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

《高考物理大一輪復習 第十三章 第一節(jié) 動量守恒定律及其應用（實驗 驗證動量守恒定律）課件.ppt》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《高考物理大一輪復習 第十三章 第一節(jié) 動量守恒定律及其應用（實驗 驗證動量守恒定律）課件.ppt（61頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

,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用 Ⅱ 2．彈性碰撞和非彈性碰撞 Ⅰ 3．光電效應 Ⅰ 4．愛因斯坦光電效應方程 Ⅰ 5．氫原子光譜 Ⅰ 6．氫原子的能級結構、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高考導航,8．放射性同位素 Ⅰ 9．核力、核反應方程 Ⅰ 10．結合能、質量虧損 Ⅰ 11．裂變反應和聚變反應、裂變反應堆 Ⅰ 12．射線的危害與防護 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用中考查． 2．動量守恒定律結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、核反應的結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)容是光電效應現(xiàn)象、實驗規(guī)律和光電效應方程，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．核式結構、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合出題． 5．半衰期、質能方程的應用、計算和核反應方程的書寫是高考的熱點問題，試題一般以基礎知識為主，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____________遠大于外力時，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、質量為m2的乙木塊，乙上連有一 輕質彈簧．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，可認為相互碰撞的系統(tǒng)動量守恒．,很短,很大,遠大于,3．分類,守恒,最大,D,考點一 動量定理的理解及應用,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應理解為變力在作用時間內(nèi)的平均值． 2．動量定理的表達式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．應用動量定理解釋的兩類物理現(xiàn)象 (1)當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] 應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遠大于 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(如化學能)轉化為動能，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、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、乙的質量比為3∶1，不 計質量損失，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用 1．若研究對象為一個系統(tǒng)，應優(yōu)先考慮應用動量守恒定律和能量守恒定律(機械能守恒定律)． 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)有關物 理量間的關系，對 過程的 細 節(jié) 不予 細究，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·高考新課標全國卷Ⅱ)如圖，光滑水平直軌道上有三個質量均為m的物塊A、B、C.B的左側固定一輕 彈簧 (彈簧左側的擋板質量不計)．設A以速度v0朝B運動，壓縮 彈簧；當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 械能的損失．當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：利用氣墊導軌完成一維碰撞實驗 (1)測質量：用天平測出滑塊質量． (2)安裝：正確安裝好氣墊導軌． (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)測質量：用天平測出兩小球的質量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小球的速度，測量碰撞后小球擺起的角度，算出碰撞后對應小球的速度． (5)改變條件：改變碰撞條件，重復實驗． (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量，并選定質量大的小 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，復寫紙在上，在適當位置 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．,氣墊導軌是常用的一種實驗儀器．它是利用氣泵使帶孔的導軌與滑塊之間形成氣墊，使滑塊懸浮在導軌上，滑塊在導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的質量mA、mB. b．調(diào)整氣墊導軌，使導軌處于水平． 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?。咳缒?，請寫出表達式．,B的右端至D板的距離L2,一是測量本身就存在誤差，如測量質量、時間、距離等存在誤差；二是空氣阻力或者是導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，斜面在水平方向將做加速運動．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?。?[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鍵： (1)尋找臨界狀態(tài) 看題設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系與相對位移關系，即速度相等或位移相等．,