物理选修三

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物理选择性必修三

• 分子动理论
  • 油膜实验
    • 思路
      • 粗略测量油酸分子的直径
      • d=V/S
      • 注意事项
        • 痱子粉不要太多
        • 水盘水平放置，水盘应与水面距离较小
        • 待油膜稳定后才开始计数
        • 计算是注意单位统一
      • 误差分析
        • 油酸中含有大量的酒精
          • 不影响结果
          • 因为酒精很快会挥发掉
        • 多或少计了滴数
          • 结果偏大或偏小
          • 体积T变化
        • 取或舍去所有不足一格的方格
          • 结果偏小或偏大
          • 面积S变化
  • 分子热运动和分子力
    • 扩散现象
      • 实质：分子的无规则运动
      • 影响因素：物态，温度和浓度差
      • 注意：扩散会停止而分子的热运动不会停止
    • 分子热运动
    • 布朗运动
      • 概念：悬浮在液体或气体中的固体颗粒做无规则运动的现象
      • 影响因素
        • 微粒越小，布朗运动越明显
        • 温度越高，布朗运动越剧烈
      • 注意：布朗运动是肉眼看不到的；而机械运动则可以看到，如"尘埃”的运动
    • 分子力
      • r=ro
        • 分子力为零，分子势能最小（不为0）
          • r<ro
            • 分子力为斥力，
              • r>ro
                • 分子力表现为引力
      • 实质是一种电磁力
      • 斥力和引力
      • 分子间存在空隙
      • r<ro时，r减小，分子力做负功，分子势能增大
        • r>ro时，r增大，分子力做负功，分子势能增大
  • 气体分子运动的统计规律（正态分布曲线）
    • 规律”中间多，两头少“
      • 注意：也有少量气体分子不遵循此规律，这是对大量气体而言
    • 温度升高，气体分子的平均速率（动能）增大
• 气体，液体和固体
  • 气体实验（I）
    • 玻意尔定律
      • 一定质量的气体，在温度不变的情况下，气体压强P与气体体积V呈反比
    • C=PV
      • V=LS
    • C只与气体的温度，种类和状态有关
    • 适用条件
      • 温度和质量不变
      • 温度不太低，压强不太大
  • 气体实验(II)
    • 查理定律
      • 一定质量的某种气体，在体积不变的情况下，气体压强P随温度T的升高而增大
    • P-T图像
      • 特点：斜率越大，体积小；
    • 盖-吕萨克定律
      • 一定质量的某种气体，在压强不变的情况下，气体体积V随温度T的升高而增大
    • V-T图像
      • 特点：斜率越大，压强越小
    • 注意：适用在温度不太低，压强不太大（气体会液化）
    • 都与热力学温度T成正比，与摄氏温度t呈线性关系
  • 气体实验定律的微观解释
    • 气体内部的压强处处相等（由温度和单位体积内的分子数（摩尔数）决定）
    • 气体压强就是大量气体分子作用在器壁单位面积上的平均作用力
    • 玻意尔定律的解释：在分子平均动能不变下，体积变小，分子的密集程度增大，气体压强增大
    • 查理定律的解释：体积不变时，即分子的密集程度不变，温度升高，分子的平均动能增大，气体的压强增大
    • 盖-吕萨克定律的解释：温度升高时，分子的平均动能增大，只有气体的体积同时增大，才能使分子的密集程度减小，才能保持压强不变
      • ρ=m/V
    • 理想气体
      • 概念：在任何温度，任何压强下都遵循气体实验定律的气体
      • 理想气体状态方程
        • PV/T=C（常量）
      • 与分子势无关，只与分子的动能有关，即和温度有关
    • 都是在一定质量的某种（理想）气体和温度不太低，压强并不太大的条件下
  • 液体表面的张力
  • 晶体
    • 多晶体
      • 特征：各向同性，无规则外形，有确定的熔点
    • 单晶体
      • 特征：各向异性，有规则外形，有确定的熔点
    • 非晶体
      • 特征：各向同性，无规则外形，无确定的熔点
    • 液晶
      • 具有流动性，介于液态和固态的一种中间态
    • 重点
      • 同一种物质微粒可能形成不同的晶体结构
        • 如：金刚石和石墨
      • 晶体和非晶体在一定条件下可以相互转化
        • 如：天然水晶熔化后在凝固成石英玻璃
  • 新材料
    • 半导体材料，纳米材料，超材料
• 热力学定律
  • 热力学第一定律
    • 物体的内能
      • 概念：所有分子热运动的动能和分子势能的总和
      • 决定因素：温度T，物质的量n,体积V共同决定
      • 改变内能的方式
        • 做功
          • 实质：能量的转化
        • 热传递
          • 实质：能量的转移
        • 两者等效但不相同
      • 注意
        • 内能永远不为零
        • 看清“绝热”，“体积不变”等字眼
    • 热力学第一定律及其应用
      • 表达式:ΔU=Q+W
  • 能量守恒定律及其应用
    • 能量守恒定律
      • 内容
    • 第一类永动机失败
      • 原理：不需要任何动力或燃料，却能不断地对外做功的机器
      • 违背了能量守恒定律
  • 热力学第二定律
    • 内容
      • 克劳修斯的表述：热量不能自发地从低温物体传递到高温物体，或者不可能使热量由低温物体传递到高温物体，而不引起其他变化
      • 开尔文表述：不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不产生其他影响
      • 两种表述等价性
    • 实质
      • 揭示大量分子参与宏观过程的方向性
      • 微观解释：一切自然过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行
    • 热平衡
    • 第二类永动机
      • 虽然不违背能量守恒定律，但违背了热力学第二定律
    • 机械能与内能转化的方向性
      • 机械能可以全部转化为内能，但内能却无法全部用来做功转化为机械能，而不产生其他影响
      • 因此热机的效率总是低于1
    • 热力学第二定律的其他描述
      • 一切宏观自然过程的进行都具有方向性
      • 气体向真空的自由膨胀是不可逆的
        • 气体不做功，内能不变，温度不变
• 波粒二象性
  • 光电效应及其意义
    • 概念
      • 某金属在光的照射下发射电子的现象
    • 新名词
      • 光电子
      • 光电流
        • 光电流达到饱和的状态，称为“饱和光电流”
      • 遏制电压
        • 在反向的电压下，光电流减小为零时的电压
      • 逸出功
        • W=hVo
    • 光电效应方程
      • hV=Ek+W
    • I=nhV
    • 能量子的假说
      • 普朗克的黑体研究
        • 提出能量是不连续的
      • 爱因斯坦的光子假说
        • ε=hV
    • 注意
      • 遏制电压只与入射光频率有关
      • 最大初动能与入射光频率不成正比关系
      • 在入射光频率不变的情况下，随着光照强度的增强，光电流也越强
      • 逸出功为常数，由金属的性质决定
  • 波粒二象性
    • 粒子性
      • 光电效应
      • 康普嘞效应
        • 实验现象
          • 在研究石墨对X射线的散射时，发现一部分散射出来的X射线波长变长
    • 波动性
      • 杨氏双缝干涉实验
      • 光的单缝衍射实验
    • 频率高，波长短，粒子性特征明显，反之
  • 德布罗意波
    • 假说
      • 实物粒子和光一样具有波粒二象性
    • 公式：P=h/λ
    • 电子衍射
      • 证明实物粒子具有波粒二象性
    • 物质波
  • 不确定性关系
    • 微观粒子的位置与动量不可同时被确定下来
    • ΔxΔp≥h/4π
    • 因此不能用“轨迹”来描述粒子的运动，只能用概率波做统计性的描述
• 原子与原子核
  • 原子的结构
    • 组成
      • 原子核
        • 质子
        • 中子
      • 核外电子
    • 汤姆孙发现电子，敲开原子世界的大门
    • 卢瑟福α散射实验
    • 氢原子光谱
    • 原子的能级结构
      • 电子绕原子核运动的轨道半径是分立的
      • 这些分立的能量值被称为原子的”能级“
      • hV=Em－En
  • 放射性元素的衰变
    • 分类
      • 天然放射性元素和人工放射性元素
    • 常见的射线
      • α射线
        • 带电粒子流（正电），电离能力强，穿透能力弱
      • β射线
        • 高速电子流（接近光速），电离能力较弱，穿透能力较强
      • γ射线
        • 属于电磁波（不带电）电离能力弱，穿透本领强
    • 衰变类型
      • α衰变
      • β衰变
      • γ衰变
    • 遵循质量数守恒和电荷数守恒
    • 发生α衰变，或β衰变时，都伴随着γ辐射
    • 半衰期是一个具有统计意义的物理量
  • 核力与核反应方程
    • 核力
      • 强相互作用力
      • 弱相互作用力是引起β衰变的原因
      • 短程力
    • 核力具有饱和性
      • 核子只对相邻的少数核子产生较强的引力，而不是所有核子都发生作用
    • 结合能
      • 核子结合成原子时发出一定的能量
    • 比结合能
      • 结合能与核子数的比
    • 质能方程
      • E=mc²
  • 放射性同位素
    • 分类
      • 天然放射性同位素和人工放射性同位素
        • 化学性质完全相同，物理性质有明显差异
    • 应用
      • 工业
      • 农业
        • γ射线的贯穿本领和生物作用
      • 医疗上
      • 示踪原子
        • 多数用β射线
  • 裂变和聚变
    • 核裂变
      • 实质
        • 重核分裂成两个或多个中等质量的原子核
      • 条件
        • 发生链式反应
          • 条件
            • 铀块的体积或质量大于临界体积或质量
            • 有慢中子轰击
      • 核电站
        • 核心设施
          • 反应堆
        • 燃料
          • 铀棒
        • 慢化剂
          • 石墨或重水或普通水
        • 控制棒
          • 镉棒
            • 控制反应速度
      • 减速剂
        • 提高中子的利用率
      • 应用
        • 原子弹
        • 核力发电
    • 核聚变
      • 实质
        • 两个轻核结合成质量较大的原子核
      • 条件
        • 超级高温
      • 特点
        • 不可控
        • 一旦发生就不需要外界给它能量，靠自身产生的热就可以使反应进行下去
      • 优点
        • 产能效率高
        • 聚变燃料的储能丰富
        • 安全，清洁，废物少，易处理
      • 应用
        • 氢弹