江苏专用2018届高三物理一轮复习鸭部分第13章动量光电效应核能第1节动量动量守恒定律教师用书

1、第1节动量动量守恒定律节次考纲命题规律第1节动量动量守恒定律动量、动量守恒定律 1.动量和动量守恒等基本概念、规律的理解，一般结合碰撞等实际过程考查；2综合运用动量和机械能的知识分析较复杂的运动过程；3光电效应、波粒二象性的考查；4氢原子光谱、能级的考查；5放射性元素的衰变、核反应的考查；6质能方程、核反应方程的计算；7与动量守恒定律相结合的计算.弹性碰撞和非弹性碰撞 实验十三验证动量守恒定律第2节光电效应氢原子光谱普朗克能量子假说黑体和黑体辐射 光电效应 光的波粒二象性、物质波 氢原子光谱、原子的能级 第3节核反应和核能原子核式结构模型 原子核的组成 原子核的衰变、半衰期 放射性同位素、放射

2、性的应用与防护 核反应方程 核力与结合能、质量亏损 裂变反应和聚变反应、链式反应 第1节动量动量守恒定律知识点1动量1定义运动物体的质量和速度的乘积，通常用p来表示2表达式pmv.3单位kg·m/s.4标矢性动量是矢量，其方向和速度方向相同知识点2动量守恒定律1内容如果一个系统不受外力，或者所受外力的矢量和为0，这个系统的总动量保持不变，这就是动量守恒定律2表达式(1)pp，系统内力作用前总动量p等于内力作用后的总动量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动量守恒定律的适用条件(1)不受外力或所受外力的合力为零，不

3、是系统内每个物体所受的合外力都为零，更不能认为系统处于平衡状态(2)近似适用条件：系统内各物体间相互作用的内力远大于它所受到的外力(3)如果系统在某一方向上所受外力的合力为零，则系统在这一方向上动量守恒知识点3碰撞、反冲和爆炸问题1碰撞(1)概念：碰撞是指物体间的相互作用持续时间很短，而物体间相互作用力很大的现象(2)特点：在碰撞现象中，一般都满足内力远大于外力，可认为相互碰撞的物体组成的系统动量守恒(3)分类：动量是否守恒机械能是否守恒弹性碰撞守恒守恒非完全弹性碰撞守恒有损失完全非弹性碰撞守恒损失最大 2.反冲现象在某些情况下，原来系统内物体具有相同的速度，发生相互作用后各部分的末速度不再相

4、同而分开在相互作用的过程中系统的动能增大，且常伴有其他形式能向动能的转化3爆炸问题爆炸与碰撞类似，物体间的相互作用力很大，且远大于系统所受的外力，所以系统动量守恒，爆炸过程中位移很小，可忽略不计，作用后从相互作用前的位置以新的动量开始运动知识点4实验：验证动量守恒定律1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2方案二：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

5、选定质量大的小球为入射小球(2)按照如图13­1­1所示安装实验装置，调整固定斜槽使斜槽底端水平图13­1­1 (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(5)把被撞小球放在斜槽末端，让入射小球从斜槽同一高度自由滚下，使它们发生碰撞，重复实验10次用步骤(4)的方法，标出碰后入射小球落点的平均位置M和被碰小球落点的平均位置N.如图13­1­2所示图13­1&#

6、173;2(6)连接ON，测量线段OP、OM、ON的长度将测量数据填入表中最后代入m1m1m2，看在误差允许的范围内是否成立.核心精讲1动量守恒定律的“五性”矢量性动量守恒定律的表达式为矢量方程，解题应选取统一的正方向相对性各物体的速度必须是相对同一参考系的速度(一般是相对于地面)同时性动量是一个瞬时量，表达式中的p1、p2、必须是系统中各物体在相互作用前同一时刻的动量，p1、p2、必须是系统中各物体在相互作用后同一时刻的动量续表系统性研究的对象是相互作用的两个或多个物体组成的系统普适性动量守恒定律不仅适用于低速宏观物体组成的系统，还适用于接近光速运动的微观粒子组成的系统 2.动量守恒定律的三

7、种表达式及对应意义(1)pp，即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)ppp0，即系统总动量的增量为0.(3)p1p2，即两个物体组成的系统中，一部分动量的增量与另一部分动量的增量大小相等、方向相反3应用动量守恒定律的解题步骤(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，必要时讨论说明题组通关1(2015·福建高考)如图13­1­3所示，两滑块A、B在光滑水平面上沿同

8、一直线相向运动，滑块A的质量为m，速度大小为2v0，方向向右，滑块B的质量为2m，速度大小为v0，方向向左，两滑块发生弹性碰撞后的运动状态是() 【导学号：96622218】图13­1­3AA和B都向左运动BA和B都向右运动CA静止，B向右运动DA向左运动，B向右运动D选向右为正方向，则A的动量pAm·2v02mv0.B的动量pB2mv0.碰前A、B的动量之和为零，根据动量守恒，碰后A、B的动量之和也应为零，可知四个选项中只有选项D符合题意2两块厚度相同的木块A和B，紧靠着放在光滑的水平面上，其质量分别为mA2.0 kg，mB0.90 kg，它们的下底面光滑，上表

9、面粗糙，另有一质量mC0.10 kg的滑块C，以vC10 m/s的速度恰好水平地滑到A的上表面，如图13­1­4所示由于摩擦，滑块最后停在木块B上，B和C的共同速度为0.50 m/s.求：图13­1­4 (1)木块A的最终速度vA；(2)滑块C离开A时的速度vC.【解析】C从开始滑上A到恰好滑至A的右端过程中，A、B、C组成系统动量守恒mCvC(mBmA)vAmCvCC刚滑上B到两者相对静止，对B、C组成的系统动量守恒mBvAmCvC(mBmC)v解得vA0.25 m/svC2.75 m/s.【答案】(1)0.25 m/s(2)2.75 m/s名师微博两

10、点提醒：1动量守恒定律的研究对象都是相互作用的物体组成的系统系统的动量是否守恒，与选择哪几个物体作为系统和分析哪一段运动过程有直接关系2分析系统内物体受力时，要弄清哪些是系统的内力，哪些是系统外的物体对系统的作用力. 核心精讲1碰撞现象满足的三个规律(1)动量守恒即p1p2p1p2.(2)动能不增加即Ek1Ek2Ek1Ek2或.(3)速度要合理若碰前两物体同向运动，则应有v后>v前，碰后原来在前的物体速度一定增大，若碰后两物体同向运动，则应有v前v后.碰前两物体相向运动，碰后两物体的运动方向不可能都不改变2对反冲现象的三点说明(1)系统内的不同部分在强大内力作用下向相反方向运动，通常用动

11、量守恒来处理(2)反冲运动中，由于有其他形式的能转变为机械能，所以系统的总机械能增加(3)反冲运动中平均动量守恒3爆炸现象的三个规律(1)动量守恒由于爆炸是在极短的时间内完成的，爆炸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，所以爆炸前后系统的总动能增加(3)位置不变爆炸的时间极短，因而作用过程中，物体产生的位移很小，一般可忽略不计，可以认为爆炸后仍然从爆炸前的位置以新的动量开始运动师生共研考向1爆炸与反冲问题(2014·重庆高考)一弹丸在飞行到距离地面5 m高时仅有水平速度v2 m/

12、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，重力加速度g取10 m/s2，则下列选项中两块弹片飞行的轨迹可能正确的是()B弹丸爆炸瞬间爆炸力远大于外力，故爆炸瞬间动量守恒因两弹片均水平飞出，飞行时间t1 s，取向右为正，由水平速度v知，选项A中，v甲2.5 m/s，v乙0.5 m/s；选项B中，v甲2.5 m/s，v乙0.5 m/s；选项C中，v甲1 m/s，v乙2 m/s；选项D中，v甲1 m/s，v乙2 m/s. 因爆炸瞬间动量守恒，故mvm甲v甲m乙v乙，其中m甲m，m乙m，v2 m/s，代入数值计算知选项B正确考向2碰撞问题分析(2015·全国卷)如图

13、13­1­5，在足够长的光滑水平面上，物体A、B、C位于同一直线上，A位于B、C之间A的质量为m，B、C的质量都为M，三者均处于静止状态现使A以某一速度向右运动，求m和M之间应满足什么条件，才能使A只与B、C各发生一次碰撞设物体间的碰撞都是弹性的图13­1­5【解题关键】关键信息信息解读在足够长的光滑水平面上物体在水平面上做匀速运动碰撞过程系统动量守恒三者均处于静止状态，现使A以某一速度向右运动物体A与B、C碰撞前B、C均处于静止状态物体A先与C碰撞物体间的碰撞都是弹性的碰撞过程中，系统动量、动能均守恒【规范解答】A向右运动与C发生第一次碰撞，碰撞过程中

14、，系统的动量守恒、机械能守恒设速度方向向右为正，开始时A的速度为v0，第一次碰撞后C的速度为vC1，A的速度为vA1.由动量守恒定律和机械能守恒定律得mv0mvA1MvC1mvmvMv联立式得vA1 v0vC1 v0如果m>M，第一次碰撞后，A与C速度同向，且A的速度小于C的速度，不可能与B发生碰撞；如果mM，第一次碰撞后，A停止，C以A碰前的速度向右运动，A不可能与B发生碰撞；所以只需考虑m<M的情况第一次碰撞后，A反向运动与B发生碰撞设与B发生碰撞后，A的速度为vA2，同样有vA2vA12v0根据题意，要求A只与B、C各发生一次碰撞，应有vA2vC1联立式得m24mMM20解得

15、m(2)M另一解m(2)M舍去所以，m和M应满足的条件为(2)Mm<M.【答案】(2)Mm<M1一个结论：在碰撞、爆炸和反冲问题中，即使有外力作用，往往因内力远大于外力，时间极短，认为系统动量是守恒的2两点提醒：(1)碰撞过程中系统机械能不可能增大，但爆炸与反冲过程中系统的机械能可增大(2)因碰撞、爆炸过程发生在瞬间，一般认为系统内各物体的速度瞬间发生突变，而物体的位置不变题组通关3(2014·福建高考)一枚火箭搭载着卫星以速率v0进入太空预定位置，由控制系统使箭体与卫星分离，如图13­1­6所示已知前部分的卫星质量为m1，后部分的箭体质量为m2，分离

16、后箭体以速率v2沿火箭原方向飞行，若忽略空气阻力及分离前后系统质量的变化，则分离后卫星的速率v1为() 【导学号：96622219】图13­1­6Av0v2Bv0v2Cv0v2 Dv0(v0v2)D根据动量守恒定律列方程求解对火箭和卫星由动量守恒定律得(m1m2)v0m2v2m1v1解得v1v0(v0v2)故选D.4质量为m、速度为v的A球与质量为3m的静止B球发生正碰碰撞可能是弹性的，也可能是非弹性的，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根据动量守恒定律得mvmv13mv2，则当v20.6v时，v10.

17、8v，则碰撞后的总动能Em(0.8v)2×3m(0.6v)21.72×mv2，大于碰撞前的总动能由于碰撞过程中能量不增加，故A项错误；当v20.4v时，v10.2v，则碰撞后的总动能为Em(0.2v)2×3m(0.4v)20.52×mv2，小于碰撞前的总动能，故可能发生的是非弹性碰撞，B项正确；当v20.2v时，v10.4v，则碰撞后的A球的速度大于B球的速度，而两球碰撞，A球不可能穿透B球，故C项错误；当v2v时，v12v，则显然碰撞后的总动能大于碰撞前的总动能，故D项错误 典题示例(2015·山东高考)如图13­1­7，

18、三个质量相同的滑块A、B、C，间隔相等地静置于同一水平直轨道上现给滑块A向右的初速度v0，一段时间后A与B发生碰撞，碰后A、B分别以v0、v0的速度向右运动，B再与C发生碰撞，碰后B、C粘在一起向右运动滑块A、B与轨道间的动摩擦因数为同一恒定值两次碰撞时间均极短求B、C碰后瞬间共同速度的大小图13­1­7【解题关键】关键信息信息解读三个质量相同的滑块A、B、C间隔相等滑块A至B过程和滑块B至C过程克服阻力做功相同滑块A、B与轨道间的动摩擦因数为同一恒定值碰后B、C粘在一起向右运动B、C碰撞后瞬间速度相同【规范解答】设滑块质量为m，A与B碰撞前A的速度为vA，由题意知，碰撞后

19、A的速度vAv0，B的速度vBv0，由动量守恒定律得mvAmvAmvB 设碰撞前A克服轨道阻力所做的功为WA，由功能关系得WAmvmv设B与C碰撞前B的速度为vB，B克服轨道阻力所做的功为WB，由功能关系得WBmvmv据题意可知WAWB设B、C碰撞后瞬间共同速度的大小为v，由动量守恒定律得mvB2mv联立式，代入数据得vv0.【答案】v0利用动量和能量的观点解题的技巧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

20、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题组通关5(2016·天津高考)如图13­1­8所示，方盒A静止在光滑的水平面上，盒内有一小滑块B，盒的质量是滑块的2倍，滑块与盒内水平面间的动摩擦因数为.若滑块以速度v开始向左运动，与盒的左、右壁发生无机械能损失的碰撞，滑块在盒中来回运动多次，最终相对于盒静止，则此时盒的速度大小为_，滑块相对于盒运动的路程为_【导学号：96622220】图13­1­8【解析】由于水平面光滑，则滑块与盒碰撞时动量守恒，故有：mv(Mm)v1，且M

21、2m相对静止时的共同速度v1由功能关系知：mgsmv2(Mm)v解得滑块相对盒的路程s.【答案】核心精讲1实验应注意的几个问题(1)前提条件：碰撞的两物体应保证“水平”和“正碰”(2)方案提醒：若利用气垫导轨进行实验，调整气垫导轨时，注意利用水平仪确保导轨水平若利用摆球进行实验，两小球静放时球心应在同一水平线上，且刚好接触，摆线竖直，将小球拉起后，两条摆线应在同一竖直平面内若利用长木板进行实验，可在长木板下垫一小木片用以平衡摩擦力若利用斜槽进行实验，入射球质量要大于被碰球质量，即：m1>m2，防止碰后m1被反弹(3)探究结论：寻找的不变量必须在各种碰撞情况下都不改变2实验误差分析(1)系

22、统误差：主要来源于装置本身是否符合要求，即：碰撞是否为一维碰撞实验是否满足动量守恒的条件，如气垫导轨是否水平，两球是否等大，长木板实验是否平衡掉摩擦力等(2)偶然误差：主要来源于质量m和速度v的测量(3)减小误差的措施：设计方案时应保证碰撞为一维碰撞，且尽量满足动量守恒的条件采取多次测量求平均值的方法减小偶然误差题组通关6某同学利用打点计时器和气垫导轨做验证动量守恒定律的实验，气垫导轨装置如图13­1­9甲所示，所用的气垫导轨装置由导轨、滑块、弹射架等组成在空腔导轨的两个工作面上均匀分布着一定数量的小孔，向导轨空腔内不断通入压缩空气，空气会从小孔中喷出，使滑块稳定地漂浮在导

23、轨上，这样就大大减小了因滑块和导轨之间的摩擦而引起的误差图13­1­9下面是实验的主要步骤：安装好气垫导轨，调节气垫导轨的调节旋钮，使导轨水平；向气垫导轨通入压缩空气；把打点计时器固定在紧靠气垫导轨左端弹射架的外侧，将纸带穿过打点计时器和弹射架并固定在滑块1的左端，调节打点计时器的高度，直至滑块拖着纸带移动时，纸带始终在水平方向；使滑块1挤压导轨左端弹射架上的橡皮绳；把滑块2放在气垫导轨的中间；已知碰后两滑块一起运动；先_，然后_，让滑块带动纸带一起运动；取下纸带，重复步骤，选出较理想的纸带如图乙所示；测得滑块1(包括撞针)的质量为310 g，滑块2(包括橡皮泥)的质量为2

24、05 g.(1)试着完善实验步骤的内容(2)已知打点计时器每隔0.02 s打一个点，计算可知两滑块相互作用前质量与速度的乘积之和为_kg·m/s；两滑块相互作用以后质量与速度的乘积之和为_kg·m/s.(保留3位有效数字)(3)试说明(2)问中两结果不完全相等的主要原因是_.【解析】(1)使用打点计时器时应先接通电源，后放开滑块1.(2)作用前滑块1的速度v1 m/s2 m/s，其质量与速度的乘积为0.310×2 kg·m/s0.620 kg·m/s，作用后滑块1和滑块2具有相同的速度v m/s1.2 m/s，其质量与速度的乘积之和为(0.3100.205)×1.2 kg·m/s0.618 kg·m/s.(3)