高中物理选修知识点归纳总结文档2

1、高中物理选修 3-4 学问点总结 一,机械波 1波的特点量及其关系 （ 1）波长：波动过程中,对平稳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准备, 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准备（如光仍和光的频率有关） ,在不 同介质中波速是不同的； （v = /T ） 2介质中质点运动的特点：（ 1）每个质点都在自己平稳位置邻近作振动,并不随波迁移； （ 2）后振 动的质点振动情形总是 落后于 相邻的先振动的质点的振动 3波动图象 （ 1）规定用横坐标 x 表示在波的传播方向

2、上各个质点的平稳位置,纵坐标 y 表示某一时刻 各个质 点偏离平稳位置的位移,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”判定 波动图像 中质点的速度方向,用作切线判定 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 个周期不愿定是 A；波沿 x 轴匀速传播 ,1/4个周期确定是 /44,波长,波速和频率（周期）的关系： v = x/ t= f= / T ； 5,波绕过障碍物的现象叫做 波的衍射 ,能够发生明显的衍射现象的条件是：障碍物或孔的尺寸 比波 长小,或者跟波长相差不多； d 超声波（它是机械波非电磁波） 定位原理： 频率

3、大, 波长小不易 衍射,直线传播性好 6,产生干涉的必要条件 是：两列波源的频率必需相同,干涉区域内某点是振动最强点仍是振动最弱 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；依据以上分析,在稳固的 干涉区域内,振动加强点 始终加强 ；振动减弱点 始终减弱 ； 振动加强的点仍是做简谐运动,某 时刻位移可能为零 7,声波是纵波 ,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,多普勒效应： 当波源或者观测者相对于介质运动时,观测者会发觉波的频率发生了变化,这种 现象叫多普勒效应

4、；当波源与观看者 相互靠近 时,观看者“感觉”到的 频率变大 ； 当波源与观 察者 相互远离 时,观看者“感觉”到的 频率变小 ； （留意：波源实际频率不变） 现象： 多普 勒测速仪,“红移”,“彩超”； 二,电磁波 9,麦克斯韦理论（赫兹用试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 的磁场产生 稳固 的电场,均匀变化的电场产生稳固的磁场 3 振荡的 即周期性变化的 磁场产生 同频率 的振荡电场,振荡的电场产生 同频率 的振荡磁场 10,电磁场： 变化电场在四周空间产生磁场, 变化磁场在四周空间产生电场, 变化的电场和磁场

5、 成为一个完整的整体,这就是 _电磁场 11,电磁波麦克斯韦预言,赫兹电火花试验证明 1 定义：交替产生的振荡电场和振荡磁场向四周空间的 传播形成电磁波 _垂直 _,且与 2 特点：电磁波是 电磁波的传播方向 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 _ ； 任何频率的电磁波在真空中的传播速度都等于 310 m/s； 电磁波的传播速度等于波长与频率的乘积,即 _v= f _； 第 1 页 共 7 页 第 1 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 准备,与机械波的频率无关 电磁波在介质中的传播 速度不仅取决于介质,仍与电磁波的频率有关 ,频

6、率大,传播速度越小 _不 _能 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 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 12,电磁波谱： 各种电磁波中,除可见光以外,相邻两个波段间都有 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 射频率 线 特性 波动性强 热效应,遥控 能使人类产 荧光作用,杀伤作用 穿 透 作 用 遥感 生视觉 强 通讯,电视, 加热,医疗, 杀菌消毒,验钞等

7、 工业探伤, 工业探伤, 用途 广播,导航等 红外摄影,遥 医 学 透 视 医用治疗等 治疗等 频率逐步增大,波长逐步减小,折射率逐步增大 测遥感 可见光：红,橙,黄,绿,青,蓝,紫 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（ 微波电磁波：直线性好,反射性强； 声呐：超声波 机械 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 14,折射率 即 n=sini/sinr =c/v ,因 cv,所以任何介质的折射率 n 都大于 1. 15,全反射： 当光线从光密介质射到光疏介质的界面上时,如入射角大于临界角,就折射光线消逝, 只产生反

8、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（ sin C 1 n v c ）；两条件必需同时存在,才发生全反射； 16,光导纤维： 内层为光密介质,外层为光疏介质； 全反射应用：光导纤维,自行车尾灯,海市蜃楼,沙漠蜃景,夏天柏油路面特殊亮, 水中的气泡看起来 特殊亮 17,光的干涉（ 全息照片是干涉 ） （ 1）现象：符合确定条件的 （ 2）光发生干涉的条件： 相干光在相遇的区域显现了稳固的相间的加强区域和减弱区域 频率相等 _； （ 3）双缝干涉： 1801 年,英国的托马斯 .杨 推导：如以下图,如 S1,S2 光振动情形完全相同,光

9、程差就符合半波长偶数被时,显现亮条纹 n=0 , 1, 2,3 符合半波长奇数倍时,显现暗条纹 n=0 , l , 2, 3, 相邻亮条纹（或 相邻暗条纹）之间的间距（相邻亮条纹中心间距,相邻暗条纹中心间距 为 _ X=L/ d ； 图象特点：中心为 亮纹,两边 _等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心明条纹的最外侧为红色 第 2 页 共 7 页 第 2 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,所以屏的中心是白色亮纹,两

10、边出 现彩色条纹； （ 4）薄膜干涉： 相干光源的由来：利用薄膜 象图象特点：同一条亮 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 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 应用：增透膜,检验平整度, 18,光的衍射 白光入射形成彩色条纹 ； （ 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：中心条纹 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

11、推算出在圆板阴影的中心应有一个亮斑（即著名的泊松亮斑） ,后被试验证 实,即说明泊松亮斑是由光的衍射形成； ） 19,光的偏振 （ 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 由太阳,电灯等一般光源发出的光 指 E 的振动 沿各个方向振动强度都相同的光 如 （ 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 振动的光如自然光经一偏振片 0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 90 时 ,反射光线和折射光线是光振动方向相互垂直的偏振光 （ 4）应用：液晶显示,观看 更加清晰 3D 电影等相机前面的

12、偏振镜可以减弱玻璃表面反射光的影响使相 片 20, 彩虹由于折射率不同形成的色散 机械振动 1,探究单摆周期与摆长的关系试验：测线长时摆球自然悬垂,测周期时从最低点开头计时 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 3,共振曲线 第 3 页 共 7 页 第 3 页,共 7 页物理选修 3-5 学问点归纳 一,动量（矢量） 1,动量定理： I 合=F合 t= p=P2-P12 , 动量守恒定律的条件： 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 ,动量守恒定律的表达式 m

13、1v 1+m 2v2=m 1v 1 +m 2v 2 / / （规定正方向） p1= p2 / 4 ,碰撞 （ 1）非弹性碰撞： 动能缺失动量守恒 （ 2）弹性碰撞： 动量守恒,碰撞前后动能相等 ； 特例 1： 对于 弹性碰撞 ,如两个物体 质量相等 ,就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 ,人船模型 两个原先静止的物体（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 mv = MV 二,量子理论的建立 6

14、,量子理论的建立： 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,这个不行再分的能量值 叫 做 能量子 = h ；h 为普朗克常数（ ） 光子说 光电效应方程 -34 三,光电效应 7 ,光电效应（说明光子具有能量） （ 1）光的电磁说使光的波动理论进展到相当完善的地步,但是它并不能说明光电效应的现象； 在光（包括不行见光）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；（试验图在课本） （ 2）光电效应的争论结果： 任何一种金属,都有一个极限频率, ,才能产生光电效应； 入射光的频率必须大于这个极限频率 低于这个频率的光不能产

15、生光电效应； ,只随着入 光电子的最大初动能与入射光的强度无关 射光频率的 增大而 增大；入射光照到金属上时, 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 ,光子说： 光本身就是由一个个不行分割的能量子组成的,频率为 的光的能量子 h；这些能 为 量子被成为光子； 9 ,光电效应方程： EK = h - WO （ 把握 Ek/Uc 图象的物理意） 同时, h 截止 = WO（ Ek 是光电 子的 最大初动能 ；W 0 是逸出功,即从 金属表面 直接飞出的光电子克服正电荷引力所做的功； ） UCe=EK= h - WO

16、四,光的波粒二象性 物质波 10,光的波粒二象性： 干涉,衍射和偏振 以无可辩驳的事实说明光是一种波； 光电效应和康普顿效 应又用无可辩驳的事实说明光是一种粒子,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；但不行把光当成宏观观念中的波,也不行把光当成宏观观念中的粒子； 少量的光 子表现出粒子性,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； （ P41 电子干涉条 纹对概率波的验证） 第 4 页 共 7 页 第 4 页,共 7 页11 ,物质波： 1924 年德布罗意（法）提出,实物粒子和光

17、子一样具有波动性,任何一个 运动着的物 （ P38 电子的 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； 衍射图样；电子显微镜的辨论率为何远远高于光学显微镜） 12 ,概率波： 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 13,1897年 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 粒子轰击金箔的试验,即 粒子散射试验（试验装置见 必修本 P257）得到出乎意料的结果： 绝大多数 粒子穿过金箔后仍沿原先的方向前 少数 进, 粒子却发生了较大的偏转,并且有极少数 粒子

18、偏转角超过了 90,有的 甚至被弹回 ,偏转角 几乎达到 180；（P53 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 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里围着核旋转； 依据这个学说,可很好地说明 粒子散射试验结果, 粒子散射试验的数据仍可以 -15 估计原子 核的大小（数量级为 10 m）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,氢原子的光谱 16 ,光谱的种类：（1）发射光谱：物质发光直接产生的光谱；酷热的固体,液体及高温高压气体发 光产生连续光谱；

19、淡薄气体发光产生线状谱, 不同元素的线状谱线不同, 又称特点谱线； （ 2） 吸取光谱： 连续谱线中某些频率的光被淡薄气体吸取后产生的光谱, 元素能发射出何种频率的光, 就相应能吸取何种频率的光,因此吸取光谱也可作元素的特点谱线； 17 ,氢原子的光谱是线状的（这些亮线称为原子的特点谱线） ,即辐射波长是 分立 的； 18 ,基尔霍夫开创了光谱分析的方法： 利用元素的特点谱线（线状谱或吸取光谱）鉴别物质的分析方 法； 七,原子的能级 19 ,玻尔理论的假设： （ 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固的,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

20、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 电子在离核较远的轨道上运动的这些定态叫做激发态； 基态；原子处于较高能级时 Em）时,它辐射（或吸取） （ 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 确定频率的光子,光子的能量由这两种定态的能量差准备,即 h= E nE 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 不连续的, 因此电子的可能轨道的分布也是 不连续的； 20 ,玻尔运算公式： n=1（即 离核最近的 ）（选定离核无限远处的电势能为零,电子从

21、离核无限远处 移到任一轨道上,都是电场力做正功,电势能削减,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； ） N= ； 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 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= ； 八,原子核的组成 22 ,1919 年卢瑟福用 粒子轰击氮原子发觉质子 即氢原子核；核反应方程 ； 核 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 中子；查德威克经过争论, 第 5 页 共 7 页 第 5 页,共 7 页证明：用天 射线轰击铍时,会产生一种看不

22、见的贯穿才能很强 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,此贯穿才能极强的射线即为设想中的中子； 核反应方程 ； 24 ,质子和中子统称核子 ,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 ,自然放射现象 （ 1）人类熟识 原子核 有复杂结构 和它的变化规律 ,是从自然放射现象开头的； （ 2）用磁场来争论放射线的性质（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

23、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 贯穿本领最强 （几厘米 波, 的铅板）, 电离作用最小 ； 九,原子核的衰变 半衰期 26 ,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； 在衰变中电荷数和 质量数 都是守 恒的（留意：质量并不守恒； ）； 射线是 相伴 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 ； 27,半衰期： 放射性元素的 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 本身的因素准备, 与原子所处的物理状态或化学状

24、态无关 ； ,它是 对大量原子的统计规律 N= , m= ； 十,放射性的应用与防护 放射性同位素 28 ,放射性同位素的应用： 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 ,放射性同位素的防护： 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,必需留意人身安全,同时要放射性物质对空气,水源等的破坏； 十一,核力与结合能 质量亏损 30 , 由于核子间存在着强大的核力 （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 吸取的能量叫原子核的结合能,亦称核能； 31 比结合能 = 结合能/ 核子数（比结合能越大,原子核越稳固） 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= mC 2_质量以千克 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=_ 相当于 MeV （此结论在运算中可直接应用） ； 十二,原子核的人工转变 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