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量子数 天然放射现象
1.天然放射现象的发现,使人们认识到原子核也有复杂结构。 核变化从贝克勒耳发现天然放射现象开始衰变(用电磁场研究): 2.各种放射线的性质比较
种 类 α射线 β射线 γ射线 本 质 氦核 电子 光子 质(u) 4 1/1840 0 量电荷(e) +2 -1 0 速度(c) 0.1 0.99 1 最强 较强 最弱 最弱,纸能挡住 较强,穿几mm铝板 最强,穿几cm铅版 电离性 贯穿性 三种射线在匀强磁场、匀强电场、正交电场和磁场中的偏转情况比较:
四种核反应类型(衰变,人工核转变,重核裂变,轻核骤变)
234414⑴衰变: α衰变:238(实质:核内21)α衰变形成外切(同方向旋), 92U?90Th?2He1H?20n?2He β衰变:
234900110Th?23491Pa??1e(实质:核内的中子转变成了质子和中子0n?1H??1e)β
衰变形成内切(相反方向旋),且大圆为α、β粒子径迹。
+β衰变:15P?14Si?1e(核内1H?0n?1e)
30300110 γ衰变:原子核处于较高能级,辐射光子后跃迁到低能级。
⑵人工转变:
1479 427 13171N?4He?O?281H(发现质子的核反应)(卢瑟福)用α粒子轰击氮核,并预言中子的存在 121Be?42He?6C?0n(发现中子的核反应)(查德威克)钋产生的α射线轰击铍 30130300Al?42He?15P?0n 15P?14Si?1e(人工制造放射性同位素)
里和伊丽芙居里夫妇)α粒子轰击铝箔
正电子的发现(约里奥居
⑶重核的裂变:
2235921921 U?0n?14156Ba?36Kr?30n在一定条件下(超过临界体积),裂变反应会连续不断地进行下去,这就是链式反应。
⑷轻核的聚变:1H?1H?2He?0n(需要几百万度高温,所以又叫热核反应)
341所有核反应的反应前后都遵守:质量数守恒、电荷数守恒。(注意:质量并不守恒。)
核能计算方法有三:①由?E??mc(△m单位为“kg”)计算;
②由△E=931.5△m(△m 单位为“u”)计算;③借助动量守恒和能量守恒计算。 2.半衰期
放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间叫半衰期。(对大量原子核的统计规律)
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1??1?计算式为:Nt?N0???N表示核的个数 ,此式也可以演变成 mt?m0??或
?2??2??1?Tnt?n0??,式中m?2?间t后的剩余量。
ttTtT表示放射性物质的质量,n 表示单位时间内放出的射线粒子数。以上各式左边的量都表示时
半衰期(由核内部本身的因素决定,与物理和化学状态无关)、 同位素等重要概念 放射性标志
3.放射性同位素的应用
⑴利用其射线:α射线电离性强,用于使空气电离,将静电泄出,从而消除有害静电。γ射线贯穿性强,可用于金属探伤,也可用于治疗恶性肿瘤。各种射线均可使DNA发生突变,可用于生物工程,基因工程。 ⑵作为示踪原子。用于研究农作物化肥需求情况,诊断甲状腺疾病的类型,研究生物大分子结构及其功能。
⑶进行考古研究。利用放射性同位素碳14,判定出土木质文物的产生年代。
一般都使用人工制造的放射性同位素(种类齐全,各种元素都有人工制造的放射性同位。半衰期短,废料容易处理。可制成各种形状,强度容易控制)。
高考对本章的考查:以α粒子散射实验、原子光谱为实验基础的卢瑟福原子核式结构学说和玻尔原子理
论,各种核变化和与之相关的核反应方程、核能计算等。
卢瑟福根据α粒子散射实验提出了原子的核式结构学说,玻尔把量子说引入到核式结构模型之中,建立了以下三个假说为主要内容的玻尔理论.认识原子核的结构是从发现天然放射现象开始的,发现质子的核反应是认识原子核结构的突破点.裂变和聚变是获取核能的两个重要途径.裂变和聚变过程中释放的能量符合爱因斯坦质能方程。在核反应中遵循电荷数守恒和质量数守恒,在微观世界中动量守恒定律同样适用。
重要的物理现象或史实跟相应的科学家 伽利略 揭示了力与运动的关系,想实验法指出在爱因斯坦(德美) 水平面上运动的物体若没有摩擦,将保持光电效应 这个速度一直运动下去,论证重物体不会比轻物体下落得快;单摆的等时性 光电效应规律、提出了光子说;圆满解释了光电效应现象,质能方程;狭义相对论指出经典力学不适用于微观粒子和高速运动物体;相对论 法拉第(英) 首先用电场线描述电场;研究电磁感应(磁生电)现象,电磁感应定律:磁场产生电流的条件和规律 卢瑟福(英) ?粒子散射实验并提出原子的核式结构模型;α粒子轰击氮核,第一次实现了原子核的人工转变,发现了质子,并预言中子存在 卡文迪许(英) 库仑(法) 利用卡文迪许扭秤首测万有引力恒量 惠更斯(荷兰) 玻尔(丹麦) 单摆的周期公式;光的波动说 关于原子模型的三个假设,圆满解释氢光谱 库仑定律;利用库仑扭秤测定静电力常量 分子电流假说、电流间的相互作用规律(左右手定则) 安培(法) 查德威克(英) α粒子轰击铍核时发现中子,由此人们认识到原子核的组成 奥斯特(丹麦) 发现电流的磁效应(电流周围存在磁场) 贝克勒尔(法) 天然放射性的发现,说明原子核也有复杂的内部结构 牛顿(英) 牛顿三定律和万有引力定律,托马斯·扬(英) 光的双缝干涉实验,证实光具有波 . word可编辑 .
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光的色散,牛顿环、光的微粒说 楞次(俄) 楞次定律:确定感应电流方向的定律 麦克斯韦(英) 建立了电磁场理论;光的电磁说,预言了电磁波的存在。 赫兹(德) 皮埃尔居里(法) 和玛丽居里(法) 布朗(英) 动性 悬浮在水中的花粉微粒不停地做无规则运动的现象——布朗运动 发现放射性元素钋、镭 用实验证实了电磁波的存在, 约里奥居里(法)发现并证实了电磁波,并测定了电磁波的传播速度等于光速 和伊丽芙居里(法) 普朗克(德) 发现人工放射性同位素 汤姆生(英) 利用阴极射线管发现电子,说明原子可分,有复杂内部结构,并提出原子的枣糕模型 解释物体热辐射规律提出电磁波的发射和吸收不是连续的,而是一份一份的,把物理学带进了量子世界; 密立根 开普勒(德) 多普勒效应(奥地利) 欧姆(德) 斯涅耳(荷兰) 电子电量的测定 开普勒三定律 由于波源和观察者之间有相对运动,使观察者感到频率发生变化的现象——多普勒效应。 欧姆定律 入射角与折射角之间的规律——折射定律 亨利 伦琴(德) 康普顿效应 发现自感现象 发现X射线(伦琴射线) 石墨中的电子对x射线的散射现象 德布罗意(法) 富兰克林 预言了实物粒子的波动性 过风筝实验验证闪电是电的一种形式,把天电与地电统一起来,并发明避雷针 洛仑兹(荷兰) 提出运动电荷产生了磁场和磁场对运动电荷有作用力(洛仑兹力)的观点 昂尼斯 大多数金属在温度降到某一值时,都会出现电阻突然降为零的现象——超导现象 泊松(法) 用波动理论推理到光的圆板衍射——泊松亮斑 焦耳—楞次定律 先后各自独立发现电流通过导体时产生热效应的规律
机械振动、机械波:
基本的概念,简谐运动中的力学运动学条件及位移,回复力,振幅,周期,频率及在一次全振动过程中各物理量的变化规律。
简谐振动: 回复力: F = 一KX 加速度:a =一KX/m 单摆:T= 2?L(与摆球质量,振幅无关) ?弹簧振子T= 2?m(与振子质量有关,与振幅无关)
Kg等效摆长、等效的重力加速度 影响重力加速度有: ①纬度,离地面高度
②在不同星球上不同,与万有引力圆周运动规律(或其它运动规律)结合考查 ③系统的状态(超、失重情况)
④所处的物理环境有关,有电磁场时的情况
⑤静止于平衡位置时等于摆线张力与球质量的比值 注意等效单摆(即是受力环境与单摆的情况相同)
+
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T=2
?Lg
??g=
4?2LT2 应用:T1=2
?LOg LO-?L
T2?2?g4?2?L g?2T1-T22沿光滑弦cda下滑时间t1=toa=2R?2R
gg沿cde圆弧下滑t2或弧中点下滑t3: 共振的现象、条件、防止和应用
t2?t3?T2??44R??g2R
g机械波:基本概念,形成条件、
特点:传播的是振动形式和能量,介质的各质点只在平衡位置附近振动并不随波迁移。
①各质点都作受迫振动, ②起振方向与振源的起振方向相同, ③离源近的点先振动,
④没波传播方向上两点的起振时间差=波在这段距离内传播的时间 ⑤波源振几个周期波就向外传几个波长
波长的说法:①两个相邻的在振动过程中对平衡位置“位移”总相等的质点间的距离 ②一个周期内波传播的距离 ③两相邻的波峰(或谷)间的距离
④过波上任意一个振动点作横轴平行线,该点与平行线和波的图象的第二个交点之间的距离为一个波长
波从一种介质传播到另一种介质,频率不改变, 波长、波速、频率的关系: V=?f =
波)
?T(适用于一切
波速与振动速度的区别 波动与振动的区别:
研究的对象:振动是一个点随时间的变化规律,波动是大量点在同一时刻的群体表现, 图象特点和意义 联系:
波的传播方向?质点的振动方向(同侧法、带动法、上下波法、平移法)
知波速和波形画经过(?t)后的波形(特殊点画法和去整留零法)
波的几种特有现象:叠加、干涉、衍射、多普勒效应,知现象及产生条件
电磁波:LC振荡电路:产生高频率的交变电流. T=2π磁场能↑→磁感线密度↑→磁感强度B↑→线圈中电流i↑
LC
电场能↑→电场线密度↑→电场强度E↑→ 电容器极板间电压u↑→ 电容器带电量q↑
(2)电磁振荡的产生过程
放电过程:在放电过程中,q↓、u↓、E电场能↓→i↑、B↑、E磁场能↑,电容器的电场能逐渐转变成
线圈的磁场能。放电结束时,q=0, E电场能=0,i最大,E磁场能最大,电场能完全转化成磁场能。
充电过程:在充电过程中,q↑、u↑、E电场能↑→I↓、B↓、E磁场能↓,线圈的磁场能向电容器的电
场能转化。充电结束时,q、E电场能增为最大,i、E磁场能均减小到零,磁场能向电场能转化结束。
反向放电过程: q↓、u↓、E电场能↓→i↑、B↑、E磁场能↑,电容器的电场能转化为线圈的磁场能。放电结束时,q=0, E电场能=0,i最大,E磁场能最大,电场能向磁场能转化结束。
反向充电过程: q↑、u↑、E电场能↑→i↓、B↓、E磁场能↓,线圈的磁场能向电容器的电场能转化。充
电结束时,q、E电场能增为最大,i、E磁场能均减小到零,磁场能向电场能转化结束。 . word可编辑 .
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q=Qm i=0 L
+ + + + C
q=0 i=Im 放 电
L C ―― ―- q↑
充 电
i↓ q=0 i=Im L C . word可编辑 .
q↓ i↑
一 个 周 充 q↑ 期 电
化 性 i↓
变 q=Qm i=0 放 电
―― ―- L
C q↓ i↑
+ + + +
麦克斯韦的电磁场理论:
①变化的磁场产生电场:均匀变化的磁场将产生恒定的电
场,周期性变化的磁场将产生同频率周期性变化的电场。
②变化的电场产生磁场:均匀变化的电场将产生恒定
的磁场,周期性变化的电场将产生同频率周期性变化的磁场。
发射电磁波的条件①频率要有足够高。②振荡电路的电场和磁场必须分散到尽可能大的空间,采用开放电路.
特点:(1)电磁波是横波。(2)三个特征量的关
系v=λ/T=λf
(3)电磁波可以在真空中传播,向周围空
间传播电磁能,能发生反射,折射,干涉和衍射。
无线电波的发射:LC振荡器电路产生的高频振荡电流通过L2与L1的互感作用,使L1也产生同频率的振荡电流,振
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