1、江蘇省江安中學選修模塊知識點整理內部資料-注意保管機械振動1.簡諧運動的定義：（1）如果質點的位移與時間的關系遵從正弦函數的規律，即它的振動圖像是一條正弦圖線，這樣的振動叫做簡諧運動。（2）如果質點所受的力與它偏離平衡位置位移的大小成正比，并且總是指向平衡位置，質點的運動就是簡諧運動。2簡諧運動的表達式為： 其中 3.彈簧振子和單擺都是理想化的簡諧運動模型。其振動圖像如圖所示。彈簧振子的回復力：彈力。單擺的回復力不是合外力，是重力沿切線方向的分力F=-X 。例：1振動著的單擺擺球，通過平衡位置時，它受到的回復力 A指向地面 B指向懸點C數值為零 D垂直擺線，指向運動方向2.當擺角很小時（<

2、;100），有關單擺振動的回復力與加速度說法正確的是（ ） A擺球的加速度總是指向懸點 B擺線的加速度總是沿著切線方向 C擺球重力、擺線拉力與擺球所受向心力的合力是回復力 D擺球重力沿圓弧切線方向的分力是回復力4.實驗：用單擺測重力加速度g（1）擺角控制在10度以內。（2）擺線的質量要小彈性要小，擺球盡量質量大體積小。擺長為細線長和小球半徑之和。（3）測量周期時秒表計時從平衡位置開始，測多次全振動的時間，然后計算周期的測量（4）單擺的周期表達式：T=，由此可以求當地重力加速度g=5.自由振動和受迫振動自由振動的特點：振動周期等于固有周期受迫振動的特點：做受迫振動的物體的頻率等于驅動力頻率，與固

3、有頻率無關。當驅動力頻率等于固有頻率時，振幅最大，叫做共振。共振曲線如圖所示： 實例：部隊過橋要便步走，火車過橋要慢速，輪船航行要改變航速，防止共振。機械波1.機械波:機械振動在介質中的傳播形成機械波.（1）機械波產生的條件:波源；介質（2）機械波的特點  a.機械波傳播的是振動形式和能量，但質點只在各自的平衡位置附近振動，并不隨波遷移.  b.介質中各質點的振動周期、頻率、起振方向、振幅都相同.c.離波源近的質點帶動離波源遠的質點依次振動.d.波在同一種均勻介質中是勻速傳播。2.波長、波速和頻率與其關系  （1）波長：在波動中，振動相位總是相同的兩個相鄰質點間的

4、距離，（2）波速:機械波的傳播速率由介質決定，與波源無關.（3）頻率:波的頻率始終等于波源的振動頻率，與介質無關.（4）三者關系:3. 波動圖像與振動圖像的比較：振動圖象波動圖象研究對象一個振動質點沿波傳播方向所有的質點研究內容一個質點的位移隨時間變化規律某時刻所有質點的空間分布規律圖象物理意義表示一質點在各時刻的位移表示某時刻各質點的位移一個完整曲線占橫坐標距離表示一個周期表示一個波長4.波的衍射  波發生明顯衍射現象的條件是:障礙物（或小孔）的尺寸比波的波長小或與波長差不多. 5.波的干涉:  產生干涉現象的條件:兩列波的頻率相同. 6.多普勒效應:由于波源和觀察者之間

5、有相對運動使觀察者感到頻率發生變化的現象.應用：紅移現象（遠離地球的遙遠星球發出的光被地球接收到的是成為波長更長的光），超聲波測速儀。彩超（測血流速度）。光1.光從真空射入介質發生折射時，入射角的正弦值與折射角正弦值的比值叫做介質的“絕對折射率”，簡稱“折射率”。它表示光在介質中傳播時，介質對光的一種特征。折射率實例：彩虹、岸上的人看水里的魚，位置比實際位置偏高。2.當光由光密介質射入光疏介質時，同時發生折射和反射。當入射角增大到某一角度，使折射角達到90°時，折射光完全消失，只剩下反射光，此現象稱為全反射。這時的入射角叫臨界角。公式為n=sin90°/sinc=1/sin

6、c。實例：水中的氣泡看起來特別明亮、“海市蜃樓”和“沙漠中的蜃景” 。應用：光導纖維、全反射棱鏡、自行車的尾燈。3.1801年，英國物理學家托馬斯·楊(17731829)在實驗室里成功地觀察到了光的干涉。兩列或幾列光波在空間相遇時相互疊加，在某些區域始終加強，在另一些區域則始終削弱，形成穩定的強弱分布的現象。（1）雙縫干涉：相鄰兩條亮紋（或暗紋）中心的距離：單色光：出現間距相等的亮暗相間的條紋。白光：出現亮暗相間的彩色條紋。其中央亮紋的中心是白色，邊緣為紅色。（2）薄膜干涉：由薄膜前后表面反射的兩列光波疊加而成。實例：肥皂泡或水面上的油膜所形成的彩色花紋。 牛頓環實驗裝置通常是由光學

7、玻璃制成的一個平面和一個曲率半徑較大的球面組成，在兩個表面之間形成一劈尖狀空氣薄層。應用：檢測平面是否平直。 增透膜原料是氟化鎂，厚度為綠光在介質中波長的1/4、涂有增透膜的鏡頭呈淡紫色。 增反膜。 全息照相。4.單縫衍射條紋的特征：中央亮紋寬而亮。往兩側條紋具有對稱性，亮紋變窄、變暗。衍射實例：透過兩支鉛筆夾成的狹縫看日光燈、 衍射光柵、泊松亮斑。5.光的偏振現象說明光是橫波。應用：如在拍攝日落時水面下的景物、池中的游魚、玻璃櫥窗里的陳列物的照片時，由于水面或玻璃表面的反射光的干擾，常使景像不清楚。如果在照相機鏡頭前裝一片偏振濾光片，讓它的透振方向與反射光的偏振方向垂直，就可以減弱反射光而使

8、景像清晰。 液晶顯示。 觀看立體電影（3D）。6.激光特點作用應用實例相干光可進行調制、傳遞信息。可作為相干光源。光纖通信 全息照相 激光干涉平行度好傳播很遠距離能保持一定強度，可精確測距測速。激光雷達 測距可會聚于很小的一點，記錄信息密度高。DVD、CD、VCD機，計算機光驅亮度高可在很小空間短時間內集中很大能量。激光切割、焊接、打孔醫療手術刀產生高壓引起核聚變。人工控制聚變反應電磁波1.麥克斯韋預言了電磁波的存在，赫茲用實驗驗證了電磁波的存在。2.電磁波：周期性變化的電場與周期性變化的磁場交替產生，由近與遠地向周圍傳播，形成電磁波。3.對電磁波的認識：（1）電磁波在真空中傳播時，它的電場強

9、度與磁感應強度互相垂直，而且二者均與波的傳播方向垂直，因此電磁波是橫波。（2）電磁波在真空中的速度為光速。4.電磁波的應用電磁波譜特性應用真空中波長遞變規律無線電波容易發生衍射通信和廣播大于1 mm 紅外線熱效應紅外線遙感小于1 m大于700 nm可見光引起視覺照明等700 nm到400 nm之間紫外線化學效應、熒光效應、能殺菌滅菌消毒、防偽5 nm到370 nm之間X射線穿透能力強醫用透視、安檢0.01 nm到10 nm之間射線穿透能力很強工業探傷、醫用治療小于0.01 nm 實例分析：天空為什么是亮的，因為大氣把陽光向四面八方散射；天空看起來是藍色的，是由于波長較短的光比波長較長

10、的光更容易被大氣散射；傍晚的陽光比較紅，是由于大氣對波長較短的光的吸收比較強。相對論簡介1.狹義相對論的兩個基本假設：（1）狹義相對性原理：在不同的慣性參考系中，一切物理規律都是相同的；（2）光速不變原理：真空中的光速在不同的慣性參考系中都是相同的（麥克耳孫莫雷實驗得以證實）。2.狹義相對論的三個結論：（1）“同時”的相對性（沿觀察者運動方向上，位置靠前的事件先發生）；（2）“長度”的相對性（動尺變短）（3）“時間”的相對性（動鐘變慢）3.狹義相對論認為空間和時間與物質的運動狀態有關。動量守恒定律1.內容：相互作用的幾個物體組成的系統，如果不受外力作用，或它們受到的外力的合力為0，則系統的總動

11、量保持不變。表達式 m1v1+m2v2=m1+m22.適用條件： （1）系統不受外力或系統所受外力的合力為零（2）內力>>外力，如碰撞、爆炸等外力比起相互作用的內力來小得多，可以忽略不計（3）某個方向上合力為零，則在該方向動量守恒3.碰撞（1）彈性碰撞：動量守恒，碰撞前后動能相等； （2）非彈性碰撞：動量守恒，碰撞前后動能不相等；完全非彈性碰撞：獲得共同速度，動量守恒，動能損失最多。波粒二象性1.黑體與黑體輻射黑體輻射電磁波的強度按波長的分布只與黑體的溫度有關，隨著溫度的升高：一方面，各種波長的輻射強度都有增加；另一方面，輻射強度的極大值向波長較短的方向移動；由

12、此普朗克提出能量子的概念（E=h）.2.光電效應（1）定義：光的照射下從金屬表面逸出 電子的現象(發射出的電子稱為光電子)（2）產生條件：入射光的頻率大于極限頻率（3）光電效應規律每種金屬都有一個極限頻率，入射光的頻率必須大于這個極限頻率才能產生光電效應光電子的最大初動能與入射光的強度無關，只隨入射光頻率的增大而增大  光電效應的發生幾乎是瞬時的，一般不超過109 s.當入射光的頻率大于極限頻率時，光電流的強度與入射光的強度成正比如圖，加正向電壓，存在飽和電流 加反向電壓，存在遏制電壓3.波粒二象性、物質波（1）光的波粒二象性光電效應說明光具有粒子性，康普頓效應也說明光具有

13、粒子性光子的能量：=hv 光子的動量：p=h/大量光子運動的規律表現出光的波動性，單個光子的運動表現出光的粒子性光的波長越長，波動性越明顯，越容易看到光的干涉和衍射現象光的頻率越高，粒子性越明顯（2）物質波任何一個運動的物體，小到微觀粒子，大到宏觀物體，都有一種波與它相對應，其波長=h/p ，也稱為德布羅意波或物質波。證實：1927年戴維孫和G.P.湯姆孫分別利用晶體做了電子衍射實驗，得到了衍射圖樣，從而證實了電子的波動性應用：相同速度的質子顯微鏡和電子顯微鏡哪個分辨率高？答：質子顯微鏡特別提示：物質波既不是機械波，也不是電磁波，是一種概率波原子結構1.湯姆孫發現電子，說明原子是有結構的，并提

14、出了棗糕模型；后來密立根通過“油滴實驗”測出電子的電荷量。2.盧瑟福通過粒子散射實驗提出了原子核式結構模型：(1)裝置：用粒子轟擊金箔， (2)現象：絕大多數粒子穿過金箔后仍沿原來的方向前進，但有少數粒子發生了較大的偏轉，并有極少數粒子的偏轉超過90°，有的甚至幾乎達到180°而被反彈回來。(3)結論：原子核幾乎集中了原子的全部質量與所有正電荷；根據數據可確定各元素原子核的電荷，估算原子核的半徑。3.氫原子光譜：(1)盧瑟福原子核式模型的困難：按經典理論電子繞核旋轉，作加速運動，電子將不斷向四周輻射電磁波，它的能量不斷減小，將逐漸靠近原子核，最后落入原子核中。軌道與轉動頻率

15、不斷變化，輻射電磁波頻率也是連續的， 原子光譜應是連續的光譜。實驗表明原子相當穩定，這一結論與實驗不符。實驗測得原子光譜是不連續的線狀譜。 (2)玻爾原子理論：（1）原子能級是分立的，電子的軌道是量子化的（2）從一種能量狀態躍遷到另一種能量狀態，要輻射或吸收一定頻率的光子，光子的頻率符合hv=E2E1，h為普郎克恒量，E2、E1分別為兩能級對應的能量。對這一知識點清常見的考題有兩類：氫原子從高能級向低能級躍遷問題，氫原子從第n能級向低能級躍遷時，發出不同頻率光子的可能數為。氫原子由低能級向高能級躍遷問題此類問題可分為三種情況a.光子照射氫原子，當光子的能量小于電離能時，只能滿足光子的能量為兩定

16、態間能級差時才能被吸收。b.光子照射氫原子，當光子的能量大于電離能時，任何能量的光子都能被吸收，吸收的能量一部分用來使電子電離，另一部分可用來增加電子離開核的吸引后的動能。c.當粒子與原子碰撞（如電子與氫原子碰撞）時，由于實物的動能可全部或部分被氫原子吸收，故只要入射粒子的動能大于或等于原子兩能級的能量差，就可以使原子受激發而向高能級躍遷。例1.氦原子被電離一個核外電子，形成類氫結構的氦離子。已知基態的氦離子能量為E1=54.4eV，氦離子能級的示意圖如圖所示。在具有下列能量的光子中，不能被基態氦離子吸收而發生躍遷的是：（ ）A40.8eV B43.2eV C51.0eV D54.4eV 原子

17、核1.原子核的組成（1）1919年盧瑟福用粒子轟擊氮原子核發現質子，方程為 。盧瑟福預言中子的存在，查德威克發現中子，方程為 （2）天然放射現象人類認識原子核有復雜結構和它的變化規律，是從天然放射現象開始的。1896年貝克勒耳發現放射性，在他的建議下，瑪麗·居里和皮埃爾·居里經過研究發現了新元素釙和鐳。a.射線，實則為 貫穿本領很小，電離作用很強，使底片感光作用很強；b.射線，實則為 貫穿本領很強（幾毫米的鋁板），電離作用較弱；c.射線，實則為 貫穿本領最強（幾厘米的鉛板），電離作用很小。2.原子核的衰變 半衰期（1）原子核由于放出某種粒子而轉變為新核的變化叫做原子核的衰變

18、。（2）半衰期：放射性元素的原子核有半數發生衰變需要的時間。放射性元素衰變的快慢是由核內部本身的因素決定，與原子所處的物理狀態或化學狀態無關，它是對大量原子的統計規律。（3）3種衰變的實則 3.放射性的應用與防護放射性同位素（1）放射性同位素的應用：a、利用它的射線（貫穿本領、電離作用、物理和化學效應）；b、做示蹤原子。（2）放射性同位素的防護：過量的射線對人體組織有破壞作用，這些破壞往往是對細胞核的破壞，因此，在使用放射性同位素時，必須注意人身安全，同時要放射性物質對空氣、水源等的破壞。4.核力與結合能質量虧損核力特點：核力是強相互作用力短程力 核力的飽和性原子核分解為核子時吸收的能量叫原子

19、核的結合能。比結合能:結合能與核子數之比為比結合能。比結合能越大原子核越穩定。5.重核的裂變  輕核的聚變（1）凡是釋放核能的核反應都有質量虧損。（2）重核裂變，即一個重核在俘獲一個中子后，分裂成幾個中等質量的核的反應過程,這發現為核能的利用開辟了道路。（3）由于中子的增殖使裂變反應能持續地進行的過程稱為鏈式反應。為使其容易發生，最好使用純鈾235。因為原子核非常小，如果鈾塊的體積不夠大，中子從鈾塊中通過時，可能還沒有碰到鈾核就跑到鈾塊外面去了，因此存在能夠發生鏈式反應的鈾塊的最小體積，即臨界體積。應用有原子彈、核反應堆。（4）輕核結合成質量較大的核叫聚變。發生聚變的條件是：超高溫（

20、幾百萬度以上），因此聚變又叫熱核反應。 太陽的能量產生于熱核反應。可以用原子彈來引起熱核反應。應用有氫彈、可控熱核反應。例題：1、關于天然放射現象，以下敘述正確的是 （ ）A若使放射性物質的溫度升高，其半衰期將減小B衰變所釋放的電子是原子核內的中子轉變為質子時所產生的C在、這三種射線中，射線的穿透能力最強，射線的電離能力最強D鈾核()衰變為鉛核()的過程中，要經過8次衰變和10次衰變29、元素X是Y的同位素，都具有放射性，分別進行以下的衰變過程：XPQ，YRS，則下列說法正確的是（ ）AQ與S不再是同位素 Bx和R的原子序數可能相同CX和R的質量數可能相同 DR的質子數大于上述所有任何元素2、釷核()具有放射性，它能放出一個電子衰變成鏷核()。伴隨該過程會放出g光子，下列說法正確的是（ ） Ag光子是衰變過程中釷核()輻射的 B因為衰變過程中原子核的質量數守恒，所以不會出現質量虧損 C給釷加熱，釷的半衰期將變短 D原子核的天然放射現象說明原子核是可分的3、放射性同位素，被用作示蹤原子，主要是因為（ ）A 放射性同位素不