一、重难点分析

1、分子动量论

　　分子动量论的基本内容是：物质是由大量分子组成的，分子永不停息地做无规则运动，分子间存在相互作用的引力和斥力，它是从微观的角度来揭示热现象及其规律的本质．阿伏加德罗常数是联系宏观与微观的桥梁，因此是一个重要的物理常量，常被用来做一些有关分子大小、分子间距和分子质量的估算．常用表示密度，则分子质量分子体积（紧密排列）．在体积V中的分子数要正确理解分子及其变化的特点：分子间的引力和斥力是同时存在的，实际表现出来的分子是引力和斥力的合力．

2、内能及热力学第一定律

　　内能是物体内所有分子无规则运动的动能和分子势能的总和，是状态量，由物体的质量、温度和体积决定，但与物体宏观的机械运动状态无关，内能改变的多少用功或传递的热量来度量．

　　从宏观看，温度表示物体的冷热程度；从微观看，温度反映了分子热运动的激烈程度，是分子平均动能的标志．温度相同时，任何物体分子的平均动能都相等，但分子的平均速率一般不相等．物体的温度升高，其内能一定增加，但向物体传递热量，物体的内能却不一定增加（可能同时对外做功）．热量是物体热传递过程中物体内能改变的量度．物体的温度高，内能大，却不一定有热量的传递．

　　要牢记理想气体不存在分子势能，一定质量的理想气体的内能只与温度有关，与体积无关．要掌握理想气体的绝热变化和三个等值变化的功、热、内能之间的关系．

　　关于气体做功．设一定质量的理想气体在等压条件下膨胀，则其做功，并且该结论对气体的任何性质的变化都适用，体积膨胀气体对外做功，体积缩小，外界对气体做功．

3．光的反射

　　（1）光束是实际存在的，而光线是表示光束的假想线．作图时光线用带箭头的细实线．

　　影是光被不透光的物体挡住所形成的暗区，分本影和半影．

　　小孔成像、日食和月食都是光的直线传播的结果．

　　（2）光的反射遵从反射定律．反射现象分漫反射和镜面反射两类：

　　使平行入射的光线沿不同方向反射出去的反射叫漫反射．

　　使平行入射的光线沿不同方向平行反射出去的反射为镜面反射．

　　发生漫反射的每一条光线都遵从反射定律．

　　（3）所有几何光学的光路都是可逆的．

　　（4）平面镜对光束的作用：

　　只改变方向，不改变光速和聚散的性质．

　　（5）平面镜成像特点

　　等大、正立的虚像，物像关于镜面对称．

4．光的折射、折射率、全反射、棱镜及光的色散

　　（1）介质的折射率

　　光从任一介质进入第二种介质方向改变时，入射角的正弦值跟折射角的正弦值之比都是个恒值，但不同的介质该恒值不同．

　　光从真空射入某种介质发生折射时，入射角的正弦跟折射角的正弦之比就叫该介质的折射率，用n表示

　　注意：当光线垂直射向分界面进入第二种介质时，不发生折射．

　　同一介质对频率大的光，折射率大．

　　（2）全反射

　　光从折射率大的光密物质射向折射率小的光疏物质时，全部被反射回的现象．

　　临界角：折射角等于90°时的入射角．

　　发生全反射的条件：

　　光从光密介质进入光疏介质：入射角大于或等于临界角．

　　（3）白光通过玻璃棱镜后，一是要向底边（厚部）偏折；二是在光屏上形成七色光带（称光谱），在同一介质中，七色光与下面几个物理量的对应关系如表1所示：

　　表1

色光	红橙黄绿蓝靛紫
折射率	小→大
偏向角	小→大
频率	小→大
速度	大→小

5．光的波动性

　　（1）光的干涉，常见的干涉现象有杨氏干涉和薄膜干涉．它们都是将一束光分成两列光波后，再使它们相遇，若光程差等于波长的整数倍，就出现亮条纹；若光程差为半个波长的奇数倍，就出现暗纹．

　　（2）光的衍射，光线遇到线径足够小（可与该光的波长相比拟）的障碍物或孔洞时，能够绕过它们．并形成衍射条纹。

　　（3）电磁波谱和光谱

　　①电磁波按波长由大到小的排列为：无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、射线．

　　②光谱

　　③光的传播不需要介质，且频率不变．色光的颜色是由其频率决定的，光速与波长和频率的关系；

　　（真空中），（介质中），且．

6．光的粒子性

　　（1）光电效应规律

　　（2）光子说：光是一份一份地不连续传播的，每一份叫一个光子，光子的能量为．

　　（3）光的波粒二象性：频率低的，大量的光子在传播时表现为波动性；频率高的，少量的光子在物质相互作用时表现为粒子性．

7．原子和原子核

　　（1）原子结构模型的主要假设（见下表）

模型名称	实验基础	主要内容	遇到的困难
卢瑟福核式结构模型	α粒子散射实验	原子中有一个很小的核，原子的全部正电荷及原子的几乎全部的质量都集中于核内，电子绕核旋转	不能解释原子稳定性
玻尔模型	氢原子发光的规律	定态假设，； 跃迁假设， 轨迹假设，（n为量子数）	只能完满地解释氢原子发光规律

　　（2）原子核的衰变：原子核自发地放出某种粒子而转变为新核的变化．

　　①α衰变的一般方程式．每发生一次α衰变，新元素与原元素相比较，核电荷数减少2，质量数减少4．α衰变的实质是某元素的原子核同时放出由两个质子和两个中子组成的粒子（即氦核）．

　　②β衰变的一般方程式为．每发生一次β衰变，新元素与原元素相比较，核电荷数增加1，质量数不变．β衰变的实质是其元素的原子核内的一个中子变成质子时放射出一个电子．

　　③衰变是伴随α衰变或β衰变同时发生的．衰变不改变原子核的电荷数和质量数．其实质是放射性原子核在发生α衰变成β衰变时，产生的某些新核由于具有过多的能量（核处于激发态）而辐射出光子．

　　④半衰期是放射性元素的原子核有半数发生衰变需要的时间，用希腊字母τ表示．

　　（a）公式：

　　　　　　　　

　　（b）半衰期由放射性元素的原子核内部本身的因素决定，跟原子所处的物理状态（如压强、温度等）或化学状态（如单质或化合物）无关．

　　（3）原子核的人工转变

　　原子核的人工转变：用高能粒子轰击靶核，产生另一种新核的反应过程，其核反应方程的一般形式为

　　式中是靶核的符号，x为入射粒子的符号，是新生核符号，y是放射出的粒子的符号．

　　①卢瑟福发现质子的核反应方程为

　　②查德威克发现中子的核反应方程为

　　③约里奥·居里夫妇发现放射性同位素和正电子的核反应方程为

　　

　　④原子核的组成：质子和中子组成原子核，质子和中子统称为核子，原子核的质量数等于其核子数，原子核的电荷数等于其质子数，原子核的中子数N等于其质量数A与电荷数z之差，即：N =A－z

　　（4）质量亏损与质能方程

　　①组成原子核的核子质量与原子核的质量之差叫核的质量亏损．

　　②质能方程：E =mc2，1u相当于931.5MeV．

二、典型例题

（一）核能及其计算

1．核力：核子之间的引力

　　（1）核力与核子是否带电无关．质子与质子间、质子与中子间、中子与中子间都可以有核力作用．

　　（2）只在2.0×10－15m的极短距离内有核力作用，超过这个距离核力就迅速减小到零．由于质子和中子半径约为0.8×10－15m，所以每个核子只跟它相邻的核子间才有核力作用．

　　（3）核力是很强的力

2．原子核的结合能：克服核力做功，使原子核分解为单个核子时吸收的能量，或若干单个核子在核力作用下结合成原子核时放出的能量，叫做原子核的结合能，简称核能．

3．核能的计算方法：

　　（1）根据爱因斯坦质能方程，用核子结合成原子核时质量亏损（△m）的千克数乘以真空中光速（3×108m/s）的平方．即：△E = △mc2　　①

　　（2）根据1原子质量单位（u）相当于931.5 MeV能量，用核子结合成原子核时质量亏损的原子质量单位数乘以931.5MeV．即△E =△m×931.5 MeV②

　　请注意：①式中的△m的单位是“kg”，△E的单位是“J” ．②式中△m的单位是“u”，△E的单位是“MeV”．

4．获得核能的途径：

　　（1）重核的裂变：重核俘获一个中子后分裂成两个（或多个）中等质量核的反应过程．重核裂变的同时放出几个中子，并释放出大量核能．为了使轴235裂变时发生链式反应，铀块的体积应大于它的临界体积．

　　（2）轻核的聚变：某些轻核结合成质量较大的核的反应过程中，同时释放出大量的核能，要想使氘核和氚核结合成氦核，必须达到几百万度以上的高温，因此聚变又叫热核反应．

例1、两个氘核聚变产生一个中子和一个氦核（氦的同位索）．已知氘核质量m0=2.0136u，氦核质量mHe=3.015u，中子质量mn=1.0087u．

　　①写出聚变方程并算出释放的核能（已知1uc2=931.5 MeV)．

　　②若反应前两氘核的动能均为=0.35MeV，它们正面对撞发生核聚变，且反应后释放的核能全部转变为动能，则反应产生的氦核和中子的动能各为多大？

分析与解答：

　　①聚变的核反应方程为：

　　这个核反应中的质量亏损

　　△m=2m0－(mHe＋mn)=(2×2.01360－3.0150－1.0087)u=0.0035u

　　由爱因斯坦质能方程得释放的核能

　　△E=△mc2=0.0035uc2=0.0035×931.5MeV=3.26MeV

　　②把两个氘核作为一个系统，对撞过程中动量守恒．由于反应前两氘核动能相同其动量等值反向，因此反应前后系统的总动量恒为零，即：0=MHevHe＋mnvn　①

　　又由于反应前后总能量守恒，故反应后氦核和中子的总动能为：

　　　　②

　　因为mHe︰mn=3︰1，所以氦核和中子的速率之比为

　　把这两个关系式代入②式得：，

　　得氦核的动能和中子的动能分别为：

　　

（二）光电效应及其应用

1．光电效应：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．

2．光电效应规律

　　（1）每种金属都有—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．

　　（2）光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入射光频率的增大而增大．

　　（3）光电效应的发生几乎是瞬时的，—般不超过10－9s．

　　（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．

3．光子说：光是一份一份地不连续传播的，每一份叫做一个光子，光子的能量跟它的频率成正比，即E=hυ（普朗克恒量h =6.63×10－34焦·秒）．

例2、一灯泡功率P=1W，均匀地向周围辐射平均波长λ=10－6cm的光；求距灯泡10km处、垂直于光的传播方向上，每1cm2面积内每秒钟通过的光子数．

分析与解答：

　　把灯泡看作点光源，若不考虑光在传播中的能量损失，则以光源为中心的每个球面上每秒钟通过的总能量为E=Pt =1×1J=1J

　　设距光源s厘米处在垂直于光线的1 cm2面积内每秒钟通过的能量为E，则．

　　因为每个光子的能量为，所以垂直于光线的1cm2面积内每秒钟通过的光子数为

例3、如图所示，电路中所有元件完好，光照射到光电管上，灵敏电流计中没有电流通过，其原因可能是（　）

A．入射光强度太弱　　　　　　B．入射光波长太长

C．光照射时间太短　　　　　　D．电源正负极接反

解析：

　　光电管电路中形成电流的条件，一是阴极在光的照射下有光电子逸出，二是逸出的光电子应能在电路中定向移动到阳极，其中有无光电子逸出决定于入射光的频率是否高于阴极材料的极限频率，与入射光的强弱、照射时间长短无关；光电子能否到达阳极，应由光电子的初动能大小和光电管两极间所加电压的正负和大小共同决定．一旦电源正负极接反，即使具有最大初动能的光电子也不能到达阳极，即使发生了光电效应现象，电路中也不能形成光电流，所以正确选项是B、D．

评析：关于光电效应现象，应着重掌握光电效应的产生条件及光电效应的规律，搞清光电子、光电流、光子、光强度这些概念间的联系与区别，搞清光子频率、材料极限频率、光子能量、光电子的最大初动能、逸出功、光电子到达阳极的最大动能这些物理量间的关系．

（三）核反应方程

　　核反应：某种元素的原子核变为另—种元素的原子核叫做核反应．常见的核反应分为衰变、人工转变、裂变、聚变等几种类型．无论写哪种类型的核反应方程，都应注意以下几点：

1．必须遵守电荷数守恒、质量数守恒规律．有些核反应方程还要考虑到能量守恒规律（例如裂变和聚变方程常含能量项）．

2．核反应方程中的箭头（→）表示核反应进行的方向，不能把箭头写成等号．

3．写核反应方程必须要有实验依据，决不能亳无根据地编造．

4．在写核反应方程时，应先将已知原子核和已知粒子的符号填入核反应方程一般形式的适当位置上；然后根据质量守恒和电荷守恒规律计算出未知核（或未知粒子）的电荷数和质量数；最后根据未知核（或未知粒子）的电荷数确定它们是哪种元素（或哪种粒子），并在核反应方程一般形式中的适当位置填写上它们的符号．

例4、试写出经过一系列衰变和衰变后变成的核反应方程．

分析与解答：

　　假设变为的过程中，发生了n次衰变和m次衰变，则其核反应方程为

　　根据电荷数守恒和质量数守恒列出方程92=82＋2n－m

　　238=206＋4n

　　以上两式联立解得：n=8　　m=6

　　则该题所述核的反应的方程为

例5、氮核（）俘获一个中子后，放射出一个质子，变成另一种原子核，试写出其核反应方程．

分析与解答：

　　先将已知原子核和已知粒子的符号填写在核反应方程的一般形式的适当位置上．

　　

　　然后根据电荷数守恒和质量数守恒列出方程：14＋1=A＋1　　7＋0=Z＋1

　　解得：A=14，Z=6．

　　最后根据Z=6可知新生核是碳原子核，用代换①式中，即得该题所述核反应的核反应方程：

（四）日食和月食

　　发生月食时，太阳，地球和月球在同一直线上，地球在中间．当月球全部进入地球本影区时形成月全食；当月球有一部分进入地球本影区时形成月偏食（注意：没有月环食）．

　　发生日食时，太阳、地球在同一直线上，月球在中间．地球上处在月球本影区里的人完全看不到太阳．这里就发生日全食；处在月球半影区里的人，看不到太阳某一侧的发光表面，这里就产生日偏食；处在月球本影区边界延长线所围的空间的人，看不到太阳发光表面的中部，而只能看到太阳周边的环形发光表面，这里就产生了日环食．

例6、下图是月球遮住太阳光而产生的影的分布情况示意图，有A、B、C、D四个区域，在哪些区域可观察到日全食，日偏食与日环食？

解析：

　　图中可知，在B区区域看不到太阳边缘部分M与N，也看不见太阳中心部分，故B区域内可观察到日全食．在A区域内看不到太阳的边缘部分N，但能看到太阳的边缘部分M，故在A区域内可观察到日偏食．同理在C区域内也可以观察到日偏食．在D区域内看不到太阳的中心部分，但能看到所有的边缘部分，故在D区域内可观察到日环食．

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