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高三物理《创新设计》二轮专题复习专题九动量原子物理.doc
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1、专题九 动量 原子物理(选修35)第1课时 动量守恒定律及应用知识规律整合基础回扣1动量是矢量,其方向与_的方向相同。2动量的变化是物体的末动量与初动量的_差,表达式为,动量变化的方向与_的方向相同,也就是与加速度方向相同,即与物体所受_的方向相同。矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。3动量守恒定律(1)内容:如果一个系统不受外力,或者所受外力的_为零,这个系统的总动量保持不变。聞創沟燴鐺險爱氇谴净。(2)表达式:+;或(系统相互作用总前动量等于相互作用后总动量); 或0(系统总动量的增量为零); 或(相互作用两个物体组成的系统,两物体动量增量_); (3)守恒条件系统不受外力或系统虽受外力但所受外力的_系
2、统合外力不为零,但在某一方向上系统_,则在该方向上系统动量守恒系统虽受外力,但外力远小于内力且作用时间极短,如碰撞、爆炸过程。4弹性碰撞与非弹性碰撞 碰撞过程遵从_定律,如果碰撞过程中机械能也守恒,这样的碰撞叫做_碰撞;如果碰撞过程中机械能不守恒,这样的碰撞叫做非弹性碰撞。残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟。5爆炸与碰撞问题的共同特点是相互作用力为变力且_,内力远远大于系统所受外力,均可用动量守恒定律处理。酽锕极額閉镇桧猪訣锥。6碰撞问题同时遵守的三条原则是:系统动量守恒原则物理情景可行性原则: 速度要符合物理情景,如果碰撞前两物体同向运动,则后面的物体速度必_前面物体的速度,即,否则无法实现碰撞,碰撞后,
3、原来在前的物体的速度一定增大,且原来在前的物体速度大于或等于原来在后的物体的速度,则,否则碰撞没有结束。彈贸摄尔霁毙攬砖卤庑。 如果碰前两物体是相向运动,则碰后,两物体的运动方向不可能_,除非两物体碰撞后速度为零。謀荞抟箧飆鐸怼类蒋薔。不违背_守恒原则 碰撞过程满足 即或思路和方法1系统化思维方法,就是根据众多的已知要素、事实、按照一定的联系方式,将其部分连接成整体的方法。(1)对多个物理过程进行整体思维,即把几个过程合为一个过程来处理,如用动量守恒定律解决比较复杂的运动(2)对多个研究对象进行整体思维,即把两个或两个以上的独立物体合为整体进行考虑,如应用动量守恒定律时,就是把多个物体看成整体
4、(或系统)厦礴恳蹒骈時盡继價骚。2运用动量守恒定律的步骤:(1)确定研究对象(系统);(2)做好受力分析,判断是否守恒;(3)确定守恒过程;(4)选取正方向,明确初、末状态;(5)列议程求解自测自查1下列说法中,违反动量守恒定律的是A两上运动物体A和B相碰后合为一体,A减少的动量等于B增加的动量B质量相等的两上物体,以相同的速率相向运动,做正碰后以原来的速率分开C质量不等的两个物体,以相同的速率相向运动,做正碰后以某一相同速率向同一方向运动D质量不等的两个物体,以相同的速率相向运动,做正碰后各以原来的速率分开2如图911所示,A、B两物体质量之比3 :2,原来静止在平板小车C上,A、B间有一根
5、被压缩的弹簧,地面光滑,当弹簧突然释放后,则茕桢广鳓鯡选块网羈泪。A若A、B与平板车上表面间的动摩擦因数相同,A、B组成的系统的动量守恒B若A、B与平板车上表面间的动摩擦因数相同,A、B、C组成的系统的动量守恒C若A、B所受的摩擦力大小相等,A、B、C组成的系统的动量守恒D若A、B所受的摩擦力大小相等,A、B、C组成的系统的动量守恒3(2008海南19(2)一置于桌面上质量为M的玩具炮,水平发射质量为的炮弹,炮可在水平方向自由移动,当炮身上未放置其他重物时,炮弹可击中水平地面上的目标A;当炮身上固定一质量为Mo的重物时,在原发射位置沿同一方向发射的炮弹可击中水平地面上的目标B,炮口离水平地面的
6、高度为,如果两次发射时“火药”提供的机械能相等,求B、A两目标与炮弹发射点之间的水平距离之比。鹅娅尽損鹌惨歷茏鴛賴。重点热点透析题型1 动量守恒定律的理解及应用例1 (2008山东调研)如图912所示,木板的A质量1kg,足够长的木板B的质量4kg,质量为2kg的林块C置于木板B上,水平面光滑,B、C之间有摩擦,现使A以的初速度向右运动,与B碰撞后以4m/s速度弹回,求:籟丛妈羥为贍偾蛏练淨。(1)B运动过程中的最大速度;(2)C运动过程中的最大速度;规律总结1因为动量是矢量,所以动量守恒定律的表达式是矢量式,在作用前后动量都在一条直线上时,选取正方向,将矢量运算简化为代数运动。預頌圣鉉儐歲龈
7、讶骅籴。2速度与参考系的选取有关,因此相互作用的物体的速度、必须都相对同一参考系,通常相对地面而言。3对于多个物体或多运动过程问题的处理,应根据需要划分不同的运动过程,或者选取不同的物体为系统,看是否满足动量守恒的条件,应用动量守恒定律解决问题。渗釤呛俨匀谔鱉调硯錦。强化练习1 (2008泰安模拟)质量为1.0kg和(质量未知)的两个物体在光滑的水平面上正碰,碰撞时间不计,其(位移时间)图象如图913所示,试通过计算回答下列问题:铙誅卧泻噦圣骋贶頂廡。(1)等于多少千克?(2)质量为的物体在碰撞过程中动量变化量是多少?(3)碰撞过程是弹性碰撞还是非弹性碰撞?题型2 动量与能量的结合例2 (20
8、08太原模拟)(14分)如图914所示,O为一水平轴,轴上系一长0.6m的细绳,细绳的下端系一质量m=1.0kg的小球(可视为质点),原来处于静止状态,球与平台的B点接触但对平台无压力,平台高0.80m,一质量M2.0kg的小球沿平台自左向右运动到B处与小球m发生正碰,碰后小球m在绳的约束下做圆周运动,经最高点A点,绳上的拉力恰好等于摆球的重力,而M落在水平地面上的C点,其水平位移为s1.2m,求质量为M的小球与m碰撞前的速度。(取g=10 m/s2)擁締凤袜备訊顎轮烂蔷。满分展示,名师教你如何得分解析 M与碰撞前后 (4分)M离开平台后 (1分) (1分)从B到A的过程中 (4分)在A点时
9、(2分)由联立解得答案:贓熱俣阃歲匱阊邺镓騷。规律总结 机械能守恒定律和动量守恒定律研究的都是系统相互作用过程中满足的规律,不同之处是各自的守恒条件不同,要根据题设的物理情景和物理过程,确定满足的物理规律,机械能守恒为标量式,但势能可能出现负值;动量守恒为矢量式,选取正方向后列代数式。坛摶乡囂忏蒌鍥铃氈淚。强化练习2 (2008汕尾模拟)如图915所示,长为L的细绳竖起悬挂着一质量为2的小球A(为小球半径),恰好紧挨着放置在水平面上质量为的物块B,现保挂细绳绷直,把小球向左上方拉至细胞与竖起方向60o的位置,然后释放小球,小球到达最低点时恰好与物块发生碰撞,而后小球向右摆动的最大高度为L/8,
10、物块则向右滑动了L的距离而静止,求物块与水平面间的动摩擦因数。蜡變黲癟報伥铉锚鈰赘。题型3 动量与原子物理的结合例3 (2008潍坊模拟)关于“原子核组成”的研究,经历了一些重要阶段,其中:(1)1919年,卢瑟福用粒子轰击氮核从而发现了质子,其核反应方程为_(2)1919年,查德威克用一种中性粒子流轰击氢原子和氮原子,打出了一些氢核(质子)和氮核,测量出被打出的氢核和氮核的速度,并由此推算出这种粒子的质量而发现中子,查德威克认为,原子核的热运动速度远小于中性粒子的速度而可以忽略不计;被碰出的氢核、氮核之所以会具有不同的速率是由于碰撞的情况不同而造成的,其中速率最大的应该是弹性正碰的结果,实验
11、中测得被碰氢核的最大速度为3.30107 m/s,被碰氮核的最大速度为4.50106 m/s,已知。買鲷鴯譖昙膚遙闫撷凄。请你根据查德威克的实验数据,推导中性粒子(中子)的质量与氢核的质量的关系?(保留三位有效数字)复习指导 本题以微观世界的原子物理为命题素材,将动量守恒和能量守恒综合运用,既遵循宏观世界的常见规律,又具有微观世界的明显特点,对学生的理解能力、迁移能力、综合能力有较深的考查,在新课改省,这种题型是目前最为走俏的考题形式。綾镝鯛駕櫬鹕踪韦辚糴。强化练习3 (2008泰安模拟)如图916为氢原子能级示意图,现有每个电子的动能都是E12.89eV的电子束与处在的氢原子发生相向正碰,已
12、知碰撞前一个电子和一个氢原子的总动量为零,碰撞后氢原子受激发,跃迁到的能级,求碰撞后一个电子和一个受激氢原子的总动能是多少?已知电子的质量与氢原子的质量之比为5.44510-4 驅踬髏彦浃绥譎饴憂锦。题型4 实验:验证动量守恒定律【例4】(2008巴中模拟)某同学用图917甲所示的装置通过半径相同的两球的碰撞来验证动量守恒定律,c点为水平槽的末端,实验时先使球1从斜槽上的A点由静止滚下,落到位于水平地面的记录纸上,重复上述操作10次,找出平均落点P,再把球2放在c点,让球1从斜槽上的A点由静止滚下,重复上述操作10次,找出两球的平均落点M、N猫虿驢绘燈鮒诛髅貺庑。 (1)若球2落点的痕迹如图乙
13、所示,其中米尺水平放置,与DN平行,米尺的零点与O点对齐,则碰撞后球2的水平射程应取为 cm锹籁饗迳琐筆襖鸥娅薔。(2)测出球1、球2的质量分别为m1、m2,若和_在误差允许的范围内相等,则碰撞过程中动量守恒,構氽頑黉碩饨荠龈话骛。【强化练习4】(2008宁夏-33(2)某同学利用如图918所示的装置验证动量守恒定律图中两摆摆长相同,悬挂于同一高度,A、B两摆球均很小,质量之比为1:2当两摆均处于自由静止状态时,其侧面刚好接触。向右上方拉动B球使其摆线伸直并与竖直方向成45。角,然后将其由静止释放结果观察到两摆球粘在一起摆动,且最大摆角为30。若本实验允许的最大误差是4,此实验是否成功地验证了
14、动量守恒定律?輒峄陽檉簖疖網儂號泶。备考能力提升1(2008济南模拟)质量为m的小球A以水平速度v与原来静止在光滑水平面上的质量为3 m的小球B发生正碰,已知 碰撞过程中A球的动能减少了75,求碰撞后B球的速度尧侧閆繭絳闕绚勵蜆贅。2(2008聊城模拟)如图919所示,足够长的光滑轨道由斜槽轨道和水平轨道组成水平轨道上一质量为mB的小球处于静止状态,一质量为mA的小球沿斜槽轨道向下运动,与B球发生弹性正碰,要使小球A与小球B能发生第二次碰撞,mB和mA应满足什么关系?识饒鎂錕缢灩筧嚌俨淒。3(2008潍坊模拟)如图9110所示,两个质量m1=20 g、m2=80 g的小球,用等长的细线悬挂在O
15、点悬挂m2的细线处于竖直状态,悬挂m1的细线处于伸直状态且与竖直方向成37o角现将m1由静止释放,m1与m2碰撞后粘在一起若线长L=1 m,重力加速度g=10 ms2,取sin 37o0.6,cos37o=0.8求:凍鈹鋨劳臘锴痫婦胫籴。(1)碰撞前瞬间m1的速度v0(2)碰撞中损失的机械能E.4(2008南通模拟)一炮弹质量为m,以一定的倾角斜向上发射,到达最高点时速度为w,炮弹在最高点爆炸成两块,其中一块沿原轨道返回,质量为求:恥諤銪灭萦欢煬鞏鹜錦。 (1)另一块爆炸后瞬时的速度大小 (2)爆炸过程系统增加的机械能5在建筑工地上,我们常常看到工人用重锤将柱桩打人地下的情景对此,我们可以建立
16、这样一个力学模型:质量为m的重锤从高H处自由下落,柱桩的质量为M,设重锤打击柱桩的时间极短,打击后随柱桩一起向下运动已知柱桩与地面间的平均阻力为Ff,根据这一模型求出重锤打击一次柱桩可使柱桩进入地面的深度h(不计空气阻力)鯊腎鑰诎褳鉀沩懼統庫。6(2008广东19)如图91一11(a)所示,在光滑绝缘水平面的AB区域内存在水平向右的电场,电场强度E随时间的变化如图(b)所示,不带电的绝缘小球P2静止在O点t=0时,带正电的小球P1以速度v0从A点进入AB区域,随后与P2发生正碰后反弹,反弹速度大小是碰前的倍,P1的质量为m1,带电量为q,P2的质量m2=5m1,A、O间距为L。,O、B间距L已
17、知,T硕癘鄴颃诌攆檸攜驤蔹。(1)求碰撞后小球P,向左运动的最大距离及所需时间(2)讨论两球能否在。B区间内再次发生碰撞第2课时 原子和原子核知识规律整合基础回扣1原子的核式结构原子核(1)1897年,汤姆生发现了 ,提出了原子的枣糕模型(2)英国物理学家卢瑟福和他的助手进行了 实验,实验的结果是绝大多数粒子穿过金箔后基本上仍沿原来方向前进,但有少数粒子发生较大的偏转阌擻輳嬪諫迁择楨秘騖。(3)原子的核式结构模型:在原子的中心有一个很小的核,叫原子核原子的全部电荷量和几乎全部质量都集中在原子核里,带负电的电子在核外空间运动氬嚕躑竄贸恳彈瀘颔澩。(4)具有相同的 而 不同的原子,在元素周期表中处
18、于同一位置,互称同位素2能级和能级跃迁(1) 量子化 核外电子只能在一些分立的轨道上运动 (2) 量子化 原子只能处于一系列不连续的能量状态 (3)吸收或辐射能量量子化原子在两个能级之间跃迁时只能吸收或发射 的光子,光子的能量 3天然放射现象、衰变、放射性的应用和防护(1)元素自发地放出射线的现象叫做 。放射性物质放出的射线通常有三种: 、 、 釷鹆資贏車贖孙滅獅赘。(2)原子核放出 粒子或 粒子后,就变成新的原子核,我们把这种变化称为原子核的衰变在衰变过程中, 和 都守恒。怂阐譜鯪迳導嘯畫長凉。(3)放射性元素的原子核有_发生衰变所需的时间,叫做这种元素的半衰期,放射性元素衰变的快慢是由_本
19、身的因素决定的,跟原子所处的_状态无关。谚辞調担鈧谄动禪泻類。(4)放射性同位素的应用:一是利用它的_;二是作为_。(5)射线、射线、射线之间的区别射线射线射线实质电子流速度约为光速的十分之一约为光速的十分之几光速电离作用很强较弱很弱贯穿能力很弱很强最强4核反应核能裂变轻核的聚变(1)在物理学中,原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核的过程,称为 ,在此过程中,质量数和电荷数都守恒爱因斯坦的质能方程是 嘰觐詿缧铴嗫偽純铪锩。(2)核物理中,把重核分裂成质量较小的核,释放出核能的反应,称为裂变;把轻核结合成质量较大的核,释放出核能的反应,称为 熒绐譏钲鏌觶鷹緇機库。(3)铀核裂变的核反应方程是核聚
20、变的核反应方程是 。氢核聚变的核反应方程是_鶼渍螻偉阅劍鲰腎邏蘞。(4)在核反应堆中,石墨的作用是作为 ;镉棒的作用是控制反应速度;水泥防护层的作用是屏蔽裂变产物放出的各种射线纣忧蔣氳頑莶驅藥悯骛。5核反应规律和原子核的人工转变(1)核反应的规律为:反应前后质量数守恒和 守恒(2)原子核的人工转变卢瑟福发现质子的核反应方程为: 查德威克发现中子的核反应方程为: 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:思路和方法1在配平核反应方程式时,一般先满足 守恒,后 守恒 2在处理粒子的碰撞和衰变问题时,通常应用动量守恒定律、质能方程和能的转化与守恒定律综合分析3核能的计算方法若m以kg为
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