2015屆高三物理二輪復習-專題9動量守恒原子物理課件

2015屆高三物理二輪復習-專題(zhuāntí)9動量守恒原子物理課件第一頁，共58頁。動量(dòngliàng)守恒原子物理專題(zhuāntí)九第二頁，共58頁。網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建2考向透析3課后強化作業(yè)4備考策略1第三頁，共58頁。備考策略第四頁，共58頁。本專題主要內(nèi)容為動量守恒和原子物理。其中動量守恒是高考的命題重點，涉及知識適用范圍廣，與生活實際聯(lián)系密切，試題中大量出現(xiàn)動量守恒與能量轉(zhuǎn)化與守恒定律相結(jié)合的綜合計算題，原子物理局部主要命題形式為選擇題或填空題，其中與動量守恒相聯(lián)系的核反響(fǎnxiǎng)問題是命題重點，因此復習時應重點注意，本專題的知能信息主要有以下幾點：第五頁，共58頁。(1)動量、沖量的物理意義及其特點。(2)動量守恒定律及其應用。(3)動量守恒定律與其他力學方法的綜合應用。(4)光電效應的實驗規(guī)律、光電效應方程。(5)α粒子散射實驗和原子的核式結(jié)構(gòu)。(6)氫原子能級(néngjí)躍遷與光子的輻射與吸收。(7)原子核的衰變及人工轉(zhuǎn)變，核反響方程。(8)愛因斯坦質(zhì)能方程及應用。第六頁，共58頁。網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建第七頁，共58頁。第八頁，共58頁?？枷蛲肝龅诰彭摚?8頁。 (2014·山東(shāndōnɡ)理綜)如圖，光滑水平直軌道上兩滑塊A、B用橡皮筋連接，A的質(zhì)量為m。開始時橡皮筋松弛，B靜止，給A向左的初速度v0。一段時間后，B與A同向運動發(fā)生碰撞并粘在一起。碰撞后的共同速度是碰撞前瞬間A的速度的兩倍，也是碰撞前瞬間B的速度的一半。求：(1)B的質(zhì)量；(2)碰撞過程中A、B系統(tǒng)機械能的損失。動量(dòngliàng)守恒定律的應用第十頁，共58頁。第十一頁，共58頁。第十二頁，共58頁。拓展提升一、根底知識要記牢1．動量守恒的條件(1)系統(tǒng)不受外力或系統(tǒng)所受外力的矢量和為零。(2)系統(tǒng)所受的外力的矢量和雖不為零，但系統(tǒng)外力比內(nèi)力小得多，如碰撞問題中的摩擦力、爆炸過程中的重力(zhònglì)等，外力比起相互作用的內(nèi)力來小得多，可以忽略不計。(3)系統(tǒng)所受外力的矢量和雖不為零，但在某個方向上合力的分量為零，那么在該方向上系統(tǒng)總動量的分量保持不變。第十三頁，共58頁。2．動量(dòngliàng)守恒定律的三種表達形式(1)p＝p′(2)Δp1＝－Δp2(3)m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′第十四頁，共58頁。二、方法技巧要用好1．動量守恒定律解決問題的靈活運用(1)分析題意，明確研究對象。確定所研究的系統(tǒng)是由哪些物體組成的。(2)要對各階段所選系統(tǒng)內(nèi)的物體進行受力分析，區(qū)分系統(tǒng)內(nèi)力和外力，在受力分析的根底上根據(jù)(gēnjù)動量守恒定律條件，判斷能否應用動量守恒。第十五頁，共58頁。(3)明確所研究的相互作用過程，確定過程的始、末狀態(tài)，即系統(tǒng)內(nèi)各個物體(wùtǐ)的初動量和末動量的量值或表達式。注意：在研究地面上物體(wùtǐ)間相互作用的過程時，各物體(wùtǐ)運動的速度均應取地面為參考系。(4)規(guī)定正方向，確定初、末狀態(tài)動量的正、負號。根據(jù)動量守恒定律列方程求解。第十六頁，共58頁。2．動量守恒在多體多過程問題中的運用對于多個物體、多個過程共存的問題，往往會有共同的特征：(1)最終會出現(xiàn)一個穩(wěn)定的狀態(tài)。例如：系統(tǒng)最終速度為零或做勻速直線運動。(2)在由多過程存在的情境中，每個小過程，均滿足動量守恒。因此解決此類問題的關(guān)鍵是選取適宜的研究對象和作用(zuòyòng)過程，應用動量守恒定律并結(jié)合其他的物理規(guī)律進行求解。例如：多個物體的連續(xù)碰撞，兩人拋接物體的問題等。第十七頁，共58頁。(2014·重慶)一彈丸在飛行到距離地面5m高時僅有水平(shuǐpíng)速度v＝2m/s，爆炸成為甲、乙兩塊水平(shuǐpíng)飛出，甲、乙的質(zhì)量比為3∶1。不計質(zhì)量損失，取重力加速度g＝10m/s2。那么以下圖中兩塊彈片飛行的軌跡可能正確的選項是()第十八頁，共58頁。[答案]B[解析]考查動量守恒定律和平拋運動規(guī)律。解題的關(guān)鍵是應用動量守恒定律找出甲、乙兩塊的速度(sùdù)關(guān)系，然后再用平拋運動規(guī)律進行求解。此題有兩種可能情況，一是甲在前，另一是甲在后。第十九頁，共58頁。甲在前情況，設(shè)總質(zhì)量為4m，動量(dòngliàng)守恒得4m×2＝3mv甲＋mv乙，由平拋運動規(guī)律知，甲圖中兩彈片的速度分別為v甲＝，v乙＝－，不滿足動量(dòngliàng)守恒關(guān)系，選項A錯誤；乙圖中兩彈片的速度分別為v甲＝，v乙＝，滿足動量(dòngliàng)守恒關(guān)系，選項B正確；甲在后情況，C圖中v甲＝1m/s，v乙＝2m/s，不滿足動量(dòngliàng)守恒關(guān)系，選項C錯誤；D圖中，v甲＝－1m/s，v乙＝2m/s，同樣不滿足動量(dòngliàng)守恒關(guān)系，選項D錯誤。解題中注意動量(dòngliàng)守恒中的矢量性，以及運動情況的可能性。第二十頁，共58頁。 (2014·北京)如下圖，豎直平面內(nèi)的四分之一圓弧軌道下端(xiàduān)與水平桌面相切，小滑塊A和B分別靜止在圓弧軌道的最高點和最低點?，F(xiàn)將A無初速度釋放，A與B碰撞后結(jié)合為一個整體，并沿桌面滑動。圓弧軌道光滑，半徑R＝；A和B的質(zhì)量相等；A和B整體與桌面之間的動摩擦因數(shù)μ＝。取重力加速度g＝10m/s2。求：動量(dòngliàng)守恒與能量守恒的綜合第二十一頁，共58頁。(1)碰撞前瞬間A的速率(sùlǜ)v；(2)碰撞后瞬間A和B整體的速率(sùlǜ)v′；(3)A和B整體在桌面上滑動的距離l。第二十二頁，共58頁。第二十三頁，共58頁。[答案(dáàn)](1)2m/s(2)1m/s第二十四頁，共58頁。拓展(tuòzhǎn)提升一、根底知識要記牢1．碰撞的種類彈性碰撞(1)動量守恒(2)碰撞前后總動能相等非彈性碰撞(1)動量守恒(2)動能有損失完全非彈性碰撞(1)碰后兩物體合為一體(2)動量守恒(3)動能損失最大第二十五頁，共58頁。第二十六頁，共58頁。(3)速度要符合實際情景：①如果(rúguǒ)碰撞前兩物體同向運動，那么后面物體的速度必大于前面物體的速度，否那么無法實現(xiàn)碰撞。②碰撞后，原來在前的物體的速度一定增大，且原來在前的物體的速度大于或等于原來在后的物體的速度，否那么就違背了實際情況。③如果(rúguǒ)碰前兩物體是相向運動，那么碰后兩物體的運動方向不可能都不改變，除非兩物體碰撞后速度均為零。第二十七頁，共58頁。二、方法技巧要用好(1)對于過程比較復雜的問題，要根據(jù)情況將過程分為幾個不同的階段(jiēduàn)，然后對各個階段(jiēduàn)進行分析、判斷動量是否守恒，機械能是否守恒。(2)兩物體相互碰撞的問題，假設(shè)不說明是彈性碰撞，那么碰撞中動能一般都有損失，而兩物體碰后粘在一起的情況，碰撞中動能損失最多。第二十八頁，共58頁。(3)含有(hányǒu)彈簧模型的動量守恒問題，從本質(zhì)上看，屬于一種時間較長的彈性碰撞。在作用的過程中，當彈簧被壓縮最短或拉伸最長時，系統(tǒng)內(nèi)各個物體具有共同的速度，而此時彈簧的彈性勢能最大，動能最小。系統(tǒng)內(nèi)各個物體除彈簧的彈力外所受的合力為零(例如光滑水平面上的連接體問題)，當彈簧為自然伸長狀態(tài)時，系統(tǒng)內(nèi)的某個物體此時將具有最大的速度。第二十九頁，共58頁。三、易錯易混要明了對于(duìyú)同一系統(tǒng)而言，動量守恒時機械能不一定守恒，機械能守恒時，動量不一定守恒。第三十頁，共58頁。(2014·云南第一次檢測)如下圖，一弧形軌道與足夠長水平軌道平滑連接，水平軌道上靜止一小球(xiǎoqiú)B。從弧形軌道上距離水平軌道h高處由靜止釋放另一小球(xiǎoqiú)A，A球沿軌道下滑后與B球發(fā)生彈性正碰，碰后A球被彈回，A球重新下滑到水平軌道后，與B球間的距離保持不變。所有接觸面均光滑，求碰撞結(jié)束時A球的速度大小。第三十一頁，共58頁。第三十二頁，共58頁。 (2014·山東(shāndōnɡ)理綜)氫原子能級如圖，當氫原子從n＝3躍遷到n＝2的能級時，輻射光的波長為656nm。以下判斷正確的選項是________。(雙選，填正確答案標號)氫原子能級(néngjí)躍遷、光電效應第三十三頁，共58頁。A．氫原子從n＝2躍遷到n＝1的能級時，輻射光的波長大于656nmB．用波長為325nm的光照射，可使氫原子從n＝1躍遷到n＝2的能級C．一群(yīqún)處于n＝3能級上的氫原子向低能級躍遷時最多產(chǎn)生3種譜線D．用波長為633nm的光照射，不能使氫原子從n＝2躍遷到n＝3的能級第三十四頁，共58頁。[答案(dáàn)]CD第三十五頁，共58頁。拓展提升一、根底知識(zhīshi)要記牢1．玻爾理論(1)定態(tài)：能量不連續(xù)，電子繞核運動不向外輻射能量，原子處于穩(wěn)定狀態(tài)。En＝E1/n2(n＝1,2,3…)，E1＝－。(2)躍遷：原子從一種定態(tài)躍遷到另一種定態(tài)時，吸收或輻射光子的能量為hν＝|E初－E末|。(3)軌道：原子的不同能量狀態(tài)跟電子沿不同半徑繞核運動相對應，半徑是不連續(xù)的。第三十六頁，共58頁。第三十七頁，共58頁。3．光電效應及光電效應方程(1)光電效應的實驗規(guī)律：①任何(rènhé)一種金屬都有一個極限頻率，入射光的頻率必須大于這個頻率，才能產(chǎn)生光電效應。②光電子的最大初動能與入射光的強度無關(guān)，只隨入射光的頻率增大而增大。③入射光照射到金屬板上時，光電子的發(fā)射幾乎是瞬時的，一般不會超過10－9s。④當入射光的頻率大于極限頻率時，光電流的大小與入射光的強度成正比。第三十八頁，共58頁。第三十九頁，共58頁。二、方法技巧要用好1．氫原子能級躍遷問題的解題技巧(1)每個氫原子每次躍遷能吸收或輻射一個特定頻率的光子。比方吸收能量時，如果(rúguǒ)光子的能量足夠大，那么吸收后一定發(fā)生電離；如果(rúguǒ)光子能量恰好滿足量子化的條件，那么剛好全部被吸收；如果(rúguǒ)光子能量吸收后缺乏以產(chǎn)生躍遷或電離，那么這種光子不會被吸收。第四十頁，共58頁。(2)一群原子和一個原子在處理問題的時候是有區(qū)別的，氫原子核外只有(zhǐyǒu)一個電子，這個電子在某個時刻只能處在某一個可能的軌道上，在某段時間內(nèi)，由某一軌道躍遷到另一個軌道時，可能的情況只有(zhǐyǒu)一種，但是如果有大量的氫原子，這些原子的核外電子躍遷時就會有各種情況出現(xiàn)了。(3)計算氫原子能級躍遷放出或吸收光子的頻率和波長時，要注意能級的能量值均為負值，且單位應為“電子伏〞，計算時需要換算成“焦〞。第四十一頁，共58頁。2．研究光電效應的兩條線索由圖可知兩條線索：一是光的頻率線，二是光的強度線。3．光電效應中的兩條對應關(guān)系(1)光強→光子數(shù)目多→發(fā)射光電子多→光電流大(2)光子頻率高→光子能量(néngliàng)大→產(chǎn)生光電子的最大初動能大第四十二頁，共58頁。三、易錯易混要明了1．原子吸收能量后在能級間發(fā)生躍遷，那么吸收的能量值是固定的；假設(shè)原子吸收能量后發(fā)生電離，那么吸收的能量值為不小于該能級能量值的任意(rènyì)值。2．決定光電子初動能的大小的是入射光的頻率，決定光電流大小的是入射光的強度。第四十三頁，共58頁。(2014·廣西四校調(diào)研)如下圖為氫原子的能級圖。氫原子從n＝5的能級躍遷到n＝3的能級時輻射(fúshè)出a光子，從n＝4的能級躍遷到n＝2的能級時輻射(fúshè)出b光子。以下說法正確的選項是()第四十四頁，共58頁。A．a(chǎn)光子的能量比b光子的能量大B．假設(shè)a、b兩種光在同一種均勻介質(zhì)中傳播，那么a光的傳播速度比b光的傳播速度大C．假設(shè)b光能使某種金屬發(fā)生(fāshēng)光電效應，那么a光一定能使該金屬發(fā)生(fāshēng)光電效應D．假設(shè)用同一雙縫干預裝置進行實驗，用a光照射雙縫得到相鄰亮條紋的間距比用b光照射雙縫得到的相鄰亮條紋的間距大[答案]BD第四十五頁，共58頁。[解析]據(jù)題意，氫原子從n＝5能級躍遷到n＝3能級釋放(shìfàng)的光子能量為：ΔEa＝＝hνa，氫原子從n＝4能級躍遷到n＝2能級釋放(shìfàng)的光子能量為：ΔEb＝＝hνb，那么知b光光子的能量大，頻率也大，在同一種均勻介質(zhì)中，頻率越大的光傳播速度越慢，所以A選項錯誤，B選項正確；如果b光可以使某種金屬發(fā)生光電效應，那么a光不一定能使其發(fā)生光電效應，所以C選項錯誤；a光頻率較小，那么a光波長較大，所以在做雙縫干預實驗時，用a光照射雙縫時得到的干預條紋較寬，D選項正確。第四十六頁，共58頁。 (2014·河南六市一聯(lián))2013年2月12日朝鮮進行了第三次核試驗，韓美情報部門通過氙(Xe)和氪(Kr)等放射性氣體，判斷出朝鮮使用的核原料是鈾(U)還是钚(Pu)，假設(shè)該實驗的核原料是U，那么(1)完成核反響方程式U＋n→Sr＋Xe＋________。(2)本次核試驗釋放的能量大約相當于7000噸TNT當量，鈾核的質(zhì)量為m1、中子的質(zhì)量為m2、鍶(Sr)核的質(zhì)量為m3、氙(Xe)核的質(zhì)量為m4，光速為c。那么一個(yīɡè)U原子裂變釋放的能量ΔE＝________。核反響(fǎnxiǎng)方程與核能第四十七頁，共58頁。第四十八頁，共58頁。第四十九頁，共58頁。第五十頁，共58頁。第五十一頁，共58頁。3．質(zhì)能方程E＝mc24．核能計算(jìsuàn)ΔE＝Δmc2(1)假設(shè)Δm以kg為單位，那么ΔE＝Δmc2(2)假設(shè)Δm以原子質(zhì)量u為單位，那么ΔE＝Δm第五十二頁，共58頁。二、方法技巧要用好1．α衰變和β衰變次數(shù)確實定方法(1)方法一：由于β衰變不改變質(zhì)量數(shù)，故可以先由質(zhì)量