2022年高二物理知识点整理.docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 高二物理学问点整理（选修3-3 、3-4 、3-5 ）一简谐运动 简谐运动的表达式和 图象 1 机械振动 物体或物体的一部分在某一中心位置两侧来回做往复运动叫 做机械振动机械振动产生的条件是回复力不为零阻力很小使振 动物体回到平稳位置的力叫做回复力回复力属于成效力在详细问题 中要留意分析什么力供应了回复力 2 简谐振动 在机械振动中最简洁的一种抱负化的振动对简谐振动可以从 两个方面进行定义或懂得 物体在跟位移大小成正比并且总是指向平稳位置的回复力 作用下的振动叫做简谐振动 物体的振动参量随时间按正弦或余弦规律变化的振动叫做 简谐振动 3 描述振

2、动的物理量讨论振动除了要用到位移速度加速度 动能势能等物理量以外为适应振动特点仍要引入一些新的物理量 位移 x 由平稳位置指向振动质点所在位置的有向线段叫做位 移位移是矢量其最大值等于振幅振幅 A 做机械振动的物体离开平稳位置的最大距离叫做振幅振幅是标量表示振动的强弱振幅越大表示振动的机械能越大做简揩名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 35 页精选学习资料 - - - - - - - - - 振动物体的振幅大小不影响简揩振动的周期和频率 周期 T 振动物体完成一次余振动所经受的时间叫做周期所谓 全振动是指物体从某一位置开头计时物体第一次以相同的速度方向 回到初始位置叫做完成

3、了一次全振动 频率 f 振动物体单位时间内完成全振动的次数 角频率 角频率也叫角速度即圆周运动物体单位时间转过的 弧度数引入这个参量来描述振动的缘由是人们在讨论质点做匀速圆 周运动的射影的运动规律时发觉质点射影做的是简谐振动因此处理 复杂的简谐振动问题时可以将其转化为匀速圆周运动的射影进行处 理这种方法高考大纲不要求把握周期频率角频率的关系是T相位表示振动步调的物理量4 讨论简谐振动规律的几个思路用动力学方法讨论受力特点回复力F - kx 加速度简谐振动是一种变加速运动在平稳位置时速度最大加速度为零在最大位移处 速度为零加速度最大 用运动学方法讨论简谐振动的速度加速度位移都随时间作 正弦或余弦

4、规律的变化这种用正弦或余弦表示的公式法在高中阶段 不要求同学把握 用图象法讨论娴熟把握用位移时间图象来讨论简谐振动有 关特点是本章学习的重点之一 从能量角度进行讨论简谐振动过程系统动能和势能相互转 化总机械能守恒振动能量和振幅有关名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 35 页精选学习资料 - - - - - - - - - 5 简谐运动的表达式 振幅 A周期 T 相位初相 6 简谐运动图象描述振动的物理量 1直接描述量 振幅 A周期 T任意时刻的位移 t 2间接描述量 频率 f 角速度 x-t 图线上一点的切线的斜率等于 v 3从振动图象中的x 分析有关物理量 vaF 简谐运

5、动的特点是周期性在回复力的作用下物体的运动在空间上有往复性即在平稳位置邻近做往复的变加速或变减速运动在时间上有周期性即每经过肯定时间运动就要重复一次我们能否利用振 动图象来判定质点 xFva 的变化它们变化的周期虽相等但变化步调不 同只有真正懂得振动图象的物理意义才能进一步判定质点的运动情 况 小结 简谐运动的图象是正弦或余弦曲线与运动轨迹不同 简谐运动图象反应了物体位移随时间变化的关系 依据简谐运动图象可以知道物体的振幅周期任一时刻的位移 二单摆的周期与摆长的关系试验探究 单摆周期公式名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 35 页精选学习资料 - - - - - - - -

6、 - 上述公式是高考要考查的重点内容之一对周期公式的懂得和应用留意以下几个问题简谐振动物体的周期和频率是由振动系统本身的条件打算的单摆周期公式中的 l 是指摇摆圆弧的圆心到摆球重心的距离一般也叫等效摆长单摆周期公式中的 g 由单摆所在的空间位置打算仍由单摆系统的运动状态打算所以g 也叫等效重力加速度由可知地球表面不同位置不同高度不同星球表面 g 值都不相同因此应求出单摆所在地的等效 g 值代入公式即 g 不肯定等于 98ms2单摆系统运动状态不同 天飞机内设加速度为g 值也不相同例如单摆在向上加速发射的航 a 此时摆球处于超重状态沿圆弧切线的回复力变大摆球质量不变就重力加速度等效值g g a再

7、比如在轨道上运行的航天飞机内的单摆摆球完全失重回复力为零就重力加速度等效值 g 0周期无穷大即单摆不摇摆了g 仍由单摆所处的物理环境打算如带小电球做成的单摆在竖直方向的匀强电场中回复力应是重 力和竖直的电场合力在圆弧切向方向的分力所以也有g 的问题一 般情形下 g 值等于摆球静止在平稳位置时摆线张力与摆球质量的比 值三受迫振动和共振 物体在周期性外力作用下的振动叫受迫振动受迫振动的规律 是物体做受迫振动的频率等于策动力的频率而跟物体固有频率无关 当策动力的频率跟物体固有频率相等时受迫振动的振幅最大这种现 象叫共振共振是受迫振动的一种特殊情形四机械波 横波和纵波 横波的图象 机械波机械振动在介质

8、中的传播过程叫机械波机械波产生的条名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 35 页精选学习资料 - - - - - - - - - 件有两个一是要有做机械振动的物体作为波源二是要有能够传播机 械振动的介质 横波和纵波质点的振动方向与波的传播方向垂直的叫横波质点 的振动方向与波的传播方向在同始终线上的叫纵波气体液体固体都 能传播纵波但气体和液体不能传播横波声波在空气中是纵波声波的 频率从 20 到 2 万赫兹 机械波的特点 每一质点都以它的平稳位置为中心做简振振动后一质点的 振动总是落后于带动它的前一质点的振动 波只是传播运动形式振动和振动能量介质并不随波迁移 横波的图象 用横坐

9、标 x 表示在波的传播方向上各质点的平稳位置纵坐标 y 表 示某一时刻各质点偏离平稳位置的位移 简谐波的图象是正弦曲线也叫正弦波 简谐波的波形曲线与质点的振动图象都是正弦曲线但他们的意 义是不同的波形曲线表示介质中的各个质点在某一时刻的位移振动 图象就表示介质中某个质点在各个时刻的位移五波长波速和频率周 期的关系 描述机械波的物理量 波长 两个相邻的在振动过程中对平稳位置的位移总是相 等的质点间的距离叫波长振动在一个周期内在介质中传播的距离等 于波长名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 35 页精选学习资料 - - - - - - - - - 频率 f 波的频率由波源打算在任

10、何介质中频率保持不变 波速 v 单位时间内振动向外传播的距离波速的大小由介质 打算波速与波长和频率的关系 v f 六波的干涉和衍射 波的干涉和衍射 衍射波绕过障碍物或小孔连续传播的现象产生显著衍射的条 件是障碍物或孔的尺寸比波长小或与波长相差不多 干涉频率相同的两列波叠加使某些区域的振动加强使某些区 域振动减弱并且振动加强和振动减弱区域相互间隔的现象产生稳固 干涉现象的条件是两列波的频率相同相差恒定 稳固的干涉现象中振动加强区和减弱区的空间位置是不变的 加强区的振幅等于两列波振幅之和减弱区振幅等于两列波振幅之差 判定加强与减弱区域的方法一般有两种一是画峰谷波形图峰峰或谷 谷相遇增强峰谷相遇减弱

11、二是相干波源振动相同时某点到二波源程 波差是波长整数倍时振动增强是半波长奇数倍时振动减弱干涉和衍 射是波所特有的现象七多普勒效应 1 多普勒效应由于波源和观看者之间有相对运动使观看者感到频 率变化的现象叫做多普勒效应是奥地利物理学家多普勒在 1842 年发 现的 2 多普勒效应的成因声源完成一次全振动向外发出一个波长的波 频率表示单位时间内完成的全振动的次数因此波源的频率等于单位 时间内波源发出的完全波的个数而观看者听到的声音的音调是由观名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 35 页精选学习资料 - - - - - - - - - 察者接受到的频率即单位时间接收到的完全波的个

12、数打算的3 多普勒效应是波动过程共有的特点不仅机械波电磁波和光波也会发生多普勒效应4 多普勒效应的应用现代医学上使用的胎心检测器血流测定仪等有很多都是依据这种原理制成依据汽笛声判定火车的运动方 向和快慢以炮弹飞行的尖叫声判定炮弹的飞行方向等红移现象在 20 世纪初科学家们发觉很多星系的谱线有红现象所谓红现象就是整 个光谱结构向光谱红色的一端偏移这种现象可以用多普勒效应加以 说明由于星系远离我们运动接收到的星光的频率变小谱线就向频率 变小即波长变大的红端移动科学家从红移的大小仍可以算出这种远 离运动的速度这种现象是证明宇宙在膨胀的一个有力证据八电磁波谱电磁波及其应用一麦克斯韦电磁场理论 1 电磁

13、场理论的核心之一变化的磁场产生电场 在变化的磁场中所产生的电场的电场线是闭合的 涡旋电场 懂得 匀称变化的磁场产生稳固电场 非匀称变化的磁场产生变化电场 2 电磁场理论的核心之二变化的电场产生磁场 麦克斯韦假设变化的电场就像导线中的电流一样会在空间产生 磁场即变化的电场产生磁场 懂得匀称变化的电场产生稳固磁场非匀称变化的电场产生变 化磁场名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 35 页精选学习资料 - - - - - - - - - 规律总结1 麦克斯韦电磁场理论的懂得 恒定的电场不产生磁场 恒定的磁场不产生电场 匀称变化的电场在四周空间产生恒定的磁场 匀称变化的磁场在四周空间

14、产生恒定的电场 振荡电场产生同频率的振荡磁场 振荡磁场产生同频率的振荡电场 2 电场和磁场的变化关系 二电磁波 1 电磁场假如在空间某区域中有周期性变化的电场那么这个变化 的电场就在它四周空间产生周期性变化的磁场这个变化的磁场又在 它四周空间产生新的周期性变化的电场变化的电场和变化的磁场是 相互联系着的形成不行分割的统一体这就是电磁场 这个过程可以用下图表达 2 电磁波电磁场由发生区域向远处的传播就是电磁波 3 电磁波的特点 1 电磁波是横波电场强度E 和磁感应强度 B 按正弦规律变化二者相互垂直均与波的传播方向垂直 2 电磁波可以在真空中传播速度和光速相同 3 电磁波具有波的特性 三赫兹的电

15、火花名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 35 页精选学习资料 - - - - - - - - - 赫兹观看到了电磁波的反射折射干涉偏振和衍射等现象他仍测 量出电磁波和光有相同的速度这样赫兹证明了麦克斯韦关于光的电 磁理论赫兹在人类历史上第一捕获到了电磁波 电磁波谱及其应用 光的电磁说 麦克斯韦运算出电磁波传播速度与光速相同说明光具有电磁本 质 电磁波谱线电磁波谱无线电波红外线可见光紫外线X射线 射产生气理在振荡电路中自由电子作周期性运动产生原子的外层电子受到激发产生的原子的内层电子受到激发后产生的原子核受到激发后产生的光谱观看光谱的仪器分光镜光谱的分类产生和特征发 射 光

16、谱连 续 光 谱 产生特点由酷热的固体液体和高压气体发光产生的由连续分布的一切波长的光组成明 线 光 谱 由淡薄气体发光产生的 由不连续的一些亮线组成 吸 收 光 谱 高温物体发出的白光通过物质后某些波长的光被吸取而产生的在连续光谱的背景上由一些不连续的暗线组成的光谱 光谱分析 一种元素在高温下发出一些特点波长的光在低温下也吸取这 些波长的光所以把明线光波中的亮线和吸取光谱中的暗线都称为该名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 35 页精选学习资料 - - - - - - - - - 种元素的特点谱线用来进行光谱分析 电磁波的应用 1 电视电视信号是电视台先把影像信号转变为可以

17、发射的电信号 发射出去后被接收的电信号通过仍原被仍原为光的图象重现荧光屏 电子束把一幅图象依据各点的明暗情形逐点变为强弱不同的信号电 流通过天线把带有图象信号的电磁波发射出去 2 雷达工作原理利用发射与接收之间的时间差运算出物体的距离 3 手机在待机状态下手机不断的发射电磁波与四周环境交换信息 手机在建立连接的过程中发射的电磁波特殊强 电磁波与机械波的比较 共同点都能产生干涉和衍射现象它们波动的频率都取决于波源 的频率在不同介质中传播频率都不变不同点机械波的传播肯定需要介质其波速与介质的性质有关与 波的频率无关 而电磁波本身就是一种物质它可以在真空中传播也可以在介质中传播 电磁波在真空中传播的

18、速度均为30 108 在介质中传播时波速和波长不仅与介质性质有关仍与频率有关不同电磁波产生的机理 无线电波是振荡电路中自由电子作周期性的运动产生的红外线可见光紫外线是原子外层电子受激发产生的伦琴射线是原子内层电子受激发产生的 射线是原子核受激发产生的频率 波长 不同的电磁波表现出作用不同名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页,共 35 页精选学习资料 - - - - - - - - - 红外线主要作用是热作用可以利用红外线来加热物体和进行 红外线遥感 紫外线主要作用是化学作用可用来杀菌和消毒 伦琴射线有较强的穿透本事利用其穿透本事与物质的密度有 关进行对人体的透视和检查部件的缺陷

19、 射线的穿透本事更大在工业和医学等领域有广泛的应用如探伤测厚或用 刀进行手术九光的折射定律折射率光的折射定律也叫斯涅耳定律入射角的正弦跟折射角的正弦成 正比假如用 n 来表示这个比例常数就有 折射率光从一种介质射入另一种介质时虽然入射角的正弦跟折射角的正弦之比为一常数n 但是对不同的介质来说这个常数n 是不同的这个常数 n 跟介质有关系是一个反映介质的光学性质的物理量我 们把它叫做介质的折射率是光线在真空中与法线之间的夹角是光线在介质中与法线之间的夹角光从真空射入某种介质时的折射率叫做该种介质的肯定折射率也简称为某种介质的折射率 十测定玻璃的折射率试验探究 试验原理如下列图入射光线 AO由空气

20、射入玻璃砖经 OO1后由 O1B 方向射出作出法线 NN1就折射率 n in sin 留意事项手拿玻璃砖时不准触摸光滑的光学面只能接触毛面或 棱严禁把玻璃砖当尺画玻璃砖的界面试验过程中玻璃砖与白纸的相 对位置不能转变大头针应垂直地插在白纸上且玻璃砖每一侧的两个名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页,共 35 页精选学习资料 - - - - - - - - - 大头针距离应大一些以减小确定光路方向造成的误差入射角应适当大一些以削减测量角度的误差十一光的全反射光导纤维全反射现象当光从光密介质进入光疏介质时折射角大于入射角当入射角增大到某一角度时折射角等于90 此时折射光完全消逝入射光

21、全部反回原先的介质中这种现象叫做全反射 临界角 1 定义光从光密介质射向光疏介质时折射角等于 90 时的入射角叫做临界角2 临界角的运算 sinC C arcsin 光导纤维当光线射到光导纤维的端面上时间线就折射进入光导 纤维内经内芯与外套的界面发生多次全反射后从光导纤维的另一端 面射出而不从外套散逸故光能损耗微小十二光的干涉衍射和偏振 光的干涉 1 产生稳固干涉的条件 只有两列光波的频率相同位相差恒定振动方向一样的相干光源 才能产生光的干涉 由两个一般独立光源发出的光不行能具有相同的频率更不行能 存在固定的相差因此不能产生干涉现象2 条纹宽度或条纹间距相邻两条亮暗条纹的间距 x 为 上式说明

22、两缝间距离越小缝到屏的距离越大光波的波长越大条 纹的宽度就越大 当试验装置肯定红光的条纹间距最大紫光的条纹间距最小这表 明不同色光的波长不同红光最长紫光最短名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页,共 35 页精选学习资料 - - - - - - - - - 几个问题在双缝干涉试验中假如用红色滤光片遮住一个狭缝 S1 再用绿滤光片遮住另一个狭缝 图样S2 当用白光入射时屏上是否会产生双缝干涉这时在屏上将会显现红光单缝衍射光矢量和绿光单缝衍射光矢 量振动的叠加由于红光和绿光的频率不同因此它们在屏上叠加时不 能产生干涉此时屏上将显现混合色二单缝衍射图样 在双缝干涉试验中假如遮闭其中一条

23、缝就在屏上显现的条纹 有何变化原先亮的地方会不会变暗 假如遮住双缝其中的一条缝在屏上将由双缝干涉条纹演化为单 缝衍射条纹与干涉条纹相比这时单缝衍射条纹亮度要减弱而且明纹 的宽度要增大但由于干涉是受衍射调制的所以原先亮的地方不会变 暗 双缝干涉的亮条纹或暗条纹是两列光波在光屏处叠加后加强 或抵消而产生的这是否违反了能量守恒定律 暗条纹处的光能量几乎是零说明两列光波叠加彼此相互抵消这 是依据光的传播规律暗条纹处是没有光能量传到该处的缘由不是光 能量损耗了或转变成了其它形式的能量同样亮条纹处的光能量比较 强光能量增加也不是光的干涉可以产生能量而是依据波的传播规律 到达该处的光能量比较集中双缝干涉试验

24、不违反能量守恒定律 3 薄膜干涉及其应用 1 原理名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页,共 35 页精选学习资料 - - - - - - - - - 干涉法检查精密部件的表面 取一个透亮的标准样板放在待检查的部件表面并在一端垫一薄 片使样板的平面与被检查的平面间形成一个楔形空气膜用单色光从 上面照耀入射光从空气层的上下表面反射出两列光形成相干光从反 射光中就会看到干涉条纹如图 2-3 甲所示 假如被检表面是平的那么空气层厚度相同的各点就位于一条直线上产生的干涉条纹就是平行的如图 2-3 乙 假如观看到的干涉条纹如图 2-3 丙所示 AB处的凹凸情形可以这样分析由丙图知 PQ两点

25、位于同一条亮纹上故甲图中与 PQ对应的位置空气层厚度相同由于 Q位于 P的右方 即远离楔尖 假如被检表面是平的 Q处厚度应当比 P处大所以只有当 A处凹陷时才能使 P与 Q处深度相同同理可以判定与 M对应的 B处为凸起增透膜是在透镜棱镜等光学元件表面涂的一层氟化镁薄膜当薄膜的两个表面上反射光的路程差等于半个波长时反射回来的光抵消从而增强了透射光的强度明显增透膜的厚度应当等于光在该介质中波长的14 由能量守恒可知入射光总强度反射光总强度透射光总强度时两束反射光恰好实现波峰与波谷相叠加实现干涉相消使其合振幅接近 于零即反射光的总强度接近于零从总成效上看相当于光几乎不发生 反射而透过薄膜因而大大削减

26、了光的反射缺失增强了透射光的强度 增透膜只对人眼或感光胶片上最敏锐的绿光起增透作用当白光名师归纳总结 - - - - - - -第 14 页,共 35 页精选学习资料 - - - - - - - - - 照到 垂直 增透膜上绿光产生相消干涉反射光中绿光的强度几乎是零这时其他波长的光如红光和紫光并没有被完全抵消因此增透膜呈绿光的互补色淡紫色 光的衍射 现象 单缝衍射 a 单色光入射单缝时显现明暗相同不等距条纹中间 亮条纹较宽较亮两边亮 条纹较窄较暗 b 白光入射单缝时显现彩色 条纹 圆孔衍射光入射微小的圆孔时显现明暗相间不等距的圆形条 纹 泊松亮斑 光入射圆屏时在园屏后的影区内有一亮斑 光发生衍

27、射的条件障碍物或孔的尺寸与光波波长相差不多甚至 此光波波长仍小时显现明显的衍射现象 自然光从一般光源直接发生的自然光是很多偏振光的无规章集合所以直接观看时不能发觉光强偏于肯定方向这种沿着各个方向振动的光波的强度都相同的光叫自然光太阳电灯等一般光源发出的光 包含着在垂直于传播方向的平面内沿一切方向振动的光而且沿着各个方向振动的光波强度都相同这种光都是自然光自然光通过第一个偏振片P1 叫起偏器后相当于被一个狭缝卡了一下只有振动方向跟狭缝方向平行的光波才能通过自然光通过偏振 片 Pl 后虽然变成了偏振光但由于自然光中沿各个方向振动的光波强 度都相同所以不论晶片转到什么方向都会有相同强度的光透射过来再

28、通过其次个偏振片P2 叫检偏器去观看就不同了不论旋转哪个名师归纳总结 - - - - - - -第 15 页,共 35 页精选学习资料 - - - - - - - - - 偏振片两偏振片透振方向平行时透射光最强两偏振片的透振方向垂直时透射光最弱光的偏振的应用光的偏振现象在技术中有很多应用例如拍照水下的景物或展览橱窗中的陈设品的照片时由于水面或玻璃会反射出很强的反射光使 得水面下的景物和橱窗中的陈设品看不清晰摄出的照片也不清晰如 果在照相机镜头上加一个偏振片使偏振片的透振方向与反射光的偏 振方向垂直就可以把这些反射光滤掉而摄得清晰的照片此外仍有立 体电影排除车灯眩光等等十三激光的特性及应用 激光

29、是受激辐射光放大的简称它是用人工的方法产生的一种特 殊的光激光是 20 世纪的一项重要创造由于它有着一般光无法比拟 的一些特性已经在广泛的领域得到应用产生激光的装置称为激光器它主要由三部分组成即工作物 质抽运系统和光学谐振腔激光的特性 4 个方面 方向性好激光束的光线平行度极好从地面上发射的一束极细的激光束到达月球表面时也只发散成直径 上传播时可以看成是不发散的lm 多的光斑因此激光在地面单色性强激光器发射的激光都集中在一个极窄的频率范畴内由 于光的颜色是由频率打算的因此激光器是最抱负的单色光源相干性好由于激光束的高度平行性及极强的单色性因此激光是 最好的相干光用激光器作光源观看光的干涉和衍射

30、现象都能取得较名师归纳总结 - - - - - - -第 16 页,共 35 页精选学习资料 - - - - - - - - - 好的成效亮度高所谓亮度是指垂直于光线平面内单位面积上的发光功率自然光源亮度最高的是太阳而目前的高功率激光器亮度可达太阳的 1万倍十四狭义相对论的基本假设 观的区分 狭义相对论时空观与经典时空爱因斯坦狭义相对性原理的两个基本假设 狭义相对性原理在不同的惯性参考系中一切物理定律不论力学 规律仍是电磁规律都是相同的 光速不变原理真空中的光速在不同的惯性系中都是相同的即光 速与光源观测者间的相对运动没有关系相对论的时空观经典物理学 的时空观牛顿物理学的肯定时空观时间和空间是

31、脱离物质而存在的 是肯定的空间与时间之间没有任何联系 相对论的时空观爱因斯坦相对论的相对时空观空间和时间都与 物质的运动状态有关 相对论的时空观更具有普遍性但是经典物理学作为相对论的特 例在宏观低速运动时仍将发挥作用十五同时的相对性 长度的相对 性 质能关系 时间和空间的相对性1同时的相对性指两个大事在一个惯性系中观看是同时的但在另外一个惯性系中观看却不再是同时的 2长度的相对性指相对于观看者运动的物体在其运动方向的长 度总是小于物体静止时的长度而在垂直于运动方向上其长度保持不 变名师归纳总结 - - - - - - -第 17 页,共 35 页精选学习资料 - - - - - - - - -

32、 长度收缩公式 3时间间隔的相对性指某两个大事在不同的惯性系中观看它们 发生的时间间隔是不同的 公式表示式中表示与物体相对静止的观看者测得的时间间隔 表示与物体相对运动的观看者测得的时间间隔 表示观看者与物体之间的相对速度 意义动钟变慢或称时间膨胀 试验验证 子的存在 4质能方程 公式或 式中 m是物体的质量 E是物体具有的能量 意义质量为 m的物体对应不能说具有的能量为 mc2 当质量削减增加 m时就要释放出吸取的能量 爱因斯坦质能方程从理论上预言了核能释放及原子能利用和原 子弹研制的可能性 选修 3-5 部分 一动量 动量守恒定律 动量可以从两个侧面对动量进行定义或说明物体的质量跟其 速度

33、的乘积叫做物体的动量动量是物体机械运动的一种量度动量 的表达式 P mv 单位是动量是矢量其方向就是瞬时速度的方向由于 速度是相对的所以动量也是相对的动量守恒定律当系统不受外力作 用或所受合外力为零就系统的总动量守恒动量守恒定律依据实际情 况有多种表达式一般常用等号左右分别表示系统作用前后的总动量名师归纳总结 - - - - - - -第 18 页,共 35 页精选学习资料 - - - - - - - - - 运用动量守恒定律要留意以下几个问题动量守恒定律一般是针对物体系的对单个物体谈动量守恒没有意义对于某些特定的问题例如碰撞爆炸等系统在一个特别短的时间内系统内部各物体相互作用力远比它们所受到

34、外界作用力大就 可以把这些物体看作一个所受合外力为零的系统处理 在这一短临时 间内遵循动量守恒定律 运算动量时要涉及速度这时一个物体系内各物体的速度必 须是相对于同一惯性参照系的一般取地面为参照物 动量是矢量因此系统总动量是指系统中全部物体动量的矢 量和而不是代数和 动量守恒定律也可以应用于分动量守恒的情形有时虽然系 统所受合外力不等于零但只要在某一方面上的合外力重量为零那么 在这个方向上系统总动量的重量是守恒的 动量守恒定律有广泛的应用范畴只要系统不受外力或所受 的合外力为零那么系统内部各物体的相互作用不论是万有引力弹力 摩擦力仍是电力磁力动量守恒定律都适用系统内部各物体相互作用 时不论具有

35、相同或相反的运动方向在相互作用时不论是否直接接触 在相互作用后不论是粘在一起仍是分裂成碎块动量守恒定律也都适 用 动量与动能动量守恒定律与机械能守恒定律的比较动量与动能的比较动量是矢量动能是标量动量是用来描述机械运动相互转移的物理量而动能往往用名师归纳总结 - - - - - - -第 19 页,共 35 页精选学习资料 - - - - - - - - - 来描述机械运动与其他运动比如热光电等相互转化的物理量比如完全非弹性碰撞过程讨论机械运动转移速度的变化可以用动量守恒 如要讨论碰撞过程转变成内能的机械能就要用动能为缺失去运算了 所以动量和动能是从不同侧面反映和描述机械运动的物理量动量守 恒定

36、律与机械能守恒定律比较前者是矢量式有广泛的适用范畴而后 者是标量式其适用范畴就要窄得多这些区分在使用中肯定要留意 碰撞两个物体相互作用时间极短作用力又很大其他作用相对很 小运动状态发生显著化的现象叫做碰撞以物体间碰撞形式区分可以分为对心碰撞正碰而物体碰前速度沿它们质心的连线非对心碰撞中学阶段不讨论 以物体碰撞前后两物体总动能是否变化区分可以分为弹性碰 撞碰撞前后物体系总动能守恒非弹性碰撞完全非弹性碰撞是非弹性 碰撞的特例这种碰撞物体在相碰后粘合在一起动能缺失最大 各类碰撞都遵守动量守恒定律和能量守恒定律不过在非弹性 碰撞中有一部分动能转变成了其他形式能量因此动能不守恒了二验 证动量守恒定律试验

37、探究 试验目的讨论在弹性碰撞的过程中相互作用的物体系统动量守 恒试验原理利用图 -1 的装置验证碰撞中的动量守恒让一个质量较 大的球从斜槽上滚下来跟放在斜槽末端上的另一个质量较小的球发 生碰撞两球均做平抛运动 由于下落高度相同从而导致飞行时间相等我们用它们平抛射程的大小代替其速度小球的质量可以测出速度也名师归纳总结 - - - - - - -第 20 页,共 35 页精选学习资料 - - - - - - - - - 可间接地知道如满意动量守恒式m1v1 m1v1m2v2就可验证动量守恒定律进一步分析可以知道假如一个质量为m1速度为 v1 的球与另一个质量为 m2速度为 v2 的球相碰撞碰撞后两

38、球的速度分别为 v1 和 v2就由动量守恒定律有 m1v1 m1v1m2v2试验器材两个小球大小相等 质量不等斜槽重锤线白纸复写纸天平刻度尺圆规试验步骤 1 用天平分别称出两个小球的质量 m1和 m2 2 按图-1 安装好斜槽留意使其末端切线水平并在地面适当的位 置放上白纸和复写纸并在白纸上登记重锤线所指的位置 O点 3 第一在不放被碰小球的前提下让入射小球从斜槽上同一位置从 静止滚下重复数次便可在复写纸上打出多个点用圆规作出尽可能小 的圆将这些点包括在圆内就圆心就是不发生碰撞时入射小球的平均 位置 P点 4 将被碰小球放在斜槽末端上使入射小球与被碰小球能发生 正碰 5 让入射小球由某肯定高度

39、从静止开头滚下重复数次使两球相碰依据步骤 3 的方法求出入球落地点的平均位置 的平均位置 N M和被碰小球落地点6 过 ON在纸上做一条直线测出 OMOPON 的长度7 将数据代入以下公式验证公式两边数值是否相等在试验误差允许的范畴内 m1 OP m1OMm2 ON 留意事项名师归纳总结 - - - - - - -第 21 页,共 35 页精选学习资料 - - - - - - - - - 1水平和正碰是操作中应尽量予以满意的前提条件2测定两球速度的方法是以它们做平抛运动的水平位移代表相 应的速度3斜槽末端必需水平检验方法是将小球放在平轨道上任何位置 看其能否都保持静止状态4入射球的质量应大于被

40、碰球的质量5入射球每次都必需从斜槽上同一位置由静止开头滚下方法 是在斜槽上的适当高度处固定一档板小球靠着档板后放手释放小球6试验过程中试验桌斜槽记录的白纸的位置要始终保持不变7m1OP m1 OMm2ON式中相同的量取相同的单位即可误差分析误差来源于试验操作中两个小球没有达到水平正碰一是斜槽不 够水平二是两球球心不在同一水平面上给试验带来误差每次静止释放入射小球的释放点越高两球相碰时作用力就越大动量守恒的误差 就越小应进行多次碰撞落点取平均位置来确定以减小偶然误差以下一些缘由可能使试验产生误差 1如两球不能正碰就误差较大 2斜槽末端如不水平就得不到精确的平抛运动而造成误差 3OPMN各点定位不

41、精确带来了误差 4测量和作图有偏差 5仪器和试验操作的重复性不好使得每次做试验时不是统一标名师归纳总结 准三弹性碰撞和非弹性碰撞第 22 页,共 35 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 碰撞相互运动的物体相遇在极短的时间内通过相互作用运动状态发生显著变化的过程叫碰撞 完全弹性碰撞在弹性力的作用下系统内只发生气械能的转移无机械能的缺失称完全弹性碰撞 非弹性碰撞非弹性碰撞在非弹性力的作用下部分机械能转化为 物体的内能机械能有了缺失称非弹性碰撞完全非弹性碰撞在完全非弹性力的作用下机械能缺失最大转化 为内能等称完全非弹性碰撞碰撞物体粘合在一起具有相同的速度四

42、普朗克量子假说黑体和黑体辐射一量子论 1 创立标志 1900 年普朗克在德国的物理年刊上发表论正 常光谱能量分布定律的论文标志着量子论的产生 2 量子论的主要内容 普朗克认为物质的辐射能量并不是无限可分的其最小的不行 分的能量单元即能量子或称量子也就是说组成能量的单元是量子 物质的辐射能量不是连续的而是以量子的整数倍跳动式变化的 3 量子论的进展 1905 年爱因斯坦奖量子概念推广到光的传播中提出了光量子 论 1913 年英国物理学家玻尔把量子概念推广到原子内部的能量 状态提出了一种量子化的原子结构模型丰富了量子论名师归纳总结 - - - - - - -第 23 页,共 35 页精选学习资料 - - - - - - - - - 到 1925 年左右量子力学最终建立 二黑体和黑体辐射 1热辐射现象 任何物体在任何温度下都要发射各种波长的电磁波并且其辐射 能量的大小及辐射能量按波长的分布都与温度有关 这种由于物质中的分子原子受到热激发而发射电磁波的现象称 为热辐射 物体在任何温度下都会辐射能量 物体既会辐射能量也会吸取能量物体在某个频率范畴内发射 电磁波才能越大就它吸取该频率范畴内电磁波才能也越大 辐射和吸取的能量恰相等时称为热平稳此时温度恒定不变试验说明物体辐射能多少打算于物体的温度