人教版高中物理45知识点整理

高三物理选修3-4模块基础知识整理一、简谐运动单摆受迫振动共振.把调准的摆钟，由北京移至赤道，g减小，这个钟将变慢，若要重新调准，应减小摆长。.火车过桥要慢行，目的是使驱动力频率远小于桥梁的固有频率，以免发生共振损坏桥梁。.受迫振动的频率由驱动力频率决定，当固有频率等于驱动力频率时，振幅最大。.荷兰物理学家惠更斯研究过单摆的振动，发现单摆做简谐运动的周期与摆长有关，与振幅和摆球质量无关。.做简谐运动运动的物体，其所受到的回复力与位移成正比，方向与位移方向相反，且其振动方程满足正弦或余弦关系。.简谐运动的能量与振幅有关，振幅越大能量越大。振幅减少的振动为阻尼振动，振幅不变的振动为无阻尼振动。而电磁波的能量由其频率决定的，频率越大能量越大。.做简谐运动的物体经过平衡位置，回复力一定为零，但合力不一定为零（如单摆的平衡位置）。.一单摆做简谐运动，摆球相继两次通过同一位置时的速度大小相同，方向不一定相同。二、机械波横波和纵波波的反射和折射波的干涉和衍射多普勒效应.产生机械波的条件是有振源和介质。机械波可分为：横波（振动方向和传播方向垂直）和纵波（振动方向和传播方向一致）。.波的频率由振源决定，波速由介质决定，波长由波源和介质共同决定；波从一种介质进入另一种介质，频率不变，波速和波长改变。.机械波传递的是振动能量、波形和信息，介质中的质点不随波迁移。振动的频率越高，周期越短，波传播一个波长的距离所用的时间越短.波在传播过程中，相邻的波峰的间距为一个波长，波传播一个波长所需要的时间为一个周期。.振动图像表示一个质点在不同时候偏离平衡位置的位移（横坐标为t）；波动图像表示介质中不同质点在同一时刻偏离平衡位置的位移。.声波不仅能在空气中传播，也能在液体、固体中传播，但传播速度不一样，固体中传播速度是最大的。.我们用语言进行交流，是利用声波传递信息。广播、电视利用无线电波传递信息，光缆利用光波传递信息。.两列波相遇，相遇区域遵循矢量叠加。波的干涉和衍射都是波叠加的结果。.产生稳定干涉条纹的条件：两列波频率相同相差恒定；产生明显衍射条件：孔或障碍物尺寸比波长小或近视对于波长。.稳定的干涉图样：明暗相间的条纹。加强区域振幅是两个波源振幅之和，减弱区域是振幅差的绝对值。振动加强区域点的振幅大，振动减弱区域点的振幅小或为零。.当波源和观察者相互靠近时，接收到频率高于实际频率；当波源和观察者相互远离时，接收到频率低于实际频率。.“彩超”是利用多普勒效应测出反射波的频率变化，就能知道血液的速度，利用“彩超”这种方法可以检查心脏、大脑和眼底血管的病变。.根据宇宙大爆炸理论，我们所生活的宇宙是在不断膨胀的，各星球都离地球而远去，由此可以推测出地球上接收到遥远星球发出的光的波长变长（频率变低，称为“红移”）。.超声波：频率高于两万赫兹的声波。声纳：利用超声波的反射。雷达：利用微波的反射。.光的直线传播条件：在同一种均匀介质中传播；光的衍射：光遇到孔或障碍物时发生衍射。.光的反射和折射遵循光路可逆原理；所有介质的折射率都大于1；折射率越大，对光线的折射本领越大；频率越高的电磁波，其折射率越大。.不仅水波和声波，一切波都能发生干涉和衍射，干涉和衍射是波特有的现象。.干涉条纹：明暗相间的等间距条纹；衍射条纹：明暗相间的不等间距条纹。对于相同条件下，波长越长衍射现象越明显，干涉条纹间距最大。.色散现象的产生：折射、干涉、衍射都能产生色散。薄膜干涉：是在液膜的前后亮表面反射的光行成的，肥皂膜的干涉图样是呈水平状，同一亮纹是上紫下红。.增透膜：在膜的上下表面反射的光在上表面互相削弱行成暗纹，膜的厚度为光在介质中波长的1/4。增反膜：在膜的上下表面反射的光在上表面互相增强行成亮纹，膜的厚度为光在介质中波长的1/2..泊松亮斑现象：在一个较大的阴影区域的中心一个很小的亮点，外围是明暗相间的不等间距的同心圆。单孔衍射：中心有一个较大的亮斑，外围是明暗相间的不等间距的同心圆。.光的偏振现象说明：光是横波；除了直接发光物体发出的光是自然光，其他经过反射和折射的光都是偏振光。照相机镜头加偏振片目的是利用偏振现象消除镜面（水面等）反射光。汽车灯罩和汽车车窗都是斜成45°的偏振片。自然光经过起偏器后变成偏振光，然后经过检偏器可以得到不同角度亮度不同。（晶体具有旋光性）.产生全反射现象的条件：光从光密介质进入光疏介质，且入射角大于临界角（sinC=1/n）。水中（玻璃）中气泡看起来特别明亮是光的全反射。全反射棱镜、光导纤维都利用了光的全反射。光导纤维的内芯折射率比外套大，具有容量大、抗干扰性强、衰减小等特点，利用了光的全反射、光具有能量、光能传递信息等。.激光是人工光源，具有以下特点：①高度的相干性。运用：光纤通讯，频率越高所携带的信息量越大；全息照相。②激光的平行度好。运用：激光测距雷达，读出光盘上记录信息。③高亮度、高能量。运用：激光切割、打孔，“光刀”、焊接视网膜、激光引起核聚变等。三、电磁波电磁波的传播电磁振荡电磁波的反射和接收电磁波谱及其应用.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；赫兹不但证明了电磁波的存在，而且通过测量证明电磁波在真空中具有与光相同的速度。.麦克斯韦电磁场理论：变化的电（磁）场产生磁（电）场【均匀变化的电（磁）场产生稳定的磁（电）场；不均匀变化的磁（电）场产生变化的电（磁）场；周期性变化的磁（电）场产生周期性变化的电磁场】.电磁波中每一处的电场强度和磁感应强度总是互相垂直，且与波的传播方向垂直。电磁波是横波，振动方向为电矢量方向。.电磁波是振荡电路中电子的周期性运动产生的。只要空间中某个区域有振荡的电场或磁场，就能产生电磁波。电磁波由真空进入介质中，传播速度变小，频率不变。电磁波的传播过程就是能量传播的过程。电磁波和其他波一样具有干涉、衍射、反射、折射、多普勒效应等。.与机械波相比电磁波是横波，而机械波既有横波又有纵波；机械波的能量由振幅决定，而电磁波的能量由频率决定；机械波和电磁波本质上不相同，但它们都能发生反射、折射、干涉和衍射现象。机械波的速度有介质决定，电磁波（例如光）的速度有频率和介质共同决定，真空中电磁波的速度为光速；机械波的传播需要介质，电磁波不需要介质。.有效发射电磁波的条件：①具有足够高的震荡频率；②必须分散到尽可能大的空间。电磁波在发射前要进行调制，调制分调频和调幅两种；电磁波接受过程先调谐（使接受电路产生电谐振），然后再解调（调幅波的解调也叫检波）；当日光灯启动时，旁边的收音机会发出“咯咯”声，这是由于电磁波的干扰造成的。雷达利用无线电波中的微波测定物体的位置，工作原理是利用电磁波遇到障碍物要发生反射。.电磁波谱从波长从大到小包括无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线、Y射线，从红外线到Y射线，波动性减弱粒子性增强。.无线电波，产生：电子的周期性运动；特点：波长大，衍射、干涉明显，用于通讯、广播。微波炉运用微波的频率和水分子固有频率大致相等，使水分子产生共振摩擦生热。.红外线，产生：原子外层电子受激发产生；特点：一切物体都向外辐射红外线，温度越高辐射强度越强。运用：红外线遥感技术，红外体温计。.可见光，产生：原子外层电子受激发。特点：使照片感光，产生视觉效应；现象:波长长的光（红、黄）比波长短的光（蓝、紫）容易被大气散射，所以天空是蓝色的；大气对波长短（蓝、紫）的光吸收较强，所以傍晚阳光是红色的；沙尘暴天气波长长的（红、黄）光容易产生衍射现象，所以天空看起来是一片昏黄；车尾灯用红色是因为红光波长长，衍射现象明显。.紫外线，产生：原子外层电子受激发。特点：荧光效应（防伪、日光灯）化学效应（促进钙吸收）、高能量（消毒）.X射线，产生：原子内层电子受激发。特点：高能量穿透能力强（检查人体器官、安检、检查金属内部缺陷）。Y射线，产生：原子核受激发。特点：高能量，穿透能力最强。运用：治疗癌症，探测金属内部缺陷。.太阳辐射能量主要集中在可见光、红外线、紫外线三区域，黄绿光附近辐射能量最强。四、狭义相对论的基本假设和几个重要结论.狭义相对论的两个基本假设：①在不同的惯性参照系中，一切物理规律都是相同的；②真空中的光速在不同惯性参照系中都是相同的，与光源、观察者间的相对运动没有关系。麦克耳孙一莫雷实验发现不论光源和观察者做怎样的相对运动，光速都是一样的.在一个惯性参考系内进行的任何力学实验都不能判断这个惯性系是否相对于另一个惯性系做匀速直线运动。（伽利略原理）.狭义相对论的时空观：空间和时间与物体的运动状态有关。经典时空观：空间和时间可以脱离物质而存在的，是绝对的，空间和时间没有联系的。.同时的相对性：在一个参考系中同时发生的事件，在另外一个参照系中就不一定同时发生。相对于观察者运动的物体，沿运动方向靠后的事件先发生。.长度的相对性：一条沿自身长度方向运动的杆，其长度比杆静止时的长度小。“动尺变短，动钟变慢”沿运动方向的尺子变短（垂直运动方向的尺长度不变）相对于观察者运动的时钟变慢。质能关系：质量和能量存在简单的对应关系。亏损的质量以能量的形式存在，所以核反应过程仍然遵循守恒定律。相对论速度变换公式、相对论质量和质能方程是狭义相对论的三个重要结论。3-5模块基础知识整理第一章动量.动量物体的质量与速度的乘积；矢量；状态量；p=mv；单位是kg*m/s；1kg*m/s=1N・s。.动量守恒定律一个系统不受外力或者所受外力之和为零，这个系统的总动量保持不变。.动量守恒定律成立的条件系统不受外力或者所受外力的矢量和为零；内力远大于外力；如果在某一方向上合外力为零，那么在该方向上系统的动量守恒。4碰撞物体间相互作用持续时间很短，而物体间相互作用力很大；系统动量守恒。5弹性碰撞如果碰撞过程中系统的动能损失很小，可以略去不计，这种碰撞叫做弹性碰撞。6非弹性碰撞碰撞过程中需要计算损失的动能的碰撞；如果两物体碰撞后黏合在一起，这种碰撞损失的动能最多，叫做完全非弹性碰撞。第二章波粒二象性.能量子普朗克认为振动着的带电粒子的能量只能是某一最小能量£的整数倍，这个不可再分的最小能量值£叫做能量子；并且£=hv,v是电磁波的频率，h为普朗克常量，h=6.63x10-34J・s；光子的能量为hv。2.光电效应照射到金属表面的光使金属中的电子从表面逸出的现象；逸出的电子称为光电子；电子脱离某种金属所做功的最小值叫逸出功；光电子的最大初动能E7=hv-W；每种金k属都有发生光电效应的极限频率；光电子的最大初动能随入射光频率的增大而增大。3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的现象。4康普顿效应在研究电子对X射线的散射时发现有些散射波的波长比入射波的波长略大，康普顿认为这是因为光子不仅有能量，还有动量；说明了光具有粒子性。5光子的动量hv hvh由于光子的能量是hv，由相对论知E=mc2，因此m=，动量p=二—。c2 c九6光的波粒二象性光的波动性和粒子性是光在不同条件下的具体表现，具有统一性；光子数量少时，粒子性强，数量多时，波动性强；频率高粒子性强，波长大波动性强。7物质波也叫德布罗意波；任何一个运动的物体都有一种波与之对应，其波长九二-；宏观P物体也存在波动性，波长很小。8概率波光子在空间出现的可能性大小可以用波动规律来描述；概率大的地方到达的光子就多，反之则少；光波实质上是一种概率波。第三章原子物理.电子的发现1897年，英国物理学家汤姆生发现了电子，并提出了原子的枣糕式模型。.a粒子散射实验1909—1911年，英国物理学家卢瑟福用a粒子轰击金箔，发现绝大多数a粒子穿过金箔后基本上按原来的方向前进，少数a粒子发生了大角度偏转；提出了核式结构模型。3.玻尔原子理论的三条假说原子能量的量子化假说，即原子只能处于一系列不连续的能量状态中，一种能量值对应一种状态，这些状态叫做定态；原子能级的跃迁假说，即原子从一种定态跃迁到另一种定态时，原子辐射或者吸收一定频率的光子，光子的能量差由这两种定态的能量差决定，hv=E.—E士；原子中电子运动轨道量子化假说，即原子的不同能量状态对应于初末电子的不同运行轨道，电子可能的运动轨道是不连续的。.能级在玻尔模型中，原子的可能状态是不连续的，因此各状态对应的能量也是不连续的，这些能量值叫做能级；各状态的标号1、2、3……叫做量子数，通常用n表示；能量最低的状态叫做基态，其他状态叫做激发态；基态和激发态的能量分别用E「E2、E3……表示。.氢原子能级E=—13.6eV,Ec=—3.4eV,E=—1.51eV；满足E=—E(n=1,2,3,…)。2 3 nn2 1.原子跃迁只发出或吸收特定频率的光；可能直接跃迁或间接跃迁，两种情况辐射或吸收的光子的频率不同；一群处于n=k能级的氢原子向基态或较低激发态跃迁时，可能产生的光谱线条数N=丝A。.电离若想把处于某一定态上的原子的电子电离出去，就需要给原子一定的能量；如氢原子基态电子电离的电离能是13.6eV,只要等于或大于13.6eV的光子都能使基态的氢原子吸收而发生电离，入射光的能量越大，原子电离后产生的自由电子的动能越大。.电子云玻尔模型引入了量子化观点，但不完善；在量子力学中，核外电子并没有确定的轨道，玻尔的电子轨道只不过是电子出现概率较大的地方；把电子的概率分布用图像表示时，用小黑点的稠密程度代表概率的大小，其结果如同电子在原子核周围形成云雾，称为“电子云”。.原子核由质子和中子组成；质子数决定元素的化学性质；同种元素的质子数和核外电子数相同，但中子数可以不同。10同位素具有相同质子数、不同中子数的原子互称同位素；氕（1H）、^（2H）,M（3H）1 1 1是氢的三种同位素。11原子核的衰变天然放射现象说明原子核具有复杂的结构，原子核放出a粒子或P粒子，放出后就变成新的原子核，这种变化称为原子核的衰变；原子核衰变前后的电荷数和质量数都守恒。a衰变aXTA一4Y+4He；238UT234Th+4He。Z Z-2 2 92 90 2P衰变AXTAY+0e；234ThT234Pa+0e。Z Z+1-1 90 91 -1Y衰变伴随着a衰变和P衰变同时发生；放出光