【绿色通道】高考物理 碰撞与动量守恒课件 新人教选修35

考纲展示考向预览1.动量、动量守恒定律及其应用．Ⅱ2.弹性碰撞和非弹性碰撞．Ⅰ3.氢原子光谱Ⅰ4.氢原子的能级结构、能级公式Ⅰ5.原子核的组成、放射性、原子核的衰变、半衰期Ⅰ6.放射性同位素Ⅰ7.核能、核反应方程Ⅰ8.结合能、质量亏损Ⅰ9.裂变反应和聚变反应、裂变反应堆Ⅰ10.放射性的防护Ⅰ1.重点理解动量守恒定律的应用，掌握用动量守恒定律解题的基本方法和步骤，掌握弹性碰撞和非弹性碰撞的概念，记住两物体碰撞的公式，能运用动量守恒定律结合能量关系解决简单的碰撞问题，以实验题和计算题形式出现的可能性较大．2.原子结构、原子核这一部分内容主要集中在原子的核式结构、玻尔理论、原子核的衰变、质能方程和核反应方程等，高考出题的形式多以选择题、填空题和计算题为主，也偶尔出与动量、能量结合的计算题.一、动量1．定义：物体的________与________的乘积．2．表达式：p＝________，单位：________.3．动量的三性(1)矢量性：方向与________方向相同．(2)瞬时性：动量是描述物体运动状态的量，是针对某一________而言的．(3)相对性：大小与参考系的选取有关，通常情况是指相对________的动量．5．动量的变化量(1)定义：物体在某段时间内________与________的矢量差(也是矢量)．(2)表达式：Δp＝p′－p.(3)同一直线上动量的运算如果物体的动量始终保持在同一条直线上，在选定一个正方向之后，动量的运算就可以简化为代数运算．二、、系系统统、、内内力力和和外外力力1．系统统：：相互互作作用用的的两两个个或或两两个个以以上上的的物物体体组组成成一一个个系系统统．．2．内力力：：系统统________物物体体之之间间的的相相互互作作用用力力．．3．外力力：系系统统________物物体体对对系系统统________物物体体的的作作用用力力．．三、、动动量量守守恒恒定定律律1．内容容：：如果果一一个个系系统统________，，或或者者________，，这这个个系系统统的的总总动动量量保保持持不不变变．．2．动量量守守恒恒定定律律的的适适用用条条件件(1)系系统统不不受受________或或系系统统所所受受外外力力之之和和________．．(2)系系统统所所受受的的外外力力之之和和虽虽不不为为零零，，但但比比系系统统内内力力________，，如如碰碰撞撞问问题题中中的的摩摩擦擦力力，，爆爆炸炸过过程程中中的的重重力力等等外外力力比比相相互互作作用用的的内内力力小小得得多多，，可可以以忽忽略略不不计计．．(3)系统某某一方向不受受外力或所受受外力的矢量量和为零，或或外力远小于于内力，则系系统该方向________．3．表达式(1)p＝p′或p1＋p2＝p1′＋p2′系统相互作用用前总动量p________相互作作用后总动量量p′.(2)Δp1＝－Δp2相互作用的两两个物体组成成的系统，一一个物体的动动量变化量与与另一个物体体的动量变化化最大小________、方向________．(3)Δp＝0系统总动量增增量________．．四、碰撞1．概念：碰撞是指物体体间的相互作作用持续的时时间很短，而而物体间相互互作用力很大大的现象．2．特点：在碰撞现象中中，一般都满满足内力________外力，可可认为相互碰碰撞的系统动动量________．．3．分类(1)弹性碰碰撞：碰撞过过程中机械能能________，即即碰撞前后系系统总动能相相等．(2)非弹性性碰撞：碰撞撞过程中机械械能________，，即碰撞后的的机械能________碰撞前的的机械能．(3)完全非非弹性碰撞：：碰撞后物体体________，具具有________的的速度，这种种碰撞系统动动能损失________．五、反冲和爆爆炸1．反冲现象在某些情况下下，原来系统统内物体具有有相同的速度度，发生相互互作用后各部部分的末速度度不再相同而而分开．这类类问题相互作作用的过程中中系统的动能能增大，且常常伴有其他能能向动能的转转化．2．爆炸问题爆炸与碰撞类类似，物体间间的相互作用用力很大，且且远大于系统统所受的外力力，所以认为为系统动量守守恒，爆炸过过程中位移很很小，可忽略略不计，作用用后从相互作作用前的位置置以新的动量量开始运动．．答案：：一、1.质质量速速度度2.mvkg··m/s3.速度度时时刻地地面面5.末末动量量初初动量量二、2.内内3.外外内内三、1.不不受外外力所所受受合外外力为为零2.外力力为为零小小得得多动动量量守恒恒3.等等于相相等等相相反为为零零四、2.远远大于于守守恒3.守恒恒不不守恒恒小小于合合为为一体体相相同最最大大1．研研究对对象：：相互互作用用的物物体组组成的的系统统．2．正正确理理解““总动动量保保持不不变””，不不仅指指系统统的初初末两两个时时刻的的总动动量相相等，，而且且指系系统在在整个个过程程中任任意两两个时时刻的的总动动量相相等．．3．动动量守守恒定定律的的三性性(1)矢量量性：：对于于作用用前后后物体体的运运动方方向都都在同同一直直线上上的问问题，，应选选取统统一的的正方方向，，凡是是与选选取正正方向向相同同的动动量为为正，，相反反为负负．若若方向向未知知，可可设为为与正正方向向相同同列动动量守守恒方方程，，通过过解得得结果果的正正负，，判定定未知知量的的方向向．(2)同时时性：：动量量是一一个瞬瞬时量量，动动量守守恒指指的是是系统统任一一瞬时时的动动量守守恒，，列方方程m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′时，，等号号左侧侧是作作用前前(或或某一一时刻刻)各各物体体的动动量和和，等等号右右侧是是作用用后(或另另一时时刻)各物物体的的动量量和，，不同同时刻刻的动动量不不能相相加．．(3)相对对性：：由于于动量量大小小与参参考系系的选选取有有关，，因此此应用用动量量守恒恒定律律时，，应注注意各各物体体的速速度必必须是是相对对于同同一参参考系系的速速度．．4．成立条条件(1)系统统不受受外力力或系系统所所受外外力的的矢量量和为为零．．(2)系统统受到外力力的合力不不为零，但但当内力远远大于外力力时系统动动量近似守守恒．(3)系统统所受外力力的合力不不为零，但但在某个方方向上受力力为零时，，则该方向向上系统动动量守恒．．1．碰撞现现象(1)动量量守恒(2)动能能不增加(3)速度度要合理①若碰前两物物体同向运运动，则应应有v后>v前，碰后原来来在前的物物体速度一一定增大，，若碰后两两物体同向向运动，则则应有v前′≥v后′.②碰前两物体体相向运动动，碰后两两物体的运运动方向不不可能都不不改变．2．弹性碰碰撞的规律律对于两物体体间的弹性性碰撞，可可根据动量量守恒定律律和机械能能守恒定律律，列出下下列两方程程：m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′(1)如如果m1＝m2，则v1′＝v2，v2′＝v1，即交换换速度．．具体的有有以下几几种情况况①m1＝m2时，则有有v1′＝0，，v2′＝v1即碰后实实现了动动量和动动能的全全部转移移(交换换速度)．②m1≫m2时，有v1′≈v1，v2′≈2v1即碰后m1的速度几几乎未变变，仍按按原来的的方向运运动，质质量小的的物体m2将以m1速度的两两倍向前前运动．．③m1≪m2时，有v1′≈－v1，v2′≈0即碰后m1按原来的的速率弹弹回，m2几乎未动动．【实验目目的】验证碰撞撞中的动动量守恒恒．【实验原原理】如下图所所示，质质量为m1、m2的两小球球在水平平方向上上发生正正碰，水水平方向向合外力力为零，，动量守守恒：m1v1＝m1v1′＋m2v2′，本实实验在误误差允许许范围内内验证上上式成立立．两小小球碰撞撞后均作作平抛运运动，下下落高度度相同时时，在落落地前运运动时间间相同，，用水平平射程间间接表示示小球平平抛的初初速度：：m1OP＝m1OM＋m2O′N.【实验器器材】斜槽，大大小相等等质量不不同的小小钢球两两个，重重锤线一一条，白白纸，复复写纸，，天平一一台，刻刻度尺，，游标卡卡尺，圆圆规，三三角板．．【实验步步骤】1．用天天平测两两球的质质量m1、m2.2．用游游标卡尺尺测两球球的直径径．3．将斜斜槽固定定在桌边边，调整整斜槽底底座，使使斜槽末末端的切切线水平平．4．将被被碰球放放在斜槽槽前边的的小支柱柱上，调调节小支支柱高度度，使两两球碰撞撞时一样样高，且且碰撞后后的速度度方向都都在同一一直线上上．5．在地地上铺一一张白纸纸，白纸纸上铺放放复写纸纸．6．用重重锤线确确定斜槽槽末端在在白纸上上的垂直直投影．．7．不放放被碰球球，让入入射球从从斜槽上上某一高高度滚下下，重复复10次次，找找出落地地点的平平均位置置P.8．把被被碰小球球支在小小柱上，，让入射射小球从从同一高高度滚下下，使它它们发生生正碰．．重复实实验10次，找找出入射射小球与与被碰球球落地点点的平均均位置M、N.9．测量量入射小小球碰撞撞前后的的水平距距离OP、OM，被碰小小球的水水平距离离O′N.10．比比较m1OP与m1OM＋m2O′N是否相等等，如果果在误差差允许的的范围内内相等，，就验证证了动量量守恒定定律．注意事项项1．入射射球和被被碰球m1>m2，r1＝r2.2．斜槽槽末端切切线水平平，小支支柱与槽槽口的距距离等于于小球直直径．3．调节节支柱高高度，使使两球正正碰时球球心等高高．4．入射射球每次次必须从从斜槽上上同一高高度处由由静止滑滑下．5．实验验过程中中，实验验桌、斜斜槽、记记录白纸纸的位置置要始终终保持不不变．6．小球落地地的地面应平平坦、坚硬，，使着地点清清晰．7．落点位置置确定：围绕绕10次落点点画一个最小小的圆把有效效落点围在里里面，圆心即即所求．(2010··全国卷Ⅱ)小球A和B的质量分别为为mA和mB且mA>mB，在某高度处处将A和B先后从静止释释放．小球A与水平地面碰碰撞后向上弹弹回，在释放放处的下方与与释放处距离离为H的地方恰好与与正在下落的的小球B发生正碰，设设所有碰撞都都是弹性碰撞撞，碰撞时间间极短．求小小球A、B碰撞后，B上升的最大高高度．解析：根据题意，由由运动学规律律可知，小球球A与B碰撞前的速度度大小相等，，设均为v0，设小球A与B碰撞后的速度度分别为v1和v2，以竖直向上上方向为正，，由动量守恒恒定律有mAv0＋mB(－v0)＝mAv1＋mBv2，②由于两球碰撞撞过程中能量量守恒，故跟踪训练1在光滑的水平平面上，质量量为m1的小球A以速率v0向右运动．在在小球A的前方O点有一质量为为m2的小球B处于静止状态态，如图所示示．小球A与小球B发生正碰后小小球A、B均向右运动．．小球B被在Q点处的墙壁弹弹回后与小球球A在P点相遇，PQ＝1.5PO.假设小球间间的碰撞及小小球与墙壁之之间的碰撞都都是弹性的，，求两小球质质量之比m1/m2.答案：：2解析：：设碰撞撞后小小球A和B的速度度分别别为v1和v2，在碰碰撞过过程中中动量量守恒恒，碰碰撞前前后动动能相相等，，则有有m1v0＝m1v1＋m2v2①如图所所示，，甲、、乙两两小孩孩各乘乘一辆辆冰车车在水水平冰冰面上上游戏戏．甲甲和他他的冰冰车总总质量量共为为30kg，，乙和和他的的冰车车总质质量也也是30kg.游游戏时时，甲甲推着着一个个质量量为15kg的箱箱子和和他一一起以以2m/s的的速度度滑行行，乙乙以同同样大大小的的速度度迎面面滑来来．为为了避避免相相撞，，甲突突然将将箱子子沿冰冰面推推给乙乙，箱箱子滑滑到乙乙处，，乙迅迅速抓抓住．．若不不计冰冰面摩摩擦，，求甲甲至少少以多多大速速度(相对对地)将箱箱子推推出，，才能能避免免与乙乙相撞撞？解析：：由题意意可知知，推推出后后箱子子的速速度越越大，，甲、、乙相相撞的的可能能性越越小．．为求求推出出后箱箱子的的最小小速度度，其其临界界条件件是乙乙抓住住箱子子后的的速度度与甲甲推出出箱子子后的的速度度大小小、方方向都都相同同．据据题中中所给给条件件，在在整个个过程程中系系统的的总动动量守守恒．．同理理，甲甲在推推箱子子前后后，甲甲与箱箱子的的动量量也守守恒．．设推推出后后箱子子的速速度为为vx，乙接接往箱箱子后后整个个系统统的速速度为为v，取甲甲开始始速度度的方方向为为正方方向．．甲和和他的的冰车车及乙乙和他他的冰冰车质质量为为M，箱子子质量量为m.对整个个系统统，整整个过过程有有：(M＋m)v0－Mv0＝(2M＋m)v①答案：：5.2m/s跟踪踪训训练练2两磁磁铁铁各各放放在在一一辆辆小小车车上上，，小小车车能能在在水水平平面面上上无无摩摩擦擦地地沿沿同同一一直直线线运运动动．．已已知知甲甲车车和和磁磁铁铁的的总总质质量量为为0.5kg，，乙乙车车和和磁磁铁铁的的总总质质量量为为1.0kg.两两磁磁铁铁的的N极极相相对对，，推推动动一一下下，，使使两两车车相相向向运运动动．．某某时时刻刻甲甲车车的的速速率率为为2m/s，，乙乙车车的的速速率率为为3m/s，，方方向向与与甲甲车车相相反反．．两两车车运运动动过过程程中中始始终终未未相相碰碰．．求求：：(1)两两车最近近时，乙乙车的速速度为多多大？(2)甲甲车开始始反向运运动时，，乙车的的速度为为多大？？答案：(1)1.33m/s(2)2m/s解析：(1)两两车相距距最近时时，两车车的速度度相同，，设该速速度为v，取乙车车的速度度方向为为正方向向，由动动量守恒恒定律得得m乙v乙－m甲v甲＝(m甲＋m乙)v所以两车车最近时时，乙车车的速度度为某同学设设计了一一个用电电磁打点点计时器器验证动动量守恒恒定律的的实验：：在小车车A的前端粘粘有橡皮皮泥，推推动小车车A使之做匀匀速运动动，然后后与原来来静止在在前方的的小车B相碰并粘粘合成一一体，继继续做匀匀速运动动，他设设计的装装置如图图甲所示示．在小小车A后连着纸纸带，电电磁打点点计时器器的电源源频率为为50Hz，，长木板板下垫着着小木片片用以平平衡摩擦擦力．(1)若若已得到到打点纸纸带如图图乙所示示，A为运动起起始的第第一个点点，则应应选________段来计计算A的碰前速速度，应应选________段来计计算A和B碰后的共共同速度度．(2)乙乙测得小小车A的质量为为mA＝0.40kg，小小车B的质量为为mB＝0.20kg，由由以上测测量结果果可得：：碰撞前前总动量量为________kg··m/s.碰撞撞后总动动量为________kg·m/s.解析：(1)从从分析纸纸带上的的打点情情况看，，BC段既表示示小车做做匀速运运动，又又表示小小车有较较大速度度，因此此BC段能较准准确地描描述小车车A在碰撞前前的运动动情况，，应选BC段计算A的碰前速速度．从从CD段打点情情况看，，小车的的运动情情况还没没稳定，，而在DE段内小车车运动稳稳定，故故应选DE段计算碰碰后A和B的共同速速度．小车A在碰撞前前的动量量为p0＝mAv0＝0.40×1.050kg·m/s＝＝0.420kg··m/s碰撞后A、B的共同速速度为1．如如图所所示，，A、B两物体体质量量之比比mA∶mB＝3∶2，原原来静静止在在平板板小车车C上，A、B间有一一根被被压缩缩的弹弹簧，，地面面光滑滑，当当弹簧簧突然然释放放后，，则()A．若若A、B与平板板车上上表面面间的的动摩摩擦因因数相相同，，A、B组成的的系统统动量量守恒恒B．若若A、B与平板板车上上表面面间的的动摩摩擦因因数相相同，，A、B、C组成的的系统统动量量守恒恒C．若若A、B所受的的摩擦擦力大大小相相等，，A、B组成的的系统统动量量守恒恒D．若若A、B所受的的摩擦擦力大大小相相等，，A、B、C组成的的系统统动量量守恒恒答案：：BCD解析：：如果A、B与平板板车上上表面面间的的动摩摩擦因因数相相同，，弹簧簧释放放后A、B分别相对于于小车向左左、向右滑滑动，它们们所受的滑滑动摩擦力力FA向右、FB向左．由于于mA∶mB＝3∶2，所以FA∶FB＝3∶2，则A、B组成的系统统所受的外外力之和不不为零，故故其动量不不守恒，A选项错．．对A、B、C组成的系统统，A、B与C间的摩擦力力为内力，，该系统所所受的外力力为竖直方方向上的重重力和支持持力，它们们的合力为为零，故该该系统的动动量守恒，，B、D选选项均正确确．若A、B所受摩擦力力大小相等等，则A、B组成的系统统的外力之之和为零，，故其动量量守恒，C选项正确确．2．(2009·全国卷卷Ⅰ)质量为M的物块以速速度v运动，与质质量为m的静止物块块发生正碰碰，碰撞后后两者的动动量正好相相等．两者者质量之比比M/m可能为()A．2B．．3C．4D．5答案：AB解析：设M碰前的动量量为p，碰后的动动量为p1，由动量守守恒定律得得p＝2p1，3．(2010·福建理理综)如图所示，，一个木箱箱原来静止止在光滑水水平面上，，木箱内粗粗糙的底板板上放着一一个小木块块．木箱和和小木块都都具有一定定的质量．．现使木箱箱获得一个个向右的初初速度v0，则()A．小木块块和木箱最最终都将静静止B．小木块块最终将相相对木箱静静止，二者者一起向右右运动C．小木块块在木箱内内壁将始终终来回往复复碰撞，而而木箱一直直向右运动动D．如果小小木块与木木箱的左壁壁碰撞后相相对木箱静静止，则二二者将一起起向左运动动答案：B解析：系统不受外外力，系统统动量守恒恒，最终两两个物体以以相同的速速度一起向向右运动，，B正确．．4．气垫导轨轨是常用的一一种实验仪器器，它是利用用气泵使带孔孔的导轨与滑滑块之间形成成气垫，使滑滑块悬浮在导导轨上，滑块块在导轨上的的运动可视为为没有摩擦．．我们可以用用带竖直挡板板C和D的气垫导轨以以及滑块A和B来探究碰撞中中的不变量，，实验装置如如图所示(弹弹簧的长度忽忽略不计)，，采用的实验验步骤如下：：a．用天平分分别测出滑块块A、B的质量mA、mB.b．调整气垫垫导轨，使导导轨处于水平平．c．在A和B间放入一个被被压缩的轻弹弹簧，用电动动卡销锁定，，静止地放置置在气垫导轨轨上．d．用刻度尺尺测出A的左端至C板的距离L1.e．按下电钮钮放开卡销，，同时使分别别记录滑块A、B运动时间的计计时器开始工工作．当A、B滑块分别碰撞撞C、D挡板时停止计计时，记下A、B分别到达C、D的运动时间t1和t2.(1)实验中中还应测量的的物理量是________．(2)利用上上述测量的实实验数据，得得出关系式________成立，，即可得出碰碰撞中守恒的的量mv的矢量和，上上式中算得的的A、B两滑块的动量量大小并不完完全相等，产产生误差的原原因是________．(3)利用上上述实验数据据能否测出被被压缩弹簧的的弹性势能的的大小？如能能，请写出表表达式．解析：(1)要测量量B的速度必须要要先测出B的位移和发生生该位移所用用时间，故还还应测量的物物理量为B的右端至D板的距离L2.5．(2009··宁夏理综)两个质