高中物理选修3-5优质课件：本章知识网络构建

人教版物理选修3-5不确定性关系课件

，式中
h是普朗克常量．
教材拓展提升
欲穷千里目更上一层楼
一、概率波 1．经典的粒子和经典的波 (1)经典物理学粒子运动的基本特征：任意时刻有确定的位置和速度以及有确定的轨道． (2)经典的波的特征：具有频率和波长，也就是具有时空的周期性．
在经典物理学中，粒子和波是两种不同的研究对象，具有非常不同的表现．但在微观领域中，光和电子、质子等粒子却集粒子性和波动性于一身，具有波粒二象性．
3．不确定性关系
(1)微观粒子运动的基本特征：不再遵守牛顿运动定律，
不可能同时准确地知道粒子的位置和动量，不能用“轨迹”来
描述粒子的运动，微观粒子的运动状态只能通过概率做统计性
的描述．
(2)不确定性关系：以Δx表示粒子位置的不确定量，以Δp
表示粒子在x方向上的动量的不确定量收获成果
1．经典粒子和经典的波 (1)经典的粒子：粒子有一定的空间大小，有一定的质量，有的还具有电荷．运动的基本特征是：在任意时刻有确定的位置和速度，在空间中有确定的轨道． (2)经典的波：经典的波在空间中是弥散开来的，基本特征是：具有频率和波长，即具有时空的周期性．
A．使光子一个一个地通过狭缝，如果时间足够长，底片上将出现衍射条纹
B．单个光子通过狭缝后，底片上会出现完整的衍射图样 C．光子通过狭缝的路线是直线 D．光的波动性是大量光子的运动规律
解析由于单个光子表现为粒子性，大量光子表现出波动性，可知A、D选项正确，B选项错误；由不确定性关系可知C 选项错误．
有些粒子会偏离原来的运动方向跑到了投影位置以外的地方，这就意味着粒子有了与原来方向垂直的动量，又由于粒子落在何处是随机的，所以粒子在垂直于运动方向的动量有不确定性，不确定量为Δp.

优秀课件人教版高中物理选修3-5核聚变 (共16张PPT)

（2）地球上聚变燃料的储量丰富
每升水中就含有 0.03 g 氘，地球上有 138.6 亿亿立方米的水，大约有 40 万亿吨氘。氚可以利用锂来制取，地球上锂储量有2000 亿吨。 1L海水中大约有0.03g氘，如果发生聚变，放出的能量相当于燃烧300L汽油,轻核聚变是能源危机的终结者。
（3）轻核聚变更安全、清洁
实现核聚变需要高温，一旦出现故障，高温不能维持，反应就自动终止了。
（4）反应中放射物质的处理较容易
氘和氚聚就反应中产生的氦是没有放射性的，放射性废物主要是泄漏的氚以及聚变时高速中子、质子与其他物质反应而生成的放射性物质，比裂变所生成的废物的数量少，容易处理。
2. 现在的技术还不能控制热核反应，问题有
太阳的中心发生核聚变，放出巨大能量，太阳；这个天然的的核聚变过程已经发生了好几十亿年
二、受控热核反应——核聚变的利用
1.聚变与裂变相比的优点：（1）轻核聚变产能效率高
相同的核燃料释放的能量多。常见的聚变反应平均每个核子放出的能量约3.3MeV，而裂变时平均每个核子释放的能量约为1MeV。
2 1 3 2 1 0
2 1
2 1
H H He H
2 1 3 2 1 1
3 1 4 2 1 0
H H He n
计算下面核聚变放出的能量:
2 1
H + H He + n
3 1 4 2 1 0
氘核的质量：mD＝2.014102u 氚核的质量：mT＝3.016050u 氦核的质量：mα＝4.002603u 中子的质量：mn=1.008665u
201 是铀裂变（ = 0.852MeV）的约4倍。 235 + 1
2、发生聚变的条件:

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动量守恒定律（二）
复习
1．动量守恒定律的内容是什么？
一个系统不受外力或所受外力的合力为零，这个系统的总动量保持不变。这个结论叫做动量守恒定律。
m1υ1+ m2υ2= m1υ1′+ m2υ2′
2．成立条件有哪些？
①不受外力或受到的外力为零（严格条件） ②内力远大于外力（近似条件） ③某一方向上合力为零，在这个方向上成立。
例 10
质量为m的子弹，以速度V0射入木块，在即短时间内，停留在质量为M2的木块B中，并和B达到共同的速度V1。请判断射入过程中系统动量是否守恒？若守恒，请列出方程式。
请分析接下来A、B（包括子弹）的运动情况，当弹簧被压缩到最短时，A、 B速度有什么关系？并判断在这一过程中系统动量是否守恒？若守恒，请列出方程式。
V0 V1
V2
V2
例 11
如图所示，质量为M1的甲车上表面光滑，右端
放一个质量为m的小物体，一起以V1的速度向右运动，
乙车质量为M2，静止在光滑水平面上，甲车撞击乙车时间极短,之后两车达到共同速度V2，一起继续向前运动。
1、撞击过程，小物块是否参与碰撞？
v1
2、撞击过程中，系统动量是否守恒，若守恒，请列出方程式。
例 14
如图所示,有A、B两质量均为M的小车,在光滑的水平面上以相同的速率v0在同一直线上相向运动,A车上有一质量为m的人,他至少要以多大的速度(相对地面)从A车跳到B车上,才能避免两车相撞？
例 15
A、B两辆小车在光滑的水平面上做相向的匀速运动，已知速率，其中V甲=10 m/s， V乙=15 m/s，当两车交错时，各丢给对方 m=50 kg的一只麻袋，此后甲车继续向前运动，而速度变为8 m/s,如果乙车原来的总质量为m乙=500 kg,求甲车原来的总质量以及乙

教科版高中物理选修3-5全册课件

(1)把两小车加在一起计算，有一个什么物理量在碰撞前后是相等的？ (2) 碰撞前后两车的 mv2 之和是否相等？两车的速度之和是否相等？这说明了什么问题？解析 (1)由纸带可以看出，A、B两小车碰前和碰后都是向右运动，且碰撞发生在从题图所示纸带右边数起第5个点时，A车碰前碰后都看成匀速运动．
探究碰撞中的不变量
【典例1】水平光滑桌面上有A、B两个小车，质量分别是0.6 kg和0.2 kg，A车的车尾拉着纸带．A车以匀速向右的某一速度与静止的B车碰撞，碰后两车连在一起共同运动，碰撞前后打点计时器打下的纸带如图11-1所示(电源频率为50 Hz)．根据这些数据，请猜想：
图1-1-1
数据处理为了探究碰撞中的不变量，将实验中测得的物理量填入如下表格
碰撞前质量 m1 v1 速度 m1v1＋m2v2 m1v1′＋ m2v2′ m2 v2 碰撞后 m1 v1′ m2 v2′
mv
mv 2
2 m1v2 1＋m2v2
m1v1′2＋m2v2′2
v m
v1/m1＋v2/m2 v1′/m1＋v2′/m2
1 1 2 则 mAvA＞ (mA＋mB)v2 AB，说明碰撞过程中总动能减少了． 2 2 碰撞前A的速度为vA＝0.825 m/s，碰撞后两车的速度之和为2vAB ＝1.16 m/s，二者不相等，说明A与B碰撞时传递给B的不是速度．
实验器材方案一：气垫导轨、光电计时器、天平、滑块 ( 两个 )、弹簧片、细绳、弹性碰撞架、胶布、撞针、橡皮泥．方案二：带细线的摆球 ( 两套 )、铁架台、天平、量角器、坐标纸、胶布等．方案三：光滑长木板、打点计时器、纸带、小车 ( 两个)、天平、撞针、橡皮泥．
实验步骤不论采用哪种方案，实验过程均可按实验方案合理安排，参考步骤如下： (1)用天平测相关质量． (2)安装实验装置． (3)使物体发生碰撞． (4)测量或读出相关物理量，计算有关速度． (5)改变碰撞条件，重复步骤3、4. (6) 进行数据处理，通过分析比较，找出碰撞中的守恒量． (7)整理器材，结束实验．

人教版高中物理选修3-5知识框图

其他内力和外力都不做功
适用条件
4.碰撞
分类标准
能量是否守恒
种类
特点
弹性碰撞
动量守恒、机械能守恒
非完全弹性碰撞
动量守恒、机械能有损失
完全非弹性碰撞
动量守恒、机械能损失大
对心碰撞（正碰）
碰撞后速度共线
非对心碰撞（斜碰）
碰撞后速度不共线
碰撞前后动量是否共线
第 17 章波粒二象性
【单元知识网络】
热辐射
黑体与黑体
发现（查德威
克）
4
27
2 + 13
30
→ 15 + 10
核子：质子和中子的统称
核力：只存在于相邻核子间的强相互作
用力，是短程力
三种放射线的实质以及
特征
衰变、衰变
衰变
1
半衰期：余 = 原
2
1
余 = 原
2
正电子的发现：
0
→ 30
14 + ;1
30
15
原子核
人工转变
Ft = m2 − 1
1
1
Fs = 22 − 12
2
2
矢量式
矢量式
内容
意义
表达式
特点
3.动量守恒定律、机械能守恒定律
定律
动量守恒定律
机械能守恒定律
两个（或两个以上）质点组成的系
两个（或两个以上）质点组成的系
统
统
一个系统不受外力或者所受外力之
在只有重力（弹力）做功的情形下，
和为 0，这个系统的总动量保持不
中子转化为质子和电子
个整体射出
2 11 + 2 10 → 42

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方案三：利用小车在光滑桌面碰撞另一个静止的小车实现一维碰撞情况
图 16－1－4 (1)静止的小车上装上橡皮泥，运动的小车上装上撞针，让它们碰撞后粘在一起． (2)利用打点计时器记录小车碰撞前后的运动情况，根据纸带上的点迹求速度．
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
三、实验器材方案一：气垫导轨、光电计时器、天平、滑块 (两个)、弹簧片、细线、弹性碰撞架、胶布、撞针、橡皮泥等．方案二：带细线的摆球(两个)、铁架台、天平、量角器、坐标纸、胶布等．方案三：光滑长木板、打点计时器、纸带、小车(两个)、天平、撞针、橡皮泥等．
4．若利用摆球进行实验，两小球静止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． 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． 6．记录数据时，应规定正方向，若速度方向与规定的正方向相同，则速度取正值，若速度方向与规定的正方向相反，则取负值． 7．在误差允许的范围内，验证 m1v1＋ m2v2＝ m1v1′＋ m2v2′成立．
四、误差分析 1．碰撞是否为一维碰撞，是产生误差的一个重要原因，设计实验方案时应保证碰撞为一维碰撞．避免碰撞过程中两物体偏离同一条直线． 2．碰撞中是否受其他力(例如：摩擦力)的影响是带来误差的又一个重要原因，实验中要合理控制实验条件，尽量减小或避免除碰撞时相互作用力外的其他力影响物体速度． 3．测量及读数的准确性也是造成误差的一个重要原因，实验中要规范读数和测量，尽量减小误差因素的影响．
人教版高中选修3-5
物理
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1
实验：探究碰撞中的不变量
一、实验目的 1．明确探究碰撞中的不变量的基本思路． 2．探究一维碰撞中的不变量．

人教版高中物理选修3-5课件19.3、19.4两节合授课

原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核的过程，------------核反应
在核反应中，质量数和电荷数都守恒
1930年，德国科学家玻特和贝克用α粒子轰击轻元素铍核，发现并未发射出质子，而放出了一种新的射线．这种射线几乎不能使气体电离，在电场和磁场中也不发生偏转，是不带电的，射线的贯穿能力强，他们认为这是γ射线．经检测，射线的能量在10ＭeV左右，远大于天然放射物质衰变时发出的γ射线的能量．
2、原子核的衰变有什么样的规律
1）、衰变时电荷数和质量数都守恒 2）、衰变过程不可逆，所以用箭头，不用等号 3）、由实验决定，不凭空编造
核反应
卢瑟福在实验中发现，往容器Ｃ中通入氮气后，在荧光屏Ｓ上出现了闪光，这表明，有一种新的能量比α粒子大的粒子穿过铝箔，撞击在Ｓ屏上，这种粒子肯定是在α粒子击中某个氮核而使该核发生变化时放出的。这样，卢瑟福通过人工方法实现了原子核的转变，人
半衰期、它表征放射性元素的原子核有一半发生衰变所需的时间。它是从大量原子核衰变中得出的统计规律，对个别的放射性原子核的衰变无实际物理意义。半衰期由原子核的内部因素决定，与外界条件及与物质的物理、化学状态无关。即使处于物理运动，化学变化中也不会影响它的半衰期。因此它是反映某种元素原子核特征的重要物理量。
复习回顾:
名称带电电离穿透构成速度性能力能力
实质

正
强
He 弱 4 2
C/10
氦核流

负
弱
e 强
0 接近C
1
电子流

中最弱极强光子 C
光子流
例：
天然放射性元素
232 90
Th
(钍)经过一系列α

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汤姆生如何测定出粒子的荷质比？
• 让带电粒子垂直射入匀强磁场，如果仅受磁场力作用，将做匀速圆周运动，洛仑兹力提供向心力：
m v2 evB r
汤姆生如何测定出粒子速度v和半径r？
• 1、让粒子垂直射入正交的电磁场做匀速
直线运动： v E B
2、让粒子垂直射入匀强电场仅受电场力作用达到最大偏转
• 二、系统、内力和外力
•
1．系统：存在相互作用的几个物体所组成
的整体称为系统，系统可按解决问题的需要灵活
选取。
•
2．内力：系统内各个物体间相互用力称为
内力。
•
3．外力：系统外其他物体作用在系统内任
何一个物体上的力称为外力。
•
• 内力和外力的区分依赖于系统的选取，只有在确定了系统后，才能确定内力和外力。
• （注重动量守恒定律与机械能守恒定律适用条件的区别）
• 【例3】在光滑水平面上A、B • 两小车中间有一弹簧，如图所 • 示。用手抓住小车并将弹簧压
• 缩后使小车处于静止状态。将两小车及弹簧看做一个系统，下列说法中正确的是( )
• A．两手同时放开后，系统总动量始终为零 • B．先放开左手，再放开右手后，动量不守恒 • C．先放开左手，再放开右手后，总动量向左 • D．无论何时放手，两手放开后，在弹簧恢复原
密立根油滴实验
密立根油滴实验的原理图
• 密立根测量出电子的电量
e 1.60221019C
根据荷质比，可以精确地计算出电子的质量
m 9.1094 10 31kg
16．2 动量守恒定律（一）
16.2 动量守恒定律（一）
教学目标：理解动量的概念，明确动量守恒定律的内容，理解守恒条件

高中物理选修3-5各章节ppt课件

2．结论在实验误差允许的范围内，碰撞前、后不变的量是物体的质量 m 与速度 v 的乘积之和，即 m1v1 ＋ m2v2 ＝ __m_1_v_1_′_＋ ___m_2_v_2′__。
重点难点突破
一、实验过程 1．实验器材方案一：气垫导轨、光电计时器、天平、滑块(两个)、弹簧片、细线、弹性碰撞架、胶片、撞针、橡皮泥等。方案二：带细线的摆球(两个)、铁架台、天平、量角器、坐标纸、胶片等。方案三：光滑长木板、打点计时器、纸带、小车(两个)、天平、撞针、橡皮泥等。
2．实验步骤不论采用哪种方案，实验过程均可按实验方案合理安排，参考步骤如下： (1)用天平测量相关的质量； (2)安装实验装置； (3)使物体发生碰撞； (4)测量或读出有关数据，计算出物体的速度； (5)改变碰撞条件重复上述3、4步； (6)进行数据处理通过分析对比，找出碰撞中的不变量； (7)整理实验器材。
第十六章动量守恒定律
第十六章第一节
实验：探究碰撞中的不变量
1 学习目标定位 2 课堂情景切入 3 知识自主梳理
4 重点难点突破 5 考点题型设计 6 课时作业
学思路和实验方法
※
体验探究自然规律的过程
※
探究一维碰撞中的不变量
课堂情景切入
碰撞是自然界中常见的现象。两节火车车厢之间的挂钩靠碰撞连接，台球由于两球的碰撞而改变运动状态。微观粒子之间更是由于相互碰撞而改变能量，甚至使得一种粒子转化为其他粒子。
1.将以上三个实验过程中测得的数据填入下表中
碰撞前
碰撞后
质量
m1
m2
m1
m2
速度
v1
v2
v1′
v2′
mv