高中數(shù)學必修1、2選修3-1、2、4、5教材上的重要內(nèi)容.doc

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物理必修1、2選修3--1、2、4、5教材上重要內(nèi)容 必修1 1、 自然界的一切物體都處于永恒的 運動 中，絕對 靜止 的物體是不存在的（靜止是相對的）。 2、電磁打點計時器---------6V以下交流電，f =50Hz, T =0.02s , 振針+復寫紙 電火花計時器-------220v交流的，f= 50 Hz, T =0.02s，電火花+墨粉 （摩擦力小，誤差?。? 3、 加速度（速度變化率）：描述速度變化快慢的量。 4、 伽利略：（P45） (1) 伽利略出版的《兩種新科學的對話》一書，奠定了他作為近代力學創(chuàng)始人的地位。 (2) 伽利略的主要貢獻： a、 建立了許多描述運動的基本概念：如平均速度、瞬時速度、加速度等。并認為最簡單的變速運動應該是速度是均勻變化的。 b、 伽利略是第一個把實驗的方法引入科學研究的人。 伽利略首先采用了以實驗檢驗猜想和假設的科學方法。 伽利略創(chuàng)造的科學方法（科學研究過程的基本要素）包含以下幾點： 對現(xiàn)象的一般觀察——→提出假設——→運用邏輯（包括數(shù)學）得出推論——→通過實驗對推論進行檢驗——→對假說進行修正和推廣——→ 伽利略科學思想方法的核心：把實驗和邏輯推理（包括數(shù)學推演）和諧地結(jié)合起來。 C、伽利略理想斜面實驗： ①說明了力和運動的關系-------物體的運動不用力來維持； ②研究了自由落體并外推-------無阻力時，所有物體下落時的加速度a都是一樣的（讓銅球沿阻力很小的斜面滾下，用來“沖淡”重力，運動時間長，容易測量。 d、 發(fā)明了望遠鏡，是“日心說”的擁護者。 5、4種相互作用-------萬有引力、 電磁力、 強相互作用力（核力）、 弱相互作用力 6、摩擦力 ①（P58）把線織成布、把布縫成衣服，靠的是紗線之間靜摩擦力的作用。 ② 雨天，輪胎花紋狀的溝槽，能把輪胎與地面間的水排出，保持兩者的良好接觸以產(chǎn)生足夠的摩擦力。 ③流體阻力 A、 流體的阻力跟物體相對于流體的速度有關，速度越大，阻力越大； 所以，大雨滴落的時速度較大，毛毛雨滴速度小 B、 流體的阻力跟物體的橫截面積有關，橫截面積越大，阻力越大； C、 流體的阻力跟物體的形狀有關，頭圓尾尖的物體阻力小。 7、動力學的奠基者-----------牛頓 牛頓----------在出版的《自然哲學的數(shù)學原理》一書中提出了牛頓三個運動定律。 而牛頓運動定律是---------整個動力學的核心。 （1） 牛頓第一定律 伽利略理想斜面實驗----------說明力不是維持物體運動的原因（力和運動的關系） 笛卡兒-----------（補充和完善了伽利略的觀點）----------提出除非物體受到別的力的作用，否則物體將永遠保持其靜止或運動狀態(tài)，不會轉(zhuǎn)彎而做直線運動。 牛頓--------------最后歸納總結(jié)出牛頓第一定律。 說明：牛頓第一定律是利用 邏輯思維對事實進行分析 的產(chǎn)物，不可能用實驗直接驗證。 描述物體慣性的物理量----------質(zhì)量 牛頓第一定律只適用于慣性參考系，在非慣性參考系中不成立。 （2） 牛頓第二定律 實驗----------P72-------P 73 物理學中國際單位制中的基本單位----------米、千克、秒、開爾文、安培、摩爾----- 基本單位對應的物理量--------------------長度、質(zhì)量、時間、溫度、電流、物質(zhì)的量 在失重（ a ↓）和超重（ a ↑）現(xiàn)象中，地球?qū)ξ矬w的實際作用力并沒有變化。 牛頓第二定律只適用于宏觀、低速。 （3） 牛頓第三定律 作用力與反作用力的關系，不僅適用于靜止物體之間，也適用于運動物體之間，即這種關系與物體的運動狀態(tài)無關，也與參考系的選擇無關。 必修2 一、曲線運動 1、 平拋實驗注意---------先確定原點O位置及x、y軸，再描平拋軌跡。 2、 勻速圓周運動是-----------速率不變的圓周運動； 勻速圓周運動是-----------角速度（周期、頻率）不變的運動。 3、 修筑鐵路時，根據(jù)轉(zhuǎn)彎半徑R和規(guī)定速度v，適當使外軌高于內(nèi)軌，使轉(zhuǎn)彎時所需的向心力幾乎完全由重力G和支持力FN的合力來提供。 4、 離心運動的應用 （1） 洗衣機脫水時---------利用離心運動把附著在物體上的水分甩掉； （2） 無縫鋼管（水泥管等）-------利用離心運動使鋼水離心而趨于圓柱形模子的周壁，冷卻后形成圓柱形鋼管。 離心運動的危害 （1） 汽車轉(zhuǎn)彎時速度v大，所需向心力F > 最大靜摩擦力Fmax 汽車將做離心運動而造成事故。 （2） 砂輪、飛輪等轉(zhuǎn)速過高時，其內(nèi)部分子間的相互作用力不足以提供所需向心力，離心運動會使它們破裂，釀成事故。 二、萬有引力定律 1、P 30 地心說（托勒密）——→日心說（哥白尼的天體運行論）——→第谷（20年的觀測記錄）支持日心說——→開普勒三定律——→牛頓萬有引力定律——→卡文迪許準確測出常量G的數(shù)值。 2、開普勒三定律 （1）所有行星繞太陽做橢圓運動，太陽位于橢圓的一個焦點上； （2）任意一個行星，相等時間t內(nèi)掃過的面積s相等； （3）所有行星的 a3/T2 = K ------都相等，K只與中間天體M 有關。 開普勒關于行星運動的描述為萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)奠定了基礎。 3、牛頓萬有引力定律 （1） 牛頓萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)應用到-------開普勒定律、胡克的研究成果、牛頓第二、第三定律； （2） 萬有引力定律明確地向人們宣告：天上和地上的物體都遵循著完全相同的規(guī)律。其依據(jù)是——月—地檢驗 ① 月球軌道半徑r ≈ 60地球半徑R ； ② 同一物體在月球軌道上受到的引力F1 ≈ 在地面附近受到的引力的 1/ 602 ； ③ 同一物體在月球軌道上的加速度（向心加速度）a1≈在地面附近下落時的加速度 a2（自由落體加速度）的 1 / 602 ； ④ 數(shù)據(jù)表明：a1 = 1/602 a2 所以說，地面物體受到地球的引力、月球受到地球的引力研究太陽有行星間的引力，真得遵從相同的規(guī)律———一切問題就都有相互吸引力———萬有引力。 （3） 牛頓在發(fā)表的傳世之作《自然哲學的數(shù)學原理》中提出 ① 萬有引力定律 ② 牛頓三個運動定律 ③ 牛頓設想人造衛(wèi)星---以很大速度平拋一物，物將不再返回地面----成為一顆人造衛(wèi)星。 （4） 萬有引力定律的成就： ① 成功解釋了天體運動的規(guī)律； ② 可測量天體質(zhì)量； ③ 筆尖下發(fā)現(xiàn)的行星-------海王星的發(fā)現(xiàn)（利用萬有引力定律計算出來的） ④ 正確計算并預言了哈雷彗星的“回歸周期”。 4人造地球衛(wèi)星 （1）v = 7.9 km/s 是 最小的發(fā)射速度，是 最大 的環(huán)繞速度。 （2）v = 7.9 km/s-------第一宇宙速度-------近地勻速圓周運動； 7.9 km/s < v < 11.2 km/s-------做橢圓運動； v = 11.2 km/s-------第二宇宙速度（脫離速度，脫離地球引力）； v = 16.7 km/s-------第三宇宙速度（逃逸速度，逃出太陽系）。 （3）衛(wèi)星繞地球運動時------完全失重------一切以重力G為原理的儀器均不好用。如：天平、水銀氣壓計等。 （4）所有同步地球衛(wèi)星（通訊衛(wèi)星）-------均位于赤道上方，T = 24 h 。 5、經(jīng)典力學的基礎是牛頓運動定律---------適用于宏觀、低速、弱引力；不適用于微觀、高速、強引力。 6、牛頓在把位移、速度、加速度、動量等概念系統(tǒng)化的同時，貢獻出兩個關鍵性的概念------“力”和“質(zhì)量”，并把質(zhì)量和重量區(qū)別開來。 三、機械能 1、伽利略的斜面實驗使人們認識到引入能量概念的重要性。 2、要提高速度會增大牽引力-------必須提高發(fā)動機的額定功率（這就是高速火車、汽車很大型艦船需要大功率發(fā)動機的原因）。 3、重力勢能是地球與物體所組成的“系統(tǒng)”所共有的，而不是地球上的物體單獨具有的。 4、動能定理適用于變力做功和曲線運動，所以，動能定理應用更廣泛， 5、能量守恒定律是最普遍、最重要、最可靠的自然規(guī)律之一。 導致能量守恒定律最后確立的兩類重要事實是： ① 確認了永動機的不可能性； ② 發(fā)現(xiàn)了各種自然現(xiàn)象之間的相互聯(lián)系與轉(zhuǎn)化。 6能源與能量耗散 （1）人類對能源的利用大致經(jīng)歷了三個時期-------柴薪時期、煤炭時期、石油時期。 （2）能量耗散表明：能量在數(shù)量上并未減少，但在可利用的品質(zhì)上降低了。從便于利用的變成不便于利用的了。------這就是能源危機更深層次的含意。------也是“自然界的能量雖然守恒，但還是要節(jié)約能源”的根本原因。 能量耗散從能量轉(zhuǎn)化角度反映出自然界中宏觀過程的方向性。所以能源的利用是有條件的。 能源短缺和環(huán)境惡化已經(jīng)成為關系到人類社會能否持續(xù)發(fā)展的大問題。 選修3—1 一、電場 1、法拉第提出：在電荷周圍存在著電場。 電場、磁場和分子、原子組成的實物一樣具有能量、質(zhì)量和動量-----場與實物是物質(zhì)存在的兩種不同形式。 法拉第引入了電場線和磁感線--------來形象地描述電場和磁場。 2、 避雷針是利用尖端放電來避免雷擊的一種設施。 尖端放電會導致高壓設備上電能的損失-------所以，高壓設備中導體表面盡量光滑------夜間高壓線周圍有時會出現(xiàn)一層綠色光暈。 3、 靜電屏蔽------野外高壓輸電線易受到雷擊，所以，在三條輸電線的上方還有兩條與大地相連的導線，形成一個稀疏的金屬“網(wǎng)”，把高壓線屏蔽起來，免遭雷擊。 4、 電容器：P 30 演示 、 P 32 做一做 5、 帶電粒子在電場中運動 示波器的核心部件是示波管-------原理：帶電粒子在電場中受力偏轉(zhuǎn)------電偏轉(zhuǎn)------用來觀察電信號隨時間變化的情況。 P 36 思考與討論 P 37 密立根實驗 二、恒定電流 1、I = Q/t = nqsv ------ n : 單位體積內(nèi)的電荷數(shù)。 2、電動勢E ①描述電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化成電勢能的本領的量； ②電動勢E 是由電源中非靜電力的特點決定，跟電源的體積無關，也跟外電路無關； ③電動勢E = 電路斷路時的路端電壓。 3、歐姆定律 ①對金屬、電解質(zhì)溶液適用-------（其伏安特性曲線是直線）； ②對氣態(tài)導體（如日光燈管、霓虹燈管中的氣體）和半導體元件不適用------（其伏安特性曲線是非線性的）。 4、電阻 金屬的電阻率隨溫度的升高而增大-------電阻溫度計； 有些合金彈的阻力幾乎不受溫度變化的影響-------常用來制作標準電阻。 三、磁場 1、1820年，丹麥人奧斯特------發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應（電流周圍存在磁場）。 電流磁場的確認容易控制----如電磁起重機、電話、電動機、發(fā)電機以及在自動控制中普遍應用的電磁繼電器等。 2、磁感應強度 B = F/Il = ф/s ---→表示穿過單位面積的磁通量---→磁通密度。 3、安培的貢獻： ①安培提出了著名的分子電流假說-------揭示了磁現(xiàn)象的電本質(zhì)。 ②判斷導線中電流的磁場方向-------安培定則（右手螺旋定則） ③確定了通電導線在磁場中受到的力--------安培力 F = BIL 4、磁電式電流表： ① 原理：通電線圈在磁場中受安培力作用而發(fā)生偏轉(zhuǎn)； ② 最基本的組成部分：磁鐵和放在磁鐵兩極之間的線圈 ③ 表盤刻度均勻的原因：磁極與圓柱間的磁場都沿半徑方向，使線圈無論轉(zhuǎn)到什么位置，它的平面都與磁感線平行。 5通電導線在磁場中受到的安培力--------實際是洛侖茲力的宏觀表現(xiàn)。 6、 電視機顯像管的工作原理--------應用了電子束的磁偏轉(zhuǎn)的道理。 7、 P 98 磁流體發(fā)電機 P100 質(zhì)譜儀--------是測量帶電粒子質(zhì)量、比荷q/m 、及分析同位素的重要工具。 P101 回旋加速器--------用磁場控制軌道，用電場進行加速。 帶電粒子最大動能 EK -----由盒半徑?jīng)Q定。 帶電粒子在盒內(nèi)的加速時間 t = NT = EK /2uq T P103 霍爾效應-------找準在磁場 B中移動的是什么電荷（+、-離子？還是自由電子？） 8、 指南針——-不能在火星上使用 選修3---2 一、物理學史： 1、 奧斯特 發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應。 2、 法拉第 發(fā)現(xiàn)了電磁感應現(xiàn)象，同時他也是第一個引入 場 概念的人，另外，他創(chuàng)造性地用“力線”（即電場線和磁感線）形像地描述“場” 的物理圖景。 3、 對電磁感應定律的發(fā)現(xiàn)做出貢獻的科學家是法拉第、紐曼、韋伯等。 二、教材上的重要內(nèi)容： 1、電路中電動勢的作用實際上是某種非靜電力對自由電荷的作用。 例如：一閉合電路靜止于磁場中，由于磁場強弱的變化，閉合電路內(nèi)產(chǎn)生了感應電動勢。這種情況下，所謂的非靜電力就是感生電場對自由電荷的作用。電子感應加速器就是利用感生電場使電子加速的設備。 例如：一段導線做切割磁感線的運動時相對于一個電源，這時的非靜電力與洛侖茲力有關。 2、利用互感現(xiàn)象可以把能量由一個線圈傳遞到另一個線圈。變壓器就是利用互感現(xiàn)象制成的。 3、變壓器、電動機等內(nèi)部有很大的線圈，當電路中的開關斷開時會產(chǎn)生很大的自感電動勢，使得開關中的金屬片之間產(chǎn)生電火花，造成危害。請舉出避免出現(xiàn)電火花的辦法a、使用油浸開關；b、把大功率用電器的開關裝在金屬殼中。 4、舉出利用渦流的例子：冶煉合金鋼的真空冶煉爐、安檢門檢查金屬物品、探雷器等。 舉出減小渦流的例子：電動機、變壓器的鐵芯用電阻率大的硅鋼片制成，并相互絕緣。 5、交流電中求電量q(q=It=n△Ф∕R )-------用平均值； 求①電功、電熱；②保險絲的熔斷電流③用電設備上標的數(shù)④交流電流表、交流電壓表上的示數(shù)等------用有效值； 電容器所能承受的電壓>交流電的最大值。 6、變壓器原、副線圈中相同的量有f、T、Ф、△ф∕△t 7、遠距離送電可以有兩個途徑來減少輸電損失。一個途徑是：減小輸電線的電阻；另一個途徑是：減小輸電導線中的電流。 8、傳感器是把力、溫度、光、聲-----等非電學量按一定規(guī)律轉(zhuǎn)換為電壓、電流等電學量或轉(zhuǎn)換為電路的通斷。 9、光敏電阻能夠把光照強弱這個光學量轉(zhuǎn)換成電阻這個電學量，是半導體材料，且光越強R↓； 熱敏電阻能夠把溫度這個熱學量轉(zhuǎn)換成電阻這個電學量，且T↑R↓； 霍爾元件能夠把磁感應強度這個磁學量轉(zhuǎn)換成電壓這個電學量。 三、書上作業(yè)題 P9 7t , P13 1---7t , P17 4t ,P18 7t ,P21 2---4t ,P25 1t 3t ,P28 1---5t P44 4t,5t P50 2t 5t 選修3-4 一、機械振動 1、P3如果質(zhì)點X與t遵從正弦規(guī)律-----其振動就是 簡諧振動 ----F∝X，方向總指向0。 2、單擺是一理想化模型，為此，擺球應選擇 質(zhì)量大、體積小的，線要 盡量細、且不可伸長；單擺做簡諧振動條件 θ很?。ú淮笥?0）。荷蘭物理學家惠更斯 確定了計算單擺周期的公式 T=2π√L/g 并指出 T與A、擺球的質(zhì)量m無關。 單擺實驗應注意： ① 振幅不要太大（θ很?。?； ② 擺線要選擇細些的、伸縮性小的、且盡可能長些的；擺球應選擇質(zhì)量大些的、體積小些的。 ③ 測周期時，停表開始計時和終止計時的位置應在 平衡位置O。 ④ T=t(n次全振動所用時間)/n（全振動次數(shù)），L=l（懸點到球心間距離）+球半徑。 ⑤ 由T=2π√L/g→g=4π2L/T2 L=g/4π2 T2∝T2 K=g/4π2 3、驅(qū)動力頻率f= 受迫振動頻率f ，不一定=固有頻率f。但當驅(qū)動力f=固有頻率f---共振。 共振的例子：鐘響磬鳴 利用共振的例子：共振篩、轉(zhuǎn)速計P19 避免共振的例子：軍隊過橋應便步，輪船航行應改變航向和航速 二、機械波 1、發(fā)聲體振動時在空氣中產(chǎn)生的聲波是 縱波。聲波不僅能在空氣中傳播，也能在 液體、固體中傳播。 2、介質(zhì)中有機械波傳播時，介質(zhì)本身 并不隨波一起傳播，而是在平衡位置附近振動，波傳播的是波源的能量和振動形式（傳遞信息），所以，波是傳遞 能量 的一種方式。 3、把正弦波也叫 簡諧波 ，當介質(zhì)中有正弦波傳播時，介質(zhì)的質(zhì)點在做 簡諧運動。 4、在波動中，各質(zhì)點的振動周期T=波源周期T，但在介質(zhì)中傳播速度由介質(zhì)本身性質(zhì)決定。機械波從空氣進入水中，其頻率f 不變，波速v 變大，波長λ 變大。 5、打雷時聽到的隆隆聲可以持續(xù)很久，原因之一就是聲波在地面、云層以及山谷間發(fā)生了 多次反射。 6、“聞其聲，不見其人”，其間的物理現(xiàn)象是：“聞其聲”-----聲波的衍射，不見其人-----光波的直線傳播。 7、產(chǎn)生干涉的必要條件是：兩列波的 f 相同。 干涉、衍射 等是波特有的現(xiàn)象。 8、交警測車速的做法是：向行進中的車發(fā)射頻率已知的超聲波，同時測量反射波的頻率，根據(jù)反射波頻率變化的多少就能知道車的速度，其利用了 多普勒效應。醫(yī)用“彩超”其實是向人體內(nèi)發(fā)射頻率已知的超聲波，超聲波被血管中的血液反射后又被儀器接收，測出反射波的頻率變化，就能知道血流速度。其利用了 多普勒效應。 9、聲波的波長范圍（1.7cm-----17m），所以聲波易發(fā)生 衍射。 人耳能感覺到的聲波的頻率范圍（20Hz----20000Hz）,高于20000Hz------超聲波。 三、光 1、光的本性是：光具有波、粒二象性。 這里所說的“粒子性”已不同于過去所說的“微粒”說。 能證明光具有波動性的例子：托馬斯楊的雙縫干涉實驗、衍射、偏振。尤其是麥克斯韋 預言了電磁波的存在，并認為光也是一種電磁波，且 赫茲 用實驗證實了這種假設后，光的電磁說使光的波動理論發(fā)展到相當完美的地步，取得了巨大成就。 能證明光具有粒子性的例子：光電效應、康普頓效應。 2、光在兩種介質(zhì)分界面上 同時 發(fā)生 反射和折射。 折射率n=sinθ1/sinθ2 =c/v > 1 θ1 ---必為 真空或空氣中的角。 3、光的干涉 ①原理：把一束光拆成兩束頻率相同的光。 ②現(xiàn)象：單色光----等間距明暗相間條紋 白光------彩色條紋 ③加強區(qū)------△S=nλ 減弱區(qū)------△S=(2n+1)λ/2 條紋間距----△X=L/d λ 波長越長，條紋越寬。 4、薄膜干涉例子：彩色的肥皂泡、雨后水面上的彩色油膜、鏡頭前的增透膜、檢查表面平整度---- 原理：膜的前后兩面的反射光 相互疊加產(chǎn)生的。 鏡頭前的增透膜：膜的上表面與 玻璃表面 的反射光疊加發(fā)生干涉。膜的厚度不同，鏡頭的顏色有不同。 5、色散： 紅 紫 頻率f 小 大 折射率n 小 大 波長λ 大 小 波速v 大 小 臨界角C 大 小 6、光的衍射： ①發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象條件：障礙物或孔的大小≤λ ②現(xiàn)象：間距不等的明暗相間條紋，泊松亮斑（中間是障礙物）。 對于衍射現(xiàn)象的研究表明，我們平時說的“光沿直線傳播”只是一種特殊情況。 7、太陽、電燈等光源直接發(fā)出的光其各個方向的振動都有-------自然光 而我們通常看到的絕大部分光-------都是不同程度的偏振光。 如自然光在玻璃、水面、木質(zhì)桌面等表面反射時，反射光和折射光都是偏振光，且入射角變化時，偏振的程度也有所變化。 光的偏振的應用： ① 拍攝水中游魚時，在鏡頭前裝一偏振片，以減弱反射光 而使景像清晰。 ② 電子表的液晶顯示也用到了偏振光，其構(gòu)造是兩塊透光方向相互垂直 的偏振片當中插進一個液晶盒，且上下是刻成數(shù)字形狀的電極板。 ③ 立體電影：看立體電影時要戴上特制眼鏡，這副眼鏡就是一對透振方向相互垂直的偏振片。 8、全反射 發(fā)生全反射條件：①光從光密介質(zhì)射入 光疏 介質(zhì)； ②入射角 等于或大于 臨界角。 sin C =1/n n↑ C↓ 例子：①水中氣泡看起來特別明亮------原因是光從水中射向氣泡時，一部分光在界面上發(fā)生了 全反射 的緣故。 ②潛水員看岸上的所有景物，都出現(xiàn)在一個 倒立的圓錐內(nèi) ，且 θ= 2C.且岸上的景物變高了。 ③全反射棱鏡：與平面鏡相比，反射率 高 ，且在光學儀器中用來 改變光的方向。 ④光導纖維：“光纖通信”就是利用了 全反射 的原理。其內(nèi)芯的折射率 > 外套的折射率。光纖通信的優(yōu)點是 容量大 ，傳輸過程 衰減小，抗干擾性強。 醫(yī)用內(nèi)窺鏡也是用 光導纖維 制成。 四、電磁波 1、P78麥克斯韋電磁場理論：變化的磁場產(chǎn)生 電場 ，變化的電場產(chǎn)生 磁場 。 2、電磁波 一個偉大的預言------空間可能存在 電磁波 ------如果在空間某區(qū)域中有 周期性變化 的電場，那么，它就在空間引起 變化的磁場 ，這個變化的磁場又引起新的變化的電場-----于是，變化的電場 和 變化的磁場 交替產(chǎn)生，由近及遠地 向周圍傳播 ，就形成了 電磁波。 根據(jù)麥克斯韋電磁場理論，電磁波在真空中傳播時，它的電場強度E 與 磁感應強度B 相互垂直 ，而且，二者均與波的傳播方向 垂直 。因此，電磁波是 橫波 。也就是 E 與 B 這兩個物理量隨時間 和空間 做周期性 的變化。 麥克斯韋還指出：光就是電磁波。 因為，①電磁波在真空中的速度v = c ； ②光與電磁波都能在真空中傳播。 3、麥克斯韋不僅預言了電磁波的存在，而且揭示了電、磁、光現(xiàn)象在本質(zhì)上的統(tǒng)一性，建立了完整的電磁場理論。 4、把天才的預言變成世人公認的真理，是德國科學家 赫茲，赫茲用實驗證實了麥克斯韋關于光的電磁理論，在人類歷史上第一次捕捉到了電磁波。他還通過測量證明，電磁波在真空中的速度v=c，他還通過實驗觀察到了電磁波的反射、折射、干涉、衍射和偏振等現(xiàn)象。 5、電磁波的發(fā)射和接收 ①電磁波的發(fā)射： 要有效發(fā)射電磁波，振蕩電路必須具有如下特點： 第一：要有足夠高 的振蕩頻率------f↑,發(fā)射電磁波的本領越大； 第二：振蕩電路的電場和磁場必須分散到盡可能大的空間------采取開放電路。 要讓發(fā)射出去的電磁波傳遞信號，就要在發(fā)射出去前對電磁波進行 調(diào)制，讓電磁波隨著待傳遞的信號而變化。調(diào)制分調(diào)頻和調(diào)幅兩種方法。 ②電磁波的接收： 先進行調(diào)諧（電諧振---選臺）------當接收電路的固有頻率等于收到的電磁波的頻率時，接收電路中產(chǎn)生共振（電諧振） 再進行解調(diào)-------把聲音信號或圖像信號從高頻電流中還原出來（該過程是調(diào)制的逆過程） 6、電磁波譜 由波長大（頻率小）→波長?。l率大） 無線電波-----通信、廣播及其他信號傳輸； 紅外線-------是一種光波（不可見光），具有熱效應，一切物體都發(fā)射紅外線，利用紅外遙感進行勘測。 可見光-------①天空為什么是亮的------因為大氣把陽光向各個方向散射。 ②太空為什么是暗的-----因為太空沒有大氣，所以陽光不能被散射。 ③天空為什么是藍的-----因為波長短的光更容易被大氣散射。 ④ 傍晚的陽光比較紅-----傍晚的陽光中藍光、紫光大部分被厚厚的大氣層吸收掉了，剩下紅光、橙光。 紫外線------能量較高，可用來殺菌消毒，具有熒光作用（使不可見光變成可見光）。 X射線-----醫(yī)用透視，機場安檢，工業(yè)探傷。 r射線-----能量大，穿透能力最強，可醫(yī)用治癌，探測金屬內(nèi)部缺陷。 電磁波具有能量，電磁波是一種物質(zhì)，是物質(zhì)存在的另一種形式。 五、相對論 1、狹義相對論 的兩個基本假設： ①在不同的慣性參考系中，一切物理規(guī)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。（光速與光源、觀察者間的相對運動無關）。 2、幾個結(jié)論： ①動尺變短-----一條沿自身長度方向運動的桿，其長度總比桿靜止時的長度?。ㄈ俗兪萘耍?。 ②動鐘變慢-------飛船上的時間進程、生命過程變慢了。 即相對論認為：空間和時間與物質(zhì)的運動狀態(tài)有關。 而經(jīng)典理論認為：空間和時間與物質(zhì)的運動狀態(tài)無關。 ③動質(zhì)量變大 3、廣義相對論 ①在任何參考系中，物理規(guī)律都是相同的。 ②等效原理------一個均勻的引力場與一個做勻加速運動的參考系等價。 廣義相對論的預言與證實：時間變慢（引力紅移）；光線彎曲（引力使光線彎曲）。 六、書上作業(yè)題 P5 3--4 P10 1—4 P12 1—4 P17 1—4 P21 1—4 P26 1—3 P28 1—4 P31 1—5 P35做一做 P36 1—3 P38說一說 P38 1—2 P41 1—3 P44 1—2 P50 5—6 P55 1—3 P59 3—5 P63 2—3 P67 2 P72 1—6 P79 1—3 P96 1--3 選修3----5 一、動量守恒定律 1、法國科學家 笛卡兒 最先提出 動量具有守恒性 思想。認為動量P = m 速率。惠更斯 在一篇論文中明確指出動量具有方向性和守恒性，可以認為是動量守恒關系的最初表述。 牛頓把笛卡兒的定義做了修改，明確動量P = m 速度，這樣就更清楚地表述動量的方向性及其守恒關系。 2、動量守恒定律與牛頓運動定律----------P10會推導。 3、牛頓運動定律只適用于 宏觀、低速，且用牛頓運動定律解題時，要涉及整個過程中的力，如是變力，解題很不方便。動量守恒定律適用于目前為止物理學研究的一切領域。它只涉及過程始末兩個狀態(tài)，與過程中力的細節(jié)無關。 4、反沖：一個靜止的物體，在 內(nèi)力 的作用下分裂為兩個部分，一部分向某個方向運動，另一部分必然向相反的方向運動。 反沖的例子：章魚游泳、噴氣式飛機、火箭、射擊------- P19思考與討論 二、波粒二象性 1、一切物體都在輻射電磁波，且 輻射強度 按波長的分布情況隨物體的溫度變化而變化。普朗克 為了研究 黑體輻射，引入了 量子化 觀點。 2、光的粒子性----------光電效應、康普頓效應 ⑴光電效應 ① 飽和電流------當光強（單位時間內(nèi)發(fā)射的光子數(shù)）一定時，隨著正向電壓U ↑，I↑,但I↑到某一值后，隨著U↑而I不變。 入射光越強，飽和電流越大，因為，單位時間內(nèi)發(fā)射的光電子個數(shù)增多。 ② 遏制電壓------遏止電壓的存在，意味著飛出來的光電子具有一定的 初速度。而光電子的 能量 只與入射光的頻率v有關，而與入射光的強弱無關。 發(fā)生光電效應的時間t <10-9s（瞬時性） ③ 愛因斯坦 成功解釋了光電效應。 愛因斯坦光電方程 hv =w + Ek 飛出的光電子的最大初動能Ek------由入射光頻率v決定，與光的強弱無關。 飛出的光電子個數(shù)--------由入射光強度決定。 美國物理學家 密立根 利用實驗證實了愛因斯坦方程的正確。 P33思考與討論 例題 ⑵康普頓效應 光子與物質(zhì)微粒相互作用時，光子的波長λ變大了------這個現(xiàn)象稱為康普頓效應。 光電效應表明：光子具有能量； 康普頓效應表明：光子具有動量。 總結(jié)：光的本性-----光具有波粒二象性 波動性-----托馬斯楊的雙縫干涉實驗、衍射、偏振 粒子性-----光電效應、康普頓效應 E = hv P = h/λ E、P----描述物質(zhì)的粒子性的物理量 V、λ-----描述物質(zhì)波動性的物理量 粒子性←----- h ------→波動性 h是架起粒子性與波動性之間的橋梁。 3、德布羅意波-------也叫物質(zhì)波 每一個運動的粒子都與一個對應的波相聯(lián)系（即實物粒子也具有波動性） 實物粒子的能量 E = hv 實物粒子的動量 p = h/λ----→ λ=h/p 電子的衍射實驗--------有力地證明了電子（實物粒子）具有波動性。 實物粒子具有波動性的例子-------顯微鏡 由λ=h/p 可知，P↑，λ↓。其顯微鏡的分辨本領越高（質(zhì)子流比電子流分辨本領高） 4、概率波 讓光子一個一個到達熒光屏-------①少量-----無規(guī)律；②大量-----明暗相間條紋。 可見，光的波動性 不是光子之間 的 相互作用 引起的，而是 光子自身固有的性質(zhì)。 明條紋-------光子出現(xiàn)的概率大； 暗條紋-------光子出現(xiàn)的概率小。 即光子在空間出現(xiàn)的 概率 可以通過波動的規(guī)律確定-------光波是一種概率波 同理，物質(zhì)波也是一種概率波。 三、原子結(jié)構(gòu) 1、電子的發(fā)現(xiàn) 1897年湯姆孫電子的發(fā)現(xiàn)-------說明原子不是組成物質(zhì)的最小微粒（原子具有復雜結(jié)構(gòu)） P48 思考與討論-------測比荷 q/m 2、原子模型 ⑴湯姆孫-------棗糕式模型；③ ⑵盧瑟福-------α粒子大角度散射實驗-------原子核式結(jié)構(gòu)模型-------可推算核半徑。 α粒子散射實驗現(xiàn)象-------①絕大多數(shù)------基本沿原方向前進； ②少數(shù)---------發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn) 原子核式結(jié)構(gòu)模型：原子是由核和核外電子組成，核集中了全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量，核外電子繞核旋轉(zhuǎn)。 原子半徑數(shù)量級：10-10m 原子核半徑數(shù)量級：10-15m ⑶玻爾原子模型 ① 核外電子的軌道量子化和能量量子化 電子在這些軌道上繞核的轉(zhuǎn)動是穩(wěn)定的，不吸收也不向外輻射電磁波。 ② 原子從一個能級 躍遷 到另一個能級，要 吸收 或 輻射 一定頻率的光子 hv =EN – Em 玻爾原子模型成功解釋了氫光譜，但對復雜的原子光譜 就解釋不了。原因是：核外電子無特定軌道，電子出現(xiàn)在哪是按概率分布的。 3、光譜 光譜分析 （1）連續(xù)光譜-------含有一切波長 （2）線狀譜---------也叫原子的特征譜線 ①各種原子的發(fā)射光譜都是線狀譜，且不同原子的線狀譜不同； ②利用特征譜寫可鑒別溫州或青島物質(zhì)的組成成分------光譜分析------靈敏度高 （3）太陽光譜中暗線含義-------太陽高層大氣中含有與暗線所對應的元素。 （4）氫原子光譜------是線狀譜，在可見光區(qū)域：1/λ=R(1/22 -1/n2) (n=3、4----) 四、原子核 1、天然放射現(xiàn)象------衰變 （1）天然放射現(xiàn)象-------說明原子 核 具有復雜結(jié)構(gòu)（核可分） 法國科學家貝克勒爾發(fā)現(xiàn)了鈾和含鈾的礦物的天然放射現(xiàn)象-----從而揭示出原子核具有復雜結(jié)構(gòu)。 天然放射現(xiàn)象中放射出的是 α射線、β射線、r射線 α射線----- 24He (氦核) C/10 電離能力最強，穿透能力最弱，一張紙能擋?。? β射線----- -10e （電子）C 99℅ 電離能力較強，穿透能力較弱，能穿透幾厘米厚的鋁板 г射線-----光子 C 電離能力最弱，穿透能力最強，能穿透幾厘米厚的鉛板和幾十厘米厚的混凝土。 （2）衰變-----原子核放出α粒子或β粒子的變化叫衰變。 原子核衰變時，電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)都守恒。 α衰變(2 11H + 2 1 0n---→ 42H e): 例：23892 U---→ 23490Th + 42He β衰變（10n ---→ 11 H + 0-1e ）: 例： 23490Th---→ 23491 Pa + 0-1 e r衰變 ：發(fā)生α、β衰變時，核處于高能級，它要向低能級躍遷，能量就以r射線形式輻射出來。 （3） 半衰期：是大量核衰變的統(tǒng)計結(jié)果，對少量核不適用。 （4） 天然放射現(xiàn)象（包括半衰期）------與單質(zhì)還是化合物無關，也不受溫度、壓強的影響。 因為：元素的化學性質(zhì)決定于核外電子，所以，射線與核外電子無關，來自于核內(nèi)------說明原子核內(nèi)部具有復雜結(jié)構(gòu)，原子核可分。 2、原子核的人工轉(zhuǎn)變 放射性同位素 （1）原子核的人工轉(zhuǎn)變 盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子并預言中子存在 發(fā)現(xiàn)質(zhì)子方程 42 He + 147N --→ 178O + 11H 查德威克發(fā)現(xiàn)中子 發(fā)現(xiàn)中子方程 42He + 94Be --→ 126C + 10n 原子核由質(zhì)子和中子組成，質(zhì)子和中子統(tǒng)稱為核子。 （2）人工放射性同位素 約里奧—居里夫婦（小居里夫婦）發(fā)現(xiàn)了人工放射性同位素 發(fā)現(xiàn)方程 42He + 2713AI --→ 3015P + 10n 3015P ---→ 01e + 3014Si 天然放射性元素很少，但人工制造的放射性同位素卻有1000多種。 人工放射性同位素優(yōu)點：a、放射強度容易控制； b、半衰期短，核廢料好處理。 人工放射性同位素應用：a、工業(yè)部門用射線測厚度； b、醫(yī)療治癌； c、r射線使種子的遺傳基因發(fā)生變異，培育優(yōu)良品種，還能殺菌，延長保質(zhì)期； d、做示蹤原子。 （3）射線的危害與防護 危害： ① 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； ② 放射性物質(zhì)對水源、空氣和工作場所造成放射性污染。 防護： ① 嚴格遵守操作規(guī)程； ② 反應堆外面需要修建很厚的水泥層，用來屏蔽裂變產(chǎn)物放出的各種射線； ③ 核反應堆中的核廢料具有很強的放射性，需要裝入特制的容器，深埋地下。 3、四種基本相互作用 核力與結(jié)合能 （1）四種基本相互作用 ①萬有引力； ②電磁力； ③強力（核力）； ④ 弱相互作用（發(fā)生β衰變的原因）。 （2）核力特點： ①強相互作用力------在核的尺度內(nèi)，核力庫侖力； ③ 核力是短程力， 0.810-15m< d < 1.510-15m ---------吸引力 0.810-15m> d --------------------斥力 ③只有 相鄰兩核子間 才有核力的作用。 (3)結(jié)合能： ①原子核越大，結(jié)合能越高，但穩(wěn)定性不一定高。有意義大手筆計劃內(nèi)（今河南禹核子數(shù)之比）-------也較平均結(jié)合能。 且比結(jié)合能越大，原子核越穩(wěn)定。 釋放的核能為 由 E = m C2 可得 △E = △m C2 (1u →931Mev) 釋放的核能與質(zhì)量虧損成正比 ③ 釋放核能的辦法 核裂變 某裂變反應方程： 23592U + 10n ---→ 14456Ba + 8936Kr + 3 10n 例子：原子彈、核電站（核反應堆）等-------都是利用重核裂變的鏈式反應制成的。 核反應堆： a、 鈾塊體積V > 臨界體積 b、 石墨、重水和普通水（也叫輕水）--------使快中子變?yōu)槁凶拥穆瘎? C、鎘 棒（吸收中子的能力很強）（也叫控制棒）-------調(diào)節(jié)中子數(shù)目以控制反應速度。 d、水或液態(tài)的金屬鈉等液體-------在反應堆內(nèi)、外循環(huán)流動，把反應堆內(nèi)的熱量傳輸出去，用于發(fā)電，同時也使反應堆冷卻。 核聚變（熱核反應） 21H + 31H --→ 42He + 10n + 17.6Mev 例子：氫彈、太陽------- 核聚變的優(yōu)點： ① 輕核聚變產(chǎn)能效率高； ② 地球上聚變?nèi)剂系膬α控S富； ③ 輕核聚變安全、清潔； ④ 核廢物數(shù)量少，好處理。 主要物理學家及其貢獻 伽利略———第一個把實驗引入物理的人、理想斜面實驗、牛一定律、自由落體、引入平均速度、瞬時速度、加速度等概念 牛頓———發(fā)現(xiàn)牛一、二、三定律、萬有引力定律 密立根———測出電子電量 富蘭克林———命名+、—電荷 法拉第———提出“電場、磁場”概念，并引入電場線、磁感線；發(fā)現(xiàn)電磁感應定律，揭示了磁現(xiàn)象與電現(xiàn)象的關系 奧斯特———發(fā)現(xiàn)電能生磁 （3-4）麥克斯韋———提出電磁場理論，并預言電磁波存在；赫茲———用實驗證實電磁波存在 愛因斯坦———成功解釋光電效應現(xiàn)象，說明光的粒子性；相對論 （3-5）湯姆孫———發(fā)現(xiàn)電子，說明原子可分 盧瑟?！靓亮Ｗ哟蠼嵌壬⑸鋵嶒灒f明原子是核式結(jié)構(gòu)；發(fā)現(xiàn)質(zhì)子，并預言中子的存在 玻爾原子模型———核外軌道量子化、能級量子化 查德威克———發(fā)現(xiàn)中子 貝克勒爾———發(fā)現(xiàn)天然放射性，說明核具有復雜結(jié)構(gòu)，核可分