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1、三、教学时间安排主题单元课时说明碰撞与动量守恒动量、动量守恒定律及其探究验证弹性碰撞和非弹性碰撞、反冲运动32波粒二象性量子论的建立 黑体与黑体辐射、光电效应 光子说 光电效应方程、康普顿效应光的波粒二象性 物质波 概率波 不确定关系2原子结构原子核式结构模型、氢原子光谱、氢原子的能级1 原子核原子核的组成、放射性、原子核的衰变、半衰期 、放射性同位素核力与结合能、质量亏损、核反应方程、重核裂变和核聚变四、各章复习要点 主题一：碰撞与动量守恒考点学习要求：99、动量 动量守恒定律理解动量的概念，知道动量是矢量。会计算一维动量的变化。理解动量守恒定律,知道动量守恒定律的普遍意义，并通过动量守恒定
2、律体会自然界的和谐与统一。会用牛顿运动定律导出动量守恒定律。知道定律成立的条件。能运用动量守恒定律解释有关现象并解决有关问题。100、验证动量守恒定律（实验、探究）通过实验探究一维碰撞中的不变量。101、碰撞 反冲运动了解不同类型的碰撞，知道弹性碰撞和非弹性碰撞的主要特征，并解释、解决一维碰撞的相关问题。通过探究一维弹性碰撞问题，使学生体验科学探究的过程，掌握科学探究的方法。了解反冲运动。会用动量守恒定律解决反冲运动问题。教材特点分析：动量守恒定律统领整个3-5模块，粒子散射实验、康普顿效应、质子的发现、中子的发现、核反应。人类认识微观世界的思路与方法：（1）根据事实提出要探索和研究的问题。（
3、2）用一定能量的粒子去轰击原子或原子核，根据实验事实，提出新理论。（3）经实践检验，修正理论。动量守恒和能量守恒是自然界普遍适用的基本规律，无论是宏观领域还是微观领域，我们都可以用上述观点来解决具体的问题。概念规律方法：一、 动量、动量守恒定律1动量（1）定义：p=mv （2）动量是状态量：动量是物体机械运动的一种量度，是状态量，通常说物体的动量是物体在某一时刻的动量，计算物体的动量时应取这一时刻的即时速度（3）动量的相对性：由于物体的运动速度与参照物的选择有关，所以物体的动量也跟参照物的选择有关选择不同的参照物时，同一物体的动量可以不同通常在不说明参照物的情况下，物体的动量是指物体相对于地面
4、的动量（4）动量的矢量性：物体动量的方向与物体的即时速度方向相同动量的运算应使用平行四边形法则，如果物体运动变化前后的动量都在同一直线上，那么选定正方向后，动量的方向可以用正、负号表示，动量的运算就简化为代数运算了（5）动量的单位：在国际单位制中，动量单位是千克米秒2动量守恒定律（1）内容相互作用的物体如果不受外力作用，或者它们所受的外力之和为零，它们的总动量保持不变（2）条件 （3）表达式（常见形式为：）3动量守恒定律的性质（1）动量守恒定律的矢量性由于速度是矢量，定律的表达式应是一个矢量式对于一维情况，可根据所设坐标的方向确定速度的正负，而将矢量式化为代数式对两个物体组成的系统，在一般情况
5、下，定律可表达为：m1v1m2v2=mlvl+ m2v2（2）动量守恒定律中速度的同时性物体系统在相互作用过程中，任一瞬间的动量都保持不变相互作用前的动量和（m1v1m2v2+）中的v1、v2、都应该是作用前同一时刻的即时速度；相互作用后的动量和（m1v1m2v2+）中的v1、v2、都应该是作用后同一时刻的即时速度（3）动量守恒定律中速度的相对性动量的大小和方向与参照系的选择有关，应用动量守恒列方程时，应该注意各物体的速度必须相对同一惯性参照系的速度，通常以地面为参照系（4）系统性动量守恒定律的研究是相互作用的物体组成的系统（5）普适性动量守恒定律是自然界普遍规律之一，不仅适用于宏观物体的低速
6、运动，对微观现象和高速运动仍然适用4对动量守恒定律进一步理解（1）对守恒条件的理解标准条件：系统“总动量保持不变”的条件是系统“不受外力作用”或“所受外力之和为零”近似条件：若系统所受外力远小于内力，且作用时间很短，即外力的冲量可以忽略，则可以近似认为系统的总动量守恒，即：，但为有限值，且某一方向动量守恒的条件：系统所受外力矢量和不为零，但在某一方向上的力为零，则系统在这个方向上的动量守恒必须注意区别总动量守恒与某一方向动量守恒列式时，要特别注意把速度投影到这个方向上，同时要注意各量的正负说明：内力的冲量对系统动量是否守恒没有影响，但可改变系统内物体的动量内力的冲量是系统内物体间动量传递的原因
7、，而外力的冲量是改变系统总动量的原因譬如：通常情况下的摩擦力的冲量在时间极短时就可忽略，子弹沿水平方向打入竖直下落的木块，子弹与木块在竖直方向的动量就近似守恒（2）对守恒的理解系统“总动量保持不变”，不是仅指系统的初、末两个时刻的总动量相等，而是指系统在整个过程中任意两个时刻的总动量都相等，但决不能认为系统内的每一个物体的动量都保持不变【基本问题类型和研究方法】1应用动量守恒定律解题的基本步骤（1）分析题意，确定研究系统和一段过程在分析相互作用的物体总动量是否守恒时，通常把这些被研究的物体总称为系统要明确所研究的系统是由哪几个物体组成的（2）进行受力分析，确认是否满足守恒的条件弄清哪些是系统内
8、部物体之间相互作用的力，即内力；哪些是系统外的物体对系统内物体的作用力，即外力（3）明确所研究的相互作用过程，确定过程的始、末状态即系统内各个物体的初动量和末动量的量值或表达式（4）建立动量守恒方程规定好正方向，灵活运用动量守恒定律的各种表达式建立动量守恒方程（5）求解验证讨论计算结果如果是正的，说明该量的方向和正方向相同，如果是负的，则和选定的正方向相反如果是几个方程联立解，那么各方程所选取的正方向应该相同2运用动量守恒定律的常见问题（1）人船模型（1）模型：两个原来均处于静止状态的物体发生相互作用，并且它们所受的合外力为零（2）规律：系统动量守恒，任意一个时刻的总动量均为零，两个物体的动量
9、大小总相等，即：mv=MV上式两边同乘一个t得：mvtMVt两边再求和可得：mvt=MVt则有：ms=MS，或者mM=sS（2）临界问题在应用动量守恒定律解题时，常会遇到相互作用的物体相距最近、避免相撞、何时开始反向运动等临界问题，这类问题要注意挖掘隐含的临界条件【例1】如图所示，具有一定质量的小球A固定在轻杆一端，另一端悬挂在小车支架的O点，用手将小球拉起使轻杆呈水平，在小车处于静止的情况下放手使小球摆下，在B处与固定在车上的油泥撞击后粘合在一起，则此后小车的运动情况是（ C ）(A)向右运动 (B)向左运动 (C)静止不动 (D)无法判定【例2】两个质量相等的滑冰人甲和乙都静止在光滑的水平
10、冰面上，其中一人向另一人抛出一个篮球，另一人接球后再抛回，如此反复进行几次后甲、乙两人最后的速率关系为（ B ）A.若甲最先抛球，则一定是V甲 V乙 B若乙最后接球，则一定是V甲 V乙C只有甲先抛球，乙最后接球，才有V甲 V乙 D无论怎样抛球与接球，总有V甲 V乙【例3】两条磁性极强的磁铁分别固定在两辆小车上,水平面光滑,已知甲车和磁铁总质量为0.5Kg,乙车和磁铁的总质量为1.0Kg,两磁铁N极相对,两车相向运动,某时刻甲车速度大小为2m/s,乙车速度大小为3m/s,方向相反并在同一直线上,求:(1)当甲车开始反向时,乙车的速度? (2)由于磁性极强，故两车不会相碰，那么两车的距离最近时,乙
11、车的速度?答案：（1）2m/s；方向与乙车运动方向相同（2）43m/s；方向与乙车运动方向相同 【例4】如图所示甲、乙两人做抛球游戏，甲站在一辆平板车上，车与水平地面间摩擦不计.甲与车的总质量M=100 kg，另有一质量m=2 kg的球.乙站在车的对面的地上，身旁有若干质量不等的球.开始车静止，甲将球以速度v（相对地面）水平抛给乙，乙接到抛来的球后，马上将另一质量为m=2m的球以相同速率v水平抛回给甲，甲接住后，再以相同速率v将此球水平抛给乙，这样往复进行.乙每次抛回给甲的球的质量都等于他接到的球的质量为2倍,求：（1）甲第二次抛出球后，车的速度大小.（2）从第一次算起，甲抛出多少个球后，再不
12、能接到乙抛回来的球.答案：v/10 5【例5】如图所示，AB为一光滑水平横杆，杆上套一质量为M的小圆环，环上系一长为L质量不计的细绳，绳的另一端拴一质量为m的小球，现将绳拉直，且与AB平行，由静止释放小球，则当线绳与A B成角时，圆环移动的距离是多少？解析：虽然小球、细绳及圆环在运动过程中合外力不为零（杆的支持力与两圆环及小球的重力之和不相等）系统动量不守恒，但是系统在水平方向不受外力，因而水平动量守恒。设细绳与AB成角时小球的水平速度为v，圆环的水平速度为V，则由水平动量守恒有：MV=mv且在任意时刻或位置V与v均满足这一关系，加之时间相同，公式中的V和v可分别用其水平位移替代，则上式可写为
13、：Md=m（L-Lcos）-d解得圆环移动的距离： d=mL（1-cos）/（M+m）【例6】甲、乙两小孩各乘一辆冰车在水平冰面上游戏，甲与他所乘的冰车的总质量为M=30kg，乙与他所乘的冰车的总质量为M=30kg游戏时，甲推着一个质量为m=15kg的箱子，和他一起以V0=2m/s的速度滑行乙以同样大小的速度迎面而来，如图，为避免相撞，甲突然将箱子沿冰面推给乙，箱子滑到乙处时，乙迅速把它抓住若不计冰面的摩擦力，问甲至少要以多大的速度（相对于地面）将箱子推出，才能避免与乙相撞？ 分析本题的关键是正确选择系统，甲与箱子作为一个系统，在甲推箱子过程中，在水平方向不受外力，只有相互作用的内力；箱子与乙
14、作为一个系统，在乙接到箱子的过程中，也只有内力，不受外力作用；将甲、箱子、乙作为一个系统，该系统动量也守恒另一个关键点是甲、乙两小孩不相碰的临界条件是：甲推出箱子后与乙接到箱子后的速度相等解答甲与箱子系统动量守恒 ，以甲与箱子原运动方向为正方向 （M+m）V0=MV1+Mv乙与箱子的动量也守恒 （mVMV0）=（m+M）V2要使两小孩不相碰，需满足条件 V1=V2解得 V=5.2m/s二、验证动量守恒定律实验探究通过实验探究和理论分析理解动量守恒定律，如通过实验探究不受外力或受合外力为零的系统，两个相互作用的滑块碰撞前后系统的总动量是否保持不变，并运用动量守恒定律分析一维碰撞现象和反冲问题，如
15、，解释火箭为什么会升空？宇航员如何实现在太空行走？等等。【例1】质量为M的船静止在湖上，船身长为L，船两头分别站着质量为m1和m2的人（m1m2）若这两人互换位置，则船身移动的位移大小是多少？【例2】一门旧式大炮，炮身的质量是1000kg，水平发射一枚质量是2.5kg的炮弹，如果炮弹从炮筒飞出的速度是600m/s。则炮身后退的速度为提示：动量近似守恒的条件：合外力不为零但为有限值，且t0，且过程中导致系统内物体动量转移的内力远大于外力。譬如此题情况下的地面摩擦力的冲量在时间极短时就可忽略解：把炮身和炮弹看成一系统，系统在发射过程中水平方向上受地面摩擦力，因时间极短，其冲量可忽略。则水平方向动量
16、近似守恒。有0=mv+MV，解得V=-mv/M=-1.5m/s,负号表示炮身的速度与炮弹的速度方向相反。【例3】A、B两滑块在一水平长直气垫导轨上相碰。用频闪照相机在t0 = 0，t1 = t，t2 = 2t，t3 = 3t各时刻闪光四次，摄得如图所示照片，其中B像有重叠，且在第一次闪光时，滑块A恰好通过x = 55cm处，mB = 3mA / 2，由此可判断（ 答案：B ）A碰前B静止，碰撞发生在60cm处，t = 2.5t时刻B碰后B静止，碰撞发生在60cm处，t = 0.5t时刻C碰前B静止，碰撞发生在60cm处，t = 2.5t时刻D碰后B静止，碰撞发生在60cm处，t = 2.5t时
17、刻 A A A A B B0 10 20 30 40 50 60 70 x / cm【例4】如图(a)所示，在水平光滑轨道上停着甲、乙两辆实验小车，甲车系一穿过打点计时器的纸带，当甲车受到水平向右的冲量时，随即启动打点计时器，甲车运动一段距离后，与静止的乙车发生正碰并粘在一起运动，纸带记录下碰撞前甲车和碰撞后两车运动情况如图8713(b)所示，电源频率为50 Hz，则碰撞前甲车运动速度大小为_m/s，甲、乙两车的质量比m甲m乙=_.【解析】 碰前甲车做匀速运动，由纸带可求得甲车碰前的速度为v1=m/s= 0.6 m/s.碰后甲、乙一起做匀速运动，速度为v2= 0.4 m/s.由动量守恒定律得
18、m甲v1=（m甲+m乙）v2，甲、乙两车质量之比为.【答案】 0.6；21图【例5】在“碰撞中的动量守恒”实验中，已测得A、B两小球质量mAmB，由实验所得结果如图所示，图中M、P、N为小球落点位置，O是斜槽末端重垂线的投影点，则图中O是_球(填“A”或“B”)球心的投影点；A、B两球的质量之比是_.【解析】 在该实验中，O点是被碰小球碰后做平抛运动的起点的投影，而被碰小球是质量小的球，故O是A球球心的投影点.由图可知=10 cm，=18 cm，=24 cm，则碰撞过程中A、B两球的动量守恒，则有mB=mB+mA,所以A、B两球的质量之比为 【答案】 A；13三、 弹性碰撞和非弹性碰撞、反冲运
19、动1碰撞（1）什么是碰撞现象在两个或几个物体相遇时，若它们之间的相互作用仅持续一个极为短暂的时间，这种现象称为碰撞譬如：两小球的相碰，子弹射入木块，车辆的挂接（如：系在绳子两端的物体将弯曲的绳子拉紧），分子、原子之间的相互作用过程（如：中子轰击原子核）等（2）碰撞现象的特点作用时间短；相互作用力大（外力通常可以忽略不计）；物体的状态（速度、动量）变化明显，但作用前后没有明显的位移（通常可以忽略）（3）碰撞过程以弹性正碰为例：设两小球A、B的质量分别为m1、m2，碰前速度为v1、v2，碰后速度为v1、v2，碰撞过程中的几个状态如图所示： a b c d e（4）三种碰撞模型的特点和规律：弹性碰撞
20、非弹性碰撞完全非弹性碰撞系统受力特点只有弹力除弹力外还有摩擦力等耗散力只有摩擦力等耗散力碰撞过程及形变特点有完整的压缩阶段和完整的恢复阶段，无永久形变有完整的压缩阶段，有部分恢复阶段，有永久形变，只有压缩阶段，没有恢复阶段，永久形变最大碰撞后物体的速度不相同（v1v2）不相同（v1v2）相同（v1=v2=v）碰撞过程中系统动量守恒守恒守恒碰撞过程中系统机械能守恒，碰撞前后动能相等不守恒，碰撞后动能减小不守恒，碰撞中动能损失最多注意：无论哪种碰撞，在碰撞过程中都必须同时遵守动量守恒定律和能量守恒定律（5）对弹性碰撞的研究2反冲运动（1）什么是反冲运动反冲运动是指物体通过分离出一部分物质（如：高速
21、喷射的气体，液体，高速弹出的固体等）并使之向某个方向高速运动，而物体本身将获得一个相反方向的速度这实际上是相互作用的物体之间作用力与反作用力产生的效果譬如：炮弹从炮筒中飞出，炮身要向后退；火箭向后喷出气体，火箭获得向前的速度（2）特点及规律反冲运动的过程中，系统一般不受外力或外力的作用远小于物体间的相互作用力，因此这个过程动量守恒如果系统在某一方向不受外力，则在这个方向上适用动量守恒反冲运动过程中，有别的能量（通过一对内力做功）转化成机械能，因此机械能不守恒【例1】（1998年全国）在光滑水平面上，动能为E0、动量大小为p0的小钢球1与静止小钢球2发生碰撞，碰撞前后球1的运动方向相反。将碰撞后
22、球1的动能和动量的大小分别记为E1、p1，球2的动能和动量的大小分别记为E2、p2，则必有（ ）AE1E0Bp1E0Dp2p0【例2】质量相等的A、B两球在光滑水平面上沿同一直线、同一方向运动，A球的动量是9kgm/s，B球的动量是5kgm/s。当A球追上B球时发生碰撞，则碰撞后A、B两球的动量的可能值是（ ）ApA=5kgm/s，pB=7kgm/sBpA=4kgm/s，pB=10kgm/s；CpA=6kgm/s，pB=8kgm/sDpA=8kgm/s，pB=6kgm/s。【例3】如图，光滑的水平面上静止放着表面光滑的表面是球面的滑块A，小球B以速度v0向右运动，冲上滑块，并且越过了滑块（不考
23、虑A、B在接触处相互作用时的机械能损失），则滑块将（ ）A可能向右做匀速直线运动B可能向左做匀速直线运动C可能停在原位置右侧C可能停在原位置左侧【例4】（2007年全国理综24、）用放射源钋的射线轰击铍时，能发射出一种穿透力极强的中性射线，这就是所谓铍“辐射”。1932年，查德威克用铍“辐射”分别照射（轰击）氢和氨（它们可视为处于静止状态）。测得照射后沿铍“辐射”方向高速运动的氨核和氦核的质量之比为7.0。查德威克假设铍“辐射”是由一种质量不为零的中性粒子构成的，从而通过上述实验在历史上首次发现了中子。假设铍“辐射”中的中性粒子与氢或氦发生弹性正碰，试在不考虑相对论效应的条件下计算构成铍“辐射
24、”的中性粒子的质量。（质量用原子质量单位u表示，1 u等于1个12C原子质量的十二分之一。取氢核和氦核的质量分别为1.0 u和14 u。）解：设构成铍“辐射”的中性粒子的质量和速度分别为m和v，氢核的质量为mH。构成铍“辐射”的中性粒子与氢核发生弹性正碰，碰后两粒子的速度分别为v/和vH/。由动量守恒与能量守恒定律得：mvmvmHvH 解得： 同理，对于质量为mN的氮核，其碰后速度为 可求得： 根据题意可知： vH7.0vN 解得： m1.2u 【例5】云室处在磁感应强度为B的匀强磁场中，一静止的质量为M的原于核在云室中发生一次衰变，粒子的质量为，电量为q，其运动轨迹在与磁场垂直的平面内，现测
25、得粒子运动的轨道半径R，试求在衰变过程中的质量亏损。分析与解 该衰变放出的粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，其轨道半径R与运动速度的关系，由洛仑兹力和牛顿定律可得 由衰变过程动量守恒得（衰变过程亏损质量很小，可忽略不计）： 又衰变过程中，能量守恒，则粒子和剩余核的动能都来自于亏损质量即 联立解得：点评 动量守恒和能量守恒是自然界普遍适用的基本规律，无论是宏观领域还是微观领域，我们都可以用上述观点来解决具体的问题。主题二：波粒二象性考点学习要求：102、量子论的建立 黑体与黑体辐射了解黑体和黑体辐射。体会量子论的建立深化了人们对于物质世界的认识。103、光电效应 光子说 光电效应方程知道光电效应，
26、通过实验了解光电效应实验规律。了解爱因斯坦光子说，并能够用它来解释光电效应现象。知道爱因斯坦光电效应方程，并能利用它解决一些简单问题。104、康普顿效应了解康普顿效应。了解光子理论对康普顿效应的解释。认识到康普顿效应进一步证明了光的粒子性。105、光的波粒二象性 物质波 概率波 不确定关系根据事实说明光具有波粒二象性。了解光在哪些不同情况下会表现出粒子性或波动性。知道光是一种概率波。了解德布罗意假说内容，知道德布罗意关系式。知道实物粒子具有波动性。不要求用德布罗意关系式进行定量计算。知道电子云。初步了解不确定性关系。了解人类探索光本质所经历的曲折过程，知道人类对世界的探究是不断深入的。特点：新
27、教材增加了黑体辐射、能量量子化、康普顿效应（老教材中这三个内容是以阅读材料的形式呈现）、不确定性关系，概念规律方法：一、量子论的建立 黑体与黑体辐射黑体辐射作为普朗克提出量子说的基础物理现象。【例1】（07江苏卷）2006年度诺贝尔物理学奖授予了两名美国科学家，以表彰他们发现了宇宙微波背景辐射的黑体谱形状及其温度在不同方向上的微小变化。他们的出色工作被誉为是宇宙学研究进入精密科学时代的起点，下列与宇宙微波背景辐射黑体谱相关的说法中正确的是(答案：A C D)A、微波是指波长在10-3m到10m之间的电磁波、微波和声波一样都只能在介质中传播、黑体的热辐射实际上是电磁辐射、普朗克在研究黑体的热辐射
28、问题中提出了能量子假说二、光电效应、光子说 光电效应方程1、 现象：在一定频率光的照射下,从金属表面发射电子的现象,发出的电子叫光电子2、规律：.光电效应的瞬时性(10-9秒). .每种金属都有一个极限频率,当入射光的频率大于极限频率时,才能发生光电效应 . 光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入射光的频率增大而增大 .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比3、光子说 :光源发出的光是不连续的,而是一份一份的,每一份光叫做一个光子,光子的能量跟光的频率成正比,即 E=hn光子论对光电效应的解释：4、爱因斯坦光电效应方程： Ek=hnW、应用：（） 对基本概念的理解【
29、例2】（03上海）爱因斯坦由光电效应的实验规律，猜测光具有粒子性，从而提出光子说。从科学研究的方法来说，这属于（答案：C） A.等效替代 B.控制变量 C.科学假说 D.数学归纳【例3】已知能使某金属产生光电效应的极限频率为0 (答案：A B)A 当用频率为20的单色光照射该金属时，一定能产生光电子B 当用频率为20的单色光照射该金属时，所产生的光电子的最大初动能为h0C 照射光的频率大于0时，若增大，则逸出功增大D照射光的频率大于0时，若增大一倍，则光电子的最大初动能也增大一倍【例4】现有a、b、c三束色光，其波长abc。用b 光照射某种金属时，恰能发生光电效应。若分别用a光束和c光束照射该
30、金属，则可以断定 (答案：A)Aa光束照射时，不能发生光电效应 Bc光束照射时，不能发生光电效应Ca光束照射时，释放的光电子数目多 Dc光束照射时，释放的光电子的最大初动能最小【例5】（03上海）光电管电源Gab在右图所示的光电管的实验中，发现用一定频率的A单色光照射光电管式，电流表指针会发生偏转，而用另一频率的B单色光照射时不发生光电效应，那么（答案：AC）A.A光的频率大于B光的频率B.B光的频率大于A光的频率C.用A光照射光电管时流过电流表G的电流方向是a流向bD.用A光照射光电管时流过电流表G的电流方向是b流向a VGA光KA电子光电管【例6】研究光电效应规律的装置如图所示，以频率为的
31、光照射光电管阴极K时，有光电子产生，由于光电管K、A间加的是反向电压，光电子从阴极K发射后将向阳极A作减速运动。光电流I 由图中电流计G测出，反向电压U 由电压表V测出。当电流计示数为零时，电压表的示数称为反向截止电压U0。在下列表示光电效应实验规律的图象中，错误的是（答案：B）（A）反向电压U和频率一定时，光电流i与光强I的关系OIi（B）截至电压U0和频率的关系OU0 10-9 S（D）反向电压U和频率一定时，光电流i与光强I的关系OtiU0（C）光强I和频率一定时，光电流i与反向电流U的关系OUiVAPK【例7】（03天津理综）如图，当电键K断开时，用光子能量为2.5eV的一束光照射阴极
32、P，发现电流表读数不为零。合上电键，调节滑线变阻器，发现当电压表读数小于0.60V时，电流表读数仍不为零；当电压表读数大于或等于0.60V时，电流表读数为零。由此可知阴极材料的逸出功为（答案：A）A.1.9eV B.0.6eV C.2.5eV D.3.1eV三、康普顿效应图17.3-5康普顿效应1923年康普顿在做 X 射线通过物质散射的实验时，发现散射线中除有与入射线波长相同的射线外，还有比入射线波长更长的射线，其波长的改变量与散射角有关，而与入射线波长和散射物质都无关。只有当入射波长l0与lc（称为电子的Compton波长）可比拟时，康普顿效应才显著，因此要用X射线才能观察到康普顿散射，用
33、可见光观察不到康普顿散射。康普顿效应是光子和电子作弹性碰撞的结果。具体解释如下：1. 若光子和外层电子相碰撞，光子有一部分能量传给电子,散射光子的能量减少，于是散射光的波长大于入射光的波长。2. 若光子和束缚很紧的内层电子相碰撞，光子将与整个原子交换能量,由于光子质量远小于原子质量，根据碰撞理论， 碰撞前后光子能量几乎不变，波长不变。3. 因为碰撞中交换的能量和碰撞的角度有关，所以波长改变和散射角有关。光电效应表明光子具有能量，康普顿效应表明光子既有能量又有动量。【例8】如图所示为康普顿效应示意图，光子与一个静止的电子发生碰撞，图中标出了碰撞后电子的运动方向。设碰前光子频率为v，碰后为v，则关
34、于光子碰后的运动方向和频率的说法中正确的是（答案：B）（ ）A可能沿图中方向B可能沿图中方向Cv= vDv v粒子不一定出现在A1、A2的位置四、光的波粒二象性、 物质波、概率波、不确定关系1、光的波粒二象性 光子能量: E=hn 光子动量: P=h/ 光子质量: m=E/c2=h/c2、物质波任何一个运动着的物体，小到电子、质子，大到行星、太阳，都有一种波与它对应，波长是 h/p3、不确定性关系是微观粒子的波粒二象性及粒子空间分布遵从统计规律的必然结果。不确定关系式表明：（）微观粒子的坐标测得愈准确(D x0) ，动量就愈不准确(Dp) ； 微观粒子的动量测得愈准确(Dp0) ，坐标就愈不准
35、确(D x) 。但这里要注意，不确定关系不是说微观粒子的坐标测不准；也不是说微观粒子的动量测不准；更不是说微观粒子的坐标和动量都测不准；而是说微观粒子的坐标和动量不能同时测准。（）为什么微观粒子的坐标和动量不能同时测准?这是因为微观粒子的坐标和动量本来就不同时具有确定量。这本质上是微观粒子具有波粒二象性的必然反映。不确定关系是自然界的一条客观规律,不是测量技术和主观能力的问题。（）不确定关系提供了一个判据：当不确定关系施加的限制可以忽略时，则可以用经典理论来研究粒子的运动。当不确定关系施加的限制不可以忽略时，那只能用量子力学理论来处理问题。4微观粒子和宏观物体的特性对比 宏观物体微观粒子具有确
36、定的坐标和动量，可用牛顿力学描述没有确定的坐标和动量，需用量子力学描述有连续可测的运动轨道，可追踪各个物体的运动轨迹有概率分布特性，不可能分辨出各个粒子的轨迹体系能量可以为任意的、连续变化的数值能量量子化不确定性关系无实际意义遵循不确定性关系【例9】（2006 年上海卷）人类对光的本性的认识经历了曲折的过程，下列关于光的本性的陈述符合科学规律或历史事实的是（答案：BCD）A牛顿的“微粒说”与爱因斯坦的“光子说”本质上是一样的B光的双缝干涉实验显示了光具有波动性C麦克斯韦预言光是一种电磁波D光具有波粒二象性主题三：原子结构教材特征分析:本主题向大家展示了科学家探索原子结构的艰辛历程和所应用的科学
37、研究方法：1897年，汤姆孙用测定比荷实验法发现了电子，导致了人们对原子内部结构的探索。汤姆孙建立了原子的枣糕模型，但它不能解释粒子散射实验。于是，卢瑟福于1911年提出了原子的核式结构模型，成功地解释了粒子散射实验，但它在解释原子光谱现象时遇到困难。1913年玻尔提出了量子化的原子模型，成功地解释了氢原子光谱现象，但对于其他元素更为复杂的光谱，该模型却却不能很好的解释。人们从量子化的原子模型的成功与不足中认识到玻尔理论是一种半经典的量子论，还必须对它进行改造和完善，建立一种新的理论。从汤姆孙到卢瑟福再到玻尔，科学家对原子结构的认识和探索是不断深入的（图90）。考点学习要求：106、原子核式结
38、构模型知道粒子散射实验的原理及实验结果。通过卢瑟福原子核式结构模型的建立过程，体会科学家进行科学探究的方法。107、氢原子光谱通过对氢原子的光谱分析，了解光谱分析在科学技术中的应用。108、原子的能级了解原子的能级结构，了解原子能级的量子化。了解微观世界中的量子化现象。概念规律方法：一、原子核式结构模型1a粒子散射实验装置：如图所示现象：绝大部分粒子穿过金箔后沿原方向进行，少数粒子发生大角度偏转，极少数粒子的偏转角超过了90，个别的甚至被反向弹回2卢瑟福核式结构模型的内容在原子的中心有一个很小的核，叫原子核，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的空间运动例1（19
39、86年高考全国卷）卢瑟福提出原子的核式结构学说的根据是，在用粒子轰击金箔的实验中发现，粒子（ 答案：B ）A全部穿过或发生很小偏转B绝大多数穿过，只有少数发生很大偏转，甚至极少数被弹回C绝大多数发生很大的偏转，甚至被弹回，只有少数穿过D全都发生很大的偏转例2卢瑟福粒子散射实验的结果（答案：C ）A证明了质子的存在B证明了原子核是由质子和中子组成的C说明原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在一个很小的核上D说明原子中的电子只能在某些不连续的轨道上运动二、氢原子光谱1、原子光谱：稀薄气体通电时只能发出几种确定频率的光，通过分光镜得到的光谱是几条分立的亮线，而且不同气体光谱的亮线位置不同，这种分立的
40、线状光谱叫做原子光谱。2、卢瑟福的核式结构与经典电磁理论的矛盾（1） 绕核旋旋转的电子要不断向外辐射电磁波，能量不断减小，轨道半径不断减小（2） 核式结构得出原子光谱是含一切波长的连续光谱，而实际上原子发光是不连续的三、玻尔的原子模型、能级1轨道量子化与能量量子化：围绕原子核运动的电子轨道半径只能是某些分立的数值，这种现象称为轨道量子化。不同的轨道对应着不同的状态，在这些状态中，尽管电子做变速运动，却不向外辐射能量，因此这些状态是稳定的；原子在不同的状态中具有不同的能量，所以原子的能量也是量子化的2氢原子的轨道和能级原子的可能状态是不连续的，各种状态对应的能量值叫做能级右图为氢原子的能级图能量
41、最低的状态叫基态，其他状态叫激发态轨道：基态轨道半径为r1=0.053nm， 量子数为n的激发态轨道半径为rn=n2r1基态能量为E1=-13.6eV，3光子的发射与吸收原子处于基态时最稳定，处于较高能级时会自发地向较低能级跃迁，经过一次会几次到达基态，跃迁时以光子的形式放出能量；原子在吸收了光子后则从较低能级向较高能级跃迁原子在始、末两个能级Em和En间跃迁时发射或吸收的光子的频率u由下式决定： huEmEn （mn时发射光子，mn时吸收光子） 4关于原子跃迁的问题(1)区别是“一群原子”还是“一个原子”，是“直接跃迁”还是“间接跃迁”，是“跃迁”还是“电离”，是“入射的光子”还是“入射的电
42、子”。(2)把握各情况所遵循的规律。如：“一群原子”在题设条件下各种跃迁的可能性都有；而“一个原子”只能沿题设条件下可能情况的一个途径进行跃迁。“直接跃迁”只能对应一个能级差，发射一种频率的光子。“间接跃迁”能对应多个能级差，发射多种频率的光子。“跃迁”时辐射或是吸收光子的能量由两个定态的能级差决定，而“电离”时如在第n到n=所需要的能量，即：0=（对于氢原子.E1=13.6eV）若是“入射的光子”，光子的能量需等于两个定态的能级差，才能引起原子跃迁；若是“人射的电子”，则要求电子的能量大于或等于两个定态的能级差，才能跃迁。【例1】玻尔在提出他的原子模型中所做的假设有（答案：ABC ）A原子处
43、于称为定态的能量状态时，虽然电子做加速运动，但并不向外辐射能量B原子的不同能量状态与电子沿不同圆轨道绕核运动相对应，而电子的可能轨道分布是不连续的C电子从一个轨道跃迁到另一个轨道，需要吸收或辐射一定频率的光子D电子跃迁时辐射光子频率等于电子绕核圆运动的频率【例2】对玻尔理论的评价和议论，正确的是（答案：ABC ）A玻尔理论的成功，说明经典电磁理论不适用于原子系统B玻尔理论成功地解释了氢原子光谱的规律，为量子力学的建立奠定了基础C玻尔理论的成功之处是引入量子观念D玻尔理论的成功之处，是它保留了经典理论中的一些观点，如电子轨道的概念-13.64321-3.4-1.51-0.850nE/eV【例3】氢原子的能级如图所示，已知见光的光子能量范围约为1.62EV3.11 EV，下列说法错误的是 (答案：D)A 处于n=3能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线，并发生电离B 大量氢原子从高能级向n=3能级跃迁时，发出的光具有热效应C 大量处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁时，可能发出6种不同频率的光D大量
