人教版高中物理选修3-5全册导学案18.4

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人教版2018-2019学年高中物理选修3-5全册学案

2018-2019学年人教版高中物理选修3-5全册学案目录第16章学案1实验：探究碰撞中的不变量第16章学案2动量和动量定理第16章学案3动量守恒定律第16章学案4碰撞第16章学案5第16章习题课动量和能量观点的综合应用第16章习题课动量守恒定律的应用第16章习题课：动量和能量的综合应用第16章习题课：动量守恒定律的应用第16章章末第16章章末整合第16章章末检测章末检测卷一（第16章）第17章学案1能量量子化第17章学案2光的粒子性第17章学案3、4、5第17章章末第18章学案1、2第18章学案3氢原子光谱第18章学案4波尔的原子模型第18章章末章末检测卷二（17、18）第19章学案1原子核的组成第19章学案2放射性元素的衰变第19章学案3、4第19章学案5核力与结合能第19章学案6、7、8第19章章末章末检测卷三（19）综合检测卷A综合检测卷B1 实验：探究碰撞中的不变量[学习目标] 1.探究碰撞中的不变量之间的关系.2.掌握在同一条直线上运动的两个物体碰撞前、后速度的测量方法.3.通过实验得到一维碰撞中的不变量表达式．一、实验原理1．两个物体碰撞前沿同一直线运动，碰撞后仍沿这条直线运动．这种碰撞叫做一维碰撞． 2．实验的基本思路：寻求不变量在一维碰撞的情况下，令两个物体的质量分别为m 1、m 2，碰撞前的速度分别为v 1、v 2，碰撞后的速度分别为v 1′、v 2′，如果速度的方向与我们设定的坐标轴的正方向一致，取正值，反之则取负值．探究以下关系式是否成立：(1)m 1v 1＋m 2v 2＝m 1v 1′＋m 2v 2′； (2)m 1v 21＋m 2v 22＝m 1v 1′2＋m 2v 2′2； (3)v 1m 1＋v 2m 2＝v 1′m 1＋v 2′m 2. 二、需要考虑的问题及实验方案 1．质量的测量：用天平测量． 2．速度的测量：方案1：利用气垫导轨结合光电门(1)所需测量量：滑块(挡光板)的宽度Δx ，滑块(挡光板)经过光电门的时间Δt . (2)速度的计算：v ＝Δx .(3)碰撞情景的实现图1如图1所示，利用弹簧片、细绳、弹性碰撞架、胶布、撞针、橡皮泥设计各种类型的碰撞，利用在滑块上加重物的方法改变碰撞物体的质量．(4)器材：气垫导轨、光电计时器、滑块(带挡光板、两个)、弹簧片、细绳、弹性碰撞架、胶布、撞针、橡皮泥．方案2：利用摆球结合机械能守恒定律图2(1)所需测量量：悬点至球心的距离l ，摆球被拉起或碰后的角度θ. (2)速度的计算：v ＝2gl (1－cos θ).(3)碰撞情景的实现：如图2所示，用贴胶布的方法增大两球碰撞时的能量损失． (4)器材：带细线的摆球(两套)、铁架台、量角器、坐标纸、胶布．方案3：利用“光滑”水平面结合打点计时器．(1)所需测量量：纸带上两计数点间的距离Δx ，小车经过Δx 所用的时间Δt . (2)速度的计算：v ＝ΔxΔt.(3)碰撞情景的实现：如图3所示，A 运动，B 静止，在两小车的碰撞端分别装上撞针和橡皮泥，碰撞时撞针插入橡皮泥中，把两个小车连接成一体．图3(4)器材：长木板、打点计时器、纸带、小车(两个)、撞针、橡皮泥．三、实验步骤不论哪种方案，实验过程均可按实验方案合理安排，参考步骤如下： 1．用天平测出相关质量． 2．安装实验装置．3．使物体发生一维碰撞，测量或读出相关物理量，计算相关速度，填入预先设计好的表格． 4．改变碰撞条件，重复实验．5．通过数据分析处理，找出碰撞中的不变量．6．整理器材，结束实验．四、数据处理将实验中测得的物理量填入下表，物体碰撞后运动的速度与原来的方向相反时需要注意正负号.通过研究以上实验数据，找到碰撞前后的“不变量”．五、注意事项1．保证两物体发生的是一维碰撞，即两个物体碰撞前后沿同一直线运动．2．若利用气垫导轨进行实验，调整气垫导轨时要注意利用水平仪确保导轨水平．3．若利用摆球进行实验，两小球静放时球心应在同一水平线上，且刚好接触，摆线竖直，将小球拉起后，两条摆线应在同一竖直面内．4．记录数据时，应规定正方向，若速度的方向与规定的正方向相同，则速度取正值，若与规定的正方向相反，则取负值．5．碰撞有很多情形，我们寻找的不变量必须在各种碰撞情况下都不改变，才符合要求．一、利用气垫导轨结合光电门的测量例1某同学利用气垫导轨做“探究碰撞中的不变量”的实验；气垫导轨装置如图4所示，所用的气垫导轨装置由导轨、滑块、弹射架、光电门等组成．图4(1)下面是实验的主要步骤：①安装好气垫导轨，调节气垫导轨的调节旋钮，使导轨水平；②向气垫导轨通入压缩空气；③接通光电计时器；④把滑块2静止放在气垫导轨的中间；⑤滑块1挤压导轨左端弹射架上的橡皮绳；⑥释放滑块1，滑块1通过光电门1后与左侧固定弹簧的滑块2碰撞，碰后滑块1和滑块2依次通过光电门2，两滑块通过光电门2后依次被制动；⑦读出滑块通过两个光电门的挡光时间分别为：滑块1通过光电门1的挡光时间Δt1＝10.01 ms，通过光电门2的挡光时间Δt2＝49.99 ms，滑块2通过光电门2的挡光时间Δt3＝8.35 ms；⑧测出挡光片的宽度d＝5 mm，测得滑块1(包括撞针)的质量为m1＝300 g，滑块2(包括弹簧)的质量为m2＝200 g；(2)数据处理与实验结论：①实验中气垫导轨的作用是：A．________________________________________________________________________；B．________________________________________________________________________.②碰撞前滑块1的速度v1为__________ m/s；碰撞后滑块1的速度v2为__________ m/s；滑块2的速度v3为__________ m/s；(结果保留两位有效数字)③在误差允许的范围内，通过本实验，同学们可以探究出哪些物理量是不变的？通过对实验数据的分析说明理由．(至少回答2个不变量)．a．________________________________________________________________________；b．________________________________________________________________________.解析(2)①A.大大减小了因滑块和导轨之间的摩擦而引起的误差．B．保证两个滑块的碰撞是一维的．②滑块1碰撞之前的速度v1＝dΔt1＝5×10－310.01×10－3m/s≈0.50 m/s；滑块1碰撞之后的速度v2＝dΔt2＝5×10－349.99×10－3m/s≈0.10 m/s；滑块2碰撞之后的速度v3＝dΔt3＝5×10－38.35×10－3m/s≈0.60 m/s；③a.系统质量与速度的乘积之和不变．原因：系统碰撞之前m 1v 1＝0.15 kg·m /s ，系统碰撞之后m 1v 2＋m 2v 3＝0.15 kg·m/s. b ．系统碰撞前后总动能不变．原因：系统碰撞之前的总动能E k1＝12m 1v 21＝0.037 5 J 系统碰撞之后的总动能 E k2＝12m 1v 22＋12m 2v 23＝0.037 5 J所以系统碰撞前后总动能相等． c ．系统碰撞前后质量不变．答案 (2)①A.大大减小了因滑块和导轨之间的摩擦而引起的误差 B ．保证两个滑块的碰撞是一维的 ②0.50 0.10 0.60③a.系统质量与速度的乘积之和不变．b.系统碰撞前后总动能不变．c.系统碰撞前后质量不变．总结提升1．完成本实验的关键是碰撞前、后速度的测量，做题时要明确实验的设计思想和速度测量的原理，同时注意单位和有效数字．2．本实验碰撞前、后速度的大小，采用极限法v ＝Δx Δt ＝dΔt，其中d 为遮光条的宽度．3．实验误差存在的主要原因是摩擦力的存在．利用气垫导轨进行实验，调节时注意利用水平仪，确保导轨水平．二、利用摆球结合机械能守恒定律的探究例2 某同学利用如图5所示的装置探究碰撞中的不变量．图中两摆摆长相同，悬挂于同一高度，A 、B 两摆球均很小，质量之比为1∶2.当两摆均处于自由静止状态时，其侧面刚好接触．向左上方拉动B 球使其摆线伸直并与竖直方向成45°角，然后将其由静止释放，结果观察到两摆球粘在一起摆动，且最大摆角为30°.此实验能否成功地说明碰撞前后质量与速度的乘积是不变量？图5解析设摆球A 、B 的质量分别为m A 、m B ，摆长为l ，B 球的初始高度为h 1，碰撞前B 球的速度为v B .在不考虑摆线质量的情况下，根据题意及机械能守恒定律得： h 1＝l (1－cos 45°) 12m B v 2B ＝m B gh 1碰撞前速度v B ＝2gl (1－cos 45°) 所以碰撞前质量与速度的乘积为 m B v B ＝m B 2gl (1－cos 45°) 同理可得碰撞后共同速度 v AB ＝2gl (1－cos 30°) 碰撞后质量与速度的乘积为(m A ＋m B )v AB ＝(m A ＋m B )2gl (1－cos 30°) 所以(m A ＋m B )v AB m B v B ＝m A ＋m B m B1－cos 30°1－cos 45°代入已知条件得(m A ＋m B )v ABm B v B ≈1所以m B v B ＝(m A ＋m B )v AB所以，此实验成功地说明了碰撞前后质量与速度的乘积是不变量．答案能归纳总结碰撞前后摆球速度的大小可从摆线的摆角反映出来．根据机械能守恒定律计算碰撞前后摆球的速度．三、利用光滑水平面结合打点计时器的探究例3 某同学设计了一个用打点计时器“探究碰撞中的不变量”的实验：在小车A 的前端粘有橡皮泥，推动小车A 使之做匀速直线运动，然后与原来静止在前方的小车B 相碰，并粘合成一体继续做匀速直线运动，他设计的装置如图6所示．在小车A 后面连着纸带，电磁打点计时器的电源频率为50 Hz ，长木板的一端下面垫着小木片用以平衡摩擦力．图6(1)若已得到打点纸带如图7所示，测得各计数点间距离并标在图上，A 为运动起始的第一点，则应选________段来计算小车A 碰撞前的速度，应选______段来计算A 和B 碰撞后的共同速度．图7(2)已测得小车A 的质量m 1＝0.40 kg ，小车B 的质量m 2＝0.20 kg ，由以上的测量结果可得：碰撞前两车质量与速度乘积之和为______ kg·m /s ；碰撞后两车质量与速度乘积之和为______ kg·m/s. (3)从实验数据的处理结果看，A 、B 碰撞过程中什么量不变？解析 (1)从分析纸带上打点的情况看，BC 段既表示小车做匀速运动，又表示小车有较大的速度，而AB段相同时间内间隔不一样，说明刚开始运动速度不稳定，因此BC 段较准确地描述了小车A 碰撞前的运动情况，故应选用BC 段计算A 碰撞前的速度；从CD 段打点情况看，小车的运动情况还没稳定，而在DE 段小车运动稳定，故应选DE 段计算小车A 和B 碰撞后的共同速度． (2)小车A 碰撞前速度v 1＝x BC T ＝10.50×10－20.1m /s ＝1.050 m/s ；小车A 碰撞前的质量与速度乘积为 m 1v 1＝0.40×1.050 kg·m /s ＝0.420 kg·m/s.碰撞后小车A 、B 有共同速度v ′＝x DE T ＝6.95×10－20.1m /s ＝0.695 m/s碰撞后两车的质量与速度乘积之和为m 1v ′＋m 2v ′＝(m 1＋m 2)v ′＝(0.40＋0.20)×0.695 kg·m /s ＝0.417 kg·m/s(3)在误差允许的范围内，可以认为碰撞前后两车质量与速度的乘积之和保持不变．答案 (1)BC DE (2)0.420 0.417 (3)在误差允许的范围内，碰撞前后两车质量与速度的乘积之和不变总结提升由于碰撞前后小车做匀速运动，而碰撞中小车的速度发生变化，故应选取点迹均匀的两段进行测量，求取小车速度.1．(多选)在利用气垫导轨探究碰撞中的不变量实验中，哪些因素可导致实验误差( ) A ．导轨安放不水平 B ．小车上挡光板倾斜 C ．两小车质量不相等 D ．两小车碰后粘合在一起答案 AB解析导轨不水平，小车速度将受重力影响．挡光板倾斜会导致挡光板宽度不等于挡光阶段小车通过的位移，导致速度计算出现误差．2．用如图8所示装置探究碰撞中的不变量，气垫导轨水平放置，挡光板宽度为9.0 mm ，两滑块被弹簧(图中未画出)弹开后，左侧滑块通过左侧光电计时器，记录时间为0.040 s ，右侧滑块通过右侧光电计时器，记录时间为0.060 s ，左侧滑块质量为100 g ，左侧滑块的m 1v 1＝________ g·m /s ，右侧滑块质量为150 g ，两滑块质量与速度的乘积的矢量和m 1v 1＋m 2v 2＝________ g·m/s.(取向右为速度的正方向)图8答案 22.5 0解析左侧滑块的速度为：v 1＝d 1t 1＝9.0×10－30.040m /s ＝0.225 m/s则左侧滑块的m 1v 1＝100 g ×0.225 m /s ＝22.5 g·m/s 右侧滑块的速度为：v 2＝d 2t 2＝9.0×10－30.060 m /s ＝0.15 m/s则右侧滑块的m 2v 2＝150 g ×(－0.15 m /s)＝－22.5 g·m/s因m 1v 1与m 2v 2等大、反向，两滑块质量与速度的乘积的矢量和m 1v 1＋m 2v 2＝03.用如图9所示装置探究碰撞中的不变量，质量为m A 的钢球A 用细线悬挂于O 点，质量为m B 的钢球B 放在小支柱N 上，离地面高度为H ，O 点到A 球球心距离为L ，使悬线在A 球静止释放前伸直，且线与竖直方向的夹角为α，A 球释放后摆到最低点时恰好与B 球正碰，碰撞后，A 球把轻质指示针OC 推移到与竖直方向夹角为β处，B 球落到地面上，地面上铺有一张盖有复写纸的白纸D ，保持α角度不变，多次重复上述实验，白纸上记录到多个B 球的落地点．图9(1)图中s 应是B 球初始位置到________的水平距离． (2)实验中需要测量的物理量有哪些？________________________________________________________________________ (3)实验中不变量遵循的关系式是怎样的？________________________________________________________________________ 答案 (1)落地点 (2)L 、α、β、H 、s 、m A 、m B (3)m A 2gL (1－cos α)＝m A 2gL (1－cos β)＋m B sg2H解析由机械能守恒定律可知：m A gL (1－cos α)＝12m A v 2A ，则A 球向下摆到与B 球相碰前的速度为v A ＝2gL (1－cos α )，碰后A 球的速度v A ′＝2gL (1－cos β)，碰后B 球做平抛运动，B 球落地时水平方向的分速度v B ′＝s t＝s2H g＝s g2H.在碰撞中物体质量与速度的乘积之和不变，则m A v A ＝m A v A ′＋m B v B ′.故有m A 2gL (1－cos α)＝m A 2gL (1－cos β)＋m B sg 2H.1．(多选)在利用摆球探究碰撞中的不变量实验中，如图1所示，下列说法正确的是()图1A．悬挂两球的细绳长度要适当，且等长B．应由静止释放小球，以便较准确地计算小球碰前的速度C．两小球必须都是刚性球，且质量相同D．两小球碰后可以粘合在一起共同运动答案ABD解析两绳等长能保证两球正碰，以减小实验误差，所以A正确；本实验中对小球的特性无要求，C错误；两球正碰后，有各种运动情况，所以D正确．2．(多选)对于实验最终的结论m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′，下列说法正确的是()A．仅限于一维碰撞B．任何情况下m1v21＋m2v22＝m1v1′2＋m2v2′2也一定成立C．式中的v1、v2、v1′、v2′都是速度的大小D．式中的不变量是m1和m2组成的系统的质量与速度乘积之和答案AD解析这个实验是在一维碰撞情况下设计的实验；系统的质量与速度的乘积之和在碰撞前后为不变量是实验的结论，其他探究的结论情况不成立，而速度是矢量，应考虑方向．故选项A、D正确．3．在用气垫导轨做“探究碰撞中的不变量”实验时，左侧滑块质量m1＝170 g，右侧滑块质量m2＝110 g，挡光片宽度d为3.00 cm，两滑块之间有一压缩的弹簧片，并用细线连在一起，如图2所示．开始时两滑块静止，烧断细线后，两滑块分别向左、右方向运动．挡光片通过光电门的时间分别为Δt1＝0.32 s，Δt2＝0.21 s．则两滑块的速度大小分别为v1′＝________m/s，v2′＝________m/s(保留三位有效数字)．烧断细线前m1v1＋m2v2＝________kg·m/s，烧断细线后m1v1′＋m2v2′＝________kg·m/s.可得到的结论是________________________________．(取向左为速度的正方向)图2答案0.0940.1430 2.5×10－4在实验误差允许的误差范围内，两滑块质量与各自速度的乘积之和为不变量解析两滑块速度v 1′＝d Δt 1＝3.00×10－20.32m /s≈0.094 m/s ，v 2′＝－d Δt 2＝－3.00×10－20.21m /s≈－0.143 m/s ，烧断细线前m 1v 1＋m 2v 2＝0烧断细线后m 1v 1′＋m 2v 2′＝(0.170×0.094－0.110×0.143) kg·m /s ＝2.5×10－4 kg·m/s ，在实验误差允许的误差范围内，m 1v 1＋m 2v 2＝m 1v 1′＋m 2v 2′4．某同学用图3甲所示的装置通过半径相同的A 、B 两球的碰撞来探究碰撞中的守恒量．图中SQ 是斜槽，QR 为水平槽．实验时先使A 球从斜槽上某一固定位置G 由静止开始滚下，落到位于水平地面的记录纸上留下痕迹．再把B 球放在水平槽上靠近末端的地方，让A 球仍从位置G 由静止滚下，和B 球碰撞后，A 、B 两球分别在记录纸上留下各自的落点痕迹，重复这种操作10次．图中O 点是水平槽末端R 在记录纸上的垂直投影点．B 球落点痕迹如图乙所示，其中米尺水平放置，且平行于G 、R 、O 所在平面，米尺的零点与O 点对齐．(1)碰撞后B 球的水平射程ON 应取为________ cm.图3(2)该同学在实验过程中记录了如下数据，设A 球做平抛运动的时间为t ，请根据数据求出两球碰撞前的质量与速度的乘积之和是________，两球碰撞后的质量与速度的乘积之和是________，由此得出的结论是________________________________________.答案 (1)65.2 (2)958.0 g·cm t 956.0 g·cm t 在误差允许的范围内，碰撞前后质量与速度的乘积之和不变解析 (1)水平射程是将10个不同的落点用尽量小的圆圈起来，其圆心即为平均落点，从图乙上可读出约为65.2 cm.(2)A 、B 两球在碰撞前后都做平抛运动，高度相同，在空中运动的时间相同，而水平方向都做匀速直线运动，其水平射程等于速度与落地时间t 的乘积．碰撞前A 球的速度为v A ＝OP t ＝47.9 cmt ，碰撞前质量与速度的乘积之和为m A v A ＝20.0 g×47.9 cm t ＝958.0 g·cmt .碰撞后A 球的速度为v A ′＝OM t ＝15.2 cmt ，碰撞后B 球的速度为v B ′＝ON t ＝65.2 cm t. 碰撞后质量与速度的乘积之和为m A v A ′＋m B v B ′＝20.0 g×15.2 cm t ＋10.0 g×65.2 cm t ＝956.0 g·cmt.5．某同学利用打点计时器和气垫导轨做“探究碰撞中的不变量”的实验，气垫导轨装置如图4甲所示，所用的气垫导轨装置由导轨、滑块、弹射架等组成．在空腔导轨的两个工作面上均匀分布着一定数量的小孔，向导轨空腔内不断通入压缩空气，压缩空气会从小孔中喷出，使滑块稳定地漂浮在导轨上，如图乙所示，这样就大大减小了因滑块和导轨之间的摩擦而引起的误差．图4(1)下面是实验的主要步骤：①安装好气垫导轨，调节气垫导轨的调节旋钮，使导轨水平； ②向气垫导轨通入压缩空气；③把打点计时器固定在紧靠气垫导轨左端弹射架的外侧，将纸带穿过打点计时器和弹射架并固定在滑块1的左端，调节打点计时器的高度，直至滑块拖着纸带移动时，纸带始终在水平方向； ④使滑块1挤压导轨左端弹射架上的弹射装置；⑤把滑块2(所用滑块1、2如图丙所示)放在气垫导轨的中间； ⑥先__________，然后__________，让滑块带动纸带一起运动； ⑦取下纸带，重复步骤④⑤⑥，选出较理想的纸带如图丁所示；⑧测得滑块1(包括撞针)的质量为310 g ，滑块2(包括橡皮泥)的质量为205 g ；试着完善实验步骤⑥的内容． (2)已知打点计时器每隔0.02 s 打一个点，通过计算可知，两滑块相互作用前质量与速度的乘积之和为________ kg·m /s ；两滑块相互作用后质量与速度的乘积之和为____________ kg·m/s.(保留三位有效数字) (3)试说明(2)问中两结果不完全相等的主要原因是________________________________________________________________________. 答案 (1)接通打点计时器的电源放开滑块1(2)0.620 0.618 (3)纸带与打点计时器的限位孔间有摩擦解析 (2)相互作用前滑块1的速度v 1＝0.20.1 m /s ＝2 m/s ，其质量与速度的乘积为0.310 kg ×2 m /s ＝0.620kg·m/s ，相互作用后滑块1和滑块2具有相同的速度v ＝0.1680.14 m /s ＝1.2 m/s ，其质量与速度的乘积之和为(0.310 kg ＋0.205 kg)×1.2 m /s ＝0.618 kg·m/s.6．某同学把两个大小不同的物体用细线连接，中间夹一被压缩的弹簧，如图5所示，将这一系统置于光滑的水平桌面上，烧断细线，观察两物体的运动情况，进行必要的测量，探究物体间相互作用时的不变量．图5(1)该同学还必须有的器材是_________________________________________； (2)需要直接测量的数据是________________________________________；(3)根据课堂探究的不变量，本实验中表示碰撞前后不变量的表达式应为_____________________________________．答案 (1)刻度尺、天平(2)两物体的质量m 1、m 2和两物体落地点分别到桌子两侧边缘的水平距离x 1、x 2 (3)m 1x 1＝m 2x 2解析两物体弹开后各自做平抛运动，根据平抛运动知识可知两物体平抛运动的时间t 相等．所需验证的表达式为m 1v 1＝m 2v 2，等式两侧都乘以时间t ，有m 1v 1t ＝m 2v 2t ，即m 1x 1＝m 2x 2.7．有甲、乙两辆小车，质量分别为m 1＝302 g 、m 2＝202 g ，甲小车拖有纸带，通过打点计时器记录它的运动情况，乙小车静止在水平桌面上，甲小车以一定的速度向乙小车运动，跟乙小车发生碰撞后与乙小车粘合在一起共同运动．这个过程中打点计时器在纸带上记录的点迹如图6所示，在图上还标出了用刻度尺量出的各点的数据，已知打点计时器的打点频率为50 Hz.图6(1)从纸带上的数据可以得出：两车碰撞过程经历的时间大约为________ s ；(结果保留两位有效数字) (2)碰前甲车的质量与速度的乘积大小为______ kg·m /s ，碰后两车的质量与速度的乘积之和为______ kg·m/s ；(结果保留三位有效数字)(3)从上述实验中能得出什么结论？答案 (1)0.10 (2)0.202 0.203(3)在误差允许范围内，两车的质量与速度的乘积之和保持不变解析本题通过分析纸带来确定甲车速度的变化．从纸带上0点开始每0.02 s 内甲车位移分别为13.2 mm 、13.5 mm 、13.5 mm 、12.6 mm 、11.7 mm 、10.8 mm 、9.9 mm 、9 mm 、8.1 mm 、8 mm 、8 mm.(1)从以上数据可知从第3点到第8点是碰撞过程，则t ＝5×0.02 s ＝0.10 s ，该段时间内甲车做减速运动． (2)碰前甲车速度v 1＝40.23×0.02×10－3 m /s ＝0.670 m/s ，碰前甲车质量与速度的乘积m 1v 1＝0.302 kg ×0.670m /s≈0.202 kg·m/s ；碰后两车的速度v 2′＝v 1′＝v ′＝118.3－94.23×0.02×10－3 m /s≈0.402 m/s ，碰后两车的质量与速度的乘积之和为(m 1＋m 2)v ′＝(0.302＋0.202)×0.402 kg·m /s≈0.203 kg·m/s. (3)在误差允许范围内，两车的质量与速度的乘积之和保持不变．2 动量和动量定理[学习目标] 1.理解动量和动量的变化及其矢量性，会计算一维情况下的动量变化量.2.理解冲量的概念，理解动量定理及其表达式.3.能够利用动量定理解释有关现象和解决实际问题．一、动量[导学探究] 一辆玩具小汽车向你驶来，碰了你一下，玩具小汽车可能被碰翻或者改变运动方向，假如一辆大汽车以同样的速度向你驶来，被碰翻的肯定不是大汽车…….这说明运动物体产生的效果不仅与速度有关，而且与质量有关．(1)什么是动量？动量的方向如何确定？做匀速圆周运动的物体动量是否变化？ (2)什么是动量的变化量？动量变化量的方向如何确定？答案 (1)运动物体的质量和速度的乘积是动量．动量的方向与速度的方向相同．物体做匀速圆周运动时，速度大小不变，方向时刻改变，故动量发生变化．(2)如果物体在一条直线上运动，首先规定正方向，将矢量运算转化为代数运算．动量变化量Δp ＝p ′－p ＝m (v ′－v )＝m ·Δv 为矢量式，其方向与Δv 的方向相同． [知识梳理] 动量和动量的变化量： (1)对动量p ＝m v 的理解①动量的矢量性：动量是矢(填“矢”或“标”)量，方向与速度的方向相同，运算遵循平行四边形定则． ②动量是状态量：进行运算时必须明确是哪个物体在哪一状态(时刻)的动量． (2)对动量变化Δp ＝p ′－p 的理解 ①矢量性：与速度变化的方向相同．②若p ′、p 不在一条直线上，要用平行四边形定则求矢量差．③若p ′、p 在一条直线上，先规定正方向，再用正、负表示p ′、p ，则可用Δp ＝p ′－p ＝m v ′－m v 进行代数运算．(3)动量p ＝m v 与动能E k ＝12m v 2的区别①动量是矢量，而动能是标量．②当速度发生变化时，物体的动量发生变化，而动能不一定(填“一定”或“不一定”)发生变化． [即学即用] 下列关于动量的说法正确的是( ) A ．质量大的物体的动量一定大B ．质量和速率都相同的物体的动量一定相同C ．一个物体的动量改变，它的动能一定改变D ．一个物体的动能变化，它的动量一定改变答案 D解析根据动量的定义，它是质量和速度的乘积，因此它由质量和速度共同决定，故A 错误；又因为动量是矢量，它的方向与速度的方向相同，而质量和速率都相同的物体，其动量大小一定相同，但方向不一定相同，故B 错误；一个物体的动量改变，可能只是速度方向改变，速度大小不变，如匀速圆周运动．故动能不一定改变，C 项错误；物体的动能变化，则它的速度大小就一定发生了变化，它的动量也一定发生了变化，故D 正确．二、动量定理[导学探究] 如图1所示，一个质量为m 的物体在碰撞时受到另一个物体对它的力是恒力F ，在F 作用下，经过时间t ，速度从v 变为v ′，应用牛顿第二定律和运动学公式推导物体的动量改变量Δp 与恒力F 及作用时间t 的关系．图1答案这个物体在碰撞过程中的加速度a ＝v ′－v t ①根据牛顿第二定律F ＝ma ② 由①②得F ＝m v ′－vt整理得：Ft ＝m (v ′－v )＝m v ′－m v 即Ft ＝m v ′－m v ＝Δp .[知识梳理] 对动量定理和冲量概念的理解 (1)冲量①冲量的定义式：I ＝Ft .②冲量是过程(填“过程”或“状态”)量，反映的是力在一段时间内的积累效应，求冲量时一定要明确是哪一个力在哪一段时间内的冲量．③冲量是矢(填“矢”或“标”)量，冲量的方向与力F 的方向相同． (2)动量定理①物体在一个过程始末的动量变化量等于它在这个过程中所受力的冲量． ②动量定理的数学表达式：Ft ＝m v ′－m v ，其中F 为物体受到的合外力． (3)对动量定理的理解①动量定理反映了合外力的冲量是动量变化的原因．②动量定理的表达式是矢量式，运用动量定理解题时，要注意规定正方向．③公式中的F 是物体所受的合外力，若合外力是变力，则F 应是合外力在作用时间内的平均值． [即学即用] (1)(多选)下列关于冲量概念和动量定理的说法正确的是( )A ．冲量是矢量，其方向与力的方向相同B ．力越大，力对物体的冲量越大C ．若物体在一段时间内，其动量发生了变化，则物体在这段时间内的合外力一定不为零D ．不管物体做什么运动，在相同的时间内重力的冲量相同答案 ACD(2)运输易碎物品时包装箱内为什么放置碎纸、泡沫塑料等柔软填充物？答案物体的动量变化量一定时，力的作用时间越短，力就越大，反之就越小．运输易碎物品包装箱内放置碎纸、泡沫塑料等柔软填充物是为了增大作用时间以减小物品受到的作用力．一、对动量及变化量的理解例1 羽毛球是速度较快的球类运动之一，运动员扣杀羽毛球的速度可达到100 m /s ，假设球飞来的速度为50 m/s ，运动员将球以100 m/s 的速度反向击回．设羽毛球的质量为10 g ，试求： (1)运动员击球过程中羽毛球的动量变化量； (2)运动员击球过程中羽毛球的动能变化量．解析 (1)以羽毛球飞来的方向为正方向，则 p 1＝m v 1＝10×10－3×50 kg·m /s ＝0.5 kg·m/s.p 2＝m v 2＝－10×10－3×100 kg·m /s ＝－1 kg·m/s所以动量的变化量Δp ＝p 2－p 1＝－1 kg·m /s －0.5 kg·m/s ＝－1.5 kg·m/s. 即羽毛球的动量变化量大小为1.5 kg·m/s ，方向与羽毛球飞来的方向相反．(2)羽毛球的初动能：E k ＝12m v 21＝12.5 J ，羽毛球的末动能：E k′＝12m v 22＝50 J ．所以ΔE k ＝E k ′－E k ＝37.5 J. 答案 (1)1.5 kg·m/s ，方向与羽毛球飞来的方向相反 (2)37.5 J 总结提升动量和动能的比较。

高二物理理科-人教版选修3-5导学案

高中物理课堂导学案二、合作探究：三、我的疑惑探究一、动量及其变化量1.动量：（1）当两个物体的动量相同时，其动能一定相同吗?（2）当两个物体的动能相同时，其动量一定相同吗?2.动量变化量：(1)动量的变化量也是矢量，动量变化量的方向与初状态的动量方向一定相同吗?(2)如何确定动量变化量的大小和方向?探究二、动量定理及其应用1.动量定理：某物体静止时，物体的重力对物体做功一定为零，而一段时间内重力的冲量如何?2.动量定理的应用：(1)结合“汽车碰撞试验”提出增加安全系数的几点建议。

(2)在进行跳高或撑杆跳高比赛时，为什么要放上厚厚的海绵垫子?四、课堂训练1、下列说法正确的是()A.速度大的物体，它的动量一定大B.动量大的物体，它的速度不一定大C.动量大的物体，其动量变化量也一定大D. 动量定理只适用于恒力作用的物体E.竖直上抛的物体(不计空气阻力)经过空中同一位置时动量一定相同2、运动员向静止的球踢了一脚，踢球时的力F=100N，球在地面上滚动了t=10s停下来，则运动员对球的冲量为()A.1 000 N·sB.500 N·sC.0 N·sD.无法确定3、将质量为0.10 kg的小球从离地面20 m高处竖直向上抛出，抛出时的初速度为15 m/s，g取10 m/s2，求:(1)当小球落地时，小球的动量；(2)小球从抛出至落地过程中动量的增量。

五、课后练习（作业）4、跳远时，跳在沙坑里比跳在水泥地上安全，这是由于()A.人跳在沙坑里的动量比跳在水泥地上小B.人跳在沙坑里的动量变化比跳在水泥地上小C.人跳在沙坑里受到的冲量比跳在水泥地上小D.人跳在沙坑里受到的冲力比跳在水泥地上小2、用0.5kg的铁锤把钉子钉进木头里，打击时铁锤的速度v=4.0m/s，如果打击后铁锤的速度变为0，打击的作用时间是0.01s，那么：(1)不计铁锤受的重力，铁锤钉钉子的平均作用力是多大?(2)考虑铁锤受的重力，铁锤钉钉子的平均作用力又是多大?(g取10m/s2)(3)比较(1)和(2)，讨论是否要计铁锤的重力。

人教版高二物理选修3-5 18.4 波尔的原子模型课件(17张PPT)

行
星
轨
道•围绕原子核运动的电子轨道半径只能是
半某些分立的数值。
径•且电子在这些轨道上绕核的转动是稳定
1
是的，不产生电磁辐射连
2
3 4
续
的
一、波尔原子模型的三个假设
1，电子轨道量子化
针对原子核式结构模型提出
2，原子能量量子化
针对原子的稳定性提出
能级：量子化的能量值定态：原子中具有确定能量的稳定状态
基态：能量最低的状态 E （离核最近）
激发态：其他的状态 E E E
v
m r
５４３
量２子数
１
能级图
ＥＥＥ３４５
激发态
Ｅ２
Ｅ１——基态
vm
r
轨道图
一、波尔原子模型的三个假设
1，电子轨道量子化
针对原子核式结构模型提出
2，原子能量量子化
针对原子的稳定性提出
3，跃迁条件（频率条件）
针对原子光谱是线状谱提出
察
立
思想：必与须彻底放弃经典概念？出科现矛盾
α粒关子键散射：实验用实验电子否定云概念汤瓜姆模取孙型代的西经典的建立轨道学模型概卢式念瑟结福构的模核型
所
出现提矛盾
获得原子稳定性事实否定
氢光谱实验
的
卢瑟福的核式结构模型
? 出
建立科玻尔模型出现学矛盾
事
假
实复杂（氦）原电子在某处否单定位体积内出玻现尔的模概型率——电建子立云
e
v
F
r + e
认终落在原子核上,而使为原子变得不稳定．
e
事
实
e +
经由于电子轨道的变典化是连续的，辐射理电磁波的频率等于论绕核运动的频率, 认连续变化,原子光为谱应该是连续光谱

人教版高中物理选修3-5全套导学案

例２、如图所示，子弹打进与固定于墙壁的弹簧相连的木块，此系统从子弹开始入射木块到弹簧压缩到最短的过程中，子弹与木块作为一个系统动量是否守恒？说明理由。
⑤把滑块2放在气垫导轨的中间；
⑥先，然后，让滑块带动纸带一起运动；
⑦取下纸带，重复步骤④⑤⑥，选出较理想的纸带如下图所示：
⑧测得滑块1(包括撞针)的质量为310g，滑块2(包括橡皮泥)的质量为205g；试完善实验步骤⑥的内容。
(2)已知打点计时器每隔0．02 s打一个点，计算可知，两滑块相互作用前质量与速度的乘积之和为kg·m／s；两滑块相互作用以后质量与速度的乘积之和为kg·m／s(保留三位有效数字)。
(1)若已得到打点纸带如图所示，并将测得的各计数点间距离标在图上，A点是运动起始的第一点，则应选段来计算A的碰前速度，应选段来计算A和B碰后的共同速度(以上两格填“AB’’或“BC"或“CD"或"DE”)．
(2) 已测得小车A 的质量m1=0．40kg，小车B的质量m2=0．20kg，由以上测量结果可得：碰前mAv++mBv。=kg·m／s；碰后mAvA，+mBvB，=kg·m／s．并比较碰撞前后两个小车质量与速度的乘积之和是否相等．
(1)碰撞后B球的水平射程应为cm
(2)在以下选项中，哪些是本次实验必须进行的测量?答：(填选项号)．
A．水平槽上未放B球时，测量A球落点位置到O 点的距离
B．A球与B球碰撞后，测量A球落点位置到O点的距离
C．测量A球或B球的直径
D．测量A球和B球的质量
E．测量G点相对于水平槽面的高度
(3)如何求出A球和B球碰撞前后的速度？
C．在力F作用下，经过2t时间，动量增到2mv2-mv1
D．在力F作用下，经过2t时间，动量增到2mv2

人教版高中物理选修3-5课件第十八章学案4

知识· 储备区
5．玻尔理论对氢光谱的解释 (1)解释巴耳末公式
学案4
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按照玻尔理论，从高能级跃迁到低能级时辐射的光子的能量为 hν＝Em－En；巴耳末公式中的正整数 n 和 2 正好代表能级跃迁之前和之后的
定态轨道
的量子数 n 和 2.
(2)解释氢原子光谱的不连续性原子从较高能级向低能级跃迁时放出光子的能量等于前后
份一份的，每一份叫一个光子，一个光子的能量为 hν 1 R( 12－ 12)，n＝3,4,5… 2．巴耳末公式： λ＝ 2 n . 3．eV 是能量的单位，1 eV＝1.6×10－19 J.
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学案4
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4．玻尔原子理论的基本假设 (1)玻尔原子模型 ①原子中的电子在库仑引力的作用下,绕原子核做圆周运动. ②电子绕核运动的轨道是量子化的． ③电子在这些轨道上绕核的转动是稳定的,不产生电磁辐射 . (2)定态:当电子在不同轨道上运动时，原子处于不同的状态中 , 具有不同的能量，即原子的能量是量子化的,这些量子化的能量值叫做能级 .原子中这些具有确定能量的稳定状态 ,称为定态 . 能量最低的状态叫做基态 , 其他的能量状态叫做激发态 . (3)跃迁：当电子从能量较高的定态轨道(其能量记为 Em)跃迁到能量较低的定态轨道(能量记为 En，m>n)时，会放出能量为 hν 的光子,该光子的能量 hν＝ Em－En ,该式被称为频率条件,又称辐射条件．
答案 D
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二、原子的能级跃迁问题 [问题设计] 根据氢原子的能级图，说明：
学案4
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(1)氢原子从高能级向低能级跃迁时，发出的光子的频率如何计算？ (2)如图 1 所示,是氢原子的能级图，若有一群处于 n＝4 的激发态的氢原子向低能级跃迁时能辐射出多少种频率不同的光子？

高二物理课件 18.4 玻尔的原子模型 (人教版选修3-5)

A.40.8 eV C.51.0 eV
B.43.2 eV D.54.4 eV
【解析】选B.根据玻尔理论，氢原子吸收光子能量发生跃迁时光子嘚能量需等于能级差或大于基态能级嘚绝对值，氦离子嘚跃迁也是同样嘚. 因为E2-E1=-13.6-(-54.4)eV=40.8 eV,选项A是可能嘚. E3-E1=-6.0-(-54.4)eV=48.4 eV E4-E1=-3.4-(-54.4)eV=51.0 eV,选项C是可能嘚. E∞-E1=0-(-54.4)eV=54.4 eV,选项D是可能嘚.所以本题选 B.
增大，反之电势能减小.
可见电子在可能嘚轨道上绕核运动时，r增大，则Ek减少，Ep 增大，E增大；反之，r减小，则Ek增大，Ep减少，E减少.与卫星绕地球运行相似.
3.跃迁：原子从一种定态跃迁到另一种定态时，它辐射或吸收一定频率嘚光子，光子嘚能量由这两种定态嘚能量差决定，即
可见，电子如果从一个轨道到另一个轨道，不是以螺旋线嘚形式改变半径大小嘚，而是从一个轨道上“跳跃”到另一个轨道上.玻尔将这种现象叫做电子嘚跃迁.
【解题指导】
【标准解答】(1)选A、C、D.由跃迁条件知氢原子受激发跃迁时，只能吸收能量值刚好等于某两能级之差嘚光子.根据氢原子能级图不难算出12.09 eV刚好为氢原子n=1和n=3嘚两能级差，而13 eV则不是氢原子基态和任一激发态嘚能量之差，因此氢原子只能吸收前者，而不能吸收后者，对于14 eV嘚光子则足以使氢原子电离，电离后嘚自由电子还具有 0.4 eV嘚动能.至于13 eV嘚电子，它嘚能量通过碰撞可以全部或部分地被氢原子吸收.综上所述，选项A、C、D正确.
【解析】选C、D.由玻尔理论嘚跃迁假设知，原子处于激发态时不稳定，可自发地向低能级跃迁，以光子嘚形式放出能量. 光子嘚吸收是光子发射嘚逆过程，原子在吸收光子后，会从较低能级向较高能级跃迁，但不管是吸收光子还是发射光子，光子嘚能量总等于两能级之差，即hν＝Em-En(m＞n).故选项C、D正确.

新人教版高中物理选修3-5全套教案

新人教版高中物理选修3-5 全册教案目录16.1 实验：探究碰撞中的不变量16.2《动量守恒定律（一）》16.3 动量守恒定律（二）16.4碰撞16.5反冲运动火箭16.6用动量概念表示牛顿第二定律17.1能量量子化：物理学的新纪元17.2科学的转折：光的粒子性17.3粒子的波动性17.4概率波17.5不确定性关系18.1电子的发现18.2《原子的核式结构模型》18.3氢原子光谱18.4玻尔的原子模型19.1原子核的组成19.2放射性元素的衰变19.3探测射线的方法19.4放射性的应用与防护19.5核力与结合能19.6重核的裂变19.7核聚变19.8粒子和宇宙16．1 实验：探究碰撞中的不变量★新课标要求（一）知识与技能1、明确探究碰撞中的不变量的基本思路．2、掌握同一条直线上运动的两个物体碰撞前后的速度的测量方法．3、掌握实验数据处理的方法．（二）过程与方法1、学习根据实验要求，设计实验，完成某种规律的探究方法。

2、学习根据实验数据进行猜测、探究、发现规律的探究方法。

（三）情感、态度与价值观1、通过对实验方案的设计，培养学生积极主动思考问题的习惯，并锻炼其思考的全面性、准确性与逻辑性。

2、通过对实验数据的记录与处理，培养学生实事求是的科学态度，能使学生灵活地运用科学方法来研究问题，解决问题，提高创新意识。

3、在对实验数据的猜测过程中，提高学生合作探究能力。

4、在对现象规律的语言阐述中，提高了学生的语言表达能力，还体现了各学科之间的联系，可引伸到各事物间的关联性，使自己溶入社会。

★教学重点碰撞中的不变量的探究★教学难点速度的测量方法、实验数据的处理．★教学方法教师启发、引导，学生自主实验，讨论、交流学习成果。

★教学用具：投影片，多媒体辅助教学设备；完成该实验实验室提供的实验器材，如气垫导轨、滑块、打点计时器等★课时安排1 课时★教学过程（一）引入新课课件（投影片）演示：（1）台球由于两球碰撞而改变运动状态（不同号的台球运动状态不同）。

高中物理选修3-5学案1：18.4 波尔的原子模型

18.4 玻尔的原子模型课堂合作探究问题导学一、玻尔的原子理论活动与探究11．丹麦物理学家玻尔意识到了经典理论在解释原子结构方面的困难。

在普朗克关于黑体辐射的量子论和爱因斯坦关于光子的概论的启发下，他在1913年把微观世界中物理量取分立值的观念应用到原子系统，提出了自己的原子结构假说。

你知道玻尔的假说是基于哪几个方面吗？2．激发原子的方式有哪几种？3．氢原子从高能级向低能级跃迁时，是不是能级越高，释放的光子能量越大？4．荧光物质在紫外线照射下能够发出可见光，应如何解释这种现象呢？迁移与应用1玻尔在他提出的原子模型中所作的假设有（）A．原子处在具有一定能量的定态中，虽然电子做加速运动，但不向外辐射能量B．原子的不同能量状态与电子沿不同的圆轨道绕核运动相对应，而电子的可能轨道的分布是不连续的C．电子从一个轨道跃迁到另一个轨道时，辐射（或吸收）一定频率的光子D．电子跃迁时辐射的光子的频率等于电子绕核做圆周运动的频率名师点评1．注意一群原子和一个原子氢原子核外只有一个电子，这个电子在某个时刻只能处在某一个可能的轨道上，在某段时间内，由某一轨道跃迁到另一个轨道时，可能的情况只有一种，但是如果容器中盛有大量的氢原子，这些原子的核外电子跃迁时就会有各种情况出现。

2．注意直接跃迁与间接跃迁原子从一种能量状态跃迁到另一种能量状态时，有时可能是直接跃迁，有时可能是间接跃迁。

两种情况的辐射（或吸收）光子的频率不同，但都满足频率条件。

二、玻尔理论对氢光谱的解释活动与探究2如图所示为氢原子的能级图，你是如何认识的？迁移与应用2氢原子的能级如图所示，已知可见光的光子能量范围约为1.62～3.11 eV，下列说法错误的是（）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，发出的光具有显著的热效应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．大量处于n＝4能级的氢原子向低能级跃迁时，可能发出3种不同频率的可见光名师点评原子的能级跃迁问题1．根据玻尔理论，氢原子中量子数n 越大，（）A ．电子的轨道半径越大B ．核外电子的速率越大C ．氢原子能级的能量越大D ．核外电子的电势能越大2．关于玻尔的原子模型，下列说法中正确的是（）A ．它彻底否定了卢瑟福的核式结构学说B ．它发展了卢瑟福的核式结构学说C ．它完全抛弃了经典的电磁理论D ．它引入了普朗克的量子理论3．对氢原子能级公式E n ＝E 1n2的理解，下列说法中正确的是（） A ．原子定态能量E n 是指核外电子动能与核之间的静电势能的总和B ．E n 是负值C ．E n 是指核外电子的动能，只能取正值D ．从式中可以看出，随着电子运动半径的增大，原子总能量减少4．如图所示为氢原子的能级图，若用能量为10.5 eV 的光子去照射一群处于基态的氢原子，则氢原子（）A．能跃迁到n＝2的激发态上去B．能跃迁到n＝3的激发态上去C．能跃迁到n＝4的激发态上去D．以上三种说法均不对5．在氢原子光谱中，电子从较高能级跃迁到n＝2能级发出的谱线属于巴耳末线系。

人教版高中物理选修3-518.4《玻尔的原子模型》课件

频率变化辐射电磁波频率连续变化
事实上：原子是稳定的，原子光谱是线状谱。
经典理论的困难
否定
卢瑟福核式结构模型
建立
？
1913年玻尔提出了自己的原子结构假说
1、围绕原子核运动的电子轨道半径只能是某些分立的
——针对原子的核式结构模型
数值且电子在这些轨道上绕核的转动是稳定的（电子的轨道是量子化的），不产生电磁辐射。
回顾科学家对原子结构的探究过程
汤姆孙发现电子
否定
原子不可分割
出现矛盾
建立
汤姆孙的西瓜模型
不能解释
否定
汤姆孙的西瓜模型
建立
α 粒子散射实验
卢瑟福的核式结构模型
卢瑟福模型的困难：无法解释原子的稳定性和氢原子光谱的分立特征。
核外电子绕核运动
辐射电磁波
能量减少，轨道连续变小原子不稳定
频率等于绕核运行的频率
结论:
1.当n减小即轨道半径减小时。库仑力做正功，电子动能增加、原子势能减小、向外辐射能量，原子能量减小。
2.当n增大即轨道半径增大时。库仑力做负功，电子动能减小、原子势能增大、从外界吸收能量，原子能量增大。
课堂演练3
根据玻尔理论，氢原子中量子数n越大( ACD ) A．电子的轨道半径越大 B．核外电子的速率越大 C．氢原子能级的能量越大 D．核外电子的电势能越大
玻尔 ——针对原子光谱是线状谱提出注：当电子吸收光子时会从较低能量态跃迁到较高的能量态，吸收的光子同样由频率条件决定。（吸收光谱）
玻尔理论对氢光谱的解释
n
量子数
E /eV 0 -0.54 -0.85 -1.51 -3.4
n∞：电子脱 ∞ 离核束缚

高中物理选修3-5导学案18套-19案18套-002

第十八章原子核**放射性元素的衰变【教学目标】1．知道α和β衰变的规律及实质。

2．理解半衰期的概念。

重点：α和β衰变的规律难点：半衰期【自主预习】1.原子核放出________或________的变化称为原子核的衰变。

原子核衰变时________和________都守恒。

2．β衰变的实质在于核内的________转化成了一个________和一个________。

其转化方程是________，这种转化产生的________发射到核外，就是β粒子。

3．放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间，叫做这种元素的________。

放射性元素衰变的快慢是由________的因素决定的，跟原子所处的化学状态和外部条件________关系。

4．原子核的衰变原子核放出α粒子或β粒子，由于核电荷数变了，它在元素周期表中的位置就变了，变成另一种原子核，我们把这种变化叫做原子核的衰变。

(1)衰变规律原子核衰变时电荷数和质量数都守恒。

(2)两种衰变—α衰变和β衰变①原子核放出一个α粒子就说它发生了一次α衰变，新核的质量数比原来的减少4，而电荷数减少2，用通式表示为：AZX→A－4Z－2Y＋42He。

②原子核放出一个β粒子就说它发生了一次β衰变，新核的质量数不变，而电荷数增加了1，用通式表示为：AZX→AZ＋1Y＋ 0－1e。

5．半衰期放射性同位素衰变的快慢有一定的规律，我们通常用“半衰期”来表示放射性元素衰变的快慢。

放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间，叫做这种元素的半衰期。

(1)半衰期的计算公式为：式中的N原和m原表示衰变前的放射性元素的原子核数和质量，N余和m余表示衰变后尚未发生衰变的放射性元素的原子核数和质量，t表示衰变时间，T表示半衰期。

(2)半衰期是对大量原子核衰变进行统计的结果，对个别的或少量的原子核，没有半衰期可言。

(3)半衰期的长短与原子所处的物理状态(压强、强度等)和化学状态(单质或是各种化合物等)无关，是由原子核内部本身的因素决定的。

人教版高中物理选修3-5导学案：18.2

第十八章原子结构选修3-518.2原子的核式结构模型【教学目标】1．知道α粒子散射实验。

2．知道原子的核式结构模型的主要内容，理解模型提出的主要思想。

3．知道原子的组成，了解原子核和原子大小的数量级。

重点：α粒子散射实验难点：α粒子散射实验【自主预习】1.汤姆孙原子模型：原子是一个球体，正电荷弥漫性地________分布在整个球体内，电子________其中，有人形象地把汤姆孙模型称为“西瓜模型”或“________模型”。

说明：汤姆孙的原子结构模型虽然能解释一些实验事实，但这一模型很快被新的实验事实——α粒子散射实验所否定。

2．α粒子散射实验现象：绝大多数α粒子穿过金箔后，基本上________方向前进，但有少数α粒子(约占八千分之一)发生了________偏转，偏转的角度甚至大于90°，也就是说它们几乎被“撞了回来”3．卢瑟福原子结构模型：原子中带正电部分的体积很小，但几乎占有________质量，电子在正电体的________运动。

正电体的尺度是很小的，被称为________。

所以卢瑟福的电子结构模型因而被称为________结构模型。

4．原子由带电荷________的核与核外Z个电子组成。

原子序数Z等于________与电子电荷大小的比值。

原子核由________和________组成的，原子核的电荷数就是核中的________数。

5．α粒子散射实验1909～1911年卢瑟福和他的助手做了用α粒子轰击金箔的实验，获得了重要的发现。

(1)实验装置(如图18－2－1所示)说明：①整个实验过程在真空中进行。

②金箔很薄，α粒子( 42He核)很容易穿过。

(2)实验结果：绝大多数α粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来的方向前进，但是有少数α粒子发生了大角度的偏转，偏转角度甚至大于90°，也就是说它们几乎被“撞了回来”。

(3)实验分析按照汤姆孙的“枣糕”原子模型，α粒子如果从原子之间或原子的中心线穿过时，它受到周围的正负电荷作用的库仑力是平衡的，α粒子不产生偏转；如果α粒子偏离原子的中心轴线穿过，两侧电荷作用的库仑力相当于一部分被抵消，α粒子偏转很小；如果α粒子正对着电子射来，质量远小于α粒子的电子不可能使α粒子发生明显偏转，更不可能使它反弹。

高中人教版选修3-518.4《玻尔的原子模型》

光谱
量子力学理论
学以致用
[例1]
学以致用
练习：对玻尔理论的下列说法中，正确的是（ ACD ）
A、继承了卢瑟福的原子模型，但对原子能量和电子轨道引入了量子化假设
B、对经典电磁理论中关于“做加速运动的电荷要辐射电磁波”的观点表示赞同
C、用能量转化与守恒建立了原子发光频率与原子能量变化之间的定量关系
18.4《玻尔的原子模型》
教学目标
• 1、知识与技能 • （1）了解玻尔原子理论的主要内容； • （2）了解能级、能量量子化以及基态、激发态的
概念。 • 2、过程与方法：通过玻尔理论的学习，进一步了
解氢光谱的产生。 • 3、情感、态度与价值观：培养我们对科学的探究
精神，养成独立自主、勇于创新的精神。 • 教学重点：玻尔原子理论的基本假设。 • 教学难点：玻尔理论对氢光谱的解释。 • 教学方法：教师启发、引导，学生讨论、交流。
所以， λ δ=hc/ Eδ = 6.63×10-34 ×3.0 ×10-8 / 3.03 ×10-19J
= 6.57 ×10-7(m)
二.玻尔理论对氢光谱的解释
Hδ
Hγ
巴尔末系氢吸收光谱
n=1 n=2 n=3 n=4
n=5 n=6
Hβ
Hα
二、玻尔理论对氢光谱的解释
阅读教材P58-P59，小组讨论回答以下几个问题
针对原子核式结构模型提出
原子在不同的轨道上运动时，原子处于不同的状态．波尔指出，原子的不同的状态中具有不同的能量，所以原子的能量也量子化的
针对原子的稳定性提出
v
m
r
能级：量子化的能量值定态：原子中具有确定能量的稳定状态
基态：能量最低的状态（离核最近）

人教版高中物理选修3-5导学案：18.1

第十八章原子结构18.1电子的发现【教学目标】1．知道阴极射线的概念，了解电子的发现过程。

2．知道电子是原子的组成部分。

3．知道电子的电荷量及其他电荷与电子电荷量的关系。

重点：电子的电荷量及其他电荷与电子电荷量的关系。

难点：阴极射线【自主预习】1.1897年，汤姆孙根据阴极射线在电场和磁场中的偏转情况断定，它的本质是带________的粒子流并求出了这种粒子的________，后来汤姆孙直接测到了阴极射线粒子的________，它的电荷量的大小与氢离子大致相同。

2．组成阴极射线的粒子被称为________。

电子是________的组成部分，是比原子更基本的物质单元。

3．电子电荷的精确测定是在1910年前后由________通过著名的________做出的。

电子电荷的值一般取做e＝________ C。

4．密立根实验更重要的发现是：电荷是________的，即任何带电体的电荷只能是e的________。

5．质子质量与电子质量的比值为m p/m e＝________。

6.阴极射线的产生1). 阴极射线由阴极射线管产生2)．阴极射线:在两极间加有高压时，阴极会发生一种射线，这种射线称为阴极射线。

3)．阴极射线的特点:阴极射线能够使荧光物质发光。

4)．对阴极射线的本质的认识：19世纪后期的两种观点：(1)认为是电磁辐射，类似X射线；(2)是带电粒子。

7. 2.密立根的“油滴实验”1910年密立根通过“油滴实验”精确测定了电子电荷现代值为e＝1.602 177 33(49)×10－19 C，有关计算中一般使用e＝1.6×10－19 C。

该实验还发现：电荷是量子化的，即任何带电体的电荷只能是e的整数倍。

由比荷及e的数值确定电子的质量为m e＝9.109 389 7×10－31 kg。

质子质量与电子质量的比值为m p/m e＝1 836。

【典型例题】一、阴极射线的产生【例1】关于阴极射线的本质，下列说法正确的是( )A．阴极射线本质是氢原子B．阴极射线本质是电磁波C．阴极射线本质是电子D．阴极射线本质是X射线二、电子的发现【例2】汤姆孙用来测定电子的比荷(电子的电荷量与质量之比)的实验装置如图18－1－2所示。

高中物理选修3-5导学案全册

第十四章动量守恒定律16.2动量和动量定理【教学目标】1．会结合已掌握的知识探索碰撞前后的不变量。

2．通过实验找到碰撞前后的不变量。

重点：用实验的方法探究碰撞中的不变量。

难点：用实验的方法探究碰撞中的不变量。

【自主预习】1.两个物体________沿同一直线运动，________仍沿这一直线运动，这种碰撞叫做一维碰撞。

2．在“探究碰撞中的不变量”的实验中，需要考虑的首要问题是________，即如何保证两个物体在碰撞之前沿同一直线运动，碰撞之后还沿这条直线运动。

此外，还要考虑怎样测量物体的________和怎样测量物体的________。

3．关于实验数据的处理，应用________的形式记录，填表时注意思考：如果小球碰撞后运动的速度与原来的方向________，应该怎样记录？4．对于每一种碰撞的情况(例如两个物体碰后分开或粘在一起的两种情况)，都要填写一个表格，然后根据表中的数据寻找碰撞前后的________。

5.实验的基本思路1）一维碰撞两个物体碰撞前沿同一直线运动，碰撞后仍沿这条直线运动。

这种碰撞叫做一维碰撞。

2）怎样找出不变量？(1)质量：质量是不变的，但质量与运动状态无关，不是要寻找的量。

(2)m v ：物体质量与各自速度平方的乘积之和是否为不变量，即是否有m 1v 1＋m 2v 2＝m 2v ′1＋m 2v ′2?(3)m v 2：物体质量与各自速度平方的乘积之和是否为不变量，即是否有m 1v 21＋m 2v 22＝m 2v ′21＋m 2v ′22？(4)v m ：物体速度与其质量之比的和是否为不变量，即是否有v 1m 1＋v 2m 2＝v 1′m 1＋v 2′m 2？说明：碰撞是在物体之间进行的，碰撞前后物体的速度一般要发生变化，因此要找出碰撞中的不变量，应考虑到质量与速度的各种组合。

6.需要考虑的问题①怎样才能保证碰撞是一维的？可以利用凹槽或气垫导轨限定物体在同一直线上运动，也可以利用长木板限定物体在同一直线上运动，或使两物体重心连线与速度方向共线。

【赢在课堂】2014年高中物理(新课标人教版)选修3-5配套课件 18.4

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预习导引
一、玻尔原子理论的基本假设
1.轨道量子化玻尔认为,电子绕原子核做圆周运动,服从经典力学的规律,但轨道不能是任意的,只有半径在符合一定条件时,这样的轨道才是可能的,也就是说:电子的轨道是量子化的。电子在这些轨道上绕核的转动是稳定的,不产生电磁辐射。
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2.能量的量子化电子在不同轨道上运动时能量是不同的,轨道的量子化势必对应着能量的量子化,这些量子化的能量值叫做能级。这些具有确定的能量稳定状态称为定态,能量最低的状态叫做基态。也就是说,原子只能处在一系列不连续的能量状态中。 3.频率条件当电子从能量较高的定态轨道跃迁到能量较低的定态轨道时,会辐射出能量为 hν 的光子,这个光子的能量由前后两个能级的能量差决定,即 hν=Em-En。反之会吸收光子。
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4.荧光物质在紫外线照射下能够发出可见光,应如何解释这种现象呢? 答案:紫外线光子能量较大,荧光物质的原子吸收紫外线后,跃迁到了较高的能级,在向低能级跃迁时,可能先跃迁到稍高能级,发出光子,再跃迁到基态,又发出光子,发出光子的能量低于紫外线光子能量,属于可见光。
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迁移与应用 1 玻尔在他提出的原子模型中所作的假设有( 外辐射能量 B.原子的不同能量状态与电子沿不同的圆轨道绕核运动相对应,而电子的可能轨道的分布是不连续的 C.电子从一个轨道跃迁到另一个轨道时,辐射(或吸收)一定频率的光子 D.电子跃迁时辐射的光子的频率等于电子绕核做圆周运动的频率) A.原子处在具有一定能量的定态中,虽然电子做加速运动,但不向
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预习交流 1
现在建筑上常要安装各式各样的霓虹灯, 用以夜间装饰。如图所示为晚上“江南贡院”的效果图,各种气体原子的能级不同,跃迁时发射光子的能量各异,因此利用不同气体可制成五颜六色的霓虹灯。你知道这其中蕴涵的物理知识吗?

人教版高中物理选修3-5教案(全册)

物理选修3-5教案第十六章动量和动量守恒定律 16．1 动量守恒定律（一）1．动量及其变化（1）动量的定义：物体的质量与速度的乘积，称为(物体的)动量。

记为p=mv . 单位：kg ·m/s 读作“千克米每秒”。

①矢量性：动量的方向与速度方向一致。

动量的大小等于质量和速度的乘积，动量的方向与速度方向一致。

（2）动量的变化量：定义：若运动物体在某一过程的始、末动量分别为p 和p ′，则称：△p= p ′－p 为物体在该过程中的动量变化。

强调指出：动量变化△p 是矢量。

方向与速度变化量△v 相同。

一维情况下：Δp =m Δυ= m υ2- m Δυ1 矢量差 2．系统内力和外力（1）系统：相互作用的物体组成系统。

（2）内力：系统内物体相互间的作用力（3）外力：外物对系统内物体的作用力 3．动量守恒定律（1）内容：一个系统不受外力或者所受外力的和为零，这个系统的总动量保持不变。

这个结论叫做动量守恒定律。

公式：m 1υ1+ m 2υ2= m 1υ1′+ m 2υ2′（2）注意点：① 研究对象：几个相互作用的物体组成的系统（如：碰撞）。

② 矢量性：以上表达式是矢量表达式，列式前应先规定正方向； ③ 同一性（即所用速度都是相对同一参考系、同一时刻而言的）④ 条件：系统不受外力，或受合外力为0。

要正确区分内力和外力；当F 内＞＞F 外时，系统动量可视为守恒；16．2动量守恒定律（二） 1．分析动量守恒定律成立条件有：答：①F 合=0（严格条件） ②F 内远大于F 外（近似条件）③某方向上合力为0，在这个方向上成立。

22112211v m v m v m v m '+'=+ 这就是动量守恒定律的表达式。

2．应用动量守恒定律解决问题的基本思路和一般方法（1）分析题意，明确研究对象。

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.对于比较复杂的物理过程，要采用程序法对全过程进行分段分析，要明确在哪些阶段中，哪些物体发生相互作用，从而确定所研究的系统是由哪些物体组成的。

高中物理人教版选修3-5 18.4 波尔的原子模型

18.4 玻尔的原子模型（人教版）★中学物理学科核心素养玻尔原子理论的基本假设★教学难点玻尔理论对氢光谱的说明。

★教学方法老师启发、引导，学生探讨、沟通。

★教学用具：投影片，多媒体协助教学设备★课时支配1 课时★教学过程（一）引入新课依据卢瑟福的原子核式结构模型，以及经典物理学，我们知道核外的电子在库仑力的作用下将绕原子核高速旋转。

在前面的学习中，我们知道运动的电子可以形成等效电流，→又依据电流磁效应，我们可以推导出这个高速运动的电子四周会产生周期性变更的电磁场，从而向外辐射电磁波→导致原子的能量削减→，这个能量削减，我们可以看成是电子的动能削减了，那电子的动能削减了，速度就要变少，速度变小了，电子将半径减小的向心运动，最终落入原子核中，这样的话原子结构将是不稳定的。

但是事实上这个理论推导结果跟试验是不符合的，因为我们原子结构是稳定的，这是经典物理学没有方法说明的，这是第一个冲突的地方师：其次，假如做这样的向心运动，向外辐射的电磁波的能量是连续的还是分立的生：连续的师：这与试验符合吗？生：不符合，因为我们知道原子光谱是不连续的师：所以，经典的电磁理论不能说明核外的电子的运动状况和原子的稳定性.须要新的理论来说明。

老师：在普朗克关于黑体辐射的量子论和爱因斯坦关于光子概念的启发下，波尔于1913年把量子化这个观念应用到原子系统，提出了自己的原子结构假说。

（二）进行新课1．玻尔的原子理论（1）轨道量子化假设：原子中的电子在库仑力的作用下，绕原子核做圆周运动但是，电子轨道半径不是随意的，只有当半径大小符合肯定条件时，这样的轨道才是可能的。

即电子的轨道是量子化的。

电子在这些轨道上绕核的转动是稳定的，不产生电磁辐射。

（2）能级（定态）假设：当电子在不同轨道上运动时，原子处于不同状态,具有不同能量，所以原子能量也是量子化的。

这些量子化的能量值叫能级；原子中这些具有确定能量的稳定状态叫定态。

能量最低的状态叫基态，其他状态叫激发态。