高中物理：知識總結

選擇性必修三

選擇性必修三第一章分子動理論

選擇性必修三第一章分子動理論

※內容框架

物質由大量分子組成-

分子熱運動----、分子動理論的基本內容

分子間作用力」

實驗原理

物理量的測量一二、用油膜法估測油酸分子的大小

誤差分析」

卜選擇性必修三第一章分子動理論

分子運動特點-|

分子速率分布曲線--三、分子運動速率的規律」

氣體壓強的微觀解釋」

分子動能-|

分子勢能一四、分子動能和分子勢能

內能

※必備知識

一、分子動理論的基本內容

1.物質由大量分子組成

（1）分子：研究熱學運動性質和規律時，分子、原子、或者離子這些微粒統稱為分子。

（2）分子模型

①固體液體分子模型：球體積U=（兀償丫

②氣體分子模型：運動空間U=d3

1

（3）阿伏加德羅常數M：Imol任何物質所包含的分子數，NA=6.02xlO^mor

"械，乳弋=七,Vmol=22AL/mol（標況下氣體）

2.分子熱運動

（1）擴散現象：

（2）布朗運動

（3）分子熱運動

擴散現象布朗運動分子熱運動

不同物質相互接觸能夠彼液體或氣體中懸浮顆粒的

現象分子永不停息的無規則運動

此進入對方的現象無規則運動

液體分子不平衡撞擊。顆

原因分子無規則運動粒越小，溫度越高，布朗-

運動越劇烈。

關系分子熱運動的直接體現分子熱運動的間接體現溫度越高，分子熱運動越劇烈

第126頁（共143頁）

選擇性必修三第一章分子動理論

3.分子間作用力

(1)丁=%=10-1。血時，F斥=F引,F分=0，分子處于平衡狀態；

(2)r<r0,F斥>F引,分子力表現為斥力，隨r增大，分子力減小

(3)r>r0,￥斥<￥引,分子力表現為引力，隨r增大，分子力先增大后減小

-9

(4)r>10r0=10m,分子力為0。

二、實3,用泊膜法佶，油酸分子的大小

1.實驗原理：d.

(1)單層油膜

(2)緊密排列

(3)球狀分子

2.物理量的測量

(1)一滴油酸的體積：U=1x卷,匕ml的油酸配制成U2ml的油酸酒精溶液，N滴油酸溶液的體積為匕ml

(2)一滴油酸的面積：S=nS()

3.誤差分析

錯誤操作M計算值S計算值d計算值

油酸酒精溶液久置，酒精揮發不變偏大偏小

配制油酸酒精時，多加酒精不變偏小偏大

測量一滴溶液體積時，多計一滴不變偏大偏小

數格子時，不足半格按一格算不變偏大偏小

三、分子運動速率的如律

1.分子運動特點

(1)氣體分子除了相互碰撞或者跟器壁碰撞外，做勻速直線運動，充滿整個容器空間。

(2)分子數密度n=3艮大。

(3)某一時刻，向各個方向運動的分子總數幾乎相等。

2.分子速率分布曲線：均為“中間多，兩頭少”。溫度上升時，“峰值”右移。但并非每個分子速率均增大。

第127頁(共143頁)

選擇性必修三第一章分子動理論

3.氣體壓強的微觀解釋

(1)產生：分子熱運動撞擊容器壁而產生

(2)影響因素：戶=乂二p=-nmv2

△tL3

微觀影響因素宏觀影響因素

分子平均動能尻溫度7

分子數密度九體積U

四、分子動能和分子勢能

1.分子動能

(1)分子動能：分子因熱運動而具有的能量。

(2)分子平均動能&：所有分子動能的平均值。只和溫度有關，與物質的種類和狀態無關。同一溫度下，不同物

質的分子平均動能相同，但分子平均速率不同。

(3)分子總動能&：Ek=NEk

微觀影響因素宏觀影響因素

分子平均動能以溫度T

分子總數N物質的量九

2.分子勢能

(1)分子勢能曲線丁=2時，分子勢能最小，此時分子間作用力的合力為零。

3.內能

微觀影響因素宏觀影響因素

分子平均動能以溫度T

分子總數N物質的量九

分子間距r體積U

第128頁(共143頁)

選擇性必修三第二章氣體、固體和液體

選擇性必修三第二章氣體、固體和液體

※內容框架

平衡態n

熱平衡一、溫度和溫標

溫標

氣體壓強的計算

氣體的等溫變化

坡意耳定律

蓋-呂薩克定律

查理定律

理想氣體狀態方程三、氣體的等壓變化和等容變化」選擇性必修三第二章氣體、固體和液體

變質量氣體問題

關聯氣體問題

晶體和非晶體四、固體

液體表面張力-1

浸潤和不浸潤-

-五、液體

毛細現象

液晶

※必備知識

一、?度和?標

1.平衡態：在沒有外界影響的情況下，系統內各部分狀態參量穩定的狀態。

2.熱平衡：如果兩個系統相互接觸而傳熱，一段時間后各自的狀態參量不再變化，則這兩個系統達到了熱平衡。處

于熱平衡的系統之間有一“共同的熱學性質”一一溫度。

3.溫標

攝氏溫標熱力學溫標

零度規定標準氣壓下冰水混合物的溫度-273.15°C(絕對零度)

溫度符號tT

單位攝氏度℃開爾文K

關系T=t+273.15K

二、氣體的?■變化

1.氣體壓強的計算

(1)平衡法

(2)等液面法

(3)牛頓第二定律法

2.玻意耳定律

(1)內容：一定質量的某種氣體，在溫度不變的情況下，壓強p和體積V成反比。

(2)表達式：Pi^i=p2V2

第129頁(共143頁)

選擇性必修三第二章氣體、固體和液體

(3)適用條件：①一定質量②溫度不變③溫度不太低，壓強不太大

(4)圖像(7\<T2)

(5)微觀解釋：溫度不變，則分子平均動能不變。體積增大，分子數密度減小，壓強減小。

三、，體的等壓變化和尊再變化

1.蓋-呂薩克定律

(1)內容：一定質量的某種氣體，在壓強不變的情況下，體積V和熱力學溫度T成正比。

(2)表達式：區=區

T172

(3)適用條件：①一定質量②壓強不變③溫度不太低，壓強不太大

(4)圖像(Pi>P2)

077K.-27^3.145_0_t>/℃

甲乙

(5)微觀解釋：溫度升高，分子平均動能增大，要使壓強不變，分子數密度要減小，表現為體積增大。

2.查理定律

(1)內容：一定質量的某種氣體，在體積不變的情況下，壓強p和熱力學溫度T成正比。

(2)表達式："=獨

T172

(3)適用條件：①一定質量②體積不變③溫度不太低，壓強不太大

(4)圖像(匕<%)

(5)微觀解釋：溫度升高，分子平均動能增大，在體積不變時，壓強增大。

3.理想氣體狀態方程

第130頁(共143頁)

選擇性必修三第二章氣體、固體和液體

(1)理想氣體：在任何溫度、任何壓強下都遵從氣體實驗定律的氣體。

(2)表達式：噠=些

T1T2

(3)適用條件：①一定質量②溫度不太低，壓強不太大

(4)注意：理想氣體沒有分子勢能，內能只取決于分子動能

4.變質量氣體問題

(1)充氣：容器內原有氣體和即將打入的氣體作為研究對象，PiV1+p2V2+-+pnKl=pV

(2)分裝：充氣的逆過程，但要注意分裝完畢時容器內有氣體殘留。

(3)抽氣：和分裝的區別在于，每一次離開的氣體壓強不同。Pn=P0

b

II

(4)漏氣：選容器內剩余氣體和漏出的氣體組成的整體為研究對象。

5.關聯氣體問題

(1)液柱關聯

(2)活塞關聯

四、固體

1.晶體和非晶體

固定熔點天然規則幾何外形各向異性

晶體單晶體有有有

多晶體有無無

非晶體非晶體無無無

五、液體

1.液體表面張力

(1)表現：液體表面使液面張緊并收縮至最小的力

(2)微觀解釋：液體表面層分子間距較大，分子力表現為引力，宏觀表現為液體表面張力。

(3)方向：平行于液面(與液面相切)

2.浸潤和不浸潤

(1)表現：液體潤濕固體并附著在固體的表面上的現象。

(2)微觀解釋：與固體性質差異大的液體，附著層分子數密度小，分子間距大于r°,分子間表現為引力，使附著層

有收縮趨勢，表現為不浸潤，反之則浸潤。

3.毛細現象

(1)表現：浸潤液體在細管里上升的現象和不浸潤液體在細管里下降的現象。

第131頁(共143頁)

選擇性必修三第二章氣體、固體和液體

(2)微觀解釋：浸潤/不浸潤+表面張力

(3)特點：管徑細，高度差大，毛細現象更明顯

4.液晶

(1)分子排列整齊，流動性

(2)各向異性

(3)光學性質易受條件影響

第132頁(共143頁)

選擇性必修三第三章熱力學定律

選擇性必修三第三章熱力學定律

※內容框架

內能

功和內能改變一^——、

功、熱和內能的改變

熱和內能改變

熱力學第一定律一二、熱力學第一定律

能量守恒定律選擇性必修三第三章熱力學定律

能量守恒定律

第一類永動機-

克勞修斯表述］

開爾文表述--四、熱力學第二定律

第二類永動機-

※必備知識

一、功、播和內倦的改變

1.內能：任何一個熱力學系統都必定存在一個只依賴于系統自身狀態的一種能量，這種能量叫做系統的內能。

2.功和內能改變：絕熱過程，\U=W

3.熱和內能改變：僅傳熱過程，RU=Q

二、藕力學第一定體

1.熱力學第一定律

（1）內容：一個熱力學系統的內能變化量（增量）等于外界向它傳遞的熱量與外界對它所做的功的和。

（2）表達式：△"=Q+勿

QW△U

+外界向系統傳熱，吸熱外界向系統做功，壓縮系統內能增加

-系統向外界傳熱，放熱系統向外界做功，膨脹系統內能減小

（3）幾種特殊情況

①絕熱過程：AU=W

②僅傳熱過程（等容過程）：AU=Q

③理想氣體等溫過程：AU=O

④等壓過程：W=-pAVo其他過程做功大小等于p-V圖與坐標軸圍成的面積。

三、能?守恒定律

1.能量守恒定律

（1）內容：能量既不會憑空產生，也不會憑空消失，它只能從一種形式轉化為另一種形式，或者從一個物體轉移

到別的物體，在轉化或轉移的過程中，能量的總量保持不變。

（2）表現

第133頁（共143頁）

選擇性必修三第三章熱力學定律

機械運動機械能守恒定律

熱運動熱力學第一定律

電路閉合電路歐姆定律

電磁感應楞次定律

2.第一類永動機

(1)定義：不需要任何動力或燃料，卻能源源不斷地對外做功的機器。

(2)失敗原因：違背熱力學第一定律

四、藉力學第二定律

1.克勞修斯表述

(1)內容：熱量不能自發地從低溫物體傳到高溫物體。

(2)應用：制冷機

2.開爾文表述

(1)內容：不可能從單一熱庫吸收熱量，使之完全變成功，而不產生其他影響。

(2)應用：熱機

3.第二類永動機

(1)定義：效率為100%的熱機

(2)失敗原因：違背熱力學第二定律

第134頁(共143頁)

選擇性必修三第四章原子結構和波粒二象性

選擇性必修三第四章原子結構和波粒二象性

※內容框架

黑體和黑體輻射

黑體輻射的實驗規律

一、普朗克黑體輻射理論

經典理論對黑體輻射的解釋

能量子一

光電效應現象-

光電效應的實驗規律

經典電磁理論對光電效應的解釋二、光電效應

愛因斯坦光子假說

康普頓效應

電子的發現

選擇性必修三第四章原子結構和波粒二象性

原子的核式結構模型三、原子的核式結構模型

原子核的電荷和尺度

光譜

氫原子光譜的實驗規律

經典理論對氫原子光譜的困難四、氫原子光譜和玻爾的原子模型

坡爾原子理論的基本假設

坡爾理論對氫光譜的解釋

粒子的波動性

物質波的實驗驗證五、粒子的波動性和量子力學的建立

量子力學的建立

※必備知識

一、*99克m射理論

1.黑體和黑體輻射

（1）熱輻射：任何物體在任何溫度都會輻射電磁波。溫度升高，輻射的強度增大，輻射的電磁波中短波的成份增

多。

（2）黑體：能夠完全吸收而不反射電磁波的物體。黑體可以對外輻射電磁波，故黑體不黑。

（3）黑體輻射：黑體對外輻射的電磁波。黑體輻射的電磁波情況（輻射強度按波長的分布），只和溫度有關，與

材料的種類和表面狀況無關。

2.黑體輻射的實驗規律

圖4.1-2黑體簿射的實驗規律

第135頁（共143頁）

選擇性必修三第四章原子結構和波粒二象性

(1)輻射強度存在極大值。

(2)溫度升高，輻射總強度增加。

(3)溫度升高，輻射強度的極大值向波長較短的方向移動(“升溫藍移”)。

3.經典理論對黑體輻射的解釋

經典熱學和電磁學：帶電微粒振動產生變化的電磁場，輻射電磁波。

(1)維恩公式：短波符合

(2)瑞利公式：長波符合，紫外災難

4.能量子

(1)能量子：普朗克從數學上推導了與實驗相符的黑體輻射公式，但公式成立的前提是假定組成黑體的振動著的

帶電微粒，攜帶的能量只能是某個最小能量值￡的整數倍。

(2)表達式：￡=hi/=hj/1為普朗克常量(精確值為6.62607015*10-3勺.$),v為帶電微粒振動的頻率，

A

也是吸收或輻射電磁波的頻率。

(3)微觀粒子能量量子化

二、光電效應

1.光電效應現象

(1)光電效應：光照射到金屬表面，會使金屬中的電子從表面逸出。

(2)光電子：光電效應中逸出的電子。

(3)光電流：光電子定向移動形成的電流。

2.光電效應的實驗規律

(1)存在截止頻率%(使某種金屬發生光電效應的入射光最小頻率)：不同金屬，截止頻率不同。

(2)存在飽和電流(光強一定時，隨著正向電壓增大，光電流趨近于飽和值)：光頻率不變時，飽和電流隨光照

強度增加而增加。

(3)存在截止電壓小(使光電流減小到零的反向電壓)：

①截止電壓和入射光強度無關。

②截止電壓隨入射光的頻率增大而增大。

(4)具有瞬時性:10逸

3.電磁理論對光電效應的解釋

(1)逸出功明：使電子脫離某種金屬，需要外界對電子做功的最小值。

(2)能量是連續的：單個電子吸收光的能量是連續的，和光照強度和時間有關。

4.愛因斯坦光子假設

(1)光子：光本身就是由一個個不可分割的能量子組成，這些能量子成為光子。

(2)愛因斯坦光電效應方程：Ek=hv-Wo

(3)對實驗規律的解釋

第136頁(共143頁)

選擇性必修三第四章原子結構和波粒二象性

①截止頻率%：W4=hvc,光電效應發生的條件是入射光頻率v>%，與光強無關。

②飽和電流：同種頻率的光，光照強度（單位時間內的能量，E=nhv）越大，光子數越多，光電子越多，飽和電

流越大。

③截止電壓4：Ek=eUc.入射光頻率越大，光電子最大初動能越大，需要使其減速到零的反向電壓越大。光強與

光電子最大初動能無關。

④瞬時性：單個電子一次吸收一份光子的能量，沒有能量積累過程。

（4）光電效應的圖像

Ek=hv—Wo

Ek=eUc

%=hvc

物理量關系圖圖像可獲取的物理量

/電子逸出截止頻率

&—V圖逸出功

:普朗克常量

截止頻率

4-1/圖逸出功

普朗克常量

01匕V

LN-----黃光（強）同種頻率（顏色）的光，光強

7^,黃光（弱，

/—U圖幺增大，飽和電流增大，截止電

壓不變。

Uc(）U

第137頁（共143頁）

選擇性必修三第四章原子結構和波粒二象性

-黃光(強)

黃光(強)和藍光：相同光強

----------藍光的單色光，頻率高的光截止電

黃光(弱)壓更大，飽和光電流更小。

ucxUc2ou

(5)實驗檢驗：密立根測量4-v圖，計算普朗克常量h,與普朗克根據黑體輻射得出的h相比較。

5.康普頓效應：康普頓在研究石墨對X射線的散射時，發現在散射的X射線中，除了有與入射波長入。相同的成分

外，還有波長大于Xo的成分，這個現象稱為康普頓效應?？灯疹D效應表明光子具有動量p=:

A.

三、原子的模式結構模型

1.電子的發現

(1)陰極射線：JJ湯姆孫發現，陰極射線的本質是電子。

(2)電子電荷量測量：密立根油滴實驗

2.原子的核式結構模型

(1)盧瑟福a粒子散射實驗：絕大多數a粒子穿過金箔后，基本上仍沿原來的方向前進，但有少數a粒子發生了大

角度偏轉，極少數偏轉的角度甚至大于90。。

(2)盧瑟福原子核式結構模型：在原子的中心有一個體積很小、帶正電荷的核(原子核)，原子的全部正電荷和

幾乎全部質量都集中在原子核，帶負電的電子在核外空間繞著核旋轉做圓周運動。

3.原子核的電荷和尺度：核半徑的數量級為10」5m,而整個原子半徑的數量級是

四、氨?子光譜和玻爾的原子模型

1.光譜

(1)連續光譜：由連續分布的光連在一起組成的光帶，一切波長的光都有。由熾熱的固體、液體和高壓氣體發光

形成的。

(2)線狀譜：由一些不連續的亮線組成。亮線叫譜線，各條譜線對應不同波長的光。由稀薄氣體或金屬蒸氣發光形

成的(是由游離狀態的原子發射的，也叫原子光譜)。利用原子的特征譜線可鑒別物質和確定物質的組成成分。

2.氫原子光譜的實驗規律

(1)巴爾末公式：氫原子只能發出一系列特定波長的光，可見光區的波長滿足：

n=3,4,5...

氫原子光譜在可見光區以外的譜線波長也滿足類似的公式。

3.經典理論對氫原子光譜的困難

(1)光譜的連續性

(2)氫原子結構的不穩定性

4.玻爾原子理論的基本假設

(1)軌道量子化假設：灰電子在軌道繞核轉動是穩定的，不產生電磁輻射。

(2)能量量子化假設：當電子在不同的軌道上運動時，原子處于不同的狀態，具有不同的能量(能級)。

對氫原子：E、=—13.6eVo

基態：n=l,電子離核最近，原子能量最低。

激發態：n=2,3,4...，電子離核遠，原子能量高。

第138頁(共143頁)

選擇性必修三第四章原子結構和波粒二象性

r變大，電子動能減小，勢能增大，原子總能量增大。

(3)電子躍遷假設：原子系統的變化只能是從一個定態，完全躍遷到另一個定態。當電子從能量較高的定態軌道

(其能量記為之)躍遷到能量較低的定態軌道(能量記為/，m<n)時，會放出能量為機的光子。

“v—E"—Em

注意：一群氫原子處于n激發態時，能輻射出的光譜線條數最多為n(n-l)/2條。一個氫原子處于n激發態時,

能輻射出的光譜線條數最多為(n-l)條。

5.玻爾理論對氫光譜的解釋

6.玻爾理論的局限性

(1)復雜原子的光譜

(2)發光強度

五、粒子的波動性和?子力學的建立

1.粒子的波動性

(1)德布羅意波：德布羅意提出，不僅光子，實物粒子也具有波動性，每一個運動的粒子都與一個對應的波相聯

系。這種與實物粒子相聯系的波稱為德布羅意波，也叫物質波。

(2)德布羅意波波長：4=；。對實物粒子：p=rn.v=y/2mEk

2.物質波的實驗驗證

第139頁(共143頁)

選擇性必修三第四章原子結構和波粒二象性

(1)電子束衍射實驗：戴維孫和G.P.湯姆孫

3.量子力學的建立

普朗克黑體

輻射理論

愛因斯坦德布羅意

光電效應物質波假說

理論普朗克常量

h

康普頓玻爾

散射理論氫原子理論

(1)普朗克黑體輻射理論：e=hv

(2)愛因斯坦光電效應方程：Ek=hv-14/0

(3)康普頓散射：pg

A.

(4)玻爾氫原子理論：hv=En-Em

(5)德布羅意物質波理論：A=-

V

4.量子力學的應用

(1)核物理和粒子物理

(2)原子、分子物理和光學：激光、核磁共振、原子鐘

(3)固體物理：晶體管、芯片

第140頁(共143頁)

選擇性必修三第五章原子核

選擇性必修三第五章原子核

※內容框架

天然放射現象］

射線的本質-----、原子核的組成

原子核的組成」

原子核的裂變1

半衰期_

-二、放射性元素的衰變

核反應-

放射性同位素及其應用J選擇性必修三第五章原子核

核力-

結合能--三、核力和結合能

質量虧損-

核裂變-

反應堆與核電站-四、核裂變和核聚變

核聚變」

※必備知識

一、原子樓的組成

1.天然放射現象

貝克勒爾發現，居里夫婦提出放射性的概念，天然放射現象表明原子核具有復雜的結構。

2.射線的本質

種類本質速度貫穿能力電離能力

C

a射線為e最弱最強

10

6射線電子0.99c中等，可穿透幾毫米厚的鋁板中等

y射線光子C最強，可穿透幾厘米厚的鉛板或幾十厘米厚的混凝土最弱

3.原子核的組成

(1)盧瑟福發現質子：/He+號N-9。+擔

(2)查德威克發現中子：羽e+iBe-+Jn

(3)電中性原子：核電荷數=質子數=核外電子數，質量數=質子數+中子數

(4)質子數為Z、質量數為A的原子核：《X

(5)質子數相同、中子數不同的原子核，互稱為同位素。

二、放射性元素的衰變

1.原子核的衰變

第141頁(共143頁)

選擇性必修三第五章原子核

(1)分類

①a衰變：jX^He+兩個質子和兩個中子轉化為一個氫核

②口衰變：gx—_*+z+fy,一個中子轉化為一個質子和電子

放射性的原子核在發生a衰變、［3衰變時，產生的新核處于高能級，會向低能級躍遷，并放出丫光子。丫射線

經常是伴隨a射線和p射線產生的。

(2)特點：電荷守恒、質量數守恒、動量守恒

(3)動量守恒問題：若X核初速度為零，則衰變產物滿足以下關系

2.半衰期

(1)定義：放射性元素的原子核有半數發生衰變所需的時間

(2)衰變規律：N=No(|)\T為半衰期

(3)特點

①半衰期由原子核內部的因素所決定，只與元素的種類有關，與物理、化學狀態無關。

②半衰期是統計規律。

3.核反應

(1)定義：原子核在其他粒子的轟擊下產生新原子核的過程。

(2)特點：電荷守恒、質量數守恒和動量守恒

(3)人工核反應三大發現：

(1)盧瑟福發