高三物理二轮专题九动量 原子物理（35）第1课时课件新人教版.ppt

专题九动量原子物理 选修3 5 第1课时动量守恒定律及应用 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 p p末 p初 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 物体运动 矢量 速度变化 合外力 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 2 表达式 m1v1 m2v2 m1v1 m2v2 或p p 系统相互作用前的总动量p等于相互作用后的总动量p 或 p 0 系统总动量的增量为零 或 p1 p2 相互作用的两个物体组成的系统 两物体动量的增量 3 守恒条件 系统不受外力或系统虽受外力但所受外力的 矢量和 大小相等 方向相反 合力 为零 系统合外力不为零 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 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 6 碰撞问题同时遵守的三条原则是 合力为零 动量守恒 弹性 相互作用时间极短 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 则后面物体的速度必前面物体的速度 即v后 v前 否则无法实现碰撞 碰撞后 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 即v前 v后 否则碰撞没有结束 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均为零 不违背守恒原则碰撞过程满足ek ek 即 大于 都不改变 能量 或 思路方法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 将其各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 或系统 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 列方程求解 题型1动量守恒定律的理解及应用例1 2009 山东调研 如图9 1 1甲所示 物体a b的质量分别是6kg和10kg 用轻弹簧相连放在光滑的水平面上 物体b左侧与竖直墙壁接触 另有一物体 c从t 0时刻起水平向左运动 在t 3s时与物体a相碰 并立即与a具有相同的速度一起向左运动 物体c的速度 时间图象如图乙所示 求 物体c的质量和弹簧压缩过程中具有的最大弹性势能 图9 1 1 解析由图象知vc 6m s vac 2m s根据动量守恒定律有mcvc ma mc vac 可得mc 3kg a c压缩弹簧的过程中 动能转化为弹性势能 则epm ma mc vac2 6 3 22j 18j 答案3kg18j 1 应用动量守恒定律解题应注意 1 动量守恒定律的研究对象是系统 条件是系统所受的合外力为零 或近似为零 在解决多个物体参与相互作用的题目时 要把没有参与 或没有直接参与 相互作用的物体从多个对象中排除掉 这样可以避免选错研究对象 2 动量守恒定律的表达式m1v1 m2v2 m1v1 m2v2 是矢量式 所以列式时要先选定正方向 3 掌握弹性碰撞和非弹性碰撞的特点 弹性碰撞中机械能不损失 非弹性碰撞中有机械能的损失 2 动量守恒定律的应用 主要体现在力学综合题中 但在新课标高考 广东省除外 中要照顾到和其他模块难度设置的均衡性 与力学其他知识综合性较强 难度较大的题目不会出现 预测演练1 2009 济宁市5月模拟 静止的锂核 俘获一个速度为7 7 106m s的中子 发生核反应后若只产生了两个新粒子 其中一个粒子为氦核 它的速度大小是8 106m s 方向与反应前的中子速度方向相同 1 写出此核反应的方程式 2 求反应后产生的另一个粒子的速度大小及方向 解析 1 2 用m1 m2和m3分别表示中子 氦核 和氚核 的质量 用v1 v2和v3分别表示中子 氦核和氚核的速度 并设碰撞前中子的速度方向为正方向 由动量守恒定律得m1v1 m2v2 m3v3v3 代入数值得v3 8 1 106m s即反应后生成的氚核的速度大小为8 1 106m s 方向与反应前中子的速度方向相反 答案 1 2 8 1 106m s与中子速度方向相反 题型2动量守恒定律解决核反应问题例2 2009 青岛市5月模拟 用高速的粒子去轰击未知的靶核 根据有关数据来确定靶核的 身份 是近代物理研究上常用的一种方法 现用一质子以1 0 107m s的速度与一个静止的未知核碰撞 碰撞后质子以6 0 106m s的速度反向弹回 未知核以4 0 106m s的速度沿质子原来的方向运动 已知质子的质量是1 67 10 27kg 试根据以上信息确定未知核是什么 解析根据动量守恒定律m1v1 m2v2 m1v1 m2v2 m2 6 68 10 27kg未知核的质量数为 4 即该未知核为氦核 答案氦核 本题以微观世界的原子物理为命题素材 将动量守恒定律与核反应结合在一起 实现模块内知识的综合考查 在新课改省 这种题型是目前最为走俏的命题形式 预测演练2 2009 镇江二模 一静止的质量为m的镍核 发生 衰变 放出一个速度为v0 质量为m的 粒子和一个反冲铜核 若镍核发生衰变时释放的能量全部转化为 粒子和铜核的动能 求此衰变过程中的质量亏损 亏损的质量在与粒子质量相比时可忽略不计 解析设衰变后铜核的速度为v由动量守恒mv0 m m v由能量守恒 e m m v2由质能方程 e mc2解得 m 答案 题型3实验 验证动量守恒定律例3 2009 重庆市第二次质量调研抽测 在 验证动量守恒定律 的实验中 请回答下列问题 1 实验记录如图9 1 2甲所示 则a球碰前做平抛运动的水平位移是图中的 b球被碰后做平抛运动的水平位移是图中的 两空均选填 om op 或 on 2 小球a下滑过程中与斜槽轨道间存在摩擦力 这对实验结果产生误差 选填 会 或 不会 3 实验装置如图甲所示 a球为入射小球 b球为被碰小球 以下所列举的在实验过程中必须满足的条件 正确的是 a 入射小球的质量ma 可以小于被碰小球的质量mbb 实验时需要测量斜槽末端到水平地面的高度c 入射小球每次不必从斜槽上的同一位置由静止释放d 斜槽末端的切线必须水平 小球放在斜槽末端处 应能静止 4 在 验证动量守恒定律 的实验中 某同学用如图9 1 2乙所示的装置进行了如下的操作 图9 1 2 先将斜槽轨道的末端调整水平 在一块平木板表面先后钉上白纸和复写纸 并将该木板竖直立于靠近槽口处 使小球a从斜槽轨道上某固定点处由静止释放 撞到木板并在白纸上留下痕迹o 将木板向右平移适当的距离 再使小球a从原固定点由静止释放 撞在木板上并在白纸上留下痕迹b 把半径相同的小球b静止放在斜槽轨道水平段的最右端 让小球a仍从原固定点由静止释放 和小球b相碰后 两球撞在木板上并在白纸上留下痕迹a和c 用天平测量a b两小球的质量分别为ma mb 用刻度尺测量白纸o点到a b c三点的距离分别为y1 y2和y3 用本实验中所测得的量来验证两球碰撞过程动量守恒 其表达式为 答案 1 opon 2 不会 3 d 4 新课改省的高考尽管不把本实验作为大题进行考查 但模块内综合中还是可以命题的 复习中应注意加强本实验的复习 预测演练3 2009 杭州市模拟五 某同学用图9 1 3甲所示装置通过半径相同的a b两球的碰撞来验证动量守恒定律 图中pq是斜槽 qr为水平槽 实验时先使a球从斜槽上某一固定位置g由静止开始滚下 落到位于水平地面的记录纸上 留下痕迹 重复上述操作10次 得到10个落点痕迹 再把b球放在水平槽上靠近槽末端的地方 让a球仍从位置g由静止开始滚下 和b球碰撞后 a b球分别在记录纸上留下各自的落点痕迹 重复这种操作10次 图9 1 3甲中o点是水平槽末端r在记录纸上的垂直投影点 b球落点痕迹如图乙所示 其中米尺水平放置 且平行于g r o所在的平面 米尺的零点与o点对齐 图9 1 3 1 碰撞后b球的水平射程应取为cm 2 在以下选项中 哪些是本次实验必须进行的测量 a 水平槽上未放b球时 测量a球落点位置到o点的距离b a球与b球碰撞后 测量a球落点位置到o点的距离c 测量a球或b球的直径d 测量a球和b球的质量 或两球质量之比 e 测量g点相对于水平槽面的高度 3 下列哪些因素会使 验证动量守恒定律 实验的误差增大 a 小球与斜槽之间有摩擦b 安装斜槽时其末端不水平 c 水平槽面的高度很小d 入射球a的质量大于被碰球b的质量 3 小球与斜槽间没有摩擦 与两球的质量大小关系不会影响实验 但斜槽末端必须水平 槽面太低 使落点距o长度测量误差增大 b c正确 答案 1 64 7 2 abd 3 bc a 该转化过程中牛顿运动定律依然适用b 该转化过程中动量守恒定律不能适用c 若 子和中微子的运动方向相同 则 子和中微子的运动方向也可能相同d 若 子和中微子的运动方向相反 则 子和中微子的运动方向也可能相反答案c 2 2009 龙岩市质检 小车静止在光滑水平面上 站在车上的人练习打靶 人相对于小车静止不动 靶装在车上的另一端 如图9 1 4所示 已知车 人 图9 1 4 枪和靶的总质量为m 不含子弹 子弹的质量为m 若子弹离开枪口的水平速度大小为v0 空气阻力不计 子弹打入靶中且留在靶里 则子弹射入靶后 小车获得的速度大小为 答案0 3 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的气垫导轨和滑块a和b验证动量守恒定律 实验装置如图9 1 5所示 弹簧的长度忽略不计 采用的实验步骤如下 图9 1 5 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 静止地放置在气垫导轨上 d 用刻度尺测出a的左端至c板的距离l1 b的右端至d板的距离l2 e 按下电钮放开卡销 同时使记录滑块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 利用上述测量的实验数据 验证动量守恒定律的表达式是 答案 4 2008 泰安模拟 质量为m1 1 0kg和m2 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x t 位移 时间 图象如图9 1 6所示 试通过计算回答下列问题 图9 1 6 1 m2等于多少千克 2 质量为m1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 解析 1 由图象可知 m1碰前速度v1 4m s 碰后的速度v1 2m sm2碰前速度v2 0 碰后的速度v2 2m s由动量守恒定律得m1v1 m2v2 m1v1 m2v2 代入数据解得m2 3 0kg 2 质量为m1的物体在碰撞过程中动量的变化量是 p1 m1v1 m1v1 6kg m s 3 两物体组成的系统在碰撞过程中的机械能损失为 e 所以碰撞过程是弹性碰撞 答案 1 3 0kg 2 6kg m s 3 弹性碰撞 5 2009 泰安市4月模拟 2009年3月29日 在女子冰壶世锦赛上中国队以8 6战胜瑞典队 收获了第一个世锦赛冠军 队长王冰玉在最后一投中 将质量为19千克的冰壶抛出 运动一段时间后以0 4m s的速度正碰静止的瑞典队冰壶 然后中国队冰壶以0 1m s的速度继续向前滑向大本营中心 若两冰壶质量相等 求瑞典队冰壶获得的速度 解析由动量守恒知mv1 mv2 mv3将v1 0 4m s v2 0 1m s 代入上式得v3 0 3m s答案0 3m s 6 2009 威海市5月模拟 质量ma 10g的子弹 以va 300m s的速度射向质量mb 40g 静止在光滑水平桌面上的木块 1 如果子弹留在木块中 木块运动的速度v1是多大 2 如果子弹把木块打穿 子弹穿过后的速度va 100m s 这时木块的速度v2又是多大 解析 1 根据动量守恒定律得mava ma mb v1解得v1 60m s 2 根据动量守恒定律得mava mava mbv2解得v2 50m s答案 1 60m s 2 50m s 7 2009 济南市5月高考模拟 某实验室工作人员 用初速度v0 0 09c c为真空中的光速 的 粒子 轰击静止的氮原子核 产生了质子 若某次碰撞可看作对心正碰 碰后新核与质子同方向运动 垂直磁场方向 通过分析偏转半径可得出新核与质子的速度大小之比为1 20 已知质子的质量为m 1 写出核反应方程 2 求出质子的速度 解析 1 2 粒子 新核的质量分别为4m 17m 质子的速度为v 对心正碰 由动量守恒定律得4mv0 解得v 0 20c 答案 1 2 0 20c 8 2009 河西区质量调查 如图9 1 7所示 a为一具光滑曲面的固定轨道 轨道底端是水平的 质量m 30kg的小车b静止于轨道右侧 其板面与轨道底端靠近且在同一水平面上 一个质量m 10kg的物体c以初速度零从轨道顶滑下 冲上小车b后经一段时间与小车相对