高考物理 碰撞與動量守恒課件 新人教版選修35

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1、考綱展示考綱展示考向預(yù)覽考向預(yù)覽1.動量、動量守恒定律及其應(yīng)用動量、動量守恒定律及其應(yīng)用 2.彈性碰撞和非彈性碰撞彈性碰撞和非彈性碰撞 3.氫原子光譜氫原子光譜 4.氫原子的能級結(jié)構(gòu)、能級公式氫原子的能級結(jié)構(gòu)、能級公式 5.原子核的組成、放射性、原子原子核的組成、放射性、原子核的衰變、半衰期核的衰變、半衰期 6.放射性同位素放射性同位素 7.核能、核反應(yīng)方程核能、核反應(yīng)方程 8.結(jié)合能、質(zhì)量虧損結(jié)合能、質(zhì)量虧損 9.裂變反應(yīng)和聚變反應(yīng)、裂變反裂變反應(yīng)和聚變反應(yīng)、裂變反應(yīng)堆應(yīng)堆 10.放射性的防護放射性的防護 1.重點理解動量守恒定律的應(yīng)用，重點理解動量守恒定律的應(yīng)用，掌握用動量守恒定律解題的基

2、本方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(jié)合能量式，能運用動量守恒定律結(jié)合能量關(guān)系解決簡單的碰撞問題，以實驗關(guān)系解決簡單的碰撞問題，以實驗題和計算題形式出現(xiàn)的可能性較大題和計算題形式出現(xiàn)的可能性較大2.原子結(jié)構(gòu)、原子核這一部分內(nèi)容原子結(jié)構(gòu)、原子核這一部分內(nèi)容主要集中在原子的核式結(jié)構(gòu)、玻爾主要集中在原子的核式結(jié)構(gòu)、玻爾理論、原子核的衰變、質(zhì)能方程和理論、原子核的衰變、質(zhì)能方程和核反應(yīng)方程等，高考出題的形式多核反應(yīng)方程等，高考出題的形式多以選擇題、填空題和計算題為

3、主，以選擇題、填空題和計算題為主，也偶爾出與動量、能量結(jié)合的計算也偶爾出與動量、能量結(jié)合的計算題題.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(guān)，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(nèi)_與_的矢量差(也是矢量)(2)表達式：ppp.(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、系統(tǒng)、內(nèi)力和外力1系統(tǒng)：相互作用的兩個或兩個以上的物體組成一個系統(tǒng)

4、2內(nèi)力：系統(tǒng)_物體之間的相互作用力3外力：系統(tǒng)_物體對系統(tǒng)_物體的作用力三、動量守恒定律1內(nèi)容：如果一個系統(tǒng)_，或者_，這個系統(tǒng)的總動量保持不變2動量守恒定律的適用條件(1)系統(tǒng)不受_或系統(tǒng)所受外力之和_(2)系統(tǒng)所受的外力之和雖不為零，但比系統(tǒng)內(nèi)力_，如碰撞問題中的摩擦力，爆炸過程中的重力等外力比相互作用的內(nèi)力小得多，可以忽略不計(3)系統(tǒng)某一方向不受外力或所受外力的矢量和為零，或外力遠小于內(nèi)力，則系統(tǒng)該方向_3表達式(1)pp或p1p2p1p2系統(tǒng)相互作用前總動量p_相互作用后總動量p.(2)p1p2相互作用的兩個物體組成的系統(tǒng)，一個物體的動量變化量與另一個物體的動量變化最大小_、方向_(

5、3)p0系統(tǒng)總動量增量_四、碰撞1概念：碰撞是指物體間的相互作用持續(xù)的時間很短，而物體間相互作用力很大的現(xiàn)象2特點：在碰撞現(xiàn)象中，一般都滿足內(nèi)力_外力，可認為相互碰撞的系統(tǒng)動量_3分類(1)彈性碰撞：碰撞過程中機械能_，即碰撞前后系統(tǒng)總動能相等(2)非彈性碰撞：碰撞過程中機械能_，即碰撞后的機械能_碰撞前的機械能(3)完全非彈性碰撞：碰撞后物體_，具有_的速度，這種碰撞系統(tǒng)動能損失_五、反沖和爆炸1反沖現(xiàn)象在某些情況下，原來系統(tǒng)內(nèi)物體具有相同的速度，發(fā)生相互作用后各部分的末速度不再相同而分開這類問題相互作用的過程中系統(tǒng)的動能增大，且常伴有其他能向動能的轉(zhuǎn)化2爆炸問題爆炸與碰撞類似，物體間的相互

6、作用力很大，且遠大于系統(tǒng)所受的外力，所以認為系統(tǒng)動量守恒，爆炸過程中位移很小，可忽略不計，作用后從相互作用前的位置以新的動量開始運動答案：一、1.質(zhì)量速度 2.mvkgm/s3.速度時刻地面5.末動量初動量二、2.內(nèi)3.外內(nèi)三、1.不受外力所受合外力為零2.外力為零小得多動量守恒3.等于相等相反為零四、2.遠大于守恒3.守恒不守恒小于合為一體相同最大 1研究對象：相互作用的物體組成的系統(tǒng) 2正確理解“總動量保持不變”，不僅指系統(tǒng)的初末兩個時刻的總動量相等，而且指系統(tǒng)在整個過程中任意兩個時刻的總動量相等3動量守恒定律的三性(1)矢量性：對于作用前后物體的運動方向都在同一直線上的問題，應(yīng)選取統(tǒng)一的

7、正方向，凡是與選取正方向相同的動量為正，相反為負若方向未知，可設(shè)為與正方向相同列動量守恒方程，通過解得結(jié)果的正負，判定未知量的方向(2)同時性：動量是一個瞬時量，動量守恒指的是系統(tǒng)任一瞬時的動量守恒，列方程m1v1m2v2m1v1m2v2時，等號左側(cè)是作用前(或某一時刻)各物體的動量和，等號右側(cè)是作用后(或另一時刻)各物體的動量和，不同時刻的動量不能相加(3)相對性：由于動量大小與參考系的選取有關(guān)，因此應(yīng)用動量守恒定律時，應(yīng)注意各物體的速度必須是相對于同一參考系的速度4成立條件(1)系統(tǒng)不受外力或系統(tǒng)所受外力的矢量和為零(2)系統(tǒng)受到外力的合力不為零，但當內(nèi)力遠大于外力時系統(tǒng)動量近似守恒(3)

8、系統(tǒng)所受外力的合力不為零，但在某個方向上受力為零時，則該方向上系統(tǒng)動量守恒1碰撞現(xiàn)象(1)動量守恒(2)動能不增加(3)速度要合理若碰前兩物體同向運動，則應(yīng)有v后v前，碰后原來在前的物體速度一定增大，若碰后兩物體同向運動，則應(yīng)有v前v后.碰前兩物體相向運動，碰后兩物體的運動方向不可能都不改變2彈性碰撞的規(guī)律對于兩物體間的彈性碰撞，可根據(jù)動量守恒定律和機械能守恒定律，列出下列兩方程：m1v1m2v2m1v1m2v2 (1)如果m1m2，則v1v2，v2v1，即交換速度 具體的有以下幾種情況 m1m2時，則有v10，v2v1 即碰后實現(xiàn)了動量和動能的全部轉(zhuǎn)移(交換速度) m1m2時，有v1v1，v

9、22v1 即碰后m1的速度幾乎未變，仍按原來的方向運動，質(zhì)量小的物體m2將以m1速度的兩倍向前運動 m1m2時，有v1v1，v20 即碰后m1按原來的速率彈回，m2幾乎未動【實驗?zāi)康摹框炞C碰撞中的動量守恒【實驗原理】如下圖所示，質(zhì)量為m1、m2的兩小球在水平方向上發(fā)生正碰，水平方向合外力為零，動量守恒：m1v1m1v1m2v2，本實驗在誤差允許范圍內(nèi)驗證上式成立兩小球碰撞后均作平拋運動，下落高度相同時，在落地前運動時間相同，用水平射程間接表示小球平拋的初速度：m1OPm1OMm2ON.【實驗器材】斜槽，大小相等質(zhì)量不同的小鋼球兩個，重錘線一條，白紙，復(fù)寫紙，天平一臺，刻度尺，游標卡尺，圓規(guī)，三

10、角板【實驗步驟】 1用天平測兩球的質(zhì)量m1、m2. 2用游標卡尺測兩球的直徑 3將斜槽固定在桌邊，調(diào)整斜槽底座，使斜槽末端的切線水平 4將被碰球放在斜槽前邊的小支柱上，調(diào)節(jié)小支柱高度，使兩球碰撞時一樣高，且碰撞后的速度方向都在同一直線上 5在地上鋪一張白紙，白紙上鋪放復(fù)寫紙 6用重錘線確定斜槽末端在白紙上的垂直投影 7不放被碰球，讓入射球從斜槽上某一高度滾下，重復(fù)10次 ，找出落地點的平均位置P. 8把被碰小球支在小柱上，讓入射小球從同一高度滾下，使它們發(fā)生正碰重復(fù)實驗10次，找出入射小球與被碰球落地點的平均位置M、N. 9測量入射小球碰撞前后的水平距離OP、OM，被碰小球的水平距離ON. 1

11、0比較m1OP與m1OMm2ON是否相等，如果在誤差允許的范圍內(nèi)相等，就驗證了動量守恒定律注意事項 1入射球和被碰球m1m2，r1r2.2斜槽末端切線水平，小支柱與槽口的距離等于小球直徑3調(diào)節(jié)支柱高度，使兩球正碰時球心等高4入射球每次必須從斜槽上同一高度處由靜止滑下5實驗過程中，實驗桌、斜槽、記錄白紙的位置要始終保持不變6小球落地的地面應(yīng)平坦、堅硬，使著地點清晰7落點位置確定：圍繞10次落點畫一個最小的圓把有效落點圍在里面，圓心即所求 (2010全國卷)小球A和B的質(zhì)量分別為mA和mB且mAmB，在某高度處將A和B先后從靜止釋放小球A與水平地面碰撞后向上彈回，在釋放處的下方與釋放處距離為H的地

12、方恰好與正在下落的小球B發(fā)生正碰，設(shè)所有碰撞都是彈性碰撞，碰撞時間極短求小球A、B碰撞后，B上升的最大高度解析：根據(jù)題意，由運動學規(guī)律可知，小球A與B碰撞前的速度大小相等，設(shè)均為v0，設(shè)小球A與B碰撞后的速度分別為v1和v2，以豎直向上方向為正，由動量守恒定律有mAv0mB(v0)mAv1mBv2，由于兩球碰撞過程中能量守恒，故跟蹤訓練1在光滑的水平面上，質(zhì)量為m1的小球A以速率v0向右運動在小球A的前方O點有一質(zhì)量為m2的小球B處于靜止狀態(tài)，如圖所示小球A與小球B發(fā)生正碰后小球A、B均向右運動小球B被在Q點處的墻壁彈回后與小球A在P點相遇，PQ1.5PO.假設(shè)小球間的碰撞及小球與墻壁之間的碰

13、撞都是彈性的，求兩小球質(zhì)量之比m1/m2.答案：2解析：設(shè)碰撞后小球A和B的速度分別為v1和v2，在碰撞過程中動量守恒，碰撞前后動能相等，則有m1v0m1v1m2v2 如圖所示，甲、乙兩小孩各乘一輛冰車在水平冰面上游戲甲和他的冰車總質(zhì)量共為30 kg，乙和他的冰車總質(zhì)量也是30 kg.游戲時，甲推著一個質(zhì)量為15 kg的箱子和他一起以2 m/s的速度滑行，乙以同樣大小的速度迎面滑來為了避免相撞，甲突然將箱子沿冰面推給乙，箱子滑到乙處，乙迅速抓住若不計冰面摩擦，求甲至少以多大速度(相對地)將箱子推出，才能避免與乙相撞？解析：由題意可知，推出后箱子的速度越大，甲、乙相撞的可能性越小為求推出后箱子的

14、最小速度，其臨界條件是乙抓住箱子后的速度與甲推出箱子后的速度大小、方向都相同據(jù)題中所給條件，在整個過程中系統(tǒng)的總動量守恒同理，甲在推箱子前后，甲與箱子的動量也守恒設(shè)推出后箱子的速度為vx，乙接往箱子后整個系統(tǒng)的速度為v，取甲開始速度的方向為正方向甲和他的冰車及乙和他的冰車質(zhì)量為M，箱子質(zhì)量為m.對整個系統(tǒng)，整個過程有：(Mm)v0Mv0(2Mm)v答案：5.2 m/s跟蹤訓練2兩磁鐵各放在一輛小車上，小車能在水平面上無摩擦地沿同一直線運動已知甲車和磁鐵的總質(zhì)量為0.5 kg，乙車和磁鐵的總質(zhì)量為1.0 kg.兩磁鐵的N極相對，推動一下，使兩車相向運動某時刻甲車的速率為2 m/s，乙車的速率為3

15、 m/s，方向與甲車相反兩車運動過程中始終未相碰求：(1)兩車最近時，乙車的速度為多大？(2)甲車開始反向運動時，乙車的速度為多大？答案：(1)1.33 m/s(2)2 m/s解析：(1)兩車相距最近時，兩車的速度相同，設(shè)該速度為v，取乙車的速度方向為正方向，由動量守恒定律得m乙v乙m甲v甲(m甲m乙)v所以兩車最近時，乙車的速度為 某同學設(shè)計了一個用電磁打點計時器驗證動量守恒定律的實驗：在小車A的前端粘有橡皮泥，推動小車A使之做勻速運動，然后與原來靜止在前方的小車B相碰并粘合成一體，繼續(xù)做勻速運動，他設(shè)計的裝置如圖甲所示在小車A后連著紙帶，電磁打點計時器的電源頻率為50 Hz，長木板下墊著小

16、木片用以平衡摩擦力 (1)若已得到打點紙帶如圖乙所示，A為運動起始的第一個點，則應(yīng)選_段來計算A的碰前速度，應(yīng)選_段來計算A和B碰后的共同速度 (2)乙測得小車A的質(zhì)量為mA0.40 kg，小車B的質(zhì)量為mB0.20 kg，由以上測量結(jié)果可得：碰撞前總動量為_kgm/s.碰撞后總動量為_kgm/s.解析：(1)從分析紙帶上的打點情況看，BC段既表示小車做勻速運動，又表示小車有較大速度，因此BC段能較準確地描述小車A在碰撞前的運動情況，應(yīng)選BC段計算A的碰前速度從CD段打點情況看，小車的運動情況還沒穩(wěn)定，而在DE段內(nèi)小車運動穩(wěn)定，故應(yīng)選DE段計算碰后A和B的共同速度小車A在碰撞前的動量為p0mA

17、v00.401.050 kgm/s0.420 kgm/s碰撞后A、B的共同速度為答案：(1)BCDE(2)0.4200.417 1如圖所示，A、B兩物體質(zhì)量之比mA mB3 2，原來靜止在平板小車C上，A、B間有一根被壓縮的彈簧，地面光滑，當彈簧突然釋放后，則()A若A、B與平板車上表面間的動摩擦因數(shù)相同，A、B組成的系統(tǒng)動量守恒B若A、B與平板車上表面間的動摩擦因數(shù)相同，A、B、C組成的系統(tǒng)動量守恒C若A、B所受的摩擦力大小相等，A、B組成的系統(tǒng)動量守恒D若A、B所受的摩擦力大小相等，A、B、C組成的系統(tǒng)動量守恒答案：BCD解析：如果A、B與平板車上表面間的動摩擦因數(shù)相同，彈簧釋放后A、B分

18、別相對于小車向左、向右滑動，它們所受的滑動摩擦力FA向右、FB向左由于mAmB32，所以FAFB32，則A、B組成的系統(tǒng)所受的外力之和不為零，故其動量不守恒，A選項錯對A、B、C組成的系統(tǒng)，A、B與C間的摩擦力為內(nèi)力，該系統(tǒng)所受的外力為豎直方向上的重力和支持力，它們的合力為零，故該系統(tǒng)的動量守恒，B、D選項均正確若A、B所受摩擦力大小相等，則A、B組成的系統(tǒng)的外力之和為零，故其動量守恒，C選項正確2(2009全國卷)質(zhì)量為M的物塊以速度v運動，與質(zhì)量為m的靜止物塊發(fā)生正碰，碰撞后兩者的動量正好相等兩者質(zhì)量之比M/m可能為()A2B3C4D5答案：AB解析：設(shè)M碰前的動量為p，碰后的動量為p1，

19、由動量守恒定律得p2p1，3(2010福建理綜)如圖所示，一個木箱原來靜止在光滑水平面上，木箱內(nèi)粗糙的底板上放著一個小木塊木箱和小木塊都具有一定的質(zhì)量現(xiàn)使木箱獲得一個向右的初速度v0，則()A小木塊和木箱最終都將靜止B小木塊最終將相對木箱靜止，二者一起向右運動C小木塊在木箱內(nèi)壁將始終來回往復(fù)碰撞，而木箱一直向右運動D如果小木塊與木箱的左壁碰撞后相對木箱靜止，則二者將一起向左運動答案：B解析：系統(tǒng)不受外力，系統(tǒng)動量守恒，最終兩個物體以相同的速度一起向右運動，B正確 4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

20、可以用帶豎直擋板C和D的氣墊導(dǎo)軌以及滑塊A和B來探究碰撞中的不變量，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，靜止地放置在氣墊導(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)，得出關(guān)系式_成立，即可得出碰撞中守恒的量mv的矢量和

21、，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?。咳缒?，請寫出表達式解析：(1)要測量B的速度必須要先測出B的位移和發(fā)生該位移所用時間，故還應(yīng)測量的物理量為B的右端至D板的距離L2.5(2009寧夏理綜)兩個質(zhì)量分別為M1和M2的劈A和B，高度相同，放在光滑水平面上A和B的傾斜面都是光滑曲面，曲面下端與水平面相切，如圖所示一質(zhì)量為m的物塊位于劈A的傾斜面上，距水平面的高度為h.物塊從靜止開始滑下，然后又滑上劈B.求物塊在B上能夠達到的最大高度6(2009山東理綜)如圖所示，光滑水平直軌道上有三個滑塊A、B、C，質(zhì)量分

22、別為mAmC2m，mBm，A、B用細繩連接，中間有一壓縮的輕彈簧(彈簧與滑塊不拴接)開始時A、B以共同速度v0運動，C靜止某時刻細繩突然斷開，A、B被彈開，然后B又與C發(fā)生碰撞并粘在一起，最終三滑塊速度恰好相同求B與C碰撞前B的速度 7我國于2011年底發(fā)射天宮一號目標飛行器，天宮一號的重量約8噸，類似于一個小型空間實驗站，在發(fā)射天宮一號之后的兩年中，我國將相繼發(fā)射神舟八、九、十號飛船，分別與天宮一號實現(xiàn)對接，最終將建設(shè)一個基本型空間站 發(fā)射神舟十號時，為了實現(xiàn)與天宮一號對接，如圖，應(yīng)先把飛船送入近地點Q，然后使其沿橢圓軌道到達遠地點P，此時速度為v，設(shè)P點到地心距離為R，飛船質(zhì)量為m，地球半徑為R0，地面附近重力加速度為g，欲使飛船進入天宮一號軌道實現(xiàn)對接，飛船在P點處發(fā)動機點火，應(yīng)將質(zhì)量為m的燃氣以多大的對地速度一次性向后噴出？8(2010課標全國)如圖所示，光滑的水平地面上有一木板，其左端放有一重物，右方有一豎直的墻重物質(zhì)量為木板質(zhì)量的2倍，重物與木板間的動摩擦因數(shù)為.使木板與重物以共同的速度v0向右運動，某時刻木板與墻發(fā)生彈性碰撞，碰撞時間極短求木板從第一次與墻碰撞到再次碰撞所經(jīng)歷的時間設(shè)木板足夠長，重物始終在木板上重力加速度為g.解析：木板第一次與墻碰撞后，向左勻減速直線運動，直到靜止，再反向向右勻加速直線運動直到與重物有共同速度，再往后是勻速直線運動，直到第二次撞墻