48.絕對零度達(dá)不到。
47.永動機(jī)不可能---因?yàn)樗鼈冞`反了熱力學(xué)第一、第二定律。
46.熱力學(xué)第二定律。
n第一種描述---不可能是熱量從低溫物體傳遞到高溫物體而不引起其他變化。(熱傳導(dǎo)具有方向性)
n第二種描述---不可能從單一熱源吸收熱量并把它全部用來做功,而不引起其他變化。(機(jī)械能和內(nèi)能轉(zhuǎn)化的方向性,即熱機(jī)效率不能達(dá)到100%,第二類永動機(jī)是不可能制成的)
n實(shí)質(zhì)---宏觀上熱現(xiàn)象是不可逆的。
n能量耗散---我們沒有辦法把流散的內(nèi)能重新收集起來加以運(yùn)用這種現(xiàn)象叫能量耗散。
45.熱力學(xué)第一定律。
n內(nèi)容---功、熱量跟物體內(nèi)能改變量之間的定量關(guān)系,在物理學(xué)中叫做熱力學(xué)第一定律。
n數(shù)學(xué)表達(dá)式---
n△U=Q+W式中W表示對內(nèi)所做的功;
nQ=W+△U式中W表示對外所做的功。
n能量守恒定律:能量既不會憑空產(chǎn)生,也不會憑空消失,它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為別的形式,或者從一個轉(zhuǎn)移到別的物體,在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移過程中其總量不變。(第一類永動機(jī)是不可能制成的)
44.做功和熱傳遞是改變物體內(nèi)能的兩種方式,熱量、能量守恒定律。
做功---對內(nèi)做功:外界對物體做功內(nèi)能增加;對外做功:物體對外界做功內(nèi)能減少。
熱傳遞---吸收熱量物體的內(nèi)能增加;放出熱量物體的內(nèi)能減少。
做功和熱傳遞對改變物體內(nèi)能---等效。
熱量---定義:物體吸收或放出的熱的多少。
n大。篞=c m △ t 或 Q=W+ △U或△U=Q+W 或 Q=I2Rt
43.分子熱運(yùn)動的動能、溫度是物體分子熱運(yùn)動平均動能的標(biāo)志,物體分子間的相互作用勢能、物體的內(nèi)能。
內(nèi)能
--- n分子熱運(yùn)動的動能---熱運(yùn)動的分子由于有質(zhì)量、速度所以有動能。
n分子平均動能---宏觀上用溫度來描述。
n分子勢能---分子間由于距離的不同作用力不同存在位能,為分子勢能。(分子系統(tǒng)共有的)
n分子勢能宏觀上與物體的體積有關(guān)(理想氣體除外,且理想氣體內(nèi)能只與氣體的溫度有關(guān))
n內(nèi)能---所有分子的動能與勢能的總和(大量的)
42.物質(zhì)是由大量分子組成的,分子的熱運(yùn)動、布朗運(yùn)動、分子間的相互作用力。
分子運(yùn)動論
--- n分子的大小---10-10m的數(shù)量級。
n阿伏加德羅常量---6.02×1023個/mol。(含義)
n分子熱運(yùn)動---組成物質(zhì)的分子作永不停息的無規(guī)則運(yùn)動。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證---擴(kuò)散、布朗運(yùn)動。
n布朗運(yùn)動---是懸浮顆粒的運(yùn)動反映了液體分子的運(yùn)動。圖---不是微粒的軌跡,而是微粒不同時刻的位置的連線圖。
n分子間的相互作用力---平衡距離r0,當(dāng)r= r0時,F(xiàn)引=F斥;
n當(dāng)r逐漸變小時,引力和斥力都增大,斥力增大得快,F(xiàn)引〈 F斥;
n當(dāng)r逐漸增大時,引力和斥力都變小,斥力減小得快,F(xiàn)引〉 F斥;
1.α粒子散射實(shí)驗(yàn),原子的核式結(jié)構(gòu)。
n 2.氫原子的能級結(jié)構(gòu),光子的發(fā)射和吸收。*
n 3.氫原子的電子云。
n 4.原子核的組成,天然放射現(xiàn)象,α射線、β射線、γ射線,衰變、半衰期。
n 5.原子核的人工轉(zhuǎn)變、核反應(yīng)方程、放射性同位素及其應(yīng)用。
n 6.放射性污染和防護(hù)。
n 7.核能、質(zhì)量虧損、愛因斯坦質(zhì)能方程。*
n 8.重核的裂變、鏈?zhǔn)椒磻?yīng)、核反應(yīng)堆。
n 9.輕核的聚變,可控?zé)岷朔磻?yīng)。
n 10.人類對物質(zhì)結(jié)構(gòu)的認(rèn)識。
原子的核式結(jié)構(gòu)
n α粒子散射實(shí)驗(yàn)---裝置及實(shí)驗(yàn)
n 現(xiàn)象---絕大多數(shù)α粒子穿過金箔后基本上仍沿原路的方向前進(jìn),但是有少數(shù)α粒子發(fā)生了較大的偏轉(zhuǎn),極少數(shù)發(fā)生大角度散射甚至達(dá)到了180度。
n 結(jié)論---原子的核式結(jié)構(gòu):在原子的中心有一個很小的核,叫原子核,原子的全部正電和幾乎全部的質(zhì)量都集中在原子核里,帶負(fù)電的電子在核外的空間運(yùn)動。
n 原子核:組成---質(zhì)子:帶正電1.6 ×10-19c;質(zhì)量為1.67×10-27kg
中子:不帶電,質(zhì)量比質(zhì)子稍大。統(tǒng)稱為核子。
大小--- 10-15m
氫原子的能級結(jié)構(gòu)、光子的發(fā)射和吸收
能級---各狀態(tài)對應(yīng)的能量也是不連續(xù)的。
基態(tài)---能量的最低狀態(tài)。
激發(fā)態(tài)---其他能量狀態(tài)。
各能級的能量關(guān)系---En =E1/n2
光子的發(fā)射和吸收--- hγ=Em- En
原子光譜---光譜和光譜分析---用來分析物體的組成成分(原子光譜---明顯光譜、暗線光譜)
波爾理論的局限性---經(jīng)典電磁學(xué)理論的制約。
氫原子的電子云
n 對于宏觀質(zhì)點(diǎn),如果知道它在某一時刻的位置、速度和受力情況,就可以用牛頓運(yùn)動定律算出以后任意時刻的位置和速度。
n 對于電子等微觀粒子,由于不能用確定的坐標(biāo)描述它們在原子中的位置,因此軌道的說法毫無意義,我們只能知道電子在原子和附近各點(diǎn)出現(xiàn)概率的大小,用疏密不同的點(diǎn)表示出現(xiàn)的概率---稱為電子云(教材圖) 。
α射線、 β射線、 γ射線
n 實(shí)質(zhì)分別為---氦核、高速電子流、電磁波。
n 電離能力由強(qiáng)到弱--- α射線、β射線、 γ射線。
n 穿透能力由弱到強(qiáng)---α射線、β射線、 γ射線。
n 在真空中的傳播速度分別為---0.1c 、接近c(diǎn) 、c 。
n α 衰變的實(shí)質(zhì)---原子核失去一個氦核------![]()
n β衰變的實(shí)質(zhì)---原子核的一個中子變成質(zhì)子同時釋放一個電子------![]()
n 衰變---原子核放出α 或β粒子就變成新核。
n 半衰期---放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所需的時間。
放射性污染和防護(hù)
n 應(yīng)用---射線:可以用γ射線探傷、 α射線消除靜電、保存食物、育種(使DNA發(fā)生突變)、放療、利用半衰期不隨物理化學(xué)性質(zhì)而改變的特點(diǎn)進(jìn)行考古、示蹤原子。
n 污染---1945年廣島、長崎兩枚原子彈;1987年切爾諾貝利核電站泄漏;2001年9月2日開始的“小小鑰匙鏈放倒13人”。
n 和防護(hù)---核電站的厚厚水泥墻;核廢料防災(zāi)很厚很厚的金屬箱內(nèi),并埋在深海里;加強(qiáng)防范意識;核不擴(kuò)散。
核反應(yīng)方程
n 原子核的人工轉(zhuǎn)變---
n 1919年盧瑟福用α粒子轟擊氮核產(chǎn)生氧17和質(zhì)子------------![]()
n 中子的發(fā)現(xiàn)-------------![]()
n 核反應(yīng)方程---表示原子核反應(yīng)的方程質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)都守恒。
核能、質(zhì)量虧損、愛因斯坦質(zhì)能方程
n 核能---核反應(yīng)中釋放出來的能量。
n 質(zhì)量虧損--- -核反應(yīng)中釋放出能量筒是質(zhì)量減少。
n 質(zhì)能方程--- E=mc2
n 質(zhì)能方程演變?yōu)?-- △E= △mc2
裂變
n 定義---把重核分裂成質(zhì)量較小的核,釋放出核能的反應(yīng)。
n 鈾核的裂變---![]()
n 鏈?zhǔn)椒磻?yīng)---一般說來,鈾核的裂變時總是要放出2~3個中子這些種子又會引起其他的鈾核裂變,這樣裂變就會不斷地進(jìn)行下去,釋放出越來越多的能量。
n 核電站---控制核裂變的速度(臨界體積)。
聚變
n 定義---把輕核合成質(zhì)量較大的核,釋放出核能的反應(yīng)------![]()
n 熱核反應(yīng)---使輕核發(fā)生聚變時,必須使它們的距離十分接近,達(dá)到10-15m的近距離。所以可以通過高溫(幾百萬攝氏度)劇烈的熱運(yùn)動使得一部分原子核已經(jīng)具有足夠的動能克服相互間的斥力,相互碰撞時發(fā)生聚變。
n 可控?zé)岷朔磻?yīng)---與裂變相比的優(yōu)點(diǎn)1.釋放能量大;2.無放射性物質(zhì);3.燃料豐富。
人類對物質(zhì)結(jié)構(gòu)的認(rèn)識
n 媒介子---光子(電磁相互作用)、膠子(強(qiáng)相互作用)。
n 輕子---不參加強(qiáng)相互作用的粒子;電子中微子、μ子和μ子中微子、τ子和τ子中微子
n 強(qiáng)子---參加強(qiáng)相互作用的粒子,有:質(zhì)子、中子、介子和超子。
1. 光的直線傳播,本影和半影。
n 2.光的反射、反射定律、平面鏡成像的作圖法。*
n 3.光的折射、折射定律、折射率、全反射和臨界角。*
n 4.光導(dǎo)纖維。
n 5.棱鏡、光的色散。
光的直線傳播
n 光的直線傳播---同一種均勻介質(zhì)中宏觀上沿直線傳播(不考慮光的衍射)。
n 本影---光線完全照射不到的區(qū)域。
n 半影---部分光線照射不到的區(qū)域。
光的反射
n 光的反射---光照射到物體表面的時候,總有一部分光被反射回去的現(xiàn)象。
n 反射定律---三線共面、法線居中、反射角等于入射角(傳播方向一定變化,傳播速度一定不變)。
n 平面鏡成像的作圖法---利用光的反射定律,虛像和物體關(guān)于平面鏡為對稱。
光的折射
n 光的折射---光從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)中時,傳播方向通常發(fā)生改變的現(xiàn)象(垂直入射除外)
n 折射定律---三線共面、法線居中;
垂直入射時,折射角等于入射角等于0度。
斜射時,入射角的正弦與折射角的正弦成正比。
n 折射率---光從真空中射入介質(zhì)中時,入射角的正弦與折射角的正弦的比值,叫這種介質(zhì)的折射率。
n 計(jì)算:![]()
全反射
n 全反射---光從光密質(zhì)(n大的)射入光疏質(zhì)(n小的)時,光全部反射(沒有折射)的現(xiàn)象。
n 條件---(1)光從密質(zhì)進(jìn)入疏質(zhì);(2)入射角 i 大于臨界角C。
n 臨界角---剛好發(fā)生全反射時的入射角,此時折射角等于90度。
n 計(jì)算---![]()
n 應(yīng)用---蜃景、光導(dǎo)纖維。
光的色散
n 全反射棱鏡---截面為等腰直角三角形的棱鏡。
n 光的色散---原因棱鏡材料對不同色光的的折射率不同。對紅光的折射率最小---偏折較少;
對紫光的折射率最大---偏折較多。
紅橙黃綠藍(lán)靛紫七色光的頻率越來越大。
光的波動性和微粒性
n 1. 光的本性說的發(fā)展簡史。
n 2.光的干涉現(xiàn)象、雙縫干涉、薄膜干涉,雙縫干涉的條紋間距與波長的關(guān)系。
n 3.光的衍射。
n 4.光的偏振現(xiàn)象。
n 5.光譜和光譜分析,紅外線、紫外線、X射線、γ射線以及它們的應(yīng)用,光的電磁本性,電磁波譜。
n 6.光電效應(yīng)、光子、愛因斯坦光電效應(yīng)方程。*
n 7.光的波粒二象性,物質(zhì)波。
n 8.激光的特性及應(yīng)用。
光的本性說的發(fā)展簡史
n 17世紀(jì)---牛頓:光的微粒說;惠更斯:光的波動說。
n 1801英國的托馬斯●楊---光的干涉實(shí)驗(yàn)成功。
n 19世紀(jì)60年代---邁克斯韋的電磁波的預(yù)言。
n 19世紀(jì)80年代末---赫茲驗(yàn)證了電磁波的存在。
n 19世紀(jì)末---光電效應(yīng)。
n 20世紀(jì)初---愛因斯坦的光子說。
n 光即具有波動性,又具有粒子性。
光的干涉
n 光的干涉現(xiàn)象---相干光在屏上出現(xiàn)的明暗相間的條紋。
n 雙縫干涉---光線通過單縫,再通過雙縫(相干光源)在屏上出現(xiàn)明暗相間的條紋。
n 干涉相長---亮條紋 σ=nλ;
n 干涉相消---暗條紋 σ=(2n+1)λ/2 。
n 條紋寬度--- △x=Lλ/d
n 薄膜干涉---透明物體兩個反射面的反射光線的疊加成干涉圖樣。
n 薄膜干涉應(yīng)用:檢查物體表面的光滑程度;增透膜。
光的衍射
n 定義---光繞過障礙物傳播的現(xiàn)象。
n 明顯衍射的條件---障礙物或小孔的尺寸與光的波長差不多,或比光的波長小。
n 現(xiàn)象---透過紗巾看、通過狹縫觀察、光學(xué)顯微鏡、泊松亮斑。
光的偏振現(xiàn)象
n 現(xiàn)象---教材第三冊光的偏振圖片。
n 結(jié)論---光是一種橫波。
n 應(yīng)用---偏振鏡頭、計(jì)算器等等。
電磁波譜
n 光譜和光譜分析---用來分析物體的組成成分(原子光譜---明顯光譜、暗線光譜)
n 滿足---![]()
n 紅外線---波長在770nm~106nm之間。一切物體都向外輻射紅外線,它是熱傳遞的一種方式。溫度高、顏色深輻射力強(qiáng)。紅外遙感、遙控、紅外線頻率根接近物體分子的固有頻率,所以可以用來加熱物體,主要體現(xiàn)熱效應(yīng)。
電磁波譜
n 紫外線---波長在400nm~5nm之間。有熒光作用、促進(jìn)人體合成維生素D、消毒殺菌。
n X射線---波長比紫外線還短。德國物理學(xué)家倫琴1895年發(fā)現(xiàn)的。穿透能力強(qiáng),穿透物質(zhì)的厚度跟物質(zhì)的密度有關(guān),工業(yè)上檢查金屬內(nèi)部是否有砂眼、裂紋等缺陷,在醫(yī)學(xué)上透視人體內(nèi)的病變及骨骼。
n γ射線---波長在10-10nm以下,電離作用非常小,貫穿本領(lǐng)很強(qiáng),甚至能穿透幾厘米厚的鉛板。
n 光的電磁本性---光是一種電磁波。
n 電磁波譜---頻率從低到高的順序?yàn)椋簾o線電波、微波、紅外線、可見光、紫外線、x射線、 γ射線。
光電效應(yīng)
n 光電效應(yīng)---在光的照射下物體發(fā)射電子的現(xiàn)象,叫做光電效應(yīng)。
n 波動說遇到的困惑---
n 1.極限頻率的問題,光電效應(yīng)的條件是入射光的頻率高于極限頻率,而不是和入射光的強(qiáng)度有關(guān);
n 2.光電效應(yīng)的瞬時性,不超過10-9秒;
n 3.光電子的最大初動能只與入射光的頻率有關(guān),而與入射光的強(qiáng)度無關(guān)。
光子說
n 光子說---愛因斯坦(1879--1955)于1905年提出,在空間傳播的光不是連續(xù)的,而是一份一份的,每一份叫做一個光量子,它的能量跟光的頻率成正比且滿足 ---
E=hγ 其中 h=6.63×10-34 js---普朗克常量
n 愛因斯坦光電效應(yīng)方程: Ek=hγ-W
---其中Ek為光電子的最大初動能;W為金屬的逸出功!
逸出功---是電子脫離某種金屬所做功的最小值。
光的波粒二象性
n 光的波粒二象性---光是一種波,同時也是一種粒子,光具有波粒二象性。
n 概率波-光子在空間各點(diǎn)出現(xiàn)的可能性的大小(概率)可用波動規(guī)律來描述。
n 物質(zhì)波---1924年法國物理學(xué)家德布羅意(1892--1987)任何一個運(yùn)動的物體,小到電子、質(zhì)子,大到星星、太陽都有一種波與它對應(yīng),波長是--- λ= h / p
n 物理學(xué)把物質(zhì)分為兩大類---實(shí)物和場。
激光
n 激光的特性---
n 1.激光是一種人工產(chǎn)生的相干光---可調(diào)制用來傳遞信息;
n 2.平行度非常好---遠(yuǎn)距離傳播仍能保持一定強(qiáng)度可以用來測遠(yuǎn)距離、雷達(dá)、跟蹤運(yùn)動目標(biāo)測速度;
n 3.聚到很小的一點(diǎn)---讀光盤;
n 4.高能量---切割物體、焊接(工業(yè)、醫(yī)學(xué));
n 5.產(chǎn)生高壓---引起核聚變(小顆粒的核燃料用激光從各個方向進(jìn)行照射)。
原子和原子核
85.電能的輸送。
n損失的功率---P = I2R導(dǎo)。
n原因-電流的熱效應(yīng)。
計(jì)算:
---電壓: U1 : U2= n1 : n2 U3 : U4= n3 : n4 U損=U3 - U2
---電流: I1 : I2= n2 : n1 I2= I3 I3 : I4= n4 : n3
---電功率: P損=I2R導(dǎo)= P總 - P用= P3 - P2 P2=P1 P4=P3
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