高中物理选修3-4、3-5知识点总结

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高中物理选修3-4、3-5知识点

总结

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高中物理选修3-4知识点总结

一、机械波

1．波的特征量及其关系

（1）波长：波动过程中，对平衡位置的位移总相等的两相邻质点的距离叫波长；（2）频率：波的频率由波源的振动频率决定，在任何介质中，频率保持不变；（3）机械振动在介质中的传播的距离和所用时间的比值叫波速，波速由介质本身的性质所决定（若光还和光的频率有关），在不同介质中波速是不同的。（v =λ/T ）

2．介质中质点运动的特征：（1）每个质点都在自己平衡位置附近作振动，并不随波迁移；（2）后振动的质点振动情况总是落后于相邻的先振动的质点的振动

3．波动图象

（1）规定用横坐标x表示在波的传播方向上各个质点的平衡位置，纵坐标y表示某一时刻各个质点偏离平衡位置的位移，连结各质点位移量末端得到的曲线叫做该时刻波的图象

(2)用“同侧法”判断波动图像中质点的速度方向，用作切线判断振动图像中质点的速度方向

（3）在一个周期内质点沿y轴振动通过路程4A，1/4个周期不一定是A；波沿x轴匀速传播λ，1/4个周期一定是λ/4

4、波长、波速和频率（周期）的关系：v =△x/△t=λf=λ/ T。

5、波绕过障碍物的现象叫做波的衍射，能够发生明显的衍射现象的条件是：障碍物或孔的尺寸比波长小，或者跟波长相差不多。d≤λ(超声波（它是机械波非电磁波）定位原理：频率大，波长小不易衍射，直线传播性好)

6、产生干涉的必要条件是：两列波源的频率必须相同，干涉区域内某点是振动最强点还是振动最弱点的充要条件：（1）最强：该点到两个波源的路程之差是波长的整数倍，即δ=nλ；（2）最弱：该点到两个波源的路程之差是半波长的奇数倍δ= ；，即。根据以上分析，在稳定的干涉区域内，振动加强点始终加强；振动减弱点始终减弱。(振动加强的点还是做简谐运动，某时刻位移可能为零)

7、声波是纵波，能在空气、液体、固体中传播．声波在固体中波速大于液体大于气体．

8、多普勒效应：当波源或者观测者相对于介质运动时，观测者会发现波的频率发生了变化，这种现象叫多普勒效应。当波源与观察者相互靠近时，观察者“感觉”到的频率变大。 当波源与观察者相互远离时，观察者“感觉”到的频率变小。 （注意：波源实际频率不变） 现象：多普勒测速仪、“红移”、“彩超”。

二、电磁波

9、麦克斯韦理论（赫兹用实验证明其理论是正确的） (1)变化的磁场能够在周围空间产生电场，变化的电场能够在周围空间产生磁场。

(2)均匀变化的磁场产生稳定的电场，均匀变化的电场产生稳定的磁场．

(3)振荡的(即周期性变化的)磁场产生同频率的振荡电场，振荡的电场产生同频率的振荡磁场．

10、电磁场： 变化电场在周围空间产生磁场，变化磁场在周围空间产生电场，变化的电场和磁场成为一个完整的整体，这就是_电磁场__．

11、电磁波麦克斯韦预言、赫兹电火花实验证实 (1)定义：交替产生的振荡电场和振荡磁场向周围空间的传播形成电磁波．

(2)特点：①电磁波是横波．在电磁波中，每处的电场强度和磁感强度的方向总是_垂直_，且与电磁波的传播方向_垂直_ ； ②任何频率的电磁波在真空中的传播速度都等于3×108m/s；③电磁波的传播速度等于波长与频率的乘积，即_v=λf_。

(3)电磁波与机械波的关系

机械波在介质中的传播速度仅由介质决定，与机械波的频率无关．电磁波在介质中的传播速度不仅取决于介质，还与电磁波的频率有关，频率大，传播速度越小．

电磁波本身是物质，所以电磁波的传播不像机械波需要别的物质作为介质．机械波_不_能在真空中传播，而电磁波__能__真空中传播．

八、电磁波谱及其应用

12、电磁波谱：各种电磁波中，除可见光以外，相邻两个波段间都有重叠。

(1)光是一种电磁波，电磁波的速度和它的传播速度相同，在传播过程中可不需要介质，都具有波动的共性．如干涉、_衍射、_多普勒效应_。它又是横波．

(2)电磁波谱

可见光：红，橙，黄，绿，青，蓝，紫 频率逐渐增大，波长逐渐减小，折射率逐渐增大

红光波动性（干涉、衍射）强，紫光粒子性强

(3)雷达：雷达是利用无线电波中的（微波—电磁波：直线性好、反射性强；声呐：超声波—机械波）来测定物体位置的无线电设备．

13、LC振荡电路T=2π √LC 三、光

14、折射率—即n=sini/sinr =c/v，因c>v，所以任何介质的折射率n都大于1.

15、全反射：当光线从光密介质射到光疏介质的界面上时，若入射角大于临界角，则折射光线消失，只产生反射的现象叫全反射．产生全反射的条件是：a、光从光密介质射向光疏介质；b、入射角大于或等于临界角（）；两条件必须同时存在，才发生全反射。

16、光导纤维：内层为光密介质，外层为光疏介质。

全反射应用：光导纤维、自行车尾灯、海市蜃楼、沙漠蜃景、夏天柏油路面特别亮、水中的气泡看起来特别亮

17、光的干涉（全息照片是干涉）

（1）现象：符合一定条件的相干光在相遇的区域出现了稳定的相间的加强区域和减弱区域．

（2）光发生干涉的条件：____频率相等_。 （3）双缝干涉：(1801年，英国的托马斯

杨)

①推导：如图所示，若S1、S2光振动情况完全相同，光程差则符合半波长偶数被时，出现亮条纹(n=0，1，2，3…) 符合半波长奇数倍时，出现暗条纹(n=0，l，2，3，…) 相邻亮条纹（或相邻暗条纹）之间的间距（相邻亮条纹中央间距，相邻暗条纹中央间距)为_ΔX=Lλ/d __。

②图象特点：中央为__亮纹__，两边_等__间距对称分布明暗相间条纹． 红光：明、暗条纹宽度最宽，紫光明、暗条纹宽度最窄．白光干涉图象中央明条纹的最外侧为红色．

③相邻亮纹（暗纹）间的距离ΔX=Lλ/d。用此公式可以测定单色光的波长。用白光作双缝干涉实验时，由于白光内各种色光的波长不同，干涉条纹间距不同，所以屏的中央是白色亮纹，两边出现彩色条纹。

（4）薄膜干涉：

①相干光源的由来：利用薄膜(如肥皂液膜、空气膜)_前后表面_的反射光束相遇而形成干涉现象．②图象特点：同一条亮(或暗)条纹上所对应薄膜厚度__相等_____． 单色光在肥皂膜

上(上薄下厚)形成水平状明暗相间条纹(白光入射形成彩色条纹) 。

应用：增透膜、检验平整度、 18、光的衍射

（1）现象：光偏离直线传播绕过障碍物进入阴影区域里的现象．各种不同形状的障碍物都能使光发生衍射。

（2）产生条件：_障碍物或孔的尺寸与波长差不多或比波长小__．

（3）单缝衍射：

①图象特点：中央条纹亮而宽，两侧为__不等__间隔的明暗相间的条纹(白光入射为彩色条纹)．

（4）例子：数学家泊松推算出在圆板阴影的中心应有一个亮斑（即著名的泊松亮斑），后被实验证实，即说明泊松亮斑是由光的衍射形成。）

19、光的偏振

（1）光是横波，是电磁波．所以光有偏振现象． （2）自然光：在光波传播方向垂直的平面内光振动(指E的振动)沿各个方向振动强度都相同的光．如由太阳、电灯等普通光源发出的光．

（3）偏振光：在光波传播方向的垂直平面内，只有沿着某一方向振动的光．如自然光经一偏振片作用后的光，再如自然光射到两介质分界面时同时发生反射和折射(反射角和折射角和为900时)，反射光线和折射光线是光振动方向互相垂直的偏振光．

（4）应用：液晶显示、观看3D电影等．相机前面的偏振镜可以减弱玻璃表面反射光的影响使相片更加清晰

20、彩虹由于折射率不同形成的色散 机械振动

1、探究单摆周期与摆长的关系实验：测线长时摆球自然悬垂，测周期时从最低点开始计时

2、发生受迫振动的物体周期等于驱动力周期与固有周期无关

3、共振曲线

物理选修3-5知识点归纳 一、动量（矢量）

1、动量定理：I合=F合t=△p=P2-P1

2、 动量守恒定律的条件：系统所受的总冲量为零（不受力、所受外力的矢量和为零或外力的作用远小于系统内物体间的相互作用力），即系统所受外力的矢量和为零。（碰撞、爆炸、反冲）

3、动量守恒定律的表达式 m1v1+m2v2=m1v1/+m2v2/ （规定正方向） △p1=—△p2/

4、碰撞

（1）非弹性碰撞：动能损失动量守恒

（2）弹性碰撞：动量守恒，碰撞前后动能相等；

特例1： 对于弹性碰撞，若两个物体质量相等，则碰撞后两个物体互换速度（即碰后A的速度等于碰前B的速度，碰后B的速度等于碰前A的速度）

特例2：当速度相等时两者距离有最值

5、人船模型——两个原来静止的物体（人和船）发生相互作用时，不受其它外力，对这两个物体组成的系统来说，动量守恒，且任一时刻的总动量均为零，由动量守恒定律，有mv = MV

二、量子理论的建立

6、量子理论的建立：1900年德国物理学家普朗克提出振动着的带电微粒的能量只能是某个最小能量值ε的整数倍，这个不可再分的能量值ε叫做能量子ε= hν。h为普朗克常数（6.63×10-34J.S）

三、光电效应 光子说 光电效应方程 7、光电效应（表明光子具有能量）

（1）光的电磁说使光的波动理论发展到相当完美的地步，但是它并不能解释光电效应的现象。在光（包括不可见光）的照射下从物体发射出电子的现象叫做光电效应，发射出来的电子叫光电子。（实验图在课本）

（2）光电效应的研究结果：

= 1 \\* GB3 ① 任何一种金属，都有一个极限频率，入射光的频率必须大于这个极限频率，才能产生光电效应；低于这个频率的光不能产生光电效应； = 2 \\* GB3 ② 光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随着入射光频率的增大而增

大； = 3 \\* GB3 ③ 入射光照到金属上时，光电子的发射几乎是瞬时的，一般不超过10-9s； = 4 \\* GB3 ④ 当入射光的频率大于极限频率时，光电流的强度与入射光的强度成正比。

8、光子说：光本身就是由一个个不可分割的能量子组成的，频率为ν的光的能量子为hν。这些能量子被成为光子。

9、光电效应方程：EK = h- WO （掌握Ek/Uc—ν图象的物理意义）同时，h截止 = WO（Ek是光电子的最大初动能；W0是逸出功，即从金属表面直接飞出的光电子克服正电荷引力所做的功。）

UCe=EK= h- WO

四、光的波粒二象性 物质波

10、光的波粒二象性：干涉、衍射和偏振以无可辩驳的事实表明光是一种波；光电效应和康普顿效应又用无可辩驳的事实表明光是一种粒子，由于光既有波动性，又有粒子性，只能认为光具有波粒二象性。但不可把光当成宏观观念中的波，也不可把光当成宏观观念中的粒子。少量的光子表现出粒子性，大量光子运动表现为波动性；光在传播时显示波动性，与物质发生作用时，往往显示粒子性；频率小波长大的波动性显著，频率大波长小的粒子性显著。（P41 电子干涉条纹对概率波的验证）

11、物质波：1924年德布罗意（法）提出，实物粒子和光子一样具有波动性，任何一个运动着的物体都有一种与之对应的波，波长λ=h / p，这种波叫物质波，也叫德布罗意波。（P38 电子的衍射图样；电子显微镜的分辨率为何远远高于光学显微镜）

12、概率波：从光子的概念上看，光波是一种概率波。 五、原子核式模型机构

13、1897年汤姆生（英）发现了电子，提出原子的枣糕模型，说明原子可以再分（有复杂结构）

14、1909年起英国物理学家卢瑟福做了α粒子轰击金箔的实验，即α粒子散射实验（实验装置见必修本P257）得到出乎意料的结果：绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进，少数α粒子却发生了较大的偏转，并且有极少数α粒子偏转角超过了90°，有的甚至被弹回，偏转角几乎达到180°。（P53 图）

15、卢瑟福在1911年提出原子的核式结构学说：在原子的中心有一个很小的核 ，叫做原子核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外空间里绕着核旋转。

按照这个学说，可很好地解释α粒子散射实验结果，α粒子散射实验的数据还可以估计原子核的大小（数量级为10-15m）和原子核的正电荷数。 原子序数=核电荷数=质子数=核外电子数。

六、氢原子的光谱

16、光谱的种类：（1）发射光谱：物质发光直接产生的光谱。炽热的固体、液体及高温高压气体发光产生连续光谱； 稀薄气体发光产生线状谱，不同元素的线状谱线不同，又称特征谱线。 （2）吸收光谱：连续谱线中某些频率的光被稀薄气体

吸收后产生的光谱，元素能发射出何种频率的光，就相应能吸收何种频率的光，因此吸收光谱也可作元素的特征谱线。

17、氢原子的光谱是线状的（这些亮线称为原子的特征谱线），即辐射波长是分立的。

18、基尔霍夫开创了光谱分析的方法：利用元素的特征谱线（线状谱或吸收光谱）鉴别物质的分析方法。

七、原子的能级 19、玻尔理论的假设：

（1）原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些状态中原子是稳定的，电子虽然绕核运动，但并不向外辐射能量，这些状态叫做定态。氢原子的各个定态的能量值，叫做它的能级。原子处于最低能级时电子在离核最近的轨道上运动，这种定态叫做基态；原子处于较高能级时电子在离核较远的轨道上运动的这些定态叫做激发态。

（2）原子从一种定态（设能量为En）跃迁到另一种定态（设能量为Em）时，它辐射（或吸收）一定频率的光子，光子的能量由这两种定态的能量差决定，即 h = En 见3-5第64页）

（3）原子的不同能量状态跟电子沿不同的圆形轨道绕核运动相对应。原子的定态是不连续的，因此电子的可能轨道的分布也是不连续的。

20、玻尔计算公式：n=1（即离核最近的）（选定离核无限远处的电势能为零，电子从离核无限远处移到任一轨道上，都是电场力做正功，电势能减少，所以在任一轨道上，电子的电势能

Em，（能级图

都是负值，而且离核越近，电势能越小、动能越大、总能量越小。）

21、一群氢原子处于量子数为n的激发态时，可能辐射出的光谱线条数为N= 。

一个氢原子处于量子数为n的激发态时，可能辐射出的光谱线条数为N= 。

八、原子核的组成

22、1919年卢瑟福用α粒子轰击氮原子核发现质子即氢原子核。核反应方程______________。

23、卢瑟福预想到原子内存在质量跟质子相等的不带电的中性粒子，即中子。查德威克经过研究，证明：用天α射线轰击铍时，会产生一种看不见的贯穿能力很强（10-20厘米的铅板）的不带电粒子，用其轰击石蜡时，竟能从石蜡中打出质子，此贯穿能力极强的射线即为设想中的中子。核反应方程___ ______________。

24、质子和中子统称核子，原子核的电荷数等于其质子数，原子核的质量数等于其质子数与中子数的和。具有相同质子数的原子属于同一种元素；具有相同的质子数和不同的中子数的原子互称同位素。

25、天然放射现象

（1）人类认识原子核有复杂结构和它的变化规律，是从天然放射现象开始的。

（2）用磁场来研究放射线的性质（图见3-5第74页）：

= 1 \\* GB3 ① α射线带正电，偏转较小，α粒子就是氦原子核，贯穿本领很小，电离作用很强，使底片感光作用很强； = 2 \\* GB3 ② β射线带负电，偏转较大，是高速电子流，贯穿本领很强（几毫米的铝板），电离作用较弱；③γ射线中电中性的，无偏转，是波长极短的电磁波，贯穿本领最强（几厘米的铅板），电离作用最小。

九、原子核的衰变 半衰期

26、原子核由于放出某种粒子而转变为新核的变化叫做原子核的衰变。在衰变中电荷数和质量数都是守恒的（注意：质量并不守恒。）。γ射线是伴随α射线或β射线产生的，没有单独的γ衰变。β衰本质原子核能的中子变成质子加电子。

27、半衰期：放射性元素的原子核有半数发生衰变需要的时间。放射性元素衰变的快慢是由核内部本身的因素决定，与原子所处的物理状态或化学状态无关，它是对大量原子的统计规律。N= ， m= 。

十、放射性的应用与防护 放射性同位素

28、放射性同位素的应用：a、利用它的射线（贯穿本领、电离作用、物理和化学效应）；b、做示踪原子。

29、放射性同位素的防护：过量的射线对人体组织有破坏作用，这些破坏往往是对细胞核的破坏，因此，在使用放射性同位素时，必须注意人身安全，同时要放射性物质对空气、水源等的破坏。

十一、核力与结合能 质量亏损

由于核子间存在着强大的核力（核子之间的引力，特点：①核力与核子是否带电无关②短程力，只有相邻的核子间才发生作用），核子结合为原子核时释放的能量或原子核分解为核子时吸收的能量叫原子核的结合能，亦称核能。

31比结合能=结合能/核子数（比结合能越大，原子核越稳定）

32、我们把核子结合生成原子核，所生成的原子核的质量比生成它的核子的总质量要小些，这种现象叫做质量亏损。爱因斯坦在相对论中得出物体的质量和能量间的关系式_E=ΔmC2_(质量以千克为单位、能量以焦耳的单位_，就是著名的质能联系方程，简称质能方程。 1u=_ 相当于__931.5___MeV （此结论在计算中可直接应用）。

十二、原子核的人工转变

33、原子核在其他粒子的轰击下产生新核的过程，称为核反应（原子核的人工转变）。在核反应中电荷数和质量数都是守恒的。

十三、重核的裂变 轻核的聚变

34、凡是释放核能的核反应都有质量亏损。核子组成不同的原子核时，平均每个核子的质量亏损是不同的，所以各种原子核中核子的平均质量不同。核子平均质量小的，每个核子平均放的能多。铁原子核中核子的平均质量最小，所以铁原子核最稳定。凡是由平均质量大的核，生成平均质量小的核的核反应都是释放核能的。

35、1938年德国化学家哈恩和斯特拉斯曼发现重核裂变，即一个重核在俘获一个中子后，分裂成几个中等质量的核的反应过程,铀核裂变的核反应方程________ _____________。

36、由于中子的增殖使裂变反应能持续地进行的过程称为链式反应。为使其容易发生，最好使用纯铀235。因为原子核非常小，如果铀块的体积不够大，中子从铀块中通过时，可能还没有碰到铀核就跑到铀块外面去了，因此存在能够发生链式反应的铀块的最小体积，即临界体积。

发生链式反应的条件是裂变物的体积大于临界体积，并有中子进入。应用有原子弹、核电站。

37、轻核结合成质量较大的核叫聚变。（例： ________）发生聚变的条件是：超高温（几百万度以上），因此聚变又叫热核反应。 太阳的能量产生于热核反应。应用有氢弹。

《3-2》

磁通量（标量）Φ=BS（不用乘以匝数）

E=n△Φ/△t（一般用于求平均电动势）；转动切割E=BlV平

正弦交流电瞬时值：e=NBSωsinωt（中性面开始计时，与磁场垂直的面）

有效值E=Em/√2(求热量，功，功率；交流电表示数；保险丝熔断电流；用电器铭牌示数；无特殊说明)

平均值用于求电量q=It= n△Φ/R总

变压器：只能变压交流电，U1由电源决定，保持不变，U2由U1及匝数比决定；P1会随P2变化而变化