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,第十三章 动量守恒定律 近代物理,第十三章 动量守恒定律 近代物理, 考纲展示 1动量、动量定理、动量守恒定律及其应用 2弹性碰撞和非弹性碰撞 3光电效应 4爱因斯坦光电效应方程 5氢原子光谱 6氢原子的能级结构、能级公式 7原子核的组成、放射性、原子核的衰变、半衰期 ,2016高考导航,8放射性同位素 9核力、核反应方程 10结合能、质量亏损 11裂变反应和聚变反应、裂变反应堆 12射线的危害与防护 实验：验证动量守恒定律 说明：碰撞与动量守恒只限于一维,第十三章 动量守恒定律 近代物理, 热点视角 1动量守恒定律的应用是本部分的重点和难点，也是高考的热点，动量和动量的变化量这两个概念常穿插在动量守恒定律的应用中考查 2动量守恒定律结合能量守恒定律来解决碰撞、打击、反冲等问题，以及动量守恒定律与圆周运动、核反应的结合已成为近几年高考命题的热点 3波粒二象性部分的重点内容是光电效应现象、实验规律和光电效应方程，光的波粒二象性和德布罗意波是理解的难点.,第十三章 动量守恒定律 近代物理,4核式结构、玻尔理论、能级公式、原子跃迁条件在选做题部分出现的几率将会增加，可能单独命题，也可能与其他知识结合出题 5半衰期、质能方程的应用、计算和核反应方程的书写是高考的热点问题，试题一般以基础知识为主，较简单,第十三章 动量守恒定律 近代物理,第一节 动量守恒定律及其应用 (实验：验证动量守恒定律),第十三章 动量守恒定律 近代物理,一、动量 动量定理 1冲量 (1)定义：力和力的_的乘积 (2)公式：I_，适用于求恒力的冲量 (3)方向：与_相同,作用时间,Ft,力F的方向,2动量 (1)定义：物体的_与_的乘积 (2)公式：_. (3)单位：_，符号：kgm/s. (4)意义：动量是描述物体_的物理量，是矢量，其方向与_的方向相同,质量,速度,pmv,千克米/秒,运动状态,速度,3动量定理 (1)内容：物体所受_的冲量等于物体_ (2)表达式：Ftppp. (3)矢量性：动量变化量方向与_的方向相同，可以在某一方向上用动量定理,合力,动量的增量,合力,1.下列说法正确的是( ) A速度大的物体，它的动量一定也大 B动量大的物体，它的速度一定也大 C只要物体的运动速度大小不变，物体的动量也保持不变 D物体的动量变化越大则该物体的速度变化一定越大,D,二、动量守恒定律 1守恒条件 (1)理想守恒：系统_外力或所受外力的合力为_，则系统动量守恒 (2)近似守恒：系统受到的合力不为零，但当_远大于外力时，系统的动量可近似看成守恒 (3)分方向守恒：系统在某个方向上所受合力为零时，系统在该方向上动量守恒 2动量守恒定律的表达式： m1v1m2v2_或p1p2.,不受,零,内力,m1v1m2v2,2.(2014高考浙江自选模块)如 图所示，甲木块的质量为m1，以v的速度沿光滑水平地面向前 运动，正 前 方有一静止的、质量为m2的乙木块，乙上连有一 轻质弹簧甲木块与弹簧接触后( ) A甲木块的动量守恒 B乙木块的动量守恒 C甲、乙两木块所组成系统的动量守恒 D甲、乙两木块所组成系统的动能守恒,C,三、碰撞 1碰撞 物体间的相互作用持续时间_，而物体间相互作用力_的现象 2特点 在碰撞现象中，一般都满足内力_外力，可认为相互碰撞的系统动量守恒,很短,很大,远大于,3分类,守恒,最大,D,考点一 动量定理的理解及应用,考点二 动量守恒定律与碰撞,考点三 爆炸和反冲 人船模型,考点四 动量与能量观点的综合应用,考点五 实验：验证动量守恒定律,考点一 动量定理的理解及应用 1动量定理不仅适用于恒定的力，也适用于随时间变化的力这种情况下，动量定理中的力F应理解为变力在作用时间内的平均值 2动量定理的表达式Ftp是矢量式，运用它分析问题时要特别注意冲量、动量及动量变化量的方向，公式中的F是物体或系统所受的合力,3应用动量定理解释的两类物理现象 (1)当物体的动量变化量一定时，力的作用时间t越短，力 F就越大，力的作用时间t越长，力F就越小，如玻璃杯掉在水泥地上易碎，而掉在沙地上不易碎 (2)当作用力F一定时，力的作用时间t越长，动量变化量p越大，力的作用时间t越短，动量变化量p越小.,在水平力F30 N的作用下，质量m5 kg的物体由静止开始沿水平面运动已知物体与水平面间的动摩擦因数0.2，若F作用6 s后撤去，撤去F后物体还能向前运动多长时间才停止？(g取10 m/s2),答案 12 s,规律方法 应用动量定理解题的一般步骤 (1)明确研究对象和研究过程 研究过程既可以是全过程，也可以是全过程中的某一阶段 (2)进行受力分析 只分析研究对象以外的物体施加给研究对象的力，不 必分析内力 (3)规定正方向 (4)写出研究对象的初、末动量和合外力的冲量(或各外力在各个阶段的冲量的矢量和)，根据动量定理列方程求解,1.我国女子短道速滑队在世锦赛 上实现了女子3 000 m接力三连冠观察发 现，“接棒”的运动员甲提前站在“交棒” 的运动员乙前面，并且开始向前滑行，待乙 追上甲时，乙猛推甲一把，使甲获得更大的速度向前冲 出在乙推甲的过程中，忽略运动员与冰面间在水平 方向上的相互作用，则( ) A甲对乙的冲量一定等于乙对甲的冲量 B甲、乙的动量变化一定大小相等方向相反 C甲的动能增加量一定等于乙的动能减少量 D甲对乙做多少负功，乙对甲就一定做多少正功,B,考点二 动量守恒定律与碰撞 1动量守恒定律的不同表达形式 (1)pp，系统相互作用前的总动量p等于相互 作用后 的总动量p. (2)m1v1m2v2m1v1m2v2，相互作用的两个物体 组成的系统，作用前的动量和等于作用后的动量和 (3)p1p2，相互作用的两个物体动量的增量等大反向 (4)p0，系统总动量的增量为零,审题点睛 由于两球碰撞时间极短，并且没有能量损失，所以在碰撞过程中动量守恒，碰撞前后总动能相等，分别列方程求解,答案 (1)4 m/s (2)0.75 m,规律总结 应用动量守恒定律解题的步骤 (1)明确研究对象，确定系统的组成(系统包括哪几个物体及研究的过程)； (2)进行受力分析，判断系统动量是否守恒(或某一方向上动量是否守恒)； (3)规定正方向，确定初、末状态动量； (4)由动量守恒定律列出方程； (5)代入数据，求出结果，必要时讨论说明,2.两球A、B在光滑水平面上沿同一直线、同一方向运动，mA1 kg，mB2 kg，vA6 m/s，vB2 m/s. 当A追上B并发生碰撞后，两球A、B速度的可能值是( ) AvA5 m/s，vB2.5 m/s BvA2 m/s，vB4 m/s CvA4 m/s，vB7 m/s DvA7 m/s，vB1.5 m/s,B,考点三 爆炸和反冲 人船模型 1爆炸的特点 (1)动量守恒：由于爆炸是在极短的时间内完成的，爆炸时物体间的相互作用力远远大于 受到 的外力，所 以在 爆 炸过程中，系统的总动量守恒 (2)动能增加：在爆炸过程中，由于有其他形式的能量(如化学能)转化为动能，所以爆炸后系统的总动能增加 (3)位移不变：爆炸的时间极短，因而作用过程中物体运动的位移很小，一般可忽略不计，可以认为爆炸后仍 然从爆炸时的位置以新的动量开始运动,2反冲 (1)现象：物体的不同部分在内力的作用下向相反方向运动. (2)特点：一般情况下，物体间的相互作用力(内力)较大，因此系统动量往往有以下几种情况：动量守恒；动量近似守恒；某一方向动量守恒 反冲运动中机械能往往不守恒 注意：反冲运动中平均动量守恒 (3)实例：喷气式飞机、火箭、人船模型等,3.(2014高考重庆卷)一弹丸在飞行到距离地面5 m高时仅有水平速度v2 m/s，爆炸成为甲、乙两块水平飞出，甲、乙的质量比为31，不 计质量损失，取 重力 加速度g10 m/s2.则下列图中两块弹片飞行的轨迹可能正确的是( ),B,考点四 动量与能量观点的综合应用 1若研究对象为一个系统，应优先考虑应用动量守恒定律和能量守恒定律(机械能守恒定律) 2若研究对象为单一物体，且涉及功和位移问题时，应优先考虑动能定理 3因为动量守恒定律、能量守恒定律(机械能守恒定 律)、动能定理都只考查一个物理过程的始末两个状态有关物 理量间的关系，对 过程的 细 节 不予 细究，这 正 是它 们的方 便之处特别对于变力做功问题，就更显示出它们的优越性,(2013高考新课标全国卷)如图，光滑水平直轨道上有三个质量均为m的物块A、B、C.B的左侧固定一轻 弹簧 (弹簧左侧的挡板质量不计)设A以速度v0朝B运动，压缩 弹簧；当A、 B速度相等时，B与C恰好相碰并粘接在一起，然后继续运动假设B和C碰撞过程时间极短，求从A开始压缩弹簧直至与弹簧分离的过程中， (1)整个系统损失的机械能； (2)弹簧被压缩到最短时的弹性势能,审题点睛 A、B碰撞时动量守恒、能量也守恒，而B、C相碰粘接在一块时，动量守恒系统产生的内能则为机 械能的损失当A、B、C速度相等时，弹性势能最大,考点五 实验：验证动量守恒定律 1实验原理 在一维碰撞中，测出物体的质量m和碰撞前后物体的速率v、v，找出碰撞前的动量pm1v1m2v2及碰撞后的动量 pm1v1m2v2，看碰撞前后动量是否守恒 2实验方案 方案一：利用气垫导轨完成一维碰撞实验 (1)测质量：用天平测出滑块质量 (2)安装：正确安装好气垫导轨 (3)实验：接通电源，利用配套的光电计时装置测出两滑块各种情况下碰撞前后的速度(改变滑块的质量改变滑块的初速度大小和方向) (4)验证：一维碰撞中的动量守恒,方案二：利用等长悬线悬挂等大小球完成一维碰撞实验 (1)测质量：用天平测出两小球的质量m1、m2. (2)安装：把两个等大小球用等长悬线悬挂起来 (3)实验：一个小球静止，拉起另一个小球，放下时它们相碰. (4)测速度：可以测量小球被拉起的角度，从而算出碰撞前对应小球的速度，测量碰撞后小球摆起的角度，算出碰撞后对应小球的速度 (5)改变条件：改变碰撞条件，重复实验 (6)验证：一维碰撞中的动量守恒,方案四：利用斜槽上滚下的小球验证动量守恒定律 (1)用天平测出两小球的质量，并选定质量大的小 球为 入射小球 (2)按照如图所示安装实验装置，调整固 定斜槽使斜槽底端水平 (3)白纸在下，复写纸在上，在适当位置 铺放好记下重垂线所指的位置O. (4)不放被撞小球，让入射小球从斜槽上 某固定高度处自由滚下，重复10次用圆 规画尽量 小的 圆把所有的小球落点圈在里面，圆 心P就 是小 球落点 的平均位置,气垫导轨是常用的一种实验仪器它是利用气泵使带孔的导轨与滑块之间形成气垫，使滑块悬浮在导轨上，滑块在导轨上的运动可视为没有摩擦我们可以用带竖直挡板C和D的气垫导轨以及滑块A和B来验证动量守恒定律，实验装置如图所示(弹簧的长度忽略不计)：,采用的实验步骤如下： a用天平分别测出滑块A、B的质量mA、mB. b调整气垫导轨，使导轨处于水平 c在A和B间放入一个被压缩的轻弹簧，用电动卡销锁定，静止放置在气垫导轨上 d用刻度尺测出A的左端至C板的距离L1. e按下电钮放开卡销，同时使分别记录滑块A、B运 动 时间的计时器开始工作当A、B滑块分别碰撞C、D挡 板 时停 止计时，记下A、B分别到达C、D的运动时间t1和t2.,(1)实验中还应测量的物理量是_ (2)利用上述测量的实验数据，验证动量守恒定律的表达式是_，上式中算得的A、B两滑块的动量大小并不完全相等，产生误差的原因是 _ (3)利用上述实验数据能否测出被压缩弹簧的弹性势能的大小？如能，请写出表达式,B的右端至D板的距离L2,一是测量本身就存在误差，如测量质量、时间、距离等存在误差；二是空气阻力或者是导轨不是水平的等原因,方法技巧动量守恒中的临界问题 1滑块与小车的临界问题 滑块与小车是一种常见的相互作用模型如图所示，滑块冲上小车后，在滑块与小车之间的摩擦力作用下，滑块做减速运动，小车做加速运动滑块刚好不滑出小车的临界条件是滑块到达小车末端时，滑块与小车的速度相同,2两物体不相碰的临界问题 两个在光滑水平面上做匀速运动的物体，甲物体追上乙物体的条件是甲物体的速度v甲大于乙物体的速度v乙，即v甲v乙，而甲物体与乙物体不相碰的临界条件是v甲v乙 3涉及弹簧的临界问题 对于由弹簧组成的系统，在物体间发生相互作用的过程中，当弹簧被压缩到最短时，弹簧两端的两个物体的速度相等,4涉及最大高度的临界问题 在物体滑上斜面(斜面放在光滑水平面上)的过程中，由于弹力的作用，斜面在水平方向将做加速运动物体 滑到 斜面上最高点的临界条件是物体与斜面沿水平方向具 有 共同的速度，物体在竖直方向的分速度等于零,(7分)(2013高考山东卷)如图所示，光滑水平轨道上放置长板A(上表面粗糙)和滑块C，滑块B置于A的左端，三者质量分别为 mA2 kg、mB1 kg、mC2 kg.开 始 时C 静 止，A、B一起以v05 m/s的速度匀速向右运动，A与C发生碰撞(时间极短)后C向右运动，经过一段时间，A、B再次达到共同速度一起向右运动，且恰好不再与C发生碰撞求A与C 碰撞后瞬间A的速度大小 审题点睛 (1)A、C发生相碰，B与A的相互作用可忽略，A、C系统动量守恒； (2)碰后A、B相互作用达到共同速度，A、B系统动量守恒； (3)A、C碰后，A恰好不再与C相碰，则A、B的共同速度与C碰后速度相等,答案 2 m/s,总结提升 正确把握以下两点是求解动量守恒定律中的临界问题的关键： (1)寻找临界状态 看题设情景中是否有相互作用的两物体相距最近，避免相碰和物体开始反向运动等临界状态 (2)挖掘临界条件 在与动量相关的临界问题中，临界条件常常表现为两物体的相对速度关系与相对位移关系，即速度相等或位移相等,
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