【綠色通道】高考物理 碰撞與動量守恒課件 新人教選修35

考綱展示考向預覽1.動量、動量守恒定律及其應用．Ⅱ2.彈性碰撞和非彈性碰撞．Ⅰ3.氫原子光譜Ⅰ4.氫原子的能級結構、能級公式Ⅰ5.原子核的組成、放射性、原子核的衰變、半衰期Ⅰ6.放射性同位素Ⅰ7.核能、核反應方程Ⅰ8.結合能、質量虧損Ⅰ9.裂變反應和聚變反應、裂變反應堆Ⅰ10.放射性的防護Ⅰ1.重點理解動量守恒定律的應用，掌握用動量守恒定律解題的基本方法和步驟，掌握彈性碰撞和非彈性碰撞的概念，記住兩物體碰撞的公式，能運用動量守恒定律結合能量關系解決簡單的碰撞問題，以實驗題和計算題形式出現(xiàn)的可能性較大．2.原子結構、原子核這一部分內容主要集中在原子的核式結構、玻爾理論、原子核的衰變、質能方程和核反應方程等，高考出題的形式多以選擇題、填空題和計算題為主，也偶爾出與動量、能量結合的計算題.一、動量1．定義：物體的________與________的乘積．2．表達式：p＝________，單位：________.3．動量的三性(1)矢量性：方向與________方向相同．(2)瞬時性：動量是描述物體運動狀態(tài)的量，是針對某一________而言的．(3)相對性：大小與參考系的選取有關，通常情況是指相對________的動量．5．動量的變化量(1)定義：物體在某段時間內________與________的矢量差(也是矢量)．(2)表達式：Δp＝p′－p.(3)同一直線上動量的運算如果物體的動量始終保持在同一條直線上，在選定一個正方向之后，動量的運算就可以簡化為代數(shù)運算．二、、系系統(tǒng)統(tǒng)、、內內力力和和外外力力1．系統(tǒng)統(tǒng)：：相互互作作用用的的兩兩個個或或兩兩個個以以上上的的物物體體組組成成一一個個系系統(tǒng)統(tǒng)．．2．內力力：：系統(tǒng)統(tǒng)________物物體體之之間間的的相相互互作作用用力力．．3．外力力：系系統(tǒng)統(tǒng)________物物體體對對系系統(tǒng)統(tǒng)________物物體體的的作作用用力力．．三、、動動量量守守恒恒定定律律1．內容容：：如果果一一個個系系統(tǒng)統(tǒng)________，，或或者者________，，這這個個系系統(tǒng)統(tǒng)的的總總動動量量保保持持不不變變．．2．動量量守守恒恒定定律律的的適適用用條條件件(1)系系統(tǒng)統(tǒng)不不受受________或或系系統(tǒng)統(tǒng)所所受受外外力力之之和和________．．(2)系系統(tǒng)統(tǒng)所所受受的的外外力力之之和和雖雖不不為為零零，，但但比比系系統(tǒng)統(tǒng)內內力力________，，如如碰碰撞撞問問題題中中的的摩摩擦擦力力，，爆爆炸炸過過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內內力力小小得得多多，，可可以以忽忽略略不不計計．．(3)系統(tǒng)某某一方向不受受外力或所受受外力的矢量量和為零，或或外力遠小于于內力，則系系統(tǒng)該方向________．3．表達式(1)p＝p′或p1＋p2＝p1′＋p2′系統(tǒng)相互作用用前總動量p________相互作作用后總動量量p′.(2)Δp1＝－Δp2相互作用的兩兩個物體組成成的系統(tǒng)，一一個物體的動動量變化量與與另一個物體體的動量變化化最大小________、方向________．(3)Δp＝0系統(tǒng)總動量增增量________．．四、碰撞1．概念：碰撞是指物體體間的相互作作用持續(xù)的時時間很短，而而物體間相互互作用力很大大的現(xiàn)象．2．特點：在碰撞現(xiàn)象中中，一般都滿滿足內力________外力，可可認為相互碰碰撞的系統(tǒng)動動量________．．3．分類(1)彈性碰碰撞：碰撞過過程中機械能能________，即即碰撞前后系系統(tǒng)總動能相相等．(2)非彈性性碰撞：碰撞撞過程中機械械能________，，即碰撞后的的機械能________碰撞前的的機械能．(3)完全非非彈性碰撞：：碰撞后物體體________，具具有________的的速度，這種種碰撞系統(tǒng)動動能損失________．五、反沖和爆爆炸1．反沖現(xiàn)象在某些情況下下，原來系統(tǒng)統(tǒng)內物體具有有相同的速度度，發(fā)生相互互作用后各部部分的末速度度不再相同而而分開．這類類問題相互作作用的過程中中系統(tǒng)的動能能增大，且常常伴有其他能能向動能的轉轉化．2．爆炸問題爆炸與碰撞類類似，物體間間的相互作用用力很大，且且遠大于系統(tǒng)統(tǒng)所受的外力力，所以認為為系統(tǒng)動量守守恒，爆炸過過程中位移很很小，可忽略略不計，作用用后從相互作作用前的位置置以新的動量量開始運動．．答案：：一、1.質質量速速度度2.mvkg··m/s3.速度度時時刻地地面面5.末末動量量初初動量量二、2.內內3.外外內內三、1.不不受外外力所所受受合外外力為為零2.外力力為為零小小得得多動動量量守恒恒3.等等于相相等等相相反為為零零四、2.遠遠大于于守守恒3.守恒恒不不守恒恒小小于合合為為一體體相相同最最大大1．研研究對對象：：相互互作用用的物物體組組成的的系統(tǒng)統(tǒng)．2．正正確理理解““總動動量保保持不不變””，不不僅指指系統(tǒng)統(tǒng)的初初末兩兩個時時刻的的總動動量相相等，，而且且指系系統(tǒng)在在整個個過程程中任任意兩兩個時時刻的的總動動量相相等．．3．動動量守守恒定定律的的三性性(1)矢量量性：：對于于作用用前后后物體體的運運動方方向都都在同同一直直線上上的問問題，，應選選取統(tǒng)統(tǒng)一的的正方方向，，凡是是與選選取正正方向向相同同的動動量為為正，，相反反為負負．若若方向向未知知，可可設為為與正正方向向相同同列動動量守守恒方方程，，通過過解得得結果果的正正負，，判定定未知知量的的方向向．(2)同時時性：：動量量是一一個瞬瞬時量量，動動量守守恒指指的是是系統(tǒng)統(tǒng)任一一瞬時時的動動量守守恒，，列方方程m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′時，，等號號左側側是作作用前前(或或某一一時刻刻)各各物體體的動動量和和，等等號右右側是是作用用后(或另另一時時刻)各物物體的的動量量和，，不同同時刻刻的動動量不不能相相加．．(3)相對對性：：由于于動量量大小小與參參考系系的選選取有有關，，因此此應用用動量量守恒恒定律律時，，應注注意各各物體體的速速度必必須是是相對對于同同一參參考系系的速速度．．4．成立條條件(1)系統(tǒng)統(tǒng)不受受外力力或系系統(tǒng)所所受外外力的的矢量量和為為零．．(2)系統(tǒng)統(tǒng)受到外力力的合力不不為零，但但當內力遠遠大于外力力時系統(tǒng)動動量近似守守恒．(3)系統(tǒng)統(tǒng)所受外力力的合力不不為零，但但在某個方方向上受力力為零時，，則該方向向上系統(tǒng)動動量守恒．．1．碰撞現(xiàn)現(xiàn)象(1)動量量守恒(2)動能能不增加(3)速度度要合理①若碰前兩物物體同向運運動，則應應有v后>v前，碰后原來來在前的物物體速度一一定增大，，若碰后兩兩物體同向向運動，則則應有v前′≥v后′.②碰前兩物體體相向運動動，碰后兩兩物體的運運動方向不不可能都不不改變．2．彈性碰碰撞的規(guī)律律對于兩物體體間的彈性性碰撞，可可根據(jù)動量量守恒定律律和機械能能守恒定律律，列出下下列兩方程程：m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′(1)如如果m1＝m2，則v1′＝v2，v2′＝v1，即交換換速度．．具體的有有以下幾幾種情況況①m1＝m2時，則有有v1′＝0，，v2′＝v1即碰后實實現(xiàn)了動動量和動動能的全全部轉移移(交換換速度)．②m1?m2時，有v1′≈v1，v2′≈2v1即碰后m1的速度幾幾乎未變變，仍按按原來的的方向運運動，質質量小的的物體m2將以m1速度的兩兩倍向前前運動．．③m1?m2時，有v1′≈－v1，v2′≈0即碰后m1按原來的的速率彈彈回，m2幾乎未動動．【實驗目目的】驗證碰撞撞中的動動量守恒恒．【實驗原原理】如下圖所所示，質質量為m1、m2的兩小球球在水平平方向上上發(fā)生正正碰，水水平方向向合外力力為零，，動量守守恒：m1v1＝m1v1′＋m2v2′，本實實驗在誤誤差允許許范圍內內驗證上上式成立立．兩小小球碰撞撞后均作作平拋運運動，下下落高度度相同時時，在落落地前運運動時間間相同，，用水平平射程間間接表示示小球平平拋的初初速度：：m1OP＝m1OM＋m2O′N.【實驗器器材】斜槽，大大小相等等質量不不同的小小鋼球兩兩個，重重錘線一一條，白白紙，復復寫紙，，天平一一臺，刻刻度尺，，游標卡卡尺，圓圓規(guī)，三三角板．．【實驗步步驟】1．用天天平測兩兩球的質質量m1、m2.2．用游游標卡尺尺測兩球球的直徑徑．3．將斜斜槽固定定在桌邊邊，調整整斜槽底底座，使使斜槽末末端的切切線水平平．4．將被被碰球放放在斜槽槽前邊的的小支柱柱上，調調節(jié)小支支柱高度度，使兩兩球碰撞撞時一樣樣高，且且碰撞后后的速度度方向都都在同一一直線上上．5．在地地上鋪一一張白紙紙，白紙紙上鋪放放復寫紙紙．6．用重重錘線確確定斜槽槽末端在在白紙上上的垂直直投影．．7．不放放被碰球球，讓入入射球從從斜槽上上某一高高度滾下下，重復復10次次，找找出落地地點的平平均位置置P.8．把被被碰小球球支在小小柱上，，讓入射射小球從從同一高高度滾下下，使它它們發(fā)生生正碰．．重復實實驗10次，找找出入射射小球與與被碰球球落地點點的平均均位置M、N.9．測量量入射小小球碰撞撞前后的的水平距距離OP、OM，被碰小小球的水水平距離離O′N.10．比比較m1OP與m1OM＋m2O′N是否相等等，如果果在誤差差允許的的范圍內內相等，，就驗證證了動量量守恒定定律．注意事項項1．入射射球和被被碰球m1>m2，r1＝r2.2．斜槽槽末端切切線水平平，小支支柱與槽槽口的距距離等于于小球直直徑．3．調節(jié)節(jié)支柱高高度，使使兩球正正碰時球球心等高高．4．入射射球每次次必須從從斜槽上上同一高高度處由由靜止滑滑下．5．實驗驗過程中中，實驗驗桌、斜斜槽、記記錄白紙紙的位置置要始終終保持不不變．6．小球落地地的地面應平平坦、堅硬，，使著地點清清晰．7．落點位置置確定：圍繞繞10次落點點畫一個最小小的圓把有效效落點圍在里里面，圓心即即所求．(2010··全國卷Ⅱ)小球A和B的質量分別為為mA和mB且mA>mB，在某高度處處將A和B先后從靜止釋釋放．小球A與水平地面碰碰撞后向上彈彈回，在釋放放處的下方與與釋放處距離離為H的地方恰好與與正在下落的的小球B發(fā)生正碰，設設所有碰撞都都是彈性碰撞撞，碰撞時間間極短．求小小球A、B碰撞后，B上升的最大高高度．解析：根據(jù)題意，由由運動學規(guī)律律可知，小球球A與B碰撞前的速度度大小相等，，設均為v0，設小球A與B碰撞后的速度度分別為v1和v2，以豎直向上上方向為正，，由動量守恒恒定律有mAv0＋mB(－v0)＝mAv1＋mBv2，②由于兩球碰撞撞過程中能量量守恒，故跟蹤訓練1在光滑的水平平面上，質量量為m1的小球A以速率v0向右運動．在在小球A的前方O點有一質量為為m2的小球B處于靜止狀態(tài)態(tài)，如圖所示示．小球A與小球B發(fā)生正碰后小小球A、B均向右運動．．小球B被在Q點處的墻壁彈彈回后與小球球A在P點相遇，PQ＝1.5PO.假設小球間間的碰撞及小小球與墻壁之之間的碰撞都都是彈性的，，求兩小球質質量之比m1/m2.答案：：2解析：：設碰撞撞后小小球A和B的速度度分別別為v1和v2，在碰碰撞過過程中中動量量守恒恒，碰碰撞前前后動動能相相等，，則有有m1v0＝m1v1＋m2v2①如圖所所示，，甲、、乙兩兩小孩孩各乘乘一輛輛冰車車在水水平冰冰面上上游戲戲．甲甲和他他的冰冰車總總質量量共為為30kg，，乙和和他的的冰車車總質質量也也是30kg.游游戲時時，甲甲推著著一個個質量量為15kg的箱箱子和和他一一起以以2m/s的的速度度滑行行，乙乙以同同樣大大小的的速度度迎面面滑來來．為為了避避免相相撞，，甲突突然將將箱子子沿冰冰面推推給乙乙，箱箱子滑滑到乙乙處，，乙迅迅速抓抓住．．若不不計冰冰面摩摩擦，，求甲甲至少少以多多大速速度(相對對地)將箱箱子推推出，，才能能避免免與乙乙相撞撞？解析：：由題意意可知知，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?。疄榍笄笸瞥龀龊笙湎渥拥牡淖钚⌒∷俣榷?，其其臨界界條件件是乙乙抓住住箱子子后的的速度度與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．據(jù)據(jù)題中中所給給條件件，在在整個個過程程中系系統(tǒng)的的總動動量守守恒．．同理理，甲甲在推推箱子子前后后，甲甲與箱箱子的的動量量也守守恒．．設推推出后后箱子子的速速度為為vx，乙接接往箱箱子后后整個個系統(tǒng)統(tǒng)的速速度為為v，取甲甲開始始速度度的方方向為為正方方向．．甲和和他的的冰車車及乙乙和他他的冰冰車質質量為為M，箱子子質量量為m.對整個個系統(tǒng)統(tǒng)，整整個過過程有有：(M＋m)v0－Mv0＝(2M＋m)v①答案：：5.2m/s跟蹤蹤訓訓練練2兩磁磁鐵鐵各各放放在在一一輛輛小小車車上上，，小小車車能能在在水水平平面面上上無無摩摩擦擦地地沿沿同同一一直直線線運運動動．．已已知知甲甲車車和和磁磁鐵鐵的的總總質質量量為為0.5kg，，乙乙車車和和磁磁鐵鐵的的總總質質量量為為1.0kg.兩兩磁磁鐵鐵的的N極極相相對對，，推推動動一一下下，，使使兩兩車車相相向向運運動動．．某某時時刻刻甲甲車車的的速速率率為為2m/s，，乙乙車車的的速速率率為為3m/s，，方方向向與與甲甲車車相相反反．．兩兩車車運運動動過過程程中中始始終終未未相相碰碰．．求求：：(1)兩兩車最近近時，乙乙車的速速度為多多大？(2)甲甲車開始始反向運運動時，，乙車的的速度為為多大？？答案：(1)1.33m/s(2)2m/s解析：(1)兩兩車相距距最近時時，兩車車的速度度相同，，設該速速度為v，取乙車車的速度度方向為為正方向向，由動動量守恒恒定律得得m乙v乙－m甲v甲＝(m甲＋m乙)v所以兩車車最近時時，乙車車的速度度為某同學設設計了一一個用電電磁打點點計時器器驗證動動量守恒恒定律的的實驗：：在小車車A的前端粘粘有橡皮皮泥，推推動小車車A使之做勻勻速運動動，然后后與原來來靜止在在前方的的小車B相碰并粘粘合成一一體，繼繼續(xù)做勻勻速運動動，他設設計的裝裝置如圖圖甲所示示．在小小車A后連著紙紙帶，電電磁打點點計時器器的電源源頻率為為50Hz，，長木板板下墊著著小木片片用以平平衡摩擦擦力．(1)若若已得到到打點紙紙帶如圖圖乙所示示，A為運動起起始的第第一個點點，則應應選________段來計計算A的碰前速速度，應應選________段來計計算A和B碰后的共共同速度度．(2)乙乙測得小小車A的質量為為mA＝0.40kg，小小車B的質量為為mB＝0.20kg，由由以上測測量結果果可得：：碰撞前前總動量量為________kg··m/s.碰撞撞后總動動量為________kg·m/s.解析：(1)從從分析紙紙帶上的的打點情情況看，，BC段既表示示小車做做勻速運運動，又又表示小小車有較較大速度度，因此此BC段能較準準確地描描述小車車A在碰撞前前的運動動情況，，應選BC段計算A的碰前速速度．從從CD段打點情情況看，，小車的的運動情情況還沒沒穩(wěn)定，，而在DE段內小車車運動穩(wěn)穩(wěn)定，故故應選DE段計算碰碰后A和B的共同速速度．小車A在碰撞前前的動量量為p0＝mAv0＝0.40×1.050kg·m/s＝＝0.420kg··m/s碰撞后A、B的共同速速度為1．如如圖所所示，，A、B兩物體體質量量之比比mA∶mB＝3∶2，原原來靜靜止在在平板板小車車C上，A、B間有一一根被被壓縮縮的彈彈簧，，地面面光滑滑，當當彈簧簧突然然釋放放后，，則()A．若若A、B與平板板車上上表面面間的的動摩摩擦因因數(shù)相相同，，A、B組成的的系統(tǒng)統(tǒng)動量量守恒恒B．若若A、B與平板板車上上表面面間的的動摩摩擦因因數(shù)相相同，，A、B、C組成的的系統(tǒng)統(tǒng)動量量守恒恒C．若若A、B所受的的摩擦擦力大大小相相等，，A、B組成的的系統(tǒng)統(tǒng)動量量守恒恒D．若若A、B所受的的摩擦擦力大大小相相等，，A、B、C組成的的系統(tǒng)統(tǒng)動量量守恒恒答案：：BCD解析：：如果A、B與平板板車上上表面面間的的動摩摩擦因因數(shù)相相同，，彈簧簧釋放放后A、B分別相對于于小車向左左、向右滑滑動，它們們所受的滑滑動摩擦力力FA向右、FB向左．由于于mA∶mB＝3∶2，所以FA∶FB＝3∶2，則A、B組成的系統(tǒng)統(tǒng)所受的外外力之和不不為零，故故其動量不不守恒，A選項錯．．對A、B、C組成的系統(tǒng)統(tǒng)，A、B與C間的摩擦力力為內力，，該系統(tǒng)所所受的外力力為豎直方方向上的重重力和支持持力，它們們的合力為為零，故該該系統(tǒng)的動動量守恒，，B、D選選項均正確確．若A、B所受摩擦力力大小相等等，則A、B組成的系統(tǒng)統(tǒng)的外力之之和為零，，故其動量量守恒，C選項正確確．2．(2009·全國卷卷Ⅰ)質量為M的物塊以速速度v運動，與質質量為m的靜止物塊塊發(fā)生正碰碰，碰撞后后兩者的動動量正好相相等．兩者者質量之比比M/m可能為()A．2B．．3C．4D．5答案：AB解析：設M碰前的動量量為p，碰后的動動量為p1，由動量守守恒定律得得p＝2p1，3．(2010·福建理理綜)如圖所示，，一個木箱箱原來靜止止在光滑水水平面上，，木箱內粗粗糙的底板板上放著一一個小木塊塊．木箱和和小木塊都都具有一定定的質量．．現(xiàn)使木箱箱獲得一個個向右的初初速度v0，則()A．小木塊塊和木箱最最終都將靜靜止B．小木塊塊最終將相相對木箱靜靜止，二者者一起向右右運動C．小木塊塊在木箱內內壁將始終終來回往復復碰撞，而而木箱一直直向右運動動D．如果小小木塊與木木箱的左壁壁碰撞后相相對木箱靜靜止，則二二者將一起起向左運動動答案：B解析：系統(tǒng)不受外外力，系統(tǒng)統(tǒng)動量守恒恒，最終兩兩個物體以以相同的速速度一起向向右運動，，B正確．．4．氣墊導軌軌是常用的一一種實驗儀器器，它是利用用氣泵使帶孔孔的導軌與滑滑塊之間形成成氣墊，使滑滑塊懸浮在導導軌上，滑塊塊在導軌上的的運動可視為為沒有摩擦．．我們可以用用帶豎直擋板板C和D的氣墊導軌以以及滑塊A和B來探究碰撞中中的不變量，，實驗裝置如如圖所示(彈彈簧的長度忽忽略不計)，，采用的實驗驗步驟如下：：a．用天平分分別測出滑塊塊A、B的質量mA、mB.b．調整氣墊墊導軌，使導導軌處于水平平．c．在A和B間放入一個被被壓縮的輕彈彈簧，用電動動卡銷鎖定，，靜止地放置置在氣墊導軌軌上．d．用刻度尺尺測出A的左端至C板的距離L1.e．按下電鈕鈕放開卡銷，，同時使分別別記錄滑塊A、B運動時間的計計時器開始工工作．當A、B滑塊分別碰撞撞C、D擋板時停止計計時，記下A、B分別到達C、D的運動時間t1和t2.(1)實驗中中還應測量的的物理量是________．(2)利用上上述測量的實實驗數(shù)據(jù)，得得出關系式________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兩滑塊的動量量大小并不完完全相等，產(chǎn)產(chǎn)生誤差的原原因是________．(3)利用上上述實驗數(shù)據(jù)據(jù)能否測出被被壓縮彈簧的的彈性勢能的的大小？如能能，請寫出表表達式．解析：(1)要測量量B的速度必須要要先測出B的位移和發(fā)生生該位移所用用時間，故還還應測量的物物理量為B的右端至D板的距離L2.5．(2009··寧夏理綜)兩個質