江蘇專用2018屆高三物理一輪復(fù)習(xí)鴨部分第13章動量光電效應(yīng)核能第1節(jié)動量動量守恒定律教師用書

1、第1節(jié)動量動量守恒定律節(jié)次考綱命題規(guī)律第1節(jié)動量動量守恒定律動量、動量守恒定律 1.動量和動量守恒等基本概念、規(guī)律的理解，一般結(jié)合碰撞等實際過程考查；2綜合運用動量和機械能的知識分析較復(fù)雜的運動過程；3光電效應(yīng)、波粒二象性的考查；4氫原子光譜、能級的考查；5放射性元素的衰變、核反應(yīng)的考查；6質(zhì)能方程、核反應(yīng)方程的計算；7與動量守恒定律相結(jié)合的計算.彈性碰撞和非彈性碰撞 實驗十三驗證動量守恒定律第2節(jié)光電效應(yīng)氫原子光譜普朗克能量子假說黑體和黑體輻射 光電效應(yīng) 光的波粒二象性、物質(zhì)波 氫原子光譜、原子的能級 第3節(jié)核反應(yīng)和核能原子核式結(jié)構(gòu)模型 原子核的組成 原子核的衰變、半衰期 放射性同位素、放射

2、性的應(yīng)用與防護 核反應(yīng)方程 核力與結(jié)合能、質(zhì)量虧損 裂變反應(yīng)和聚變反應(yīng)、鏈式反應(yīng) 第1節(jié)動量動量守恒定律知識點1動量1定義運動物體的質(zhì)量和速度的乘積，通常用p來表示2表達式pmv.3單位kg·m/s.4標矢性動量是矢量，其方向和速度方向相同知識點2動量守恒定律1內(nèi)容如果一個系統(tǒng)不受外力，或者所受外力的矢量和為0，這個系統(tǒng)的總動量保持不變，這就是動量守恒定律2表達式(1)pp，系統(tǒng)內(nèi)力作用前總動量p等于內(nèi)力作用后的總動量p.(2)m1v1m2v2m1v1m2v2，相互作用的兩個物體組成的系統(tǒng)，作用前的動量和等于作用后的動量和3動量守恒定律的適用條件(1)不受外力或所受外力的合力為零，不

3、是系統(tǒng)內(nèi)每個物體所受的合外力都為零，更不能認為系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)(2)近似適用條件：系統(tǒng)內(nèi)各物體間相互作用的內(nèi)力遠大于它所受到的外力(3)如果系統(tǒng)在某一方向上所受外力的合力為零，則系統(tǒng)在這一方向上動量守恒知識點3碰撞、反沖和爆炸問題1碰撞(1)概念：碰撞是指物體間的相互作用持續(xù)時間很短，而物體間相互作用力很大的現(xiàn)象(2)特點：在碰撞現(xiàn)象中，一般都滿足內(nèi)力遠大于外力，可認為相互碰撞的物體組成的系統(tǒng)動量守恒(3)分類：動量是否守恒機械能是否守恒彈性碰撞守恒守恒非完全彈性碰撞守恒有損失完全非彈性碰撞守恒損失最大 2.反沖現(xiàn)象在某些情況下，原來系統(tǒng)內(nèi)物體具有相同的速度，發(fā)生相互作用后各部分的末速度不再相

4、同而分開在相互作用的過程中系統(tǒng)的動能增大，且常伴有其他形式能向動能的轉(zhuǎn)化3爆炸問題爆炸與碰撞類似，物體間的相互作用力很大，且遠大于系統(tǒng)所受的外力，所以系統(tǒng)動量守恒，爆炸過程中位移很小，可忽略不計，作用后從相互作用前的位置以新的動量開始運動知識點4實驗：驗證動量守恒定律1方案一：利用氣墊導(dǎo)軌完成一維碰撞實驗(1)測質(zhì)量：用天平測出滑塊質(zhì)量(2)安裝：正確安裝好氣墊導(dǎo)軌(3)實驗：接通電源，利用配套的光電計時裝置測出兩滑塊各種情況下碰撞前后的速度(改變滑塊的質(zhì)量改變滑塊的初速度大小和方向)(4)驗證：一維碰撞中的動量守恒2方案二：利用斜槽上滾下的小球驗證動量守恒定律(1)用天平測出兩小球的質(zhì)量，并

5、選定質(zhì)量大的小球為入射小球(2)按照如圖13­1­1所示安裝實驗裝置，調(diào)整固定斜槽使斜槽底端水平圖13­1­1 (3)白紙在下，復(fù)寫紙在上，在適當位置鋪放好記下重垂線所指的位置O.(4)不放被撞小球，讓入射小球從斜槽上某固定高度處自由滾下，重復(fù)10次用圓規(guī)畫盡量小的圓把所有的小球落點圈在里面，圓心P就是小球落點的平均位置(5)把被撞小球放在斜槽末端，讓入射小球從斜槽同一高度自由滾下，使它們發(fā)生碰撞，重復(fù)實驗10次用步驟(4)的方法，標出碰后入射小球落點的平均位置M和被碰小球落點的平均位置N.如圖13­1­2所示圖13­1&#

6、173;2(6)連接ON，測量線段OP、OM、ON的長度將測量數(shù)據(jù)填入表中最后代入m1m1m2，看在誤差允許的范圍內(nèi)是否成立.核心精講1動量守恒定律的“五性”矢量性動量守恒定律的表達式為矢量方程，解題應(yīng)選取統(tǒng)一的正方向相對性各物體的速度必須是相對同一參考系的速度(一般是相對于地面)同時性動量是一個瞬時量，表達式中的p1、p2、必須是系統(tǒng)中各物體在相互作用前同一時刻的動量，p1、p2、必須是系統(tǒng)中各物體在相互作用后同一時刻的動量續(xù)表系統(tǒng)性研究的對象是相互作用的兩個或多個物體組成的系統(tǒng)普適性動量守恒定律不僅適用于低速宏觀物體組成的系統(tǒng)，還適用于接近光速運動的微觀粒子組成的系統(tǒng) 2.動量守恒定律的三

7、種表達式及對應(yīng)意義(1)pp，即系統(tǒng)相互作用前的總動量p等于相互作用后的總動量p.(2)ppp0，即系統(tǒng)總動量的增量為0.(3)p1p2，即兩個物體組成的系統(tǒng)中，一部分動量的增量與另一部分動量的增量大小相等、方向相反3應(yīng)用動量守恒定律的解題步驟(1)明確研究對象，確定系統(tǒng)的組成(系統(tǒng)包括哪幾個物體及研究的過程)；(2)進行受力分析，判斷系統(tǒng)動量是否守恒(或某一方向上是否守恒)；(3)規(guī)定正方向，確定初末狀態(tài)動量；(4)由動量守恒定律列出方程；(5)代入數(shù)據(jù)，求出結(jié)果，必要時討論說明題組通關(guān)1(2015·福建高考)如圖13­1­3所示，兩滑塊A、B在光滑水平面上沿同

8、一直線相向運動，滑塊A的質(zhì)量為m，速度大小為2v0，方向向右，滑塊B的質(zhì)量為2m，速度大小為v0，方向向左，兩滑塊發(fā)生彈性碰撞后的運動狀態(tài)是() 【導(dǎo)學(xué)號：96622218】圖13­1­3AA和B都向左運動BA和B都向右運動CA靜止，B向右運動DA向左運動，B向右運動D選向右為正方向，則A的動量pAm·2v02mv0.B的動量pB2mv0.碰前A、B的動量之和為零，根據(jù)動量守恒，碰后A、B的動量之和也應(yīng)為零，可知四個選項中只有選項D符合題意2兩塊厚度相同的木塊A和B，緊靠著放在光滑的水平面上，其質(zhì)量分別為mA2.0 kg，mB0.90 kg，它們的下底面光滑，上表

9、面粗糙，另有一質(zhì)量mC0.10 kg的滑塊C，以vC10 m/s的速度恰好水平地滑到A的上表面，如圖13­1­4所示由于摩擦，滑塊最后停在木塊B上，B和C的共同速度為0.50 m/s.求：圖13­1­4 (1)木塊A的最終速度vA；(2)滑塊C離開A時的速度vC.【解析】C從開始滑上A到恰好滑至A的右端過程中，A、B、C組成系統(tǒng)動量守恒mCvC(mBmA)vAmCvCC剛滑上B到兩者相對靜止，對B、C組成的系統(tǒng)動量守恒mBvAmCvC(mBmC)v解得vA0.25 m/svC2.75 m/s.【答案】(1)0.25 m/s(2)2.75 m/s名師微博兩

10、點提醒：1動量守恒定律的研究對象都是相互作用的物體組成的系統(tǒng)系統(tǒng)的動量是否守恒，與選擇哪幾個物體作為系統(tǒng)和分析哪一段運動過程有直接關(guān)系2分析系統(tǒng)內(nèi)物體受力時，要弄清哪些是系統(tǒng)的內(nèi)力，哪些是系統(tǒng)外的物體對系統(tǒng)的作用力. 核心精講1碰撞現(xiàn)象滿足的三個規(guī)律(1)動量守恒即p1p2p1p2.(2)動能不增加即Ek1Ek2Ek1Ek2或.(3)速度要合理若碰前兩物體同向運動，則應(yīng)有v后>v前，碰后原來在前的物體速度一定增大，若碰后兩物體同向運動，則應(yīng)有v前v后.碰前兩物體相向運動，碰后兩物體的運動方向不可能都不改變2對反沖現(xiàn)象的三點說明(1)系統(tǒng)內(nèi)的不同部分在強大內(nèi)力作用下向相反方向運動，通常用動

11、量守恒來處理(2)反沖運動中，由于有其他形式的能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能，所以系統(tǒng)的總機械能增加(3)反沖運動中平均動量守恒3爆炸現(xiàn)象的三個規(guī)律(1)動量守恒由于爆炸是在極短的時間內(nèi)完成的，爆炸物體間的相互作用力遠遠大于受到的外力，所以在爆炸過程中，系統(tǒng)的總動量守恒(2)動能增加在爆炸過程中，由于有其他形式的能量(如化學(xué)能)轉(zhuǎn)化為動能，所以爆炸前后系統(tǒng)的總動能增加(3)位置不變爆炸的時間極短，因而作用過程中，物體產(chǎn)生的位移很小，一般可忽略不計，可以認為爆炸后仍然從爆炸前的位置以新的動量開始運動師生共研考向1爆炸與反沖問題(2014·重慶高考)一彈丸在飛行到距離地面5 m高時僅有水平速度v2 m/

12、s，爆炸成為甲、乙兩塊水平飛出，甲、乙的質(zhì)量比為31.不計質(zhì)量損失，重力加速度g取10 m/s2，則下列選項中兩塊彈片飛行的軌跡可能正確的是()B彈丸爆炸瞬間爆炸力遠大于外力，故爆炸瞬間動量守恒因兩彈片均水平飛出，飛行時間t1 s，取向右為正，由水平速度v知，選項A中，v甲2.5 m/s，v乙0.5 m/s；選項B中，v甲2.5 m/s，v乙0.5 m/s；選項C中，v甲1 m/s，v乙2 m/s；選項D中，v甲1 m/s，v乙2 m/s. 因爆炸瞬間動量守恒，故mvm甲v甲m乙v乙，其中m甲m，m乙m，v2 m/s，代入數(shù)值計算知選項B正確考向2碰撞問題分析(2015·全國卷)如圖

13、13­1­5，在足夠長的光滑水平面上，物體A、B、C位于同一直線上，A位于B、C之間A的質(zhì)量為m，B、C的質(zhì)量都為M，三者均處于靜止狀態(tài)現(xiàn)使A以某一速度向右運動，求m和M之間應(yīng)滿足什么條件，才能使A只與B、C各發(fā)生一次碰撞設(shè)物體間的碰撞都是彈性的圖13­1­5【解題關(guān)鍵】關(guān)鍵信息信息解讀在足夠長的光滑水平面上物體在水平面上做勻速運動碰撞過程系統(tǒng)動量守恒三者均處于靜止狀態(tài)，現(xiàn)使A以某一速度向右運動物體A與B、C碰撞前B、C均處于靜止狀態(tài)物體A先與C碰撞物體間的碰撞都是彈性的碰撞過程中，系統(tǒng)動量、動能均守恒【規(guī)范解答】A向右運動與C發(fā)生第一次碰撞，碰撞過程中

14、，系統(tǒng)的動量守恒、機械能守恒設(shè)速度方向向右為正，開始時A的速度為v0，第一次碰撞后C的速度為vC1，A的速度為vA1.由動量守恒定律和機械能守恒定律得mv0mvA1MvC1mvmvMv聯(lián)立式得vA1 v0vC1 v0如果m>M，第一次碰撞后，A與C速度同向，且A的速度小于C的速度，不可能與B發(fā)生碰撞；如果mM，第一次碰撞后，A停止，C以A碰前的速度向右運動，A不可能與B發(fā)生碰撞；所以只需考慮m<M的情況第一次碰撞后，A反向運動與B發(fā)生碰撞設(shè)與B發(fā)生碰撞后，A的速度為vA2，同樣有vA2vA12v0根據(jù)題意，要求A只與B、C各發(fā)生一次碰撞，應(yīng)有vA2vC1聯(lián)立式得m24mMM20解得

15、m(2)M另一解m(2)M舍去所以，m和M應(yīng)滿足的條件為(2)Mm<M.【答案】(2)Mm<M1一個結(jié)論：在碰撞、爆炸和反沖問題中，即使有外力作用，往往因內(nèi)力遠大于外力，時間極短，認為系統(tǒng)動量是守恒的2兩點提醒：(1)碰撞過程中系統(tǒng)機械能不可能增大，但爆炸與反沖過程中系統(tǒng)的機械能可增大(2)因碰撞、爆炸過程發(fā)生在瞬間，一般認為系統(tǒng)內(nèi)各物體的速度瞬間發(fā)生突變，而物體的位置不變題組通關(guān)3(2014·福建高考)一枚火箭搭載著衛(wèi)星以速率v0進入太空預(yù)定位置，由控制系統(tǒng)使箭體與衛(wèi)星分離，如圖13­1­6所示已知前部分的衛(wèi)星質(zhì)量為m1，后部分的箭體質(zhì)量為m2，分離

16、后箭體以速率v2沿火箭原方向飛行，若忽略空氣阻力及分離前后系統(tǒng)質(zhì)量的變化，則分離后衛(wèi)星的速率v1為() 【導(dǎo)學(xué)號：96622219】圖13­1­6Av0v2Bv0v2Cv0v2 Dv0(v0v2)D根據(jù)動量守恒定律列方程求解對火箭和衛(wèi)星由動量守恒定律得(m1m2)v0m2v2m1v1解得v1v0(v0v2)故選D.4質(zhì)量為m、速度為v的A球與質(zhì)量為3m的靜止B球發(fā)生正碰碰撞可能是彈性的，也可能是非彈性的，因此，碰撞后B球的速度可能有不同的值碰撞后B球的速度大小可能是()A0.6v B0.4vC0.2v DvB根據(jù)動量守恒定律得mvmv13mv2，則當v20.6v時，v10.

17、8v，則碰撞后的總動能Em(0.8v)2×3m(0.6v)21.72×mv2，大于碰撞前的總動能由于碰撞過程中能量不增加，故A項錯誤；當v20.4v時，v10.2v，則碰撞后的總動能為Em(0.2v)2×3m(0.4v)20.52×mv2，小于碰撞前的總動能，故可能發(fā)生的是非彈性碰撞，B項正確；當v20.2v時，v10.4v，則碰撞后的A球的速度大于B球的速度，而兩球碰撞，A球不可能穿透B球，故C項錯誤；當v2v時，v12v，則顯然碰撞后的總動能大于碰撞前的總動能，故D項錯誤 典題示例(2015·山東高考)如圖13­1­7，

18、三個質(zhì)量相同的滑塊A、B、C，間隔相等地靜置于同一水平直軌道上現(xiàn)給滑塊A向右的初速度v0，一段時間后A與B發(fā)生碰撞，碰后A、B分別以v0、v0的速度向右運動，B再與C發(fā)生碰撞，碰后B、C粘在一起向右運動滑塊A、B與軌道間的動摩擦因數(shù)為同一恒定值兩次碰撞時間均極短求B、C碰后瞬間共同速度的大小圖13­1­7【解題關(guān)鍵】關(guān)鍵信息信息解讀三個質(zhì)量相同的滑塊A、B、C間隔相等滑塊A至B過程和滑塊B至C過程克服阻力做功相同滑塊A、B與軌道間的動摩擦因數(shù)為同一恒定值碰后B、C粘在一起向右運動B、C碰撞后瞬間速度相同【規(guī)范解答】設(shè)滑塊質(zhì)量為m，A與B碰撞前A的速度為vA，由題意知，碰撞后

19、A的速度vAv0，B的速度vBv0，由動量守恒定律得mvAmvAmvB 設(shè)碰撞前A克服軌道阻力所做的功為WA，由功能關(guān)系得WAmvmv設(shè)B與C碰撞前B的速度為vB，B克服軌道阻力所做的功為WB，由功能關(guān)系得WBmvmv據(jù)題意可知WAWB設(shè)B、C碰撞后瞬間共同速度的大小為v，由動量守恒定律得mvB2mv聯(lián)立式，代入數(shù)據(jù)得vv0.【答案】v0利用動量和能量的觀點解題的技巧1若研究對象為一個系統(tǒng)，應(yīng)優(yōu)先考慮應(yīng)用動量守恒定律和能量守恒定律(機械能守恒定律)2若研究對象為單一物體，且涉及功和位移問題時，應(yīng)優(yōu)先考慮動能定理3因為動量守恒定律、能量守恒定律(機械能守恒定律)、動能定理都只考查一個物理過程的始

20、末兩個狀態(tài)有關(guān)物理量間的關(guān)系，對過程的細節(jié)不予細究，這正是它們的方便之處特別對于變力做功問題，就更顯示出它們的優(yōu)越性題組通關(guān)5(2016·天津高考)如圖13­1­8所示，方盒A靜止在光滑的水平面上，盒內(nèi)有一小滑塊B，盒的質(zhì)量是滑塊的2倍，滑塊與盒內(nèi)水平面間的動摩擦因數(shù)為.若滑塊以速度v開始向左運動，與盒的左、右壁發(fā)生無機械能損失的碰撞，滑塊在盒中來回運動多次，最終相對于盒靜止，則此時盒的速度大小為_，滑塊相對于盒運動的路程為_【導(dǎo)學(xué)號：96622220】圖13­1­8【解析】由于水平面光滑，則滑塊與盒碰撞時動量守恒，故有：mv(Mm)v1，且M

21、2m相對靜止時的共同速度v1由功能關(guān)系知：mgsmv2(Mm)v解得滑塊相對盒的路程s.【答案】核心精講1實驗應(yīng)注意的幾個問題(1)前提條件：碰撞的兩物體應(yīng)保證“水平”和“正碰”(2)方案提醒：若利用氣墊導(dǎo)軌進行實驗，調(diào)整氣墊導(dǎo)軌時，注意利用水平儀確保導(dǎo)軌水平若利用擺球進行實驗，兩小球靜放時球心應(yīng)在同一水平線上，且剛好接觸，擺線豎直，將小球拉起后，兩條擺線應(yīng)在同一豎直平面內(nèi)若利用長木板進行實驗，可在長木板下墊一小木片用以平衡摩擦力若利用斜槽進行實驗，入射球質(zhì)量要大于被碰球質(zhì)量，即：m1>m2，防止碰后m1被反彈(3)探究結(jié)論：尋找的不變量必須在各種碰撞情況下都不改變2實驗誤差分析(1)系

22、統(tǒng)誤差：主要來源于裝置本身是否符合要求，即：碰撞是否為一維碰撞實驗是否滿足動量守恒的條件，如氣墊導(dǎo)軌是否水平，兩球是否等大，長木板實驗是否平衡掉摩擦力等(2)偶然誤差：主要來源于質(zhì)量m和速度v的測量(3)減小誤差的措施：設(shè)計方案時應(yīng)保證碰撞為一維碰撞，且盡量滿足動量守恒的條件采取多次測量求平均值的方法減小偶然誤差題組通關(guān)6某同學(xué)利用打點計時器和氣墊導(dǎo)軌做驗證動量守恒定律的實驗，氣墊導(dǎo)軌裝置如圖13­1­9甲所示，所用的氣墊導(dǎo)軌裝置由導(dǎo)軌、滑塊、彈射架等組成在空腔導(dǎo)軌的兩個工作面上均勻分布著一定數(shù)量的小孔，向?qū)к壙涨粌?nèi)不斷通入壓縮空氣，空氣會從小孔中噴出，使滑塊穩(wěn)定地漂浮在導(dǎo)

23、軌上，這樣就大大減小了因滑塊和導(dǎo)軌之間的摩擦而引起的誤差圖13­1­9下面是實驗的主要步驟：安裝好氣墊導(dǎo)軌，調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌的調(diào)節(jié)旋鈕，使導(dǎo)軌水平；向氣墊導(dǎo)軌通入壓縮空氣；把打點計時器固定在緊靠氣墊導(dǎo)軌左端彈射架的外側(cè)，將紙帶穿過打點計時器和彈射架并固定在滑塊1的左端，調(diào)節(jié)打點計時器的高度，直至滑塊拖著紙帶移動時，紙帶始終在水平方向；使滑塊1擠壓導(dǎo)軌左端彈射架上的橡皮繩；把滑塊2放在氣墊導(dǎo)軌的中間；已知碰后兩滑塊一起運動；先_，然后_，讓滑塊帶動紙帶一起運動；取下紙帶，重復(fù)步驟，選出較理想的紙帶如圖乙所示；測得滑塊1(包括撞針)的質(zhì)量為310 g，滑塊2(包括橡皮泥)的質(zhì)量為2

24、05 g.(1)試著完善實驗步驟的內(nèi)容(2)已知打點計時器每隔0.02 s打一個點，計算可知兩滑塊相互作用前質(zhì)量與速度的乘積之和為_kg·m/s；兩滑塊相互作用以后質(zhì)量與速度的乘積之和為_kg·m/s.(保留3位有效數(shù)字)(3)試說明(2)問中兩結(jié)果不完全相等的主要原因是_.【解析】(1)使用打點計時器時應(yīng)先接通電源，后放開滑塊1.(2)作用前滑塊1的速度v1 m/s2 m/s，其質(zhì)量與速度的乘積為0.310×2 kg·m/s0.620 kg·m/s，作用后滑塊1和滑塊2具有相同的速度v m/s1.2 m/s，其質(zhì)量與速度的乘積之和為(0.3100.205)×1.2 kg·m/s0.618 kg·m/s.(3)