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高中数学必修1、2选修3-1、2、4、5教材上的重要内容

时间:2013-06-26


物理必修 1、2 选修 3--1、2、4、5 教材上重要内容
必修 1
1、 自然界的一切物体都处于永恒的 运动 中,绝对 静止 的物体是不存在的(静止是相对的) 。 2、电磁打点计时器---------6V 以下交流电,f =50Hz, T =0.02s , 振针+复写纸 电火花计时器-------220v 交流的,f= 50 Hz, T =0.02s,电火花+墨粉 (摩擦力小,误差小) 3、 加速度(速度变化率) :描述速度变化快慢的量。 4、 伽利略: (P45) (1) 伽利略出版的《两种新科学的对话》一书,奠定了他作为近代力学创始人的地位。 (2) 伽利略的主要贡献: a、 建立了许多描述运动的基本概念:如平均速度、瞬时速度、加速度等。并认为最简单的变速运动应该是 速度是均匀变化的。 b、 伽利略是第一个把实验的方法引入科学研究的人。 伽利略首先采用了以实验检验猜想和假设的科学方法。 伽利略创造的科学方法(科学研究过程的基本要素)包含以下几点: 对现象的一般观察——→提出假设——→运用逻辑(包括数学)得出推论——→通过实验对推论进行 检验——→对假说进行修正和推广——→ 伽利略科学思想方法的核心:把实验和逻辑推理(包括数学推演)和谐地结合起来。 C、伽利略理想斜面实验: ①说明了力和运动的关系-------物体的运动不用力来维持; ②研究了自由落体并外推-------无阻力时,所有物体下落时的加速度 a 都是一样的(让铜球沿阻力很小的斜面 滚下,用来“冲淡”重力,运动时间长,容易测量。 d、 发明了望远镜,是“日心说”的拥护者。 5、4 种相互作用-------万有引力、 电磁力、 强相互作用力(核力) 弱相互作用力 、 6、摩擦力 ①(P58)把线织成布、把布缝成衣服,靠的是纱线之间静摩擦力的作用。 ② 雨天,轮胎花纹状的沟槽,能把轮胎与地面间的水排出,保持两者的良好接触以产生足够的摩擦力。 ③流体阻力 A、 流体的阻力跟物体相对于流体的速度有关,速度越大,阻力越大; 所以,大雨滴落的时速度较大,毛毛雨滴速度小 B、 流体的阻力跟物体的横截面积有关,横截面积越大,阻力越大; C、 流体的阻力跟物体的形状有关,头圆尾尖的物体阻力小。 7、动力学的奠基者-----------牛顿 牛顿----------在出版的《自然哲学的数学原理》一书中提出了牛顿三个运动定律。 而牛顿运动定律是---------整个动力学的核心。 (1) 牛顿第一定律 伽利略理想斜面实验----------说明力不是维持物体运动的原因(力和运动的关系) 笛卡儿-----------(补充和完善了伽利略的观点)----------提出除非物体受到别的力的作用,否则物体将永远保持 其静止或运动状态,不会转弯而做直线运动。

牛顿--------------最后归纳总结出牛顿第一定律。 说明:牛顿第一定律是利用 逻辑思维对事实进行分析 的产物,不可能用实验直接验证。 描述物体惯性的物理量----------质量 牛顿第一定律只适用于惯性参考系,在非惯性参考系中不成立。 (2) 牛顿第二定律
实验----------P72-------P 73 物理学中国际单位制中的基本单位----------米、千克、秒、开尔文、安培、摩尔----基本单位对应的物理量--------------------长度、质量、时间、温度、电流、物质的量 在失重( a ↓)和超重( a ↑)现象中,地球对物体的实际作用力并没有变化。

牛顿第二定律只适用于宏观、低速。 (3) 牛顿第三定律 作用力与反作用力的关系,不仅适用于静止物体之间,也适用于运动物体之间,即这种关系与物体的运动 状态无关,也与参考系的选择无关。

必修 2
一、曲线运动
1、 平抛实验注意---------先确定原点 O 位置及 x、y 轴,再描平抛轨迹。 2、 匀速圆周运动是-----------速率不变的圆周运动; 匀速圆周运动是-----------角速度(周期、频率)不变的运动。 3、 修筑铁路时,根据转弯半径 R 和规定速度 v,适当使外轨高于内轨,使转弯时所需的向心力几乎完全由重力 G 和支持力 FN 的合力来提供。

4、 离心运动的应用
(1) 洗衣机脱水时---------利用离心运动把附着在物体上的水分甩掉; (2) 无缝钢管 (水泥管等) -------利用离心运动使钢水离心而趋于圆柱形模子的周壁, 冷却后形成圆柱形钢管。 离心运动的危害 (1) 汽车转弯时速度 v 大,所需向心力 F > 最大静摩擦力 Fmax 汽车将做离心运动而造成事故。 (2) 砂轮、飞轮等转速过高时,其内部分子间的相互作用力不足以提供所需向心力,离心运动会使它们破裂, 酿成事故。

二、万有引力定律
1、P 30 地心说(托勒密)——→日心说(哥白尼的天体运行论)——→第谷(20 年的观测记录)支持日心说— —→开普勒三定律——→牛顿万有引力定律——→卡文迪许准确测出常量 G 的数值。 2、开普勒三定律 (1)所有行星绕太阳做椭圆运动,太阳位于椭圆的一个焦点上; (2)任意一个行星,相等时间 t 内扫过的面积 s 相等; 3 2 (3)所有行星的 a /T = K ------都相等,K 只与中间天体 M 有关。 开普勒关于行星运动的描述为万有引力定律的发现奠定了基础。 3、牛顿万有引力定律 (1) 牛顿万有引力定律的发现应用到-------开普勒定律、胡克的研究成果、牛顿第二、第三定律; (2) 万有引力定律明确地向人们宣告:天上和地上的物体都遵循着完全相同的规律。其依据是——月—地检 验 ① 月球轨道半径 r ≈ 60×地球半径 R ; 2 ② 同一物体在月球轨道上受到的引力 F1 ≈ 在地面附近受到的引力的 1/ 60 ; ③ 同一物体在月球轨道上的加速度(向心加速度)a1≈在地面附近下落时的加速度 a2(自由落体加速度)的 1 2 / 60 ; 2 ④ 数据表明:a1 = 1/60 a2 所以说,地面物体受到地球的引力、月球受到地球的引力研究太阳有行星间的引力,真得遵从相同的规律——— 一切问题就都有相互吸引力———万有引力。 (3) 牛顿在发表的传世之作《自然哲学的数学原理》中提出 ① 万有引力定律 ② 牛顿三个运动定律 ③ 牛顿设想人造卫星---以很大速度平抛一物,物将不再返回地面----成为一颗人造卫星。 (4) 万有引力定律的成就: ① 成功解释了天体运动的规律; ② 可测量天体质量; ③ 笔尖下发现的行星-------海王星的发现(利用万有引力定律计算出来的) ④ 正确计算并预言了哈雷彗星的“回归周期” 。 4 人造地球卫星 (1)v = 7.9 km/s 是 最小的发射速度,是 最大 的环绕速度。

(2)v = 7.9 km/s-------第一宇宙速度-------近地匀速圆周运动; 7.9 km/s < v < 11.2 km/s-------做椭圆运动; v = 11.2 km/s-------第二宇宙速度(脱离速度,脱离地球引力) ; v = 16.7 km/s-------第三宇宙速度(逃逸速度,逃出太阳系) 。 (3)卫星绕地球运动时------完全失重------一切以重力 G 为原理的仪器均不好用。如:天平、水银气压计等。 (4)所有同步地球卫星(通讯卫星)-------均位于赤道上方,T = 24 h 。 5、经典力学的基础是牛顿运动定律---------适用于宏观、低速、弱引力;不适用于微观、高速、强引力。 6、牛顿在把位移、速度、加速度、动量等概念系统化的同时,贡献出两个关键性的概念------“力”和

“质量” ,并把质量和重量区别开来。 三、机械能
1、伽利略的斜面实验使人们认识到引入能量概念的重要性。 2、要提高速度会增大牵引力-------必须提高发动机的额定功率(这就是高速火车、汽车很大型舰船需要大功率 发动机的原因) 。 3、重力势能是地球与物体所组成的“系统”所共有的,而不是地球上的物体单独具有的。 4、动能定理适用于变力做功和曲线运动,所以,动能定理应用更广泛, 5、能量守恒定律是最普遍、最重要、最可靠的自然规律之一。 导致能量守恒定律最后确立的两类重要事实是: ① 确认了永动机的不可能性; ② 发现了各种自然现象之间的相互联系与转化。 6 能源与能量耗散 (1)人类对能源的利用大致经历了三个时期-------柴薪时期、煤炭时期、石油时期。 (2)能量耗散表明:能量在数量上并未减少,但在可利用的品质上降低了。从便于利用的变成不便于利用的了。 ------这就是能源危机更深层次的含意。 ------也是 “自然界的能量虽然守恒, 但还是要节约能源” 的根本原因。 能量耗散从能量转化角度反映出自然界中宏观过程的方向性。所以能源的利用是有条件的。 能源短缺和环境恶化已经成为关系到人类社会能否持续发展的大问题。

选修 3—1
一、电场
1、法拉第提出:在电荷周围存在着电场。 电场、磁场和分子、原子组成的实物一样具有能量、质量和动量-----场与实物是物质存在的两种不同形式。 法拉第引入了电场线和磁感线--------来形象地描述电场和磁场。 2、 避雷针是利用尖端放电来避免雷击的一种设施。 尖端放电会导致高压设备上电能的损失-------所以,高压设备中导体表面尽量光滑------夜间高压线周围有时 会出现一层绿色光晕。 3、 静电屏蔽------野外高压输电线易受到雷击,所以,在三条输电线的上方还有两条与大地相连的导线,形成 一个稀疏的金属“网” ,把高压线屏蔽起来,免遭雷击。 4、 电容器:P 30 演示 、 P 32 做一做 5、 带电粒子在电场中运动

示波器的核心部件是示波管-------原理:带电粒子在电场中受力偏转------电偏转------用来观察电信号随
时间变化的情况。 P 36 思考与讨论 P 37 密立根实验

二、恒定电流 1、I = Q/t = nqsv ------ n : 单位体积内的电荷数。
2、电动势 E ①描述电源把其他形式的能转化成电势能的本领的量; ②电动势 E 是由电源中非静电力的特点决定,跟电源的体积无关,也跟外电路无关; ③电动势 E = 电路断路时的路端电压。 3、欧姆定律

①对金属、电解质溶液适用-------(其伏安特性曲线是直线) ; ②对气态导体(如日光灯管、霓虹灯管中的气体)和半导体元件不适用------(其伏安特性曲线是非线性的) 。 4、电阻 金属的电阻率随温度的升高而增大-------电阻温度计; 有些合金弹的阻力几乎不受温度变化的影响-------常用来制作标准电阻。

三、磁场
1、1820 年,丹麦人奥斯特------发现了电流的磁效应(电流周围存在磁场) 。 电流磁场的确认容易控制----如电磁起重机、 电话、 电动机、 发电机以及在自动控制中普遍应用的电磁继电器等。 2、磁感应强度 B = F/Il = ф /s ---→表示穿过单位面积的磁通量---→磁通密度。 3、安培的贡献: ①安培提出了著名的分子电流假说-------揭示了磁现象的电本质。 ②判断导线中电流的磁场方向-------安培定则(右手螺旋定则) ③确定了通电导线在磁场中受到的力--------安培力 F = BIL 4、磁电式电流表: ① 原理:通电线圈在磁场中受安培力作用而发生偏转; ② 最基本的组成部分:磁铁和放在磁铁两极之间的线圈 ③ 表盘刻度均匀的原因:磁极与圆柱间的磁场都沿半径方向,使线圈无论转到什么位置,它的平面都与磁感线 平行。 5 通电导线在磁场中受到的安培力--------实际是洛仑兹力的宏观表现。 6、 电视机显像管的工作原理--------应用了电子束的磁偏转的道理。 7、 P 98 磁流体发电机 P100 质谱仪--------是测量带电粒子质量、比荷 q/m 、及分析同位素的重要工具。 P101 回旋加速器--------用磁场控制轨道,用电场进行加速。 带电粒子最大动能 EK -----由盒半径决定。 带电粒子在盒内的加速时间 t = NT = EK /2uq T P103 霍尔效应-------找准在磁场 B 中移动的是什么电荷(+、-离子?还是自由电子?) 8、 指南针——-不能在火星上使用

选修 3---2
一、物理学史: 1、 奥斯特 发现了电流的磁效应。 2、 法拉第 发现了电磁感应现象,同时他也是第一个引入 场 概念的人,另外,他创造性地用“力线” (即电 场线和磁感线)形像地描述“场” 的物理图景。
3、 对电磁感应定律的发现做出贡献的科学家是法拉第、纽曼、韦伯等。

二、教材上的重要内容: 1、电路中电动势的作用实际上是某种非静电力对自由电荷的作用。
例如:一闭合电路静止于磁场中,由于磁场强弱的变化,闭合电路内产生了感应电动势。这种情况下,所谓的非 静电力就是感生电场对自由电荷的作用。电子感应加速器就是利用感生电场使电子加速的设备。 例如:一段导线做切割磁感线的运动时相对于一个电源,这时的非静电力与洛仑兹力有关。 2、利用互感现象可以把能量由一个线圈传递到另一个线圈。变压器就是利用互感现象制成的。 3、变压器、电动机等内部有很大的线圈,当电路中的开关断开时会产生很大的自感电动势,使得开关中的金属 片之间产生电火花,造成危害。请举出避免出现电火花的办法 a、使用油浸开关;b、把大功率用电器的开

关装在金属壳中。 4、举出利用涡流的例子:冶炼合金钢的真空冶炼炉、安检门检查金属物品、探雷器等。 举出减小涡流的例子:电动机、变压器的铁芯用电阻率大的硅钢片制成,并相互绝缘。 5、交流电中求电量 q(q=It=n△Ф ∕R )-------用平均值; 求①电功、电热;②保险丝的熔断电流③用电设备上标的数④交流电流表、交流电压 表上的示数等------用有效值; 电容器所能承受的电压>交流电的最大值。

6、变压器原、副线圈中相同的量有 f、T、Ф、△ф∕△t 7、远距离送电可以有两个途径来减少输电损失。一个途径是:减小输电线的电阻;另一个途径是:减小输

电导线中的电流。 8、传感器是把力、温度、光、声-----等非电学量按一定规律转换为电压、电流等电学量或转换为电路
的通断。 9、光敏电阻能够把光照强弱这个光学量转换成电阻这个电学量,是半导体材料,且光越强 R↓; 热敏电阻能够把温度这个热学量转换成电阻这个电学量,且 T↑R↓; 霍尔元件能够把磁感应强度这个磁学量转换成电压这个电学量。

三、书上作业题
P9 7t , P13 1---7t , P17 4t ,P18 7t ,P21 2---4t ,P25 1t 3t ,P28 1---5t P44 4t,5t P50 2t 5t

选修 3-4
一、机械振动
1、P3 如果质点 X 与 t 遵从正弦规律-----其振动就是 简谐振动 ----F∝X,方向总指向 0。 2、单摆是一理想化模型,为此,摆球应选择 质量大、体积小的,线要 尽量细、且不可伸长;单摆做简 谐振动条件 θ 很小(不大于 10?) 荷兰物理学家惠更斯 确定了计算单摆周期的公式 T=2π √L/g 并指 。 出 T 与 A、摆球的质量 m 无关。 单摆实验应注意: ① 振幅不要太大(θ 很小) ;

② ③ ④ ⑤

摆线要选择细些的、伸缩性小的、且尽可能长些的;摆球应选择质量大些的、体积小些的。 测周期时,停表开始计时和终止计时的位置应在 平衡位置 O。

T=t(n 次全振动所用时间)/n(全振动次数) ,L=l(悬点到球心间距离)+球半径。
2 2 2 2 2 2

由 T=2π √L/g→g=4π L/T L=g/4π T ∝T K=g/4π 3、驱动力频率 f= 受迫振动频率 f ,不一定=固有频率 f。但当驱动力 f=固有频率 f---共振。 共振的例子:钟响磬鸣 利用共振的例子:共振筛、转速计 P19 避免共振的例子:军队过桥应便步,轮船航行应改变航向和航速

二、机械波
1、发声体振动时在空气中产生的声波是 纵波。声波不仅能在空气中传播,也能在 液体、固体中传播。 2、介质中有机械波传播时,介质本身 并不随波一起传播,而是在平衡位置附近振动,波传播的是波源的能 量和振动形式(传递信息) 所以,波是传递 能量 的一种方式。 , 3、把正弦波也叫 简谐波 ,当介质中有正弦波传播时,介质的质点在做 简谐运动。 4、在波动中,各质点的振动周期 T=波源周期 T,但在介质中传播速度由介质本身性质决定。机械波从空气进 入水中,其频率 f 不变,波速 v 变大,波长λ 变大。 5、打雷时听到的隆隆声可以持续很久,原因之一就是声波在地面、云层以及山谷间发生了 多次反射。 6、 “闻其声,不见其人” ,其间的物理现象是: “闻其声”-----声波的衍射,不见其人-----光波的直线传播。 7、产生干涉的必要条件是:两列波的 f 相同。 干涉、衍射 等是波特有的现象。 8、交警测车速的做法是:向行进中的车发射频率已知的超声波,同时测量反射波的频率,根据反射波频率变化的 多少就能知道车的速度,其利用了 多普勒效应。医用“彩超”其实是向人体内发射频率已知的超声波,超声波 被血管中的血液反射后又被仪器接收,测出反射波的频率变化,就能知道血流速度。其利用了 多普勒效应。 9、声波的波长范围(1.7cm-----17m) ,所以声波易发生 衍射。 人耳能感觉到的声波的频率范围(20Hz----20000Hz),高于 20000Hz------超声波。

三、光
1、光的本性是:光具有波、粒二象性。 这里所说的“粒子性”已不同于过去所说的“微粒”说。 能证明光具有波动性的例子:托马斯·杨的双缝干涉实验、衍射、偏振。尤其是麦克斯韦 预言了电磁波的 存在,并认为光也是一种电磁波,且 赫兹 用实验证实了这种假设后,光的电磁说使光的波动理论发展到相当完 美的地步,取得了巨大成就。

能证明光具有粒子性的例子:光电效应、康普顿效应。 2、光在两种介质分界面上 同时 发生 反射和折射。 折射率 n=sinθ 1/sinθ 2 =c/v > 1 θ 1 ---必为 真空或空气中的角。 3、光的干涉 ①原理:把一束光拆成两束频率相同的光。 ②现象:单色光----等间距明暗相间条纹 白光------彩色条纹 ③加强区------△S=nλ 减弱区------△S=(2n+1)λ /2 条纹间距----△X=L/d λ 波长越长,条纹越宽。 4、薄膜干涉例子:彩色的肥皂泡、雨后水面上的彩色油膜、镜头前的增透膜、检查表面平整度---原理:膜的前后两面的反射光 相互叠加产生的。 镜头前的增透膜:膜的上表面与 玻璃表面 的反射光叠加发生干涉。膜的厚度不同,镜头的颜色有不同。 5、色散: 红 紫 频率 f 小 大 折射率 n 小 大 波长λ 大 小 波速 v 大 小 临界角 C 大 小 6、光的衍射: ①发生明显衍射现象条件:障碍物或孔的大小≤λ ②现象:间距不等的明暗相间条纹,泊松亮斑(中间是障碍物) 。 对于衍射现象的研究表明,我们平时说的“光沿直线传播”只是一种特殊情况。 7、太阳、电灯等光源直接发出的光其各个方向的振动都有-------自然光 而我们通常看到的绝大部分光-------都是不同程度的偏振光。 如自然光在玻璃、水面、木质桌面等表面反射时,反射光和折射光都是偏振光,且入射角变化时,偏振的程度 也有所变化。 光的偏振的应用: ① 拍摄水中游鱼时,在镜头前装一偏振片,以减弱反射光 而使景像清晰。 ② 电子表的液晶显示也用到了偏振光,其构造是两块透光方向相互垂直 的偏振片当中插进一个液晶盒,且上下 是刻成数字形状的电极板。 ③ 立体电影:看立体电影时要戴上特制眼镜,这副眼镜就是一对透振方向相互垂直的偏振片。 8、全反射 发生全反射条件:①光从光密介质射入 光疏 介质; ②入射角 等于或大于 临界角。 sin C =1/n n↑ C↓ 例子: ①水中气泡看起来特别明亮------原因是光从水中射向气泡时, 一部分光在界面上发生了 全反射 的缘故。 ②潜水员看岸上的所有景物,都出现在一个 倒立的圆锥内 ,且 θ = 2C.且岸上的景物变高了。 ③全反射棱镜:与平面镜相比,反射率 高 ,且在光学仪器中用来 改变光的方向。 ④光导纤维: “光纤通信”就是利用了 全反射 的原理。其内芯的折射率

>

外套的折射率。光纤通信的优

点是 容量大 ,传输过程 衰减小,抗干扰性强。 医用内窥镜也是用 光导纤维 制成。

四、电磁波 1、P78 麦克斯韦电磁场理论:变化的磁场产生 电场 ,变化的电场产生 磁场 。
2、电磁波 一个伟大的预言------空间可能存在 电磁波 ------如果在空间某区域中有 周期性变化 的电场,那么,它就 在空间引起 变化的磁场 , 这个变化的磁场又引起新的变化的电场-----于是, 变化的电场 和 变化的磁场 交 替产生,由近及远地 向周围传播 ,就形成了 电磁波。 根据麦克斯韦电磁场理论,电磁波在真空中传播时,它的电场强度 E 与 磁感应强度 B 相互垂直 ,而且,二 者均与波的传播方向 垂直 。因此,电磁波是 横波 。也就是 E 与 B 这两个物理量随时间 和空间 做周期

性 的变化。
麦克斯韦还指出:光就是电磁波。 因为,①电磁波在真空中的速度 v = c ; ②光与电磁波都能在真空中传播。 3、麦克斯韦不仅预言了电磁波的存在,而且揭示了电、磁、光现象在本质上的统一性,建立了完整的电磁 场理论。 4、把天才的预言变成世人公认的真理,是德国科学家 赫兹,赫兹用实验证实了麦克斯韦关于光的电磁理论,在 人类历史上第一次捕捉到了电磁波。他还通过测量证明,电磁波在真空中的速度 v=c,他还通过实验观察到了 电磁波的反射、折射、干涉、衍射和偏振等现象。 5、电磁波的发射和接收 ①电磁波的发射: 要有效发射电磁波,振荡电路必须具有如下特点: 第一:要有足够高 的振荡频率------f↑,发射电磁波的本领越大; 第二:振荡电路的电场和磁场必须分散到尽可能大的空间------采取开放电路。 要让发射出去的电磁波传递信号,就要在发射出去前对电磁波进行 调制,让电磁波随着待传递的信号而变化。调 制分调频和调幅两种方法。 ②电磁波的接收: 先进行调谐(电谐振---选台)------当接收电路的固有频率等于收到的电磁波的频率 时,接收电路中产生

共振(电谐振)
再进行解调-------把声音信号或图像信号从高频电流中还原出来(该过程是调制的逆过程) 6、电磁波谱 由波长大(频率小)→波长小(频率大)

无线电波-----通信、广播及其他信号传输; 红外线-------是一种光波(不可见光) ,具有热效应,一切物体都发射红外线,利用红外遥感进行勘测。 可见光-------①天空为什么是亮的------因为大气把阳光向各个方向散射。
②太空为什么是暗的-----因为太空没有大气,所以阳光不能被散射。 ③天空为什么是蓝的-----因为波长短的光更容易被大气散射。 ④ 傍晚的阳光比较红-----傍晚的阳光中蓝光、 紫光大部分被厚厚的大气层吸收掉了, 剩下红光、 橙光。

紫外线------能量较高,可用来杀菌消毒,具有荧光作用(使不可见光变成可见光) 。 X 射线-----医用透视,机场安检,工业探伤。 r 射线-----能量大,穿透能力最强,可医用治癌,探测金属内部缺陷。
电磁波具有能量,电磁波是一种物质,是物质存在的另一种形式。

五、相对论 1、狭义相对论 的两个基本假设: ①在不同的惯性参考系中,一切物理规律都是相同的。 ②光速不变原理------真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的。 (光速与光源、观察者间的相对运动无
关) 。 2、几个结论: ①动尺变短-----一条沿自身长度方向运动的杆,其长度总比杆静止时的长度小(人变瘦了) 。 ②动钟变慢-------飞船上的时间进程、生命过程变慢了。 即相对论认为:空间和时间与物质的运动状态有关。 而经典理论认为:空间和时间与物质的运动状态无关。 ③动质量变大 3、广义相对论 ①在任何参考系中,物理规律都是相同的。 ②等效原理------一个均匀的引力场与一个做匀加速运动的参考系等价。 广义相对论的预言与证实:时间变慢(引力红移) ;光线弯曲(引力使光线弯曲) 。

六、书上作业题

P5 P31 P50 P96

3--4 1—5 5—6 1--3

P10 1—4 P35 做一做 P55 1—3

P12 1—4 P36 1—3 P59 3—5

P17 1—4 P21 1—4 P38 说一说 P38 1—2 P63 2—3 P67 2

P26 1—3 P28 1—4 P41 1—3 P44 1—2 P72 1—6 P79 1—3

选修 3----5
一、动量守恒定律 1、法国科学家 笛卡儿 最先提出 动量具有守恒性 思想。认为动量 P = m ×速率。惠更斯 在一篇论文 中明确指出动量具有方向性和守恒性,可以认为是动量守恒关系的最初表述。 牛顿把笛卡儿的定义做了修改,明确动量 P = m ×速度,这样就更清楚地表述动量的方向性及其守恒关
系。 2、动量守恒定律与牛顿运动定律----------P10 会推导。 3、牛顿运动定律只适用于 宏观、低速,且用牛顿运动定律解题时,要涉及整个过程中的力,如是变力,解题 很不方便。动量守恒定律适用于目前为止物理学研究的一切领域。它只涉及过程始末两个状态,与过程中力 的细节无关。 4、反冲: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。 反冲的例子:章鱼游泳、喷气式飞机、火箭、射击------P19 思考与讨论

二、波粒二象性
1、一切物体都在辐射电磁波,且 辐射强度 按波长的分布情况随物体的温度变化而变化。普朗克 为了研究 黑体辐射,引入了 量子化 观点。 2、光的粒子性----------光电效应、康普顿效应 ⑴光电效应 ① 饱和电流------当光强(单位时间内发射的光子数)一定时,随着正向电压 U ↑,I↑,但 I↑到某一值后, 随着 U↑而 I 不变。 入射光越强,饱和电流越大,因为,单位时间内发射的光电子个数增多。 ② 遏制电压------遏止电压的存在,意味着飞出来的光电子具有一定的 初速度。而光电子的 能量 只与入 射光的频率 v 有关,而与入射光的强弱无关。 -9 发生光电效应的时间 t <10 s(瞬时性) ③ 爱因斯坦 成功解释了光电效应。 爱因斯坦光电方程

hv =w + Ek

飞出的光电子的最大初动能 Ek------由入射光频率 v 决定,与光的强弱无关。 飞出的光电子个数--------由入射光强度决定。 美国物理学家 密立根 利用实验证实了爱因斯坦方程的正确。 P33 思考与讨论 例题 ⑵康普顿效应 光子与物质微粒相互作用时,光子的波长λ 变大了------这个现象称为康普顿效应。 光电效应表明:光子具有能量; 康普顿效应表明:光子具有动量。

总结:光的本性-----光具有波粒二象性
波动性-----托马斯·杨的双缝干涉实验、衍射、偏振 粒子性-----光电效应、康普顿效应

E = hv P = h/λ
E、P----描述物质的粒子性的物理量 V、λ -----描述物质波动性的物理量 粒子性←----- h ------→波动性

h 是架起粒子性与波动性之间的桥梁。 3、德布罗意波-------也叫物质波 每一个运动的粒子都与一个对应的波相联系(即实物粒子也具有波动性) 实物粒子的能量 E = hv 实物粒子的动量 p = h/λ ----→ λ =h/p 电子的衍射实验--------有力地证明了电子(实物粒子)具有波动性。 实物粒子具有波动性的例子-------显微镜 由λ =h/p 可知,P↑,λ ↓。其显微镜的分辨本领越高(质子流比电子流分辨本领高) 4、概率波 让光子一个一个到达荧光屏-------①少量-----无规律;②大量-----明暗相间条纹。 可见,光的波动性 不是光子之间 的 相互作用 引起的,而是 光子自身固有的性质。 明条纹-------光子出现的概率大; 暗条纹-------光子出现的概率小。 即光子在空间出现的 概率 可以通过波动的规律确定-------光波是一种概率波 同理,物质波也是一种概率波。

三、原子结构
1、电子的发现 1897 年汤姆孙电子的发现-------说明原子不是组成物质的最小微粒(原子具有复杂结构) P48 思考与讨论-------测比荷 q/m 2、原子模型 ⑴汤姆孙-------枣糕式模型;③ ⑵卢瑟福-------α 粒子大角度散射实验-------原子核式结构模型-------可推算核半径。 α 粒子散射实验现象-------①绝大多数------基本沿原方向前进; ②少数---------发生大角度偏转 原子核式结构模型:原子是由核和核外电子组成,核集中了全部正电荷和几乎全部质量,核外电子绕核旋转。 -10 原子半径数量级:10 m -15 原子核半径数量级:10 m ⑶玻尔原子模型 ① 核外电子的轨道量子化和能量量子化 电子在这些轨道上绕核的转动是稳定的,不吸收也不向外辐射电磁波。 ② 原子从一个能级 跃迁 到另一个能级,要 吸收 或 辐射 一定频率的光子

hv =EN – Em
玻尔原子模型成功解释了氢光谱,但对复杂的原子光谱 就解释不了。原因是:核外电子无特定轨道,电 子出现在哪是按概率分布的。 3、光谱 光谱分析 (1)连续光谱-------含有一切波长 (2)线状谱---------也叫原子的特征谱线 ①各种原子的发射光谱都是线状谱,且不同原子的线状谱不同; ②利用特征谱写可鉴别温州或青岛物质的组成成分------光谱分析------灵敏度高 (3)太阳光谱中暗线含义-------太阳高层大气中含有与暗线所对应的元素。 (4)氢原子光谱------是线状谱,在可见光区域:1/λ

=R(1/22 -1/n2)

(n=3、4----)

四、原子核
1、天然放射现象------衰变 (1)天然放射现象-------说明原子 核 具有复杂结构(核可分) 法国科学家贝克勒尔发现了铀和含铀的矿物的天然放射现象-----从而揭示出原子核具有复杂结构。 天然放射现象中放射出的是 α 射线、β 射线、r 射线 4 α 射线----- 2 He (氦核) C/10 电离能力最强,穿透能力最弱,一张纸能挡住;

β 射线----- -1 e (电子)C 99℅ 电离能力较强,穿透能力较弱,能穿透几厘米厚的铝板 г 射线-----光子 C 电离能力最弱,穿透能力最强,能穿透几厘米厚的铅板和几十厘米厚的混凝土。 (2)衰变-----原子核放出α 粒子或β 粒子的变化叫衰变。 原子核衰变时,电荷数和质量数都守恒。 α 衰变(2 1H + 2 0n---→ 2H e): 例: 92 U---→ + 2He 90Th 1 1 0 234 234 0 β 衰变( 0n ---→ 1 H + -1e ): 例: 90Th---→ 91 Pa + -1 e r 衰变 :发生α 、β 衰变时,核处于高能级,它要向低能级跃迁,能量就以 r 射线形式辐射出来。 (3) 半衰期:是大量核衰变的统计结果,对少量核不适用。 (4) 天然放射现象(包括半衰期)------与单质还是化合物无关,也不受温度、压强的影响。 因为:元素的化学性质决定于核外电子,所以,射线与核外电子无关,来自于核内------说明原子核内部具有复 杂结构,原子核可分。 2、原子核的人工转变 放射性同位素 (1)原子核的人工转变
1 1 4

0

238

234

4

卢瑟福发现质子并预言中子存在 4 发现质子方程 2 He + 查德威克发现中子 4 发现中子方程 2He +

14 7

N

--→

17 8

O

+ +
1

1 1

H

9 4

Be --→

12 6

C

0

n

原子核由质子和中子组成,质子和中子统称为核子。 (2)人工放射性同位素 约里奥—居里夫妇(小居里夫妇)发现了人工放射性同位素 发现方程
4 2

30

He + 2713AI --→ 3015P + 0 30 15P ---→ 1e + 14Si

1 0

n

天然放射性元素很少,但人工制造的放射性同位素却有 1000 多种。 人工放射性同位素优点:a、放射强度容易控制; b、半衰期短,核废料好处理。 人工放射性同位素应用:a、工业部门用射线测厚度; b、医疗治癌; c、r 射线使种子的遗传基因发生变异,培育优良品种,还能杀菌,延长保质期; d、做示踪原子。 (3)射线的危害与防护 危害: ① 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; ② 放射性物质对水源、空气和工作场所造成放射性污染。 防护: ① 严格遵守操作规程; ② 反应堆外面需要修建很厚的水泥层,用来屏蔽裂变产物放出的各种射线; ③ 核反应堆中的核废料具有很强的放射性,需要装入特制的容器,深埋地下。 3、四种基本相互作用 核力与结合能 (1)四种基本相互作用 ①万有引力; ②电磁力; ③强力(核力) ; ④ 弱相互作用(发生β 衰变的原因) 。 (2)核力特点: ①强相互作用力------在核的尺度内,核力?库仑力; ③ 核力是短程力, -15 -15 0.8×10 m< d < 1.5×10 m ---------吸引力 -15 0.8×10 m> d --------------------斥力 ③只有 相邻两核子间 才有核力的作用。

(3)结合能: ①原子核越大,结合能越高,但稳定性不一定高。有意义大手笔计划内(今河南禹核子数之比)-------也较平 均结合能。 且比结合能越大,原子核越稳定。 释放的核能为 由 E = m C 可得 释放的核能与质量亏损成正比 ③ 释放核能的办法
2

△E = △m C2

(1u →931Mev)

核裂变
某裂变反应方程: 92U + 0n ---→ 56Ba + 36Kr + 3 0n 例子:原子弹、核电站(核反应堆)等-------都是利用重核裂变的链式反应制成的。 核反应堆: a、 铀块体积 V > 临界体积 b、 石墨、重水和普通水(也叫轻水)--------使快中子变为慢中子的慢化剂。 C、镉 棒(吸收中子的能力很强) (也叫控制棒)-------调节中子数目以控制反应速度。 d、水或液态的金属钠等液体-------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,同时也 使反应堆冷却。
235 1 144 89 1

核聚变(热核反应) 2 3 1H + 1H --→

4 2

He +

1 0

n + 17.6Mev

例子:氢弹、太阳------核聚变的优点: ① 轻核聚变产能效率高; ② 地球上聚变燃料的储量丰富; ③ 轻核聚变安全、清洁; ④ 核废物数量少,好处理。

主要物理学家及其贡献
伽利略———第一个把实验引入物理的人、理想斜面实验、牛一定律、自由落体、引入平均速度、瞬时速度、加 速度等概念 牛顿———发现牛一、二、三定律、万有引力定律 密立根———测出电子电量 富兰克林———命名+、—电荷 法拉第———提出“电场、磁场”概念,并引入电场线、磁感线;发现电磁感应定律,揭示了磁现象与电现象的 关系 奥斯特———发现电能生磁 (3-4)麦克斯韦———提出电磁场理论,并预言电磁波存在;赫兹———用实验证实电磁波存在 爱因斯坦———成功解释光电效应现象,说明光的粒子性;相对论 (3-5)汤姆孙———发现电子,说明原子可分 卢瑟福———做α粒子大角度散射实验,说明原子是核式结构;发现质子,并预言中子的存在 玻尔原子模型———核外轨道量子化、能级量子化 查德威克———发现中子 贝克勒尔———发现天然放射性,说明核具有复杂结构,核可分


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