高中物理选修3-4、3-5知识点总结.pdf

第 1 页 共 7 页高中物理选修高中物理选修 3-43-4 知识点总结知识点总结一、机械波一、机械波1 1波波的的特特征征量量及及其其关关系系（1）波长：波动过程中，对平衡位置的位移总相等的两相邻质点的距离叫波长；（2）频率：波的频率由波源的振动频率决定，在任何介质中，频率保持不变在任何介质中，频率保持不变；（3）机械振动在介质中的传播的距离和所用时间的比值叫波速，波速由介质本身的性质所决定（若光还和光的频率有关）波速由介质本身的性质所决定（若光还和光的频率有关），在不同介质中波速是不同的。（v=/T）2 2介介质质中中质质点点运运动动的的特特征征：（1）每个质点都在自己平衡位置附近作振动，并不随波迁移；（2）后振动的质点振动情况总是落后于落后于相邻的先振动的质点的振动3 3波波动动图图象象（1）规定用横坐标 x 表示在波的传播方向上各个质点的平衡位置，纵坐标 y 表示某一时刻各个质各个质点点偏离平衡位置的位移，连结各质点位移量末端得到的曲线叫做该时刻波的图象(2)用“同侧法”判断波动图像波动图像中质点的速度方向，用作切线判断振动图像振动图像中质点的速度方向（3）在一个周期内质点沿 y 轴振动通过路程 4A，1/4 个周期不一定是 A；波沿 x 轴匀速传播，1/4 个周期一定是/44 4、波波长长、波波速速和和频频率率（周周期期）的的关关系系：v v =x x/t t=f f=/T T。5 5、波绕过障碍物的现象叫做波波的的衍衍射射，能够发生明显的衍射现象的条件是：障碍物或孔的尺寸比比波长小波长小，或者跟波长相差不多。d d(超超声声波波（它它是是机机械械波波非非电电磁磁波波）定定位位原原理理：频频率率大大，波波长长小小不不易易衍衍射射，直直线线传传播播性性好好)6 6、产产生生干干涉涉的的必必要要条条件件 是：两列波源的频率必须相同，干涉区域内某点是振动最强点还是振动最弱点的充要条件：（1）最强：该点到两个波源的路程之差是波长的整数倍，即=n；（2）最弱：该点到两个波源的路程之差是半波长的奇数倍=；，即。根据以上分析，在稳定的干涉区域内，振动加强点始终加强始终加强；振动减弱点始终减弱始终减弱。(振动加强的点还是做简谐振动加强的点还是做简谐运动，某时刻位移可能为零运动，某时刻位移可能为零)7 7、声声波波是是纵纵波波，能在空气、液体、固体中传播声波在固体中波速大于液体大于气体8 8、多普勒效应：、多普勒效应：当波源或者观测者相对于介质运动时，观测者会发现波的频率发生了变化，这种现象叫多普勒效应。当波源与观察者相互靠近相互靠近时，观察者“感觉”到的频率变大频率变大。当波源与观察者相互远离相互远离时，观察者“感觉”到的频率变小频率变小。（注意：波源实际频率不变）现象：多普多普勒测速仪、勒测速仪、“红移红移”、“彩超彩超”。二、电磁波二、电磁波 9 9、麦麦克克斯斯韦韦理理论论（赫兹用实验证明其理论是正确的）（赫兹用实验证明其理论是正确的）(1)变化的磁场能够在周围空间产生电场，变化的电场能够在周围空间产生磁场。(2)均匀变化均匀变化的磁场产生稳定稳定的电场，均匀变化的电场产生稳定的磁场(3)振荡的(即周期性变化的)磁场产生同频率同频率的振荡电场，振荡的电场产生同频率同频率的振荡磁场1 10 0、电电磁磁场场：变化电场在周围空间产生磁场，变化磁场在周围空间产生电场，变化的电场和磁场成为一个完整的整体，这就是_电电磁磁场场_1 11 1、电电磁磁波波麦麦克克斯斯韦韦预预言言、赫赫兹兹电电火火花花实实验验证证实实 (1)定义：交替产生的振荡电场和振荡磁场向周围空间的传播传播形成电磁波 (2)特点：电磁波是横波横波在电磁波中，每处的电场强度和磁感强度的方向总是_垂直_，且与电磁波的传播方向_垂直_；任何频率的电磁波在真空中的传播速度都等于3108m/s；电磁波的传播速度等于波长与频率的乘积，即_v=fv=f_。第 2 页 共 7 页(3)电磁波与机械波的关系 机械波在介质中的传播速度仅由介质决定，与机械波的频率无关机械波在介质中的传播速度仅由介质决定，与机械波的频率无关电磁波在介质中的传播电磁波在介质中的传播速度不仅取决于介质，还与电磁波的频率有关速度不仅取决于介质，还与电磁波的频率有关，频率大，传播速度越小 电磁波本身是物质，所以电磁波的传播不像机械波需要别的物质作为介质机械波_不_能在真空中传播，而电磁波_能_真空中传播八、电磁波谱及其应用八、电磁波谱及其应用1 12 2、电电磁磁波波谱谱：各种电磁波中，除可见光以外，相邻两个波段间都有重叠重叠。(1)光是一种电磁波，电磁波的速度和它的传播速度相同，在传播过程中可不需要介质，都具有波动的共性如干涉、_衍射、_多普勒效应_。它又是横波(2)电磁波谱种类无线电波红外线可见光紫外线X 射线 射线频率特性波动性强热效应，遥控遥感能使人类产生视觉荧光作用、杀伤作用 穿透作用强用途通讯、电视，广播、导航等加热、医疗、红外摄影、遥测遥感杀菌消毒、验钞等工业探伤、医学透视治疗等工业探伤、医用治疗等可见光：红，橙，黄，绿，青，蓝，紫可见光：红，橙，黄，绿，青，蓝，紫 频率逐渐增大，波长逐渐减小，折射率逐渐增大频率逐渐增大，波长逐渐减小，折射率逐渐增大红光波动性（干涉、衍射）强，紫光粒子性强红光波动性（干涉、衍射）强，紫光粒子性强(3)雷达：雷达是利用无线电波中的（微波微波电磁波电磁波：直线性好、反射性强；声呐：超声波声呐：超声波机械机械波波）来测定物体位置的无线电设备13、LC 振荡电路 T=2 LC三、光三、光1 14 4、折折射射率率即 n=sini/sinr=c/v，因 cv，所以任何介质的折射率 n 都大于 1.1 15 5、全全反反射射：当光线从光密介质射到光疏介质的界面上时，若入射角大于临界角，则折射光线消失，只产生反射的现象叫全反射产生全反射的条件是：a、光从光密介质射向光疏介质；b、入射角大于或等于临界角（）；两条件必须同时存在，才发生全反射。cvnC1sin1 16 6、光光导导纤纤维维：内层为光密介质，外层为光疏介质。全全反反射射应应用用：光光导导纤纤维维、自自行行车车尾尾灯灯、海海市市蜃蜃楼楼、沙沙漠漠蜃蜃景景、夏夏天天柏柏油油路路面面特特别别亮亮、水中的气泡看起来特别亮1 17 7、光光的的干干涉涉（全息照片是干涉）（1）现象：符合一定条件的相干光相干光在相遇的区域出现了稳定的相间的加强区域和减弱区域（2）光发生干涉的条件：_频率相等_。（3）双缝干涉：(18011801 年，英国的托马斯年，英国的托马斯 杨杨)推导：如图所示，若 S1、S2 光振动情况完全相同，光程差则符合半波长偶数被时，出现亮条纹(n=0，1，2，3)符合半波长奇数倍时，出现暗条纹(n=0，l，2，3，)相邻亮条纹（或相邻暗条纹）之间的间距（相邻亮条纹中央间距，相邻暗条纹中央间距)为_X=L/d _。图象特点：中央为_亮纹_，两边两边_ _等等_间距对称分布明暗相间条纹间距对称分布明暗相间条纹 红光：明、暗条纹宽度最宽，紫光明、暗条纹宽度最窄白光干涉图象中央明条纹的最外侧为红色第 3 页 共 7 页相邻亮纹（暗纹）间的距离 X=L/d。用此公式可以测定单色光的波长。用白光作双缝干涉实验时，由于白光内各种色光的波长不同，干涉条纹间距不同，所以屏的中央是白色亮纹，两边出现彩色条纹。（4）薄膜干涉：相干光源的由来：利用薄膜(如肥皂液膜、空气膜)_前后表面_的反射光束相遇而形成干涉现象图象特点：同一条亮(或暗)条纹上所对应薄膜厚度_相等_ 单色光在肥皂膜上(上薄下厚)形成水平状明暗相间条纹(白光入射形成彩色条纹)。应用：增透膜、检验平整度、1 18 8、光光的的衍衍射射（1）现象：光偏离直线传播绕过障碍物进入阴影区域里的现象各种不同形状的障碍物都能使光发生衍射。（2）产生条件：_障碍物或孔的尺寸与波长差不多或比波长小_（3）单缝衍射：图象特点：中央条纹亮而宽亮而宽，两侧为_不等_间隔的明暗相间的条纹(白光入射为彩色条纹)（4）例子：数学家泊松推算出在数学家泊松推算出在圆板阴影的中心圆板阴影的中心应有一个亮斑（即著名的泊松亮斑）应有一个亮斑（即著名的泊松亮斑），后被实验，后被实验证实，即说明证实，即说明泊松亮斑是由光的衍射形成泊松亮斑是由光的衍射形成。）1 19 9、光光的的偏偏振振（1）光是横波，是电磁波所以光有偏振现象（2）自然光：在光波传播方向垂直的平面内光振动(指 E 的振动)沿各个方向振动强度都相同的光如由太阳、电灯等普通光源发出的光（3）偏振光：在光波传播方向的垂直平面内，只有沿着某一方向某一方向振动的光如自然光经一偏振片作用后的光，再如自然光射到两介质分界面时同时发生反射和折射(反射角和折射角和为 900时)，反射光线和折射光线是光振动方向互相垂直的偏振光（4）应用：液晶显示、观看 3D 电影等相机前面的偏振镜可以减弱玻璃表面反射光的影响使相片更加清晰2 20 0、彩虹由于折射率不同形成的色散机械振动机械振动1 1、探究单摆周期与摆长的关系实验：测线长时摆球自然悬垂，测周期时从最低点开始计时、探究单摆周期与摆长的关系实验：测线长时摆球自然悬垂，测周期时从最低点开始计时2 2、发生受迫振动的物体周期等于驱动力周期与固有周期无关、发生受迫振动的物体周期等于驱动力周期与固有周期无关第 4 页 共 7 页3 3、共振曲线、共振曲线物理物理选选修修 3-5 知知识识点点归纳归纳一、一、动动量（矢量）量（矢量）1、动动量量定定理理：I I合合=F F合合t t=p p=P P2 2-P P1 12、动动量量守守恒恒定定律律的的条条件件：系统所受的总冲量为零（不受力、所受外力的矢量和为零或外力的作用远小于系统内物体间的相互作用力），即系统所受外力的矢量和为零。（碰撞、爆炸、反冲）3、动动量量守守恒恒定定律律的的表表达达式式 m1v1+m2v2=m1v1/+m2v2/（规定正方向）p1=p2/4、碰碰撞撞（1）非弹性碰撞：动能损失动量守恒动能损失动量守恒（2）弹性碰撞：动量守恒，碰撞前后动能相等动量守恒，碰撞前后动能相等；特例 1：对于弹性碰撞弹性碰撞，若两个物体质量相等质量相等，则碰撞后两个物体互换速度（即碰后 A 的速度等于碰前 B 的速度，碰后 B 的速度等于碰前 A 的速度）特例 2：当速度相等时两者距离有最值5、人人船船模模型型两个原来静止的物体（人和船）发生相互作用时，不受其它外力，对这两个物体组成的系统来说，动量守恒，且任一时刻的总动量均为零，由动量守恒定律，有 mvmv =MVMV 二、量子理二、量子理论论的建立的建立6、量量子子理理论论的的建建立立：1900 年德国物理学家普朗克提出振动着的带电微粒的能量只能是某个最小能量值 的整数倍，这个不可再分的能量值 叫做能量子能量子=h。h 为普朗克常数（6.6310-34J.S）三、光三、光电电效效应应 光子光子说说 光光电电效效应应方程方程7、光光电电效效应应（表表明明光光子子具具有有能能量量）（1）光的电磁说使光的波动理论发展到相当完美的地步，但是它并不能解释光电效应的现象。在光（包括不可见光）的照射下从物体发射出电子的现象叫做光电效应，发射出来的电子叫光电子。（实验图在课本）（2）光电效应的研究结果：任何一种金属，都有一个极限频率，入射光的频率必须大于这个极限频率入射光的频率必须大于这个极限频率，才能产生光电效应；低于这个频率的光不能产生光电效应；光电子的最大初动能与入射光的强度无关光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随着入射光频率的增大增大而增大增大；入射光照到金属上时，光电子的发射几乎是瞬时的光电子的发射几乎是瞬时的，一般不超过10-9s；当入射光的频率大于极限频率时，光电流的强度与入射光的强度成正比。8、光光子子说说：光本身就是由一个个不可分割的能量子组成的，频率为 的光的能量子为 h。这些能量子被成为光子。9、光光电电效效应应方方程程：E EK K =h-W WO O （掌握掌握 Ek/UcEk/Uc 图象的物理意义图象的物理意义）同时，h截止=WO（Ek 是光电子的最大初动能最大初动能；W0是逸出功，即从金属表面金属表面直接飞出的光电子克服正电荷引力所做的功。）U UC Ce=Ee=EK K=h-W WO O四、光的波粒二象性四、光的波粒二象性 物物质质波波10、光光的的波波粒粒二二象象性性：干涉、衍射和偏振干涉、衍射和偏振以无可辩驳的事实表明光是一种波；光电效应和康普顿效应光电效应和康普顿效应又用无可辩驳的事实表明光是一种粒子，由于光既有波动性，又有粒子性，只能认为光具有波粒二象性。但不可把光当成宏观观念中的波，也不可把光当成宏观观念中的粒子。少量的光子少量的光子第 5 页 共 7 页表现出粒子性，大量光子运动表现为波动性；光在传播时显示波动性，与物质发生作用时，往表现出粒子性，大量光子运动表现为波动性；光在传播时显示波动性，与物质发生作用时，往往显示粒子性；频率小波长大的波动性显著，频率大波长小的粒子性显著。往显示粒子性；频率小波长大的波动性显著，频率大波长小的粒子性显著。（P41P41 电子干涉条电子干涉条纹对概率波的验证）纹对概率波的验证）11、物物质质波波：1924 年德布罗意（法）提出，实物粒子和光子一样具有波动性，任何一个运动运动着的物体都有一种与之对应的波，波长=h/p，这种波叫物质波，也叫德布罗意波。（P38 电子的衍射图样；电子显微镜的分辨率为何远远高于光学显微镜）12、概概率率波波：从光子的概念上看，光波是一种概率波。五、原子核式模型机构五、原子核式模型机构13、1897 年汤姆生（英）发现了电子汤姆生（英）发现了电子，提出原子的枣糕模型，说明原子可以再分（有复杂结构）14、1909 年起英国物理学家卢瑟福做了 粒子轰击金箔的实验，即 粒子散射实验（实验装置见必修本 P257）得到出乎意料的结果：绝大多数绝大多数 粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进，少数少数 粒子却发生了较大的偏转，并且有极少数 粒子偏转角超过了 90，有的甚至被弹回甚至被弹回，偏转角几乎达到 180。（P53P53 图图）15、卢瑟福在 1911 年提出原子的核式结构学说：在原子的中心有一个很小的核，叫做原子核，原子的全部正电荷全部正电荷和几乎全部质量几乎全部质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外空间里绕着核旋转。按照这个学说，可很好地解释 粒子散射实验结果，粒子散射实验的数据还可以估计估计原子核的大小（数量级为 10-15m）和原子核的正电荷数。原子序数=核电荷数=质子数=核外电子数。六、六、氢氢原子的光原子的光谱谱16、光光谱谱的的种种类类：（1）发射光谱：物质发光直接产生的光谱。炽热的固体、液体及高温高压气体发光产生连续光谱；稀薄气体发光产生线状谱，不同元素的线状谱线不同，又称特征谱线。（2）吸收光谱：连续谱线中某些频率的光被稀薄气体吸收后产生的光谱，元素能发射出何种频率的光，就相应能吸收何种频率的光，因此吸收光谱也可作元素的特征谱线。17、氢氢原原子子的的光光谱谱是是线线状状的的（这这些些亮亮线线称称为为原原子子的的特特征征谱谱线线），即辐射波长是分立分立的。18、基基尔尔霍霍夫夫开开创创了了光光谱谱分分析析的的方方法法：利用元素的特征谱线（线状谱或吸收光谱）鉴别物质的分析方法。七、原子的能七、原子的能级级19、玻玻尔尔理理论论的的假假设设：（1）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，这些状态叫做定态。氢原子的各个定态的能量值，叫做它的能级。原子处于最低能级时电子在离核最近的轨道上运动，这种定态叫做基态基态；原子处于较高能级时电子在离核较远的轨道上运动的这些定态叫做激发态。（2）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 h h =E En n E Em m，（能级图见 3-5 第 64 页）（3）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不连续的，因此电子的可能轨道的分布也是不连续不连续的。20、玻玻尔尔计计算算公公式式：n=1（即离核最近的离核最近的）（选定离核无限远处的电势能为零，电子从离核无限远处移到任一轨道上，都是电场力做正功，电势能减少，所以在任一轨道上，电子的电势能都是负值，而且离核越近，电势能越小、动能越大、总能量越小。）21、一群氢原子处于量子数为 n 的激发态时，可能辐射出的光谱线条数为 N=。一个氢原子处于量子数为 n 的激发态时，可能辐射出的光谱线条数为 N=。第 6 页 共 7 页八、原子核的八、原子核的组组成成22、1919 年卢瑟福用 粒子轰击氮原子核发发现现质质子子即氢原子核。核反应方程_。23、卢瑟福预想到原子内存在质量跟质子相等的不带电的中性粒子，即中中子子。查德威克经过研究，证明：用天 射线轰击铍时，会产生一种看不见的贯穿能力很强（10-20 厘米的铅板）的不带电粒子，用其轰击石蜡时，竟能从石蜡中打出质子，此贯穿能力极强的射线即为设想中的中子。核反应方程_ _。24、质质子子和和中中子子统统称称核核子子，原子核的电荷数等于其质子数，原子核的质量数等于其质子数与中子数的和。具有相同质子数的原子属于同一种元素；具有相同的质子数和不同的中子数的原子互称同位素。25、天天然然放放射射现现象象（1）人类认识原子核原子核有复杂结构和它的变化规律有复杂结构和它的变化规律，是从天然放射现象开始的。（2）用磁场来研究放射线的性质（图见 3-5 第 74 页）：射线带正电，偏转较小，粒子就是氦原子核，贯穿本领很小，电离作用很强，使底片感光作用很强；射线带负电，偏转较大，是高速电子流，贯穿本领很强（几毫米的铝板），电离作用较弱；射线中电中性的，无偏转，是波长极短的电磁波，贯穿本领最强贯穿本领最强（几厘米的铅板），电离作用最小电离作用最小。九、原子核的衰九、原子核的衰变变 半衰期半衰期26、原原子子核核由由于于放放出出某某种种粒粒子子而而转转变变为为新新核核的的变变化化叫叫做做原原子子核核的的衰衰变变。在衰变中电荷数和质量数质量数都是守恒的（注意：质量并不守恒。）。射线是伴随伴随 射线或 射线产生的，没有单独的 衰变。衰本质原子核能的中子变成质子加电子原子核能的中子变成质子加电子。27、半半衰衰期期：放射性元素的原子核有半数发生衰变原子核有半数发生衰变需要的时间。放射性元素衰变的快慢是由核内部核内部本身的因素决定，与原子所处的物理状态或化学状态无关与原子所处的物理状态或化学状态无关，它是对大量原子的统计规律对大量原子的统计规律。N=，m=。十、放射性的十、放射性的应应用与防用与防护护 放射性同位素放射性同位素28、放放射射性性同同位位素素的的应应用用：a、利用它的射线（贯穿本领、电离作用、物理和化学效应）；b、做示踪原子。29、放放射射性性同同位位素素的的防防护护：过量的射线对人体组织有破坏作用，这些破坏往往是对细胞核的破坏，因此，在使用放射性同位素时，必须注意人身安全，同时要放射性物质对空气、水源等的破坏。十一、核力与十一、核力与结结合能合能 质质量量亏损亏损30、由由于于核核子子间间存存在在着着强强大大的的核核力力（核子之间的引力，特点：核力与核子是否带电无关短程力，只有相邻的核子间才发生作用），核子结合为原子核时释放的能量或原子核分解为核子时吸收的能量叫原子核的结合能，亦称核能。31比比结结合合能能=结结合合能能/核核子子数数（比比结结合合能能越越大大，原原子子核核越越稳稳定定）32、我们把核子结合生成原子核，所生成的原子核的质量比生成它的核子的总质量要小些，这种现象叫做质量亏损。爱因斯坦在相对论中得出物体的质量和能量间的关系式_E=mCE=mC2 2_(_(质量以千克质量以千克为单位、能量以焦耳的单位为单位、能量以焦耳的单位_ _，就是著名的质能联系方程，简称质能方程。1u=1u=_ _ 相当于相当于_931.5_931.5_MeVMeV（此结论在计算中可直接应用）。十二、原子核的人工十二、原子核的人工转变转变33、原子核在其他粒子的轰击下产生新核的过程，称为核反应（原子核的人工转变）。在核反应中电荷数和质量数都是守恒的。十三、重核的裂十三、重核的裂变变 轻轻核的聚核的聚变变34、凡凡是是释释放放核核能能的的核核反反应应都都有有质质量量亏亏损损。核子组成不同的原子核时，平均每个核子的质量亏损是不同第 7 页 共 7 页的，所以各种原子核中核子的平均质量不同。核子平均质量小的，每个核子平均放的能多。铁原子核中核子的平均质量最小，所以铁原子核最稳定。凡是由平均质量大的核，生成平均质量凡是由平均质量大的核，生成平均质量小的核的核反应都是释放核能的小的核的核反应都是释放核能的。35、1938 年德国化学家哈恩和斯特拉斯曼发现重重核核裂裂变变，即一个重核在俘获一个中子后，分裂成几个中等质量的核的反应过程,铀核裂变的核反应方程_ _。36、由由于于中中子子的的增增殖殖使使裂裂变变反反应应能能持持续续地地进进行行的的过过程程称称为为链式式反反应应。为使其容易发生，最好使用纯铀235。因为原子核非常小，如果铀块的体积不够大，中子从铀块中通过时，可能还没有碰到铀核就跑到铀块外面去了，因此存在能够发生链式反应的铀块的最小体积，即临界体积临界体积。发生链式反应的条件是裂变物的体积大于临界体积，并有中子进入。应用有原子弹、核电站。37、轻轻核核结结合合成成质质量量较较大大的的核核叫叫聚聚变变。（例：_）发生聚变的条件是：超高温（几百万度以上），因此聚变又叫热核反应热核反应。太阳的能量产生于热核反应。应用有氢弹。3-2 1、磁通量（标量）=BS（不用乘以匝数）2、E=n/t（一般用于求平均电动势）；转动切割 E=BlV平3、正弦交流电瞬时值：e=NBSsint（中性面开始计时，与磁场垂直的面）4、有效值 E=Em/2(求热量，功，功率；交流电表示数；保险丝熔断电流；用电器铭牌示数；无特殊说明)5、平均值用于求电量 q=It=n/R总6、变压器：只能变压交流电，U1由电源决定，保持不变，U2由 U1及匝数比决定；P1会随 P2变化而变化