝大多数α粒子穿过金属箔后仍按原来的方向前进，少数发生较大偏转，极少数甚至被弹回
C、少数α粒子穿过金属箔后仍按原来的方向前进，绝大多数发生较大偏转，甚至被弹回
D、全部α粒子都发生很大偏转答案：B2、卢瑟福α粒子散射实验的结果
A、证明了质子的存在
B、证明了原子核是由质子和中子组成的
C、说明原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在一个很小的核上
D、说明原子的电子只能在某些不连续的轨道上运动答案：C3、当α粒子被重核散射时，如图所示的运动轨迹哪些是不可能存在的答案：BC祝同学们节日快乐！ 课件11张PPT。第十八章 原子结构第三节 氢原子光谱早在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一、光谱光谱是电磁辐射（不论是在可见光区域还是在不可见光区域）的波长成分和强度分布的记录。有时只是波长成分的记录。发射光谱可分为两类：连续光谱和明线光谱。1.发射光谱
物体发光直接产生的光谱叫做发射光谱。（1）连续光谱
连续分布的包含有从红光到紫光各种色光的光谱叫做连续光谱。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。（2）明线光谱
只含有一些不连续的亮线的光谱叫做明线光谱。明线光谱中的亮线叫谱线，各条谱线对应不同波长的光。稀薄气体或金属的蒸气的发射光谱是明线光谱。明线光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。
（3）吸收光谱 高温物体发出的白光（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，叫做吸收光谱。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。太阳光谱是吸收光谱。
光 谱发射光谱定义：由发光体直接产生的光谱连续光谱｛产生条件：炽热的固体、液体和高压气体发 光形成的光谱的形式：连续分布，一切波长的光都有线状光谱
｛（原子光谱）产生条件：稀薄气体发光形成的光谱光谱形式：一些不连续的明线组成，不同元素的明线光谱不同（又叫特征光谱）吸收光谱定义：连续光谱中某些波长的光被物质吸收后产生的光谱产生条件：炽热的白光通过温度较白光低的气体后，再色散形成的光谱形式：用分光镜观察时，见到连续光谱背景上出现一些暗线（与特征谱线相对应） 各种光谱的特点及成因：（4）光谱分析 由于每种原子都有自己的特征谱线，因此可以根据光谱来鉴别物质和确定的化学组成。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。
氢原子是最简单的原子，其光谱也最简单。二、氢原子光谱按经典理论电子绕核旋转，作加速运动，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续的谱线。卢瑟福原子核式模型无法解释氢原子光谱的规律。三、经典理论的困难课件22张PPT。第十八章 原子结构第四节 玻尔的原子模型
卢瑟福的原子核式结构学说一、玻尔提出原子模型的背景：经典的电磁理论的矛盾。
矛盾电子绕核运动（有加速度） 辐射电 磁波 能量减少、轨道半径减少 电子沿螺旋线轨道落入原子核 原子是不稳定的原子是稳定的频率等于绕核运行的频率频率变化 原子光谱应为连续光谱 实际上是不连续的亮线 1、原来，电子没有被库仑力吸引到核上，它一定是以很大的速度绕核运动，就象行星绕着太阳运动那样。按照经典理论，绕核运动的电子应该辐射出电磁波，因此它的能量要逐渐减少。随着能量的减少，电子绕核运行的轨道半径也要减小.于是电子将沿着螺旋线的轨道落入原子核，就像绕地球运动的人造卫星受到上层大气阻力不断损失能量后要落到地面上一样。 这样看来，原子应当是不稳定的，然而实际上并不是这样。
2、同时，按照经典电磁理论，电子绕核运行时辐射电磁波的频率应该等于电子绕核运行的频率，随着运行轨道半径的不断变化，电子绕核运行的频率要不断变化，因此原子辐射电磁波的频率也要不断变化。这样，大量原子发光的光谱就应该是包含一切频率的连续谱。 以上矛盾表明，从宏观现象总结出来的经典电磁理论不适用于原子这样小的物体产生的微观现象。为了解决这个矛盾，1913年玻尔在卢瑟福学说的基础上，把普郎克的量子理论运用到原子系统上，提出了玻尔理论。二、玻尔理论的主要内容： 1、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。这些状态叫定态。 2、跃迁假设：原子从一种定态（设能量为E初）跃迁到另一种定态（设能量为E终）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 h v=E2-E13、轨道假设：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不连续的。 三、玻尔计算出氢原子的轨道和能级 rn=n r12轨道半径：（n=1,2,3……)能 量： Enn21E1（n=1,2,3……) 式中r1、E1、分别代表第一条（即离核最近的）可能轨道的半径和电子在这条轨道上运动时的能量，rn、En 分别代表第n条可能轨道的半径和电子在第n条轨道上运动时的能量，n是正整数，叫量子数。 1、能级：氢原子的各个定态的能量值，叫它的能级。
2、基态：在正常状态下，原子处于最低能级，这时电子在离核最近的轨道上运动，这种定态叫基态。
3、激发态：除基态以外的能量较高的其他能级，
叫做激发态。
4、原子发光现象：原子从较高的激发态向较低的激发态或基态跃迁的过程，是辐射能量的过程，这个能量以光子的形式辐射出去，这就是原子发光现象。四、能级：五、氢原子的能级图：－－－－－－－－－－－－－－－－－１２３４５-13.6-3.4-1.51-0.85-0.540 eVnE∞氢原子的能级图赖曼系巴耳末系帕邢系六、夫兰克—赫兹实验的历史背景及意义： 1911年，卢瑟福根据α粒子散射实验，提出了原子核式结构模型。1913年，玻尔将普朗克量子假说运用到原子核式结构模型，建立了与经典理论相违背的两个重要概念：原子定态能级和能级跃迁概念。电子在能级之间跃迁时伴随电磁波的吸收和发射，电磁波频率的大小取决于原子所处两定态能级间的能量差。随着英国物理学家埃万斯对光谱的研究，玻尔理论被确立。但是任何重要的物理规律都必须得到至少两种独立的实验方法的验证。随后，在1914年，德国科学家夫兰克和他的助手赫兹采用电子与稀薄气体中原子碰撞的方法(与光谱研究相独立)，简单而巧妙地直接证实了原子能级的存在，从而为玻尔原子理论提供了有力的证据。
1925年，由于他二人的卓越贡献，他们获得了当年的诺贝尔物理学奖（1926年于德国洛丁根补发）。夫兰克-赫兹实验至今仍是探索原子内部结构的主要手段之一。所以，在近代物理实验中，仍把它作为传统的经典实验。(JAMES FRANCK)(GUSTAV HERTZ)夫兰克—赫兹实验的理论基础 根据玻尔的原子理论，原子只能处于一系列不连续的稳定状态之中，其中每一种状态相应于一定的能量值Ei(i=1,2,3‥)，这些能量值称为能级。最低能级所对应的状态称为基态，其它高能级所对应的态称为激发态。
当原子从一个稳定状态过渡到另一个稳定状态时就会吸收或辐射一定频率的电磁波，频率大小决定于原子所处两定态能级间的能量差。 (h为普朗克常数) 本实验中是利用一定能量的电子与原子碰撞交换能量而实现，并满足能量选择定则： (Ｖ为激发电位)夫兰克-赫兹实验玻璃容器充以需测量的气体，本实验用的是汞。电子由阴级K发出，K与栅极G之间有加速电场，G与接收极A之间有减速电场。当电子在KG空间经过加速、碰撞后，进入KG空间时，能量足以冲过减速电场，就成为电流计的电流。实验原理： 改进的夫兰克-赫兹管的基本结构见右图。电子由阴极K发出，阴极K和第一栅极G1之间的加速电压VG1K及与第二栅极G2之间的加速电压VG2K使电子加速。在板极A和第二栅极G2之间可设置减速电压VG2A。 设汞原子的基态能量为E0，第一激发态的能量为E1，初速为零的电子在电位差为V的加速电场作用下，获得能量为eV，具有这种能量的电子与汞原子发生碰撞，当电子能量eV 在实验中，逐渐增加VG2K，由电流计读出板极电流IA，得到如下图所示的变化曲线. 七、玻尔理论的局限性5.电子在某处单位体积内出现的概率——电子云1、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C达标练习：2、根据玻尔理论，氢原子中，量子数N越大，则下列说法中正确的是（ ）
A、电子轨道半径越大 B、核外电子的速率越大
C、氢原子能级的能量越大 D、核外电子的电势能越大3、根据玻尔的原子理论，原子中电子绕核运动的半径（ ）
A、可以取任意值 B、可以在某一范围内取任意值
C、可以取一系列不连续的任意值
D、是一系列不连续的特定值DACD4、按照玻尔理论，一个氢原子中的电子从一半径为ra的圆轨道自发地直接跃迁到一半径为rb的圆轨道上，已知ra>rb，则在此过程中（ ）
A、原子要发出一系列频率的光子
B、原子要吸收一系列频率的光子
C、原子要发出某一频率的光子
D、原子要吸收某一频率的光子C课件24张PPT。第十八章 原子结构第五节 激光（一）自发辐射自发辐射、受激吸收和受激辐射 1916年爱因斯坦在玻尔能及理论基础上提出辐射的量子理论，是产生激光的基本原理。 普通光源（白炽灯、日光灯、高压水银灯）的发光过程为自发辐射。各原子自发辐射发出的光彼此独立，频率、振动方向、相位不一定相同——为非相干光。光子的频率为（二）受激吸收激光原理（三）受激辐射激光原理 特点： 受激辐射产生的光子与外来光子具有相同的特征：它们的频率、相位、振动方向均相同。激光原理一、激光 1、概念：
激光准确内涵是“辐射的受激发射的光放大、”。 英文全称为
Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation 缩写为Laser，中文也常音译为“镭射”。 2、产生机理： 激光的产生原理是利用了物质原子受激辐射后发生跃迁的特性。 （一）粒子数的正常分布和反转分布受激辐射：光子数↑
受激吸收：光子数↓激光原理 粒子数正常分布： 受激吸收占优势，发生其他两种过程的几率很小。粒子数反转分布：
受激辐射占优势，光通过工作物质后得到加强，获得光放大。激光原理 亚稳态：不如基态稳定，但比激发态要稳定得多，如 具有亚稳态的工作物质，就能实现粒子数反转。激光原理 （2）抽运装置：它是使激活介质产生粒子数反转的装置。 从外界输入能量（如光照、放电等）。
（3）光学共振腔 要获得具有一定寿命和强度的激光，必须加光学谐振腔。激光原理红宝石中铬离子能级图激光原理激光原理激光工作物质全
反
射
镜半
反
射
镜激光工作原理：out光放大原理激光器有两个反射镜，它们构成一个光学谐振腔。激励能源?全反射镜部分反射镜?激光答案：（3）答案：（3）答案：（2）课件24张PPT。第十九章 原子核第一节 原子核的组成 人们通过什么现象或实验发现原子核是由更小的微粒构成的？ 人们认识原子核的结构就是从天然放射性开始的。 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，这种射线可以穿透黑纸使照相底片感光，物质发射射线的性质称为放射性．具有发射性的元素称为放射性元素．元素这种自发的放出射线的现象叫做天然放射现象．一、天然放射现象钡铀云母翠砷铜铀矿斜水钼铀矿铀钙石矿 放射性不是少数几种元素才有的，研究发现，原子序数大于82的所有元素，都能自发的放出射线，原子序数小于83的元素，有的也具有放射性．放大了1000倍的铀矿石在放射性现象中放出的射线是什么东西呢？
它们除了能穿透黑纸使照相底片感光的性质以外，还有些什么性质呢？
这些射线带不带电呢？二、三种射线氦原子核高速
电子流高能量
电磁波1/10光速接近光速光速弱较强很强很容易较弱更小阅读课文填写表格：放射型物质发出的射线有三种：三种射线α射线
β射线
γ射线 1.α射线 根据射线的偏转方向和磁场方向的关系可以确定，偏转较小的一束由带正电荷的粒子组成，我们把它叫做α射线，α射线由带正电的α粒子组成.科学家们研究发现每个α粒子带的正电荷是电子电荷的2倍，α粒子质量大约等于氦原子的质量.进一步研究表明α粒子就是氦原子核.
由于α粒子的质量较大，所以α射线的穿透本领最小，我们用一张厚纸就能把它挡住.
2.β射线 与α射线偏转方向相反的那束射线带负电荷，我们把它叫做β射线.研究发现β射线由带负电的粒子（β粒子）组成.进一步研究表明β粒子就是电子.
β射线的穿透本领较强，很容易穿透黑纸，还能穿透几厘米厚的铝板. 3.γ射线 中间不发生偏转的那束射线叫做γ射线，研究表明，γ射线的实质是一种波长极短的电磁波，它不带电，是中性的.
γ射线的穿透本领极强，一般薄金属板都挡不住它，它能穿透几十厘米厚的水泥墙和几厘米厚的铅板. 三、原子核的组成放射性现象中放出的三种射线都是从放射性元素的原子核内释放出来的，这表明原子核也有内部结构.
原子核内究竟还有什么结构？
原子核又是由什么粒子组成的呢？ 质子的发现1919年，卢瑟福用α粒子轰击氮核，得到了质子。经过研究证明，质子带正电荷，其电量和一个电子的电量相同，它的质量等于一个电子质量的1836倍.进一步研究表明，质子的性质和氢原子核的性质完全相同，所以质子就是氢原子核.
同样的方法，从氟、钠、铝的原子核中打出了质子。------质子是原子核的组成部分。原子核是否只是由质子组成呢？？ 卢瑟福进而猜想原子核内存在不带电的中子，这一猜想被他的学生查德威克用实验证实，并得到公认．中子的发现1932年英国物理学家查德威克又发现了中子，通过研究证明中子的质量和质子的质量基本相同，但是不带电.是中性粒子.在对各种原子核进行的实验中，发现质子和电子是组成原子核的两种基本粒子. 原子核的表示:X表示 元素符号Z表示 质子数A表示 质量数 如质子数相同，中子数不同，（质量数当然不同），则互为同位素。原子核的组成中子 质子 统称核子 U He H 1
14
2235
92X A
Z（核）电荷数质量数10－15m 元素符号 质子中子核子质子数核外电荷数原子序数质量数核子数中子+质子同位素12原子核的组成氢原子核(H)最简单，它就是一个质子，核外有一个电子绕着它转；
氦原子核(He)是由2个质子和2个中子组成的，核外有2个电子绕着它转；
锂原子核(Li)是由3个质子和4个中子组成的，核外有3个电子分两层绕着它转；
铍原子核(Be)由4个质子和5个中子组成，核外有4个电子分两层绕着它转；
…… 原子核的组成各种原子核内质子的个数（核的电荷数）和核外电子的个数都相同，它也等于该种元素在元素周期表中的原子序数；
原子核内质子和中子的总数叫做核的质量数，它等于该元素原子量的整数部分.
在某种核反应中，一个中子变成一个电子和一个质子.这就是原子核内没有电子，又会放出电子，产生β射线的原因.氘和氚是氢的同位素，关于氢、氘、氚的原子，下列说法哪个正确？
（1）具有相同的质子数、相同的中子数、相同的电子数；
（2）具有不同的质子数、相同的中子数、相同的电子数；
（3）具有相同的质子数、不同的中子数、相同的电子数；
（4）具有相同的质子数、相同的中子数、不同的电子数．
课件20张PPT。第十九章 原子核第二节 放射性元素的衰变回顾：三种放射性射线的性质三种射线 ?、?、?
三种射线的性质：一、原子核的衰变2.衰变遵循的原则：质量数守恒，电荷数守恒。 原子核放出α粒子或β粒子，由于核电荷数变了，它在周期表中的位置就变了，变成另一种原子核。1.原子核的衰变：我们把原子核由于放出某种粒子而转变为新核的变化叫做原子核的衰变（decay）． （1）?衰变:原子核放出?粒子的衰变叫做?衰变． 3.原子核衰变的分类:（1）?衰变:原子核放出?粒子的衰变叫做?衰变． 3.原子核衰变的分类:（2）β衰变:原子核放出β粒子的衰变叫做β衰变． 思考与讨论原子核里没有电子，β衰变中的电子来自哪里？ （1）?衰变:原子核放出?粒子的衰变叫做?衰变． 3.原子核衰变的分类:（2）β衰变:原子核放出β粒子的衰变叫做β衰变． （3）γ衰变:伴随?射线或?射线产生.注意：1、 放射性元素衰变不可能有单独的γ衰变！
2、衰变后元素的化学性质发生了变化，即：生成了新的原子核！例： 经过一系列?衰变和?衰变后，可以变成稳定的元素铅206 ，问这一过程?衰变和?衰变次数？解：设经过x次?衰变，y次?衰变238＝206＋4x92 = 82 + 2x - yx＝8
y＝6钍232经过6次?衰变和4次?衰变后变成一种稳定的元素，这种元素是什么？它的质量数是多少？它的原子序数是多少？练习：二、半衰期 1、半衰期
放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间，叫做这种元素的半衰期。放射性元素的剩余质量与原有质量的关系：2、不同的放射性元素，半衰期不同例如：
氡222衰变为钋218的半衰期为3.8天
镭226衰变为氡222的半衰期为1620年
铀238衰变为钍234的半衰期长达4.5×109年3、半衰期的计算例：已知钍234的半衰期是24天，1g钍经过120天后还剩多少？计算表达式:放射性元素的剩余质量与原有质量的关系：练习1.铋210的半衰期是5天，经过多少天后，20g铋还剩1.25g?2. 10克镭226变为氡222的半衰期为1620年，有人说：经过1620年有一半镭发生衰变，还有镭（226）5克，再经过1620年另一半镭也发生了衰变，镭226就没有了，对吗？为什么？ (1)“单个的微观事件是不可预测的”，所以，放射性元素的半衰期，描述的是统计规律。
(2)半衰期的长短由核内部自身的因素决定，跟所处的化学状态和外部条件都没有关系。4、注意：五、应用1、人们利用地壳岩石中存在的微量的放射性元素的衰变规律，测定地球的年龄为46亿年。地壳有一部漫长的演变历史，一部不断变化、不断发展的历史。
2、碳14测年技术，14C是具有放射性的碳的同位素，能够自发的进行β 衰变，变成氮。
一、原子核的衰变2.衰变原则：质量数守恒，电荷数守恒。1.原子核的衰变：我们把原子核由于放出某种粒子而转变为新核的变化叫做原子核的衰变（decay）． （1）?衰变:原子核放出?粒子的衰变叫做?衰变． （2）β衰变:原子核放出β粒子的衰变叫做β衰变． （3）γ衰变:总是伴随?射线或?射线产生.二、半衰期 1、半衰期:放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间，叫做这种元素的半衰期。2、不同的放射性元素，半衰期不同放射性元素衰变的快慢是核内部自身因素决定。课堂总结放射性元素半衰变是一个统计规律。判断古生物年代常用14C定年法。若干万年以前，始祖鸟通过摄食，吸收了植物中含有14C的营养物质，死亡后不再吸收。随着年代的推移，其体内14C的含量为现代鸟的 ，已知地表中14C的含量基本不变，14C的半衰期为T年，试判断始祖鸟距今年代为：
A B C D 2高考题回顾：高考题回顾：1．图中P为放在匀强电场中的天然放射源，其放出的射线 在电 场的作用下分成a、b、c三束，以下判断正确的是
A．a为α射线、b为β射线
B．a为β射线、b为γ射线
C．b为γ射线、C为α射线
D．b为α射线、C为γ射线BC2002年 上海10．完成核反应方程： Th→ Pa＋ 。
衰变为 的半衰期是1.2分钟，则64克 经过6分钟还有 克尚未衰变。2 高考题回顾：课件9张PPT。第十九章 原子核第三节 探测射线的方法氦原子核高速
电子流高能量
电磁波1/10光速接近光速光速弱较强很强很容易较弱更小1、粒子使气体或液体电离，以这些离子为核心，过饱和汽会产生云雾，过热液体会产生气泡
2、使照相底片感光
3、使荧光物质产生荧光射线中的粒子与其它物质作用会产生的现象：一、威尔逊云室：构造：一个圆筒状容器，低部可以上下移动，上盖是透明的，内有干净空气实验时，加入少量酒精，使酒精蒸汽达到过饱和状态。利用射线的电离本领a射线在云室中的径迹：直而粗
原因：a粒子质量大，不易改变方向，电离本领大，沿涂产生的粒子多?射线在云室中的径迹：比较细，而且常常弯曲
原因：粒子质量小，跟气体碰撞易改变方向，电离本领小，沿途产生的离子少二、气泡室-----高能物理实验的最风行的探测设备 气泡室是由一密闭容器组成，容器中盛有工作液体 液体在特定的温度和压力下进行绝热膨胀，由于在一定的时间间隔内（例如50ms）处于过热状态，液体不会马上沸腾，这时如果有高速带电粒子通过液体，在带电粒子所经轨迹上不断与液体原子发生碰撞而产生低能电子，因而形成离子对，这些离子在复合时会引起局部发热，从而以这些离子为核心形成胚胎气泡，经过很短的时间后，胚胎气泡逐渐长大，就沿粒子所经路径留下痕迹。如果这时对其进行拍照，就可以把一连串的气泡拍摄下来，从而得到记录有高能带电粒子轨迹的底片。 照相结束后，在液体沸腾之前，立即压缩工作液体，气泡随之消失，整个系统就很快回到初始状态，准备作下一次探测。 气泡室中带电粒子的径迹气泡室的优点：
它的空间和时间分辨率高；
工作循环周期短，本底干净、径迹清晰，可反复操作。
但也有不足之处：
那就是扫描和测量时间太长；
体积有限，而且甚为昂贵。 三、盖革-米勒计数器一种能自动把放射微粒计数出来的仪器，利用了射线的电离本领.课件23张PPT。第十九章 原子核第四节 放射性的应用与防护卢瑟福在实验中发现，往容器Ｃ中通入氮气后，在荧光屏Ｓ上出现了闪光，这表明，有一种新的能量比α粒子大的粒子穿过铝箔，撞击在Ｓ屏上，这种粒子肯定是在α粒子击中某个氮核而使该核发生变化时放出的。这样，卢瑟福通过人工方法实现了原子核的转变，人类第一次打开了原子核的大门。 一、核反应α粒子铝箔荧光屏氮气显微镜 为了认定新粒子，把新粒子引进电场和磁场，测出了它的质量和电量，确认与氢核相同：带有一个单位的正电量，质量是电子质量的1800 多倍。卢瑟福把它叫做质子．质子的符号是 H 或 P
在云室里做卢瑟福实验，还可以根据径迹了解整个人工转变的过程．英国物理学家布拉凯特在所拍摄的两万多张照片的40多万条α粒子径迹中，发现了８条产生分叉的记录． 分叉情况表明，α粒子击中氮核后，生成一个新核，同时放出质子。新核的电量较大速度较慢，径迹短而粗；质子速度大，电量小，故径迹细而长．根据核反应中质量数守恒和电荷数守恒，可以写出这个发现质子的核反应方程并得知氮核放出质子后变成了氧核． 用α粒子、质子、中子等去轰击其它元素的原子核，也都产生类似的转变，并产生质子，说明质子是各种原子核里都有的成分，质子是人类继电子、光子后发现的第三个基本粒子。原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核的过程，------------核反应在核反应中，质量数和电荷数都守恒核反应：原子核在其他粒子的轰击 下产生新原子核的过程。注意：
１．核反应中质量数与电荷数守恒
２．核反应是原子核的变化，化学 反应是核外电子的变化例１：指出下列核反应中的错误并更正：二、人工放射性同位素有些同位素具有放射性，叫做放射性同位素与天然的放射性物质相比，人造放射性同位素：1、放射强度容易控制
2、可以制成各种需要的形状
3、半衰期更短
4、放射性废料容易处理（1）利用它的射线三、放射性同位素的应用A、由于γ射线贯穿本领强，可以用来γ射线检查金属内部有没有砂眼或裂纹，所用的设备叫γ射线探伤仪．B、利用射线的穿透本领与物质厚度密度的关系，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C、利用射线使空气电离而把空气变成导电气体，以消除化纤、纺织品上的静电D、利用射线照射植物，引起植物变异而培育良种，也可以利用它杀菌、治病等γ射线探伤仪 钴60利用钴60的γ射线治疗癌症（放疗）食物保鲜（延缓发芽，生长，长期保存）（2）作为示踪原子：用于工业、农业及生物研究等.
棉花在结桃、开花的时候需要较多的磷肥，把磷肥喷在棉花叶子上，磷肥也能被吸收．但是，什么时候的吸收率最高、磷在作物体内能存留多长时间、磷在作物体内的分布情况等，用通常的方法很难研究．如果用磷的放射性同位素制成肥料喷在棉花叶面上，然后每隔一定时间用探测器测量棉株各部位的放射性强度，上面的问题就很容易解决．人体甲状腺的工作需要碘．碘被吸收后会聚集在甲状腺内．给人注射碘的放射性同位素碘131，然后定时用探测器测量甲状腺及邻近组织的放射强度，有助于诊断甲状腺的器质性和功能性疾病．
检漏、研究机件磨损、诊断疾病、分析生物分子结构等。原子弹爆炸、核电站泄露会产生严重的污染，在利用放射性同位素给病人做“放疗”时，如果放射性的剂量过大，皮肤和肉就会溃烂不愈，导致病人因放射性损害而死去。有些矿石中含有过量的放射性物质，如果不注意也会对人体造成巨大的危害。 四、辐射与安全??过量的放射性会对环境造成污染，对人类和自然界产生破坏作用． 20世纪人们在毫无防备的情况下研究放射性遭原子弹炸后的广岛?为了防止有害的放射线对人类和自然的破坏，人们采取了有效的防范措施：检测辐射装置全身污染检测仪辐射检测系统辐射源的存放铀（1）在核电站的核反应堆外层用厚厚的水泥来防止放射线的外泄
（2）用过的核废料要放在很厚很厚的重金属箱内，并埋在深海里
（3）在生活中要有防范意识，尽可能远离放射源放射性的防护核反应堆外层的厚厚的水泥建筑防护操作放射性物质的设备在防护状态下操作放射性物质课件22张PPT。第十九章 原子核第五节 核力与结合能原子核的组成 原子核是由质子和中子组成的，质子和中子统称为核子．
电荷数=质子数
质量数=质子数+中子数=核子数 原子核的半径约为10-15m , 只相当原子半径的万分之一。在这么小的空间里带正电的质子与质子间的库仑斥力是很大，万有引力太小，只有库仑力的10-36。而通常原子核是稳定的,于是核内还应有另一种力把各种核子紧紧拉在一起, 此力称为核力。核力mpmp库仑力库仑力万有引力万有引力核力 核子靠什么力结合成原子核？核力：能够把核中的各种核子联系在一起的强大的力叫做核力．核力具有怎样的特点呢？一、核力与四种基本相互作用： 2. 核力是短程力。约在 10-15m量级时起作用，距离大于0.8×10-15m时为引力, 距离为10×10-15m时核力几乎消失，距离小于0.8×10-15m时为斥力。 3. 核力具有饱和性。核子只对相邻的少数核子产生较强的引力，而不是与核内所有核子发生作用。 4. 核力具有电荷无关性。对给定的相对运动状态，核力与核子电荷无关。 要真正了解核子间的相互作用还要考虑核子的组成物——夸克的相互作用。 1. 核力是四种相互作用中的强相互作用（强力）的一种表现。除核力外原子核内还存在 弱相互作用（弱力）
弱力是引起中子－质子转变的原因
弱相互作用也是短程力，力程比强力更短，为10－18m，作用强度则比电磁力小。二、原子核中质子与中子的比例二、原子核中质子与中子的比例自然界中较轻的原子核，质子数与中子数大致相等，但对于较重的原子核，中子数大于质子数，越重的元素，两者相差越多。为什么会这样呢？ 我们设想把质子与中子成对地放在一起，人工构成原子核，它的质子数与中子数相等。人工核核越来越大，有些核子间的距离越来越远。随着距离的增加，核力与电磁力都会减小，但核力减小得更快。所以，原子核大到一定程度时，相距较远的质子间的核力不足以平衡它们之间的库仑力，这个原子核就不稳定了。这时，如果不再成对地增加核子，而只增加中子，中子与其他核子没有库仑斥力，但有相互吸引的核力，有助于维系原子核的稳定。由于这个原因，稳定的重原子核里，中子数要比质子数多。 由于核力的作用范围是有限的，如果继续增大原子核，一些核子间的距离会大到其间根本没有核力的作用，这时即使再增加中子也无济于事，这样的核必然是不稳定的。
在宇宙演化的进程中，各种粒子有机会进行各种组合，但那些不稳定的组合很快就瓦解了，只有200多种稳定的原子核长久地留了下来。现在观察到的天然放射性元素，则正在瓦解之中。某一数值时某一数值时相同 由于核子间存在着强大的核力，所以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． 可见，当核子结合成原子核时要放出一定能量；原子核分解成核子时，要吸收同样的能量．这个能量叫做原子核的结合能．三、结合能结合能并不是由于核子结合成原子核而具有的能量，而是为把核子分开而需要的能量。比结合能：结合能与核子数之比，称做为比结合能。也叫平均结合能。
比结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定。三、结合能四、质量亏损1、例题：四、质量亏损2、质量亏损：原子分解为核子时，质量增加；核子结合成原子核时，质量减少。原子核的质量小于组成原子核的核子的质量之和，叫做质量亏损。1、例题：爱因斯坦质能方程 E=mc2 式中c是真空中的光速，m是物体的质量，E是物体的能量。核子在结合成原子核时出现的质量亏损Δm，正表明它们在互相结合过程中放出了能量
ΔE=Δm·c23、有关问题的理解和注意事项第一.核反应过程中:
核子结合成原子核时,新核质量小于核子的质量(质量亏损),同时以?光子形式释放核能;
原子核分解为核子时,需要吸收一定能量,核子的总质量大于原原子核的质量.第二.核反应过程中,质量亏损时,核子个数不亏损(即质量数守恒),可理解为组成原子核后,核内每个核子仿佛“瘦了”一些.第三.质量亏损并非质量消失,而是减少的质量?m以能量形式辐射(动质量),因此质量守恒定律不被破坏.第四.公式ΔE=Δm·c2 的单位问题国际单位: ?m用“kg” C用“m/s” ΔE用“J”常用单位: ?m用“u(原子质量单位)”
1u=1.660566×10-27kg ΔE用“uc2”
1uc2=931MeV
(表示1u 的质量变化相当于931Me V的能量改变)当然，2.19MeV的能量的绝对数量并不算大，但这只是组成1个氘核所放出的能量．如果组成的是6.02×1023个氘核时，放出的能量就十分可观了．与之相对照的是，使1摩的碳完全燃烧放出的能量为393.5×103J．折合为每个碳原子在完全燃烧时放出的能量只不过4eV．若跟上述核反应中每个原子可能放出的能量相比，两者相差数十万倍．第五.核反应中释放或吸收的能量比化学反应中释放或吸收的能量大好几个数量级. 课堂练习:1、试证明，1原子质量单位u相当于931.50 MeV的能量．1u=1.6606×-27kg，光速c=2.9979×108m/s，1eV=1.6022×10-19J．
2、碳原子的质量是12.000 000 u，可以看做是由6个氢原子(质量是1.007 825u)和6个中子组成的．求核子结合成碳原子核时释放的能量．(在计算中可以用碳原子的质量代替碳原子核的质量，用氢原子的质量代替质子的质量，因为电子的质量可以在相减过程中消去．)课件19张PPT。第十九章 原子核第六节 重核的裂变核反应电子原子核 在核物理学中，原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核的过程，称为核反应． 研究表明：原子核的质量虽然随着原子序数的增大而增大，但是二者之间并不成正比关系，其核子的平均质量与原子序数有如图的关系：核子的平均质量是：
原子核的质量核子数核子平均质量核子的平均质量与原子序数之间的关系 物理学中把重核分裂成质量较小的核，释放核能的反应叫做裂变．把轻核结合成质量较大的核，释放出核能的反映叫做聚变．一、裂变〓聚变〓裂变?? 1939年12月，德国物理学家哈恩和他的助手斯特拉斯曼发现，用中子轰击铀核时，铀核发生了裂变。铀核裂变的产物是多种多样的，一种典型的反映是裂变为钡和氪，同时放出三个中子，其核反应方程是：铀核的裂变+→++??裂变中释放出巨大的能量，在上述裂变中，裂变后的总质量小于裂变前的总质量，质量亏损：释放出的能量为?? 1939年12月，德国物理学家哈恩和他的助手斯特拉斯曼发现，用中子轰击铀核时，铀核发生了裂变。铀核裂变的产物是多种多样的，一种典型的反映是裂变为钡和氪，同时放出三个中子，其核反应方程是：铀核的裂变+→++??裂变中释放出巨大的能量，在上述裂变中，裂变后的总质量小于裂变前的总质量，质量亏损：释放出的能量为1kg铀全部裂变，它放出的能量超过2000t优质煤完全燃烧时释放的能量．??用中子轰击铀核时，铀核发生了裂变，释放出的中子又引起了其他铀核的裂变，也就是链式反应．链式反应??由裂变重核裂变产生的中子使反应一代接一代继续下去的过程，叫做核裂变的链式反应．链式反应??使裂变物资能够发生链式反应的最小体积叫做它的临界体积，相应的质量叫做临界质量。原子弹 “小玩意儿”钚装药重6.1千克，TNT当量2.2万吨，试验中产生了上千万度的高温和数百亿个大气压，致使一座30米高的铁塔被熔化为气体，并在地面上形成一个巨大的弹坑． 在半径为400米的范围内，沙石被熔化成了黄绿色的玻璃状物质，半径为1600米的范围内，所有的动物全部死亡． “原子弹之父” 奥本海默在核爆观测站里感到十分震惊，他想起了印度一首古诗：“漫天奇光异彩，有如圣灵逞威，只有一千个太阳，才能与其争辉．我是死神，我是世界的毁灭者．”原子弹??美国原子弹突袭广岛和长崎造成了巨大的毁伤．在长崎投掷的原子弹爆炸后形成的蘑菇状云团，爆炸产生的气流、烟尘直冲云天，高达12英里多．广岛市区80%的建筑化为灰烬，64000人丧生，72000人受伤，伤亡总人数占全市总人口的53%．长崎市60%的建筑物被摧毁，伤亡86000人，占全市37% ．原子弹广岛红十字医院里，一个严重烧伤的学生仰面躺在一张草席上。他的五官几乎全被原子弹爆炸产生的热浪抹掉了。四天后他死了。核防护（１）核爆炸瞬时效应防护。 对核袭击的防护大致可分为两大类。 利用工事进行掩蔽在开阔地面上的人员，当发现核爆闪光时，立即背向爆心卧倒，可减轻伤害。（２）放射性沾染防护。 避开在沾染区或高照射量率的地区行动人员通过沾染区时尽量乘坐车辆，在沾染区作业时要尽量缩短时间及时穿戴个人防护器材，防止人体受沾染进入沾染区执行任务的人员，可服用抗辐射药，以减少放射性物质在人体内的存留原子弹中国第一颗原子弹爆炸蘑菇云发展图解决能源危机根本途径——核能
可开发的核裂变燃料资源可使用上千年。
核聚变资源可使用几亿年。二、核电站链式反应的应用—— 核电站慢中子反应堆二、核电站核能----解决能源危机的根本途径
核发电量占总发电比例最多的10个国家是：
法国 75%
立陶宛 73.1%
比利时 57.7%
保加利亚 47.1%
斯洛伐克 47%
瑞典 46.8%
乌克兰 43.8%
韩国 42.8%
匈牙利 38.3%
亚美尼亚 36.4%世界核能发电占全部电量1/4 课件14张PPT。第十九章 原子核第七节 核聚变 研究表明：原子核的质量虽然随着原子序数的增大而增大，但是二者之间并不成正比关系，其核子的平均质量与原子序数有如图的关系：核子的平均质量是：
原子核的质量核子数核子平均质量核子的平均质量与原子序数之间的关系 物理学中把重核分裂成质量较小的核，释放核能的反应叫做裂变．把轻核结合成质量较大的核，释放出核能的反映叫做聚变．一、核聚变〓聚变〓裂变1 轻核的聚变（热核反应）某些轻核能够结合在一起，生成一个较大的原子核，这种核反应叫做聚变。轻核的聚变:根据所给数据,计算下面核反应放出的能量:氘核的质量：mD＝2.014102u
氚核的质量：mT＝3.016050u氦核的质量：mα＝4.002603u
中子的质量：mn=1.008665u发生聚变的条件:使原子核间的距离达到10-15m实现的方法有:1、用加速器加速原子核；２、把原子核加热到很高的温度；108～109K聚变反应又叫热核反应核聚变的利用——氢弹三种炸药：普通炸药Ｕ235氘、氚爆炸裂变聚变氢弹爆炸形成的磨姑云热核反应和裂变反应相比较，具有许多优越性。见教材P101二、可控热核反应——核聚变的利用可控热核反应将为人类提供巨大的能源,和平利用聚变产生的核量是非常吸引人的重大课题，我国的可控核聚变装置“中国环流器1号”已取得不少研究成果.现在的技术还不能控制热核反应。问题有：１、热核反应的的点火温度很高； ２、如何约束聚变所需的燃料； 磁场约束问题有：１、热核反应的的点火温度很高； ２、如何约束聚变所需的燃料； 惯性约束３、反应装置中的气体密度要很低 ，相当于常温常压下气体密度的几万分之一；现在的技术还不能控制热核反应。课件23张PPT。第十九章 原子核第八节 粒子和宇宙比比谁小 分子由______构成，不同原子构成_______分子，相同原子构成_______分子。
原子是由位于中心的_______和核外高速旋转的______构成的。
（电子带___电，原子核带___电）
原子核是由_____和_____构成的。
（质子带___电，中子_______电）
质子和中子都是由_____组成的。原子化合物单质原子核电子负正质子中子不带夸克正盖尔曼
（夸克）道尔顿
（原子）汤姆逊
（电子）卢瑟福（质子）查德威克（中子）盖尔曼
（夸克）发现各种微粒的科学家 1995美国费米国家加速器实验室证实了顶夸克(Top Quark)的存在一、“基本粒子”不基本粒子的分类1. 按自旋分类2. 共振态粒子— 寿命极短（约10-23s）二、发现新的粒子4. 按相互作用分类(＋ —— 参与)正、反粒子物理量的绝对值都相同，但某些物理量 ( 如电荷、磁矩等 ) 的符号相反。 引力子 自旋应为2、静止质量和电荷为零，以光速运动。 光子 自旋为1，是玻色子3. 正粒子、反粒子轻子（共12种）中微子系中性粒子，质量为零，只参与弱相互作用。说明强子分类 K 介子和各种超子称为奇异粒子。试验中发现以下现象 协同产生: 一个超子总是和一个或几个K介子同时产生。奇异粒子协同产生的过程极快(约为10-23s), 表明是在强
相互作用下进行的；而衰变过程很慢(寿命约为10-8 ～
10-10s)， 表明是在弱相互作用下进行的。强子结构的夸克模型 强子结构夸克模型 (1964年 ) ：
介子（夸克和反夸克组成） 重子（三个夸克组成）粲夸克 c 底夸克 b 顶夸克 t三、夸克模型1. 质子
(uud)电荷重子数奇异数自旋同位旋2. 奇异粒子
（uus）电荷重子数奇异数自旋重子数电荷奇异数自旋同位旋分量四种基本相互作用1. 四种基本相互作用的性质相互作用是通过交换一定粒子实现的 引力子尚未被实验证实 弱电统一理论:电磁相互作用和弱相互作用被看作是一种相互作用。大统一理论试图将强、电、弱三种相互作用统一起来。1983年，鲁比亚实验组在高能质子—反质子对撞试验中发现了W +、W -和 Z0 粒子。为60年代提出的弱电统一理论提供了实验上的支持。欧洲核子中心高能质子同步加速器上的UAI 探测器宇宙——从何而来？大爆炸理论 (The Big Bang Theory)
宇宙从一个“奇点”爆炸产生大爆炸是在无限的宇宙各处同时产生
时间的零点四、宇宙的演化早在1929年，埃德温·哈勃作出了一个具有里程碑意义的发现，即不管你往哪个方向看，远处的星系正急速地远离我们而去。换言之，宇宙正在不断膨胀。这意味着，在早先星体相互之间更加靠近。事实上，似乎在大约100亿至200亿年之前的某一时刻，它们刚好在同一地方，所以哈勃的发现暗示存在一个叫做大爆炸的时刻，当时宇宙无限紧密。
1950年前后，伽莫夫第一个建立了热大爆炸的观念。这个创生宇宙的大爆炸不是习见于地球上发生在一个确定的点，然后向四周的空气传播开去的那种爆炸，而是一种在各处同时发生，从一开时就充满整个空间的那种爆炸，爆炸中每一个粒子都离开其它每一个粒子飞奔。事实上应该理解为空间的急剧膨胀。"整个空间"可以指的是整个无限的宇宙，或者指的是一个就象球面一样能弯曲地回到原来位置的有限宇宙。
根据大爆炸宇宙论，甚早期的宇宙是一大片由微观粒子构成的均匀气体，温度极高，密度极大，且以很大的速率膨胀着。这些气体在热平衡下有均匀的温度。这统一的温度是当时宇宙状态的重要标志，因而称宇宙温度。气体的绝热膨胀将使温度降低，使得原子核、原子乃至恒星系统得以相继出现。
大爆炸宇宙论从1948年伽莫夫建立热大爆炸的观念以来，通过几十年的努力，宇宙学家们为我们勾画出这样一部宇宙历史：
大爆炸开始时 150－200亿年前，极小体积，极高密度，极高温度。
大爆炸后10-43秒 宇宙从量子背景出现。
大爆炸后10-35秒 同一场分解为强力、电弱力和引力。
大爆炸后10-5秒 10万亿度，质子和中子形成。
大爆炸后0.01秒 1000亿度，光子、电子、中微子为主，质子中子仅占10亿分之一，热平衡态，体系急剧膨胀，温度和密度不断下降。
大爆炸后0.1秒后 300亿度，中子质子比从1.0下降到0.61。
大爆炸后1秒后 100亿度，中微子向外逃逸，正负电子湮没反应出现，核力尚不足束缚中子和质子。
大爆炸后13.8秒后 30亿度，氘、氦类稳定原子核（化学元素）形成。
大爆炸后35分钟后 3亿度，核过程停止，尚不能形成中性原子。
大爆炸后30万年后 3000度，化学结合作用使中性原子形成，宇宙主要成分为气态物质，并逐步在自引力作用下凝聚成密度较高的气体云块，直至恒星和恒星系统。
粒子物理和宇宙学殊途同归五、恒星的演化1．(2004天津) 中子内有一个电荷量为+2e/3 的上夸克和两个电荷量为的 -1e/3 下夸克，一简单模型是三个夸克都在半径为r 的同一圆周上，如图1所示。图2给出的四幅图中，能正确表示出各夸克所受静电作用力的是: A． B． C． D．练习：
