高考物理大一輪復(fù)習(xí) 第十三章 第一節(jié) 動量守恒定律及其應(yīng)用（實驗 驗證動量守恒定律）課件.ppt

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,第十三章 動量守恒定律 近代物理,,第十三章 動量守恒定律 近代物理, 考綱展示 1．動量、動量定理、動量守恒定律及其應(yīng)用 Ⅱ 2．彈性碰撞和非彈性碰撞 Ⅰ 3．光電效應(yīng) Ⅰ 4．愛因斯坦光電效應(yīng)方程 Ⅰ 5．氫原子光譜 Ⅰ 6．氫原子的能級結(jié)構(gòu)、能級公式 Ⅰ 7．原子核的組成、放射性、原子核的衰變、半衰期 Ⅰ,2016高考導(dǎo)航,8．放射性同位素 Ⅰ 9．核力、核反應(yīng)方程 Ⅰ 10．結(jié)合能、質(zhì)量虧損 Ⅰ 11．裂變反應(yīng)和聚變反應(yīng)、裂變反應(yīng)堆 Ⅰ 12．射線的危害與防護(hù) Ⅰ 實驗：驗證動量守恒定律 說明：碰撞與動量守恒只限于一維．,,第十三章 動量守恒定律 近代物理, 熱點視角 1．動量守恒定律的應(yīng)用是本部分的重點和難點，也是高考的熱點，動量和動量的變化量這兩個概念常穿插在動量守恒定律的應(yīng)用中考查． 2．動量守恒定律結(jié)合能量守恒定律來解決碰撞、打擊、反沖等問題，以及動量守恒定律與圓周運動、核反應(yīng)的結(jié)合已成為近幾年高考命題的熱點． 3．波粒二象性部分的重點內(nèi)容是光電效應(yīng)現(xiàn)象、實驗規(guī)律和光電效應(yīng)方程，光的波粒二象性和德布羅意波是理解的難點.,,第十三章 動量守恒定律 近代物理,4．核式結(jié)構(gòu)、玻爾理論、能級公式、原子躍遷條件在選做題部分出現(xiàn)的幾率將會增加，可能單獨命題，也可能與其他知識結(jié)合出題． 5．半衰期、質(zhì)能方程的應(yīng)用、計算和核反應(yīng)方程的書寫是高考的熱點問題，試題一般以基礎(chǔ)知識為主，較簡單．,,第十三章 動量守恒定律 近代物理,第一節(jié) 動量守恒定律及其應(yīng)用 (實驗：驗證動量守恒定律),,第十三章 動量守恒定律 近代物理,一、動量 動量定理 1．沖量 (1)定義：力和力的_______________的乘積． (2)公式：I＝___________，適用于求恒力的沖量． (3)方向：與_______________相同．,作用時間,Ft,力F的方向,2．動量 (1)定義：物體的_________與__________的乘積． (2)公式：_______________. (3)單位：_______________，符號：kg·m/s. (4)意義：動量是描述物體_______________的物理量，是矢量，其方向與_______________的方向相同．,質(zhì)量,速度,p＝mv,千克·米/秒,運動狀態(tài),速度,3．動量定理 (1)內(nèi)容：物體所受_______的沖量等于物體_____________． (2)表達(dá)式：F·Δt＝Δp＝p′－p. (3)矢量性：動量變化量方向與___________的方向相同，可以在某一方向上用動量定理．,合力,動量的增量,合力,1.下列說法正確的是( ) A．速度大的物體，它的動量一定也大 B．動量大的物體，它的速度一定也大 C．只要物體的運動速度大小不變，物體的動量也保持不變 D．物體的動量變化越大則該物體的速度變化一定越大,D,二、動量守恒定律 1．守恒條件 (1)理想守恒：系統(tǒng)_______外力或所受外力的合力為_____，則系統(tǒng)動量守恒． (2)近似守恒：系統(tǒng)受到的合力不為零，但當(dāng)____________遠(yuǎn)大于外力時，系統(tǒng)的動量可近似看成守恒． (3)分方向守恒：系統(tǒng)在某個方向上所受合力為零時，系統(tǒng)在該方向上動量守恒． 2．動量守恒定律的表達(dá)式： m1v1＋m2v2＝_______________或Δp1＝－Δp2.,不受,零,內(nèi)力,m1v′1＋m2v′2,2.(2014·高考浙江自選模塊)如 圖所示，甲木塊的質(zhì)量為m1，以v的速度沿光滑水平地面向前 運動，正 前 方有一靜止的、質(zhì)量為m2的乙木塊，乙上連有一 輕質(zhì)彈簧．甲木塊與彈簧接觸后( ) A．甲木塊的動量守恒 B．乙木塊的動量守恒 C．甲、乙兩木塊所組成系統(tǒng)的動量守恒 D．甲、乙兩木塊所組成系統(tǒng)的動能守恒,C,三、碰撞 1．碰撞 物體間的相互作用持續(xù)時間___________，而物體間相互作用力___________的現(xiàn)象． 2．特點 在碰撞現(xiàn)象中，一般都滿足內(nèi)力_____________外力，可認(rèn)為相互碰撞的系統(tǒng)動量守恒．,很短,很大,遠(yuǎn)大于,3．分類,守恒,最大,D,考點一 動量定理的理解及應(yīng)用,考點二 動量守恒定律與碰撞,考點三 爆炸和反沖 人船模型,考點四 動量與能量觀點的綜合應(yīng)用,考點五 實驗：驗證動量守恒定律,考點一 動量定理的理解及應(yīng)用 1．動量定理不僅適用于恒定的力，也適用于隨時間變化的力．這種情況下，動量定理中的力F應(yīng)理解為變力在作用時間內(nèi)的平均值． 2．動量定理的表達(dá)式F·Δt＝Δp是矢量式，運用它分析問題時要特別注意沖量、動量及動量變化量的方向，公式中的F是物體或系統(tǒng)所受的合力．,3．應(yīng)用動量定理解釋的兩類物理現(xiàn)象 (1)當(dāng)物體的動量變化量一定時，力的作用時間Δt越短，力 F就越大，力的作用時間Δt越長，力F就越小，如玻璃杯掉在水泥地上易碎，而掉在沙地上不易碎． (2)當(dāng)作用力F一定時，力的作用時間Δt越長，動量變化量Δp越大，力的作用時間Δt越短，動量變化量Δp越小.,在水平力F＝30 N的作用下，質(zhì)量m＝5 kg的物體由靜止開始沿水平面運動．已知物體與水平面間的動摩擦因數(shù)μ＝0.2，若F作用6 s后撤去，撤去F后物體還能向前運動多長時間才停止？(g取10 m/s2),[答案] 12 s,[規(guī)律方法] 應(yīng)用動量定理解題的一般步驟 (1)明確研究對象和研究過程． 研究過程既可以是全過程，也可以是全過程中的某一階段． (2)進(jìn)行受力分析． 只分析研究對象以外的物體施加給研究對象的力，不 必分析內(nèi)力． (3)規(guī)定正方向． (4)寫出研究對象的初、末動量和合外力的沖量(或各外力在各個階段的沖量的矢量和)，根據(jù)動量定理列方程求解．,1.我國女子短道速滑隊在世錦賽 上實現(xiàn)了女子3 000 m接力三連冠．觀察發(fā) 現(xiàn)，“接棒”的運動員甲提前站在“交棒” 的運動員乙前面，并且開始向前滑行，待乙 追上甲時，乙猛推甲一把，使甲獲得更大的速度向前沖 出．在乙推甲的過程中，忽略運動員與冰面間在水平 方向上的相互作用，則( ) A．甲對乙的沖量一定等于乙對甲的沖量 B．甲、乙的動量變化一定大小相等方向相反 C．甲的動能增加量一定等于乙的動能減少量 D．甲對乙做多少負(fù)功，乙對甲就一定做多少正功,B,考點二 動量守恒定律與碰撞 1．動量守恒定律的不同表達(dá)形式 (1)p＝p′，系統(tǒng)相互作用前的總動量p等于相互 作用后 的總動量p′. (2)m1v1＋m2v2＝m1v′1＋m2v′2，相互作用的兩個物體 組成的系統(tǒng)，作用前的動量和等于作用后的動量和． (3)Δp1＝－Δp2，相互作用的兩個物體動量的增量等大反向． (4)Δp＝0，系統(tǒng)總動量的增量為零．,[審題點睛] 由于兩球碰撞時間極短，并且沒有能量損失，所以在碰撞過程中動量守恒，碰撞前后總動能相等，分別列方程求解．,[答案] (1)4 m/s (2)0.75 m,[規(guī)律總結(jié)] 應(yīng)用動量守恒定律解題的步驟 (1)明確研究對象，確定系統(tǒng)的組成(系統(tǒng)包括哪幾個物體及研究的過程)； (2)進(jìn)行受力分析，判斷系統(tǒng)動量是否守恒(或某一方向上動量是否守恒)； (3)規(guī)定正方向，確定初、末狀態(tài)動量； (4)由動量守恒定律列出方程； (5)代入數(shù)據(jù)，求出結(jié)果，必要時討論說明．,2.兩球A、B在光滑水平面上沿同一直線、同一方向運動，mA＝1 kg，mB＝2 kg，vA＝6 m/s，vB＝2 m/s. 當(dāng)A追上B并發(fā)生碰撞后，兩球A、B速度的可能值是( ) A．v′A＝5 m/s，v′B＝2.5 m/s B．v′A＝2 m/s，v′B＝4 m/s C．v′A＝－4 m/s，v′B＝7 m/s D．v′A＝7 m/s，v′B＝1.5 m/s,B,考點三 爆炸和反沖 人船模型 1．爆炸的特點 (1)動量守恒：由于爆炸是在極短的時間內(nèi)完成的，爆炸時物體間的相互作用力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于 受到 的外力，所 以在 爆 炸過程中，系統(tǒng)的總動量守恒． (2)動能增加：在爆炸過程中，由于有其他形式的能量(如化學(xué)能)轉(zhuǎn)化為動能，所以爆炸后系統(tǒng)的總動能增加． (3)位移不變：爆炸的時間極短，因而作用過程中物體運動的位移很小，一般可忽略不計，可以認(rèn)為爆炸后仍 然從爆炸時的位置以新的動量開始運動．,2．反沖 (1)現(xiàn)象：物體的不同部分在內(nèi)力的作用下向相反方向運動. (2)特點：一般情況下，物體間的相互作用力(內(nèi)力)較大，因此系統(tǒng)動量往往有以下幾種情況：①動量守恒；②動量近似守恒；③某一方向動量守恒． 反沖運動中機(jī)械能往往不守恒． 注意：反沖運動中平均動量守恒． (3)實例：噴氣式飛機(jī)、火箭、人船模型等．,3.(2014·高考重慶卷)一彈丸在飛行到距離地面5 m高時僅有水平速度v＝2 m/s，爆炸成為甲、乙兩塊水平飛出，甲、乙的質(zhì)量比為3∶1，不 計質(zhì)量損失，取 重力 加速度g＝10 m/s2.則下列圖中兩塊彈片飛行的軌跡可能正確的是( ),B,考點四 動量與能量觀點的綜合應(yīng)用 1．若研究對象為一個系統(tǒng)，應(yīng)優(yōu)先考慮應(yīng)用動量守恒定律和能量守恒定律(機(jī)械能守恒定律)． 2．若研究對象為單一物體，且涉及功和位移問題時，應(yīng)優(yōu)先考慮動能定理． 3．因為動量守恒定律、能量守恒定律(機(jī)械能守恒定 律)、動能定理都只考查一個物理過程的始末兩個狀態(tài)有關(guān)物 理量間的關(guān)系，對 過程的 細(xì) 節(jié) 不予 細(xì)究，這 正 是它 們的方 便之處．特別對于變力做功問題，就更顯示出它們的優(yōu)越性．,(2013·高考新課標(biāo)全國卷Ⅱ)如圖，光滑水平直軌道上有三個質(zhì)量均為m的物塊A、B、C.B的左側(cè)固定一輕 彈簧 (彈簧左側(cè)的擋板質(zhì)量不計)．設(shè)A以速度v0朝B運動，壓縮 彈簧；當(dāng)A、 B速度相等時，B與C恰好相碰并粘接在一起，然后繼續(xù)運動．假設(shè)B和C碰撞過程時間極短，求從A開始壓縮彈簧直至與彈簧分離的過程中， (1)整個系統(tǒng)損失的機(jī)械能； (2)彈簧被壓縮到最短時的彈性勢能．,[審題點睛] A、B碰撞時動量守恒、能量也守恒，而B、C相碰粘接在一塊時，動量守恒．系統(tǒng)產(chǎn)生的內(nèi)能則為機(jī) 械能的損失．當(dāng)A、B、C速度相等時，彈性勢能最大．,考點五 實驗：驗證動量守恒定律 1．實驗原理 在一維碰撞中，測出物體的質(zhì)量m和碰撞前后物體的速率v、v′，找出碰撞前的動量p＝m1v1＋m2v2及碰撞后的動量 p′＝m1v′1＋m2v′2，看碰撞前后動量是否守恒． 2．實驗方案 方案一：利用氣墊導(dǎo)軌完成一維碰撞實驗 (1)測質(zhì)量：用天平測出滑塊質(zhì)量． (2)安裝：正確安裝好氣墊導(dǎo)軌． (3)實驗：接通電源，利用配套的光電計時裝置測出兩滑塊各種情況下碰撞前后的速度(①改變滑塊的質(zhì)量．②改變滑塊的初速度大小和方向)． (4)驗證：一維碰撞中的動量守恒．,方案二：利用等長懸線懸掛等大小球完成一維碰撞實驗 (1)測質(zhì)量：用天平測出兩小球的質(zhì)量m1、m2. (2)安裝：把兩個等大小球用等長懸線懸掛起來． (3)實驗：一個小球靜止，拉起另一個小球，放下時它們相碰. (4)測速度：可以測量小球被拉起的角度，從而算出碰撞前對應(yīng)小球的速度，測量碰撞后小球擺起的角度，算出碰撞后對應(yīng)小球的速度． (5)改變條件：改變碰撞條件，重復(fù)實驗． (6)驗證：一維碰撞中的動量守恒．,方案四：利用斜槽上滾下的小球驗證動量守恒定律 (1)用天平測出兩小球的質(zhì)量，并選定質(zhì)量大的小 球為 入射小球． (2)按照如圖所示安裝實驗裝置，調(diào)整固 定斜槽使斜槽底端水平． (3)白紙在下，復(fù)寫紙在上，在適當(dāng)位置 鋪放好．記下重垂線所指的位置O. (4)不放被撞小球，讓入射小球從斜槽上 某固定高度處自由滾下，重復(fù)10次．用圓 規(guī)畫盡量 小的 圓把所有的小球落點圈在里面，圓 心P就 是小 球落點 的平均位置．,氣墊導(dǎo)軌是常用的一種實驗儀器．它是利用氣泵使帶孔的導(dǎo)軌與滑塊之間形成氣墊，使滑塊懸浮在導(dǎo)軌上，滑塊在導(dǎo)軌上的運動可視為沒有摩擦．我們可以用帶豎直擋板C和D的氣墊導(dǎo)軌以及滑塊A和B來驗證動量守恒定律，實驗裝置如圖所示(彈簧的長度忽略不計)：,采用的實驗步驟如下： a．用天平分別測出滑塊A、B的質(zhì)量mA、mB. b．調(diào)整氣墊導(dǎo)軌，使導(dǎo)軌處于水平． c．在A和B間放入一個被壓縮的輕彈簧，用電動卡銷鎖定，靜止放置在氣墊導(dǎo)軌上． d．用刻度尺測出A的左端至C板的距離L1. e．按下電鈕放開卡銷，同時使分別記錄滑塊A、B運 動 時間的計時器開始工作．當(dāng)A、B滑塊分別碰撞C、D擋 板 時停 止計時，記下A、B分別到達(dá)C、D的運動時間t1和t2.,(1)實驗中還應(yīng)測量的物理量是________________________． (2)利用上述測量的實驗數(shù)據(jù)，驗證動量守恒定律的表達(dá)式是__________________，上式中算得的A、B兩滑塊的動量大小并不完全相等，產(chǎn)生誤差的原因是 ______________________________________________________________________________________________________． (3)利用上述實驗數(shù)據(jù)能否測出被壓縮彈簧的彈性勢能的大??？如能，請寫出表達(dá)式．,B的右端至D板的距離L2,一是測量本身就存在誤差，如測量質(zhì)量、時間、距離等存在誤差；二是空氣阻力或者是導(dǎo)軌不是水平的等原因,方法技巧——動量守恒中的臨界問題 1．滑塊與小車的臨界問題 滑塊與小車是一種常見的相互作用模型．如圖所示，滑塊沖上小車后，在滑塊與小車之間的摩擦力作用下，滑塊做減速運動，小車做加速運動．滑塊剛好不滑出小車的臨界條件是滑塊到達(dá)小車末端時，滑塊與小車的速度相同．,2．兩物體不相碰的臨界問題 兩個在光滑水平面上做勻速運動的物體，甲物體追上乙物體的條件是甲物體的速度v甲大于乙物體的速度v乙，即v甲v乙，而甲物體與乙物體不相碰的臨界條件是v甲＝v乙． 3．涉及彈簧的臨界問題 對于由彈簧組成的系統(tǒng)，在物體間發(fā)生相互作用的過程中，當(dāng)彈簧被壓縮到最短時，彈簧兩端的兩個物體的速度相等．,4．涉及最大高度的臨界問題 在物體滑上斜面(斜面放在光滑水平面上)的過程中，由于彈力的作用，斜面在水平方向?qū)⒆黾铀龠\動．物體 滑到 斜面上最高點的臨界條件是物體與斜面沿水平方向具 有 共同的速度，物體在豎直方向的分速度等于零．,(7分)(2013·高考山東卷)如圖所示，光滑水平軌道上放置長板A(上表面粗糙)和滑塊C，滑塊B置于A的左端，三者質(zhì)量分別為 mA＝2 kg、mB＝1 kg、mC＝2 kg.開 始 時C 靜 止，A、B一起以v0＝5 m/s的速度勻速向右運動，A與C發(fā)生碰撞(時間極短)后C向右運動，經(jīng)過一段時間，A、B再次達(dá)到共同速度一起向右運動，且恰好不再與C發(fā)生碰撞．求A與C 碰撞后瞬間A的速度大小． [審題點睛] (1)A、C發(fā)生相碰，B與A的相互作用可忽略，A、C系統(tǒng)動量守恒； (2)碰后A、B相互作用達(dá)到共同速度，A、B系統(tǒng)動量守恒； (3)A、C碰后，A恰好不再與C相碰，則A、B的共同速度與C碰后速度相等．,[答案] 2 m/s,[總結(jié)提升] 正確把握以下兩點是求解動量守恒定律中的臨界問題的關(guān)鍵： (1)尋找臨界狀態(tài) 看題設(shè)情景中是否有相互作用的兩物體相距最近，避免相碰和物體開始反向運動等臨界狀態(tài)． (2)挖掘臨界條件 在與動量相關(guān)的臨界問題中，臨界條件常常表現(xiàn)為兩物體的相對速度關(guān)系與相對位移關(guān)系，即速度相等或位移相等．,