3-5教材内容综述及高考考点
文|孟繁伟
3-5教材由选考变为必考充分体现了高考指挥棒的作用。假如该部分内容依然作为选考模块，将是物理学科的“灾难”。如果动量守恒定律再不学了，力学三大守恒定律（动量守恒、角动量守恒，能量守恒）就只剩下一个能量守恒（机械能守恒）了。不学动量守恒定律是“灾难”之一，我认为更大的问题是学生将对近代物理学的内容了解的太少，将来到大学后所有理工科专业学生都要补习这部分内容。其实补习相关物理知识和内容不重要，重要的是属于这个年龄段所要培养的思维方式而没有得到应有的培养，就错过了最佳时期来培养思维品质了，这个缺失是补不回来的。这也就是为何在初二年级开设物理课和平面几何课是一个道理的，但是很多数学老师上平面几何课不是注重逻辑思维训练而是注重解题能力和解题技巧的训练，这就是丢了西瓜捡芝麻。不论什么课教学都应该本着知识、能力、思维到价值观。
3-5教材内容分为动量、波粒二象性、原子结构和原子核四部分。因2017年考纲做了调整以后，很多学校就把3-5教材中的动量部分放到了必修2机械能部分之前进行或者之后进行教学，把教材内容次序这样调整一下能把力学的知识体系完善起来，但也增加了教学上的难度，因为学生的思维高度还没有到达这个层面。当初教材这样的编写顺序也是为了给一线老师教学时对教材二次开发留有空间。
动量守恒一章核心知识当然是动量守恒定律，为了学习守恒定律就必须知道动量这一概念，引起动量变化的原因是物体受到合外力的冲量，所以又必须知道冲量这一概念。物体所受到的合外力的冲量又等于物体动量的变化量，这个关系式就是动量定理。动量定理是对一个物体而言的，当两个物体相互作用的过程中，每一个物体动量都要发生变化，因为作用时间相同，作用力大小相等，这样就能推导出两个相互作用的物体动量变化之间的数量关系，即一个物体动量如果减少了，另一个物体动量一定是增加的（一维情况更容易理解），通过简单数学运算就能得到两个相互作用的物体，在作用前的动量之和等于作用后的动量之和（矢量和）也可以表述为体系的总动量不变化。
从教材编写内容看，很多同学误以为动量守恒定律是由动量定理演绎推导出来的，其实不然。动量守恒定律是自然界普遍遵守的规律，是通过实验总结出来的物理规律，是空间平移不变性的必然反映。
应用动量守恒定律解物理习题时：首先要明确所选定的系统即研究哪些物体作用过程中动量守恒；其次是初末状态的选取，即在哪个过程中应用动量守恒定律；最后是正方向的规定，因为动量是矢量，规定正方向以后就可以把矢量变成代数量进行运算了。当然大前提是判断这个系统是否满足动量守恒，即系统不受力或者所受到的合外力为零。还有两个近似条件，一个是系统所受的合外力不为零但是作用过程中系统内力远大于系统所受到的合外力，二是系统的合外力不为零但是在某一个方向上所受到的合外力为零，则在该方向上动量守恒。
在高考题中把应用动量守恒定律作为核心内容考核。通常是两个物体相互作用过程中，如果遵守动量守恒规律，那么只要选好初末状态而不用去分析作用过程中的每一个具体状态。常在板块问题、弹簧链接的两个物体相互作用等过程中应用动量守恒定律，磁场中双棒问题也较为常见。
波粒二象性一章的核心内容是通过对光本性的认识进而明确在微观世界中波动性和粒子性是统一的，而不是宏观物理现象中的粒子性与波动性“老死不相往来”。简单说就是微观世界所遵守的物理规律与宏观现象中是不同的。
在3-4教材中已经明确了光是电磁波，所以光理所当然就具有波的属性。但是用光的波动属性不能解释光电效应和康普顿效应，于是科学家们不得不把光当成粒子来分析光电效应和康普顿效应。简单说就是光要是具有粒子所具有的特征就能很好地解释光电效应和康普顿效应了。德布罗意在此基础上进一步提出不仅是光，所有的实物粒子也具有波动的特性，这样人们才认识到在微观世界中微观粒子同时具有波动和粒子的属性即波粒二象性。波粒二象性的价值体现在人们自然界的深度和广度又推进了一步，很可能在微观世界中还有很多规律人类至今还没有发现。
这部分内容核心是微观粒子的波粒二象性但是高考重点是光电效应和康普顿效应。
原子结构一章内容最为有意思，开始人们认为原子是物质世界最小单元，但是从呈电中性的原子里出现了电子，这样原子中必然有带正电的物质，于是自然想到带正电的物质与带负电的物质空间结构是怎样的？于是就有了汤姆生原子模型，但是阿尔法粒子散射实验现象用汤姆生的原子模型解释不清楚，于是卢瑟福提出了核式结构结构模型，但是这个模型又不能解释氢原子光谱，玻尔就“强硬”的把“量子化思想”引进原子结构中，于是就有了玻尔的原子模型，但是这个模型仅能解释氢原子或者是类氢原子发光现象，对于最外层是多个电子的情况下玻尔原子模型就无能为力了。这就体现出物理学研究问题的方法是，根据事实建立建设，然后用这个假设的规律再去解释和预测相关的现象，当不能解释时就对模型进行修补，实在不能“自圆其说”时就另起炉灶建立新的物理假设，所以有人戏称物理学就是“猜”的科学，从某个角度上说也是对的。
高考中对这部分要求是知道三种原子结构学说的来龙去脉即可。
在原子核一部分内容中，教材编写思路与原子结构一章基本相同。很多同学对爱因斯坦质能方程不理解，甚至错误地理解为质量可以转化为能量。对于爱因斯坦质能方程要从这个角度来理解就简单了，人们认为自然界中物质是守恒的，即物质不能产生也不能消失，可是人们发现在原子核发生变化的前后质量是不等的，且这个变化过程中总又伴随着能量的发生，爱因斯坦认为能量是物质存在的一种方式，且能量与质量之间的对应关系是能量等于质量乘以光速的平方，这样就能保证原子核变化前后的“质量”相等了，即少了的“质量”是以对应的能量存在的，这样就能“圆了”物质守恒这一说法。
高考中该部分内容要求是明确几种常见的核反应，即原子核的衰变、裂变、聚变、人工转变，不管怎么变都要遵循质量数守恒与电荷数守恒。
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