高考物理二轮复习 考前三级排查 专题十四 动量守恒定律 原子和原子核课件.ppt

专题十四动量守恒定律原子和原子核 说明 以下物理概念 规律的叙述中 在后面的 内正确的打 错误的打 动量守恒定律1 动量 物体质量和速度的乘积定义为动量 动量为矢量 即p mv 2 如果碰撞过程中机械能守恒 这样的碰撞叫做弹性碰撞 如果碰撞过程中机械能不守恒 这样的碰撞叫做非弹性碰撞 3 动量守恒定律 1 内容 相互作用的物体组成的系统 如果不受外力作用 或者它们受到的合外力的矢量和为零 则系统的总动量保持不变 2 系统的动量守恒定律的表达式 p 0 其意义为相互作用前后系统的总动量变化 p为零 p1 p2 其意义为相互作用的两个物体动量变化量大小相等 方向相反 p p 即m1v1 m2v2 m1v1 m2v2 其意义为两个相互作用的物体作用前后总动量相等 3 动量守恒的条件 系统不受外力或所受外力的矢量和为零 相互作用时间极短 系统所受的合外力不为零 但系统所受合外力远小于系统的内力 系统所受的合外力不为零 但在某一方向上不受外力或所受外力的矢量和为零或这一方向上外力远小于内力 原子和原子核4 光电效应的实验规律 1 任何一种金属 只要入射光的强度足够强 照射时间足够长 就能发生光电效应 2 光电子的最大初动能与入射光的强度无关 只随入射光频率的增大而增大 3 大于极限频率的光照射金属时 光电流强度 反映单位时间发射出的光电子数的多少 与入射光强度成正比 4 金属受到光照 光电子的发射一般不超过10 9秒 8 放射性元素的原子核放出 粒子或 粒子后 转变为新核的变化叫做原子核的衰变 9 具有相同质子数 不同中子数的原子互称同位素 具有放射性的同位素叫放射性同位素 10 核力是指原子核之间的相互作用力 是原子核之间的库仑力和万有引力的合力 11 结合能 原子核是由核子依靠核力结合的整体 要把它们分开 需要能量 这就是原子的结合能 结合能不是由核子结合成原子核而具有的能量 而是为把核子分开需要的能量 12 质量亏损 原子核的质量小于组成它的核子的质量之和 这个现象叫做质量亏损 13 重核俘获一个中子后分裂成几个中等质量的核的反应叫做裂变反应 两个轻核结合成质量较大的核的反应 叫做聚变 15 原子核衰变规律 16 10个放射性元素原子核经过一个半衰期后一定剩余5个 17 核能的计算公式凡具有质量的物体都具有能量 物体能量与质量的关系 e mc2 若核反应中质量亏损 m 则释放核能 e mc2 答案1 2 3 4 1 订正 任何一种金属都有一个极限频率 入射光的频率必须大于这个极限频率才能发生光电效应 低于极限频率的光不能发生光电效应 2 3 4 5 6 7 8 9 10 订正 原子核内部 核子间所特有的相互作用力 11 12 13 14 15 16 订正 半衰期是统计规律 只适用大量原子核 17 1 怎样求解动量的变化量 提示 动量的变化是物体末动量与初动量的矢量差 动量的变化也是矢量 所以求解动量的变化要使用平行四边形定则 如果初 末动量在一条直线上 则需规定正方向 与规定正方向相同的为正值 相反的为负值 这样 求解物体动量的变化就转化为代数运算 易错 求 p时用代数运算法则 2 动量守恒定律在应用时有几种不同的表达式 它们的含义分别是什么 提示 1 p p 系统相互作用前总动量p等于相互作用后总动量p 2 p 0 系统总动量的增量等于零 3 p1 p2 两个物体组成的系统中 各自动量增量大小相等 方向相反 易错 不理解动量守恒定律的本质 列方程时两边的量出现混乱 3 如何正确理解动量守恒定律 提示 1 矢量性 动量守恒定律表达式是矢量方程 在解题时应规定正方向 2 参考系的同一性 动量守恒定律表达式中的速度应相对同一参考系 一般以地面为参考系 3 瞬时性 动量守恒定律中的初态动量是相互作用前同一时刻的瞬时值 末态动量对应相互作用后同一时刻的瞬时值 4 系统性 该定律的研究对象是物体系统 5 普适性 它不仅适用于两个物体所组成的系统 也适用于多个物体组成的系统 不仅适用于宏观物体组成的系统 也适用于微观粒子组成的系统 易失分 用守恒式列方程时 等号同一侧物体的速度不是同一时刻的速度 方程中的速度不是相对同一参考系的速度 4 当系统所受外力的矢量和不为零时 哪些情况也可使用动量守恒定律解决问题 提示 1 若系统所受合外力不为零 但在内力远大于外力时 则系统的动量近似守恒 譬如 对碰撞或爆炸过程 由于碰撞或爆炸均是在极短的时间内相互作用的物体的运动状态发生了显著的变化 相互作用力先急剧增大后急剧减小 平均作用力很大 外力通常远小于系统的内力 可以忽略不计 所以认为碰撞或爆炸过程中动量是守恒的 2 若系统所受合外力不为零 但在某一方向上的合力为零 则在这个方向上动量守恒 譬如 人竖直的跳到光滑水平面上的车上时 由于人和车之间竖直方向的冲击作用 此时地面对车的支持力大于人和车的重力 对人 车系统合外力不为零 总动量不守恒 但此系统水平方向不受外力作用 故满足水平方向上动量守恒 易错 不能全面理解和掌握动量守恒定律的使用条件 5 如何判断物体的碰撞是弹性碰撞还是非弹性碰撞 提示 弹性碰撞是碰撞过程无机械能损失的碰撞 遵循的规律是动量守恒和机械能守恒 确切地说是碰撞前后动量守恒 动能不变 非弹性碰撞有机械能损失 只遵循动量守恒 题目中明确告诉物体间的碰撞是弹性碰撞的 题目中告诉是弹性小球的 光滑钢球的 以及分子 原子等微观粒子碰撞的 都是弹性碰撞 易错 不能准确判断碰撞的类型和规律的选用 6 应用动量守恒的观点 解决问题的一般思路是什么 提示 1 分析题意 明确研究对象 在分析相互作用的物体动量是否守恒时 通常把这些被研究的物体总称为系统 要明确所研究的系统是由几个物体组成的 2 对系统内物体进行受力分析 弄清楚哪些是系统内部物体之间相互作用的力 即内力 哪些是系统外的物体对系统内物体的作用力 即外力 在受力分析的基础上 根据动量守恒的条件 判断能否应用动量守恒定律 3 明确所研究的相互作用过程 再确定过程的始末状态 即系统内各个物体的初动量和末动量的值或表达式 4 建立动量守恒方程 代入已知量 解出待求量 计算结果如果是正的 说明该量的方向和正方向相同 如果是负的 则和选定的正方向相反 5 结合功能关系和牛顿运动定律联立求解综合问题 易错 不能正确判断动量守恒定律的应用条件 应用动量守恒定律列方程时不选正方向 7 光电效应现象中 光电子的最大初动能与入射光的强度和频率有何关系 提示 光电子的最大初动能与入射光的强度无关 与入射光的频率 的关系为 ek h w 误区 误认为入射光的强度越大 最大初动能越大 误认为ek 8 粒子散射实验的现象如何 请你叙述卢瑟福原子结构模型 提示 1 粒子散射实验绝大多数 粒子穿过金箔后不偏转 少数发生较大偏转 极少数偏转角度超过90 有的甚至接近180 2 原子核式结构模型 粒子散射实验说明原子的中心有一个很小的核叫原子核 它集中了所有的正电荷和几乎全部原子的质量 易失分 不会用卢瑟福核式结构模型解释 粒子散射现象 9 氢原子从高能级向低能级跃迁时遵守什么规律 如何计算辐射光子的种类 提示 遵循的规律是 氢原子处于激发态时是不稳定的 会自发地向基态或其他较低能级跃迁 辐射出光子 能量 辐射光子的能量为h em en 这种向低能级跃迁具有随机性和等概率性 10 如何使原子从低能级向高能级跃迁 包括使原子电离 提示 原子的跃迁条件h em en只适用于光子和原子作用 而使原子在各定态之间跃迁的情况 下述两种情况则不受此条件限制 1 当光子与原子作用而使氢原子电离 产生离子和自由电子时 原子结构被破坏 因而不遵守有关原子结构的理论 如基态氢原子的电离能为13 6ev 只要大于或等于13 6ev的光子都能被处于基态的氢原子吸收而使其发生电离 氢原子电离所产生的自由电子的动能等于入射光子的能量减去电离能 2 实物粒子和原子作用而使原子激发或电离 是通过实物粒子和原子碰撞来实现的 在碰撞过程中 实物粒子的动能可以全部或部分地被原子吸收 所以只要入射粒子的动能大于或等于原子某两个能级差值 就可以使原子受激发而跃迁到较高的能级 当入射粒子的动能大于原子在某能级的电离能时 也可以使原子电离 易错 不能熟练应用玻尔理论分析相关问题 11 如何确定放射性元素的原子核最终衰变的次数 12 书写核反应方程应遵循什么原则 关于核反应应注意哪些问题 提示 1 书写原则反应前后的总质量数和电荷数守恒 2 注意事项 书写核反应方程时要以事实为依据 核反应通常不可逆 方程中要用 连接 不能用 连接 质量数守恒并不意味着反应前后粒子的总质量相等 无光子辐射时 核反应中释放的核能转化为生成的新核和新粒子的动能 在此情况下可应用力学规律 动量守恒和能量守恒 来计算核能 易错 不按原则书写 粒子符号书写不规范 两边用了等号连接 13 请叙述核能和质量亏损的定义 质量和能量之间具有怎样的关系 如何计算核能 提示 1 核能 核子结合为原子核时释放的能量或原子核分解为核子时吸收的能量 叫做原子核的结合能 亦称核能 2 质量亏损 组成原子核的核子质量之和与原子核质量之差叫原子核的质量亏损 3 质能方程爱因斯坦在相对论中得出的质量和能量的关系式称质能方程 其表达式为e mc2 它表明 物体的能量跟其质量成正比 物体质量增加 物体能量就增加 反之 亦成立 4 核能计算的两种方法若 m以kg为单位 则 e mc2 e单位为焦耳 若 m以原子质量单位u为单位 则 e m 931 5mev 易错 单位使用混乱 14 常见的核反应有哪些类型 提示 核反应根据其特点可以分为四种基本类型 衰变 人工转变 轻核聚变 重核裂变 易错 不能正确判断核反应类型 猜想一对动量守恒定律及其应用 碰撞 的考查命题依据 分析近三年的高考试题可知 该部分内容是高考的高频考点 命题的形式以选择题和计算题为主 难度中等 主要考查考生对动量守恒定律 弹性碰撞和非弹性碰撞的理解 要求考生能运用动量守恒定律并结合能量守恒定律解决碰撞问题 预计2014年高考仍以碰撞为模型考查动量守恒定律 下面设计的试题以碰撞为背景考查动量守恒定律与机械能守恒定律的综合运用 该题的创新之处是涉及到碰撞的临界值问题 应该是明年高考命题的重点 1 小球a撞击轻质弹簧的过程中 弹簧的最大弹性势能为多少 2 要使小球a与小球b能发生二次碰撞 m1与m2应满足什么关系 答案见解析 猜想二对原子结构和玻尔理论的考查命题依据 认真分析近几年的高考试题可以发现 氢原子的能级结构 能级公式 能级跃迁的条件是高考的热点 本考点的命题形式以选择题和填空题为主 难度不大 预计2014年高考会结合最新科技前沿信息考查该部分知识 如下面设计的试题是以高速电子撞击钼原子为背景考查玻尔理论 是高考预测的好素材 试题设计2 研究表明 高速电子撞击钼原子时 其内层的n 1层 k层 电子被击出 留下一个空位 此时如果n 2层 l层 的电子跃迁填充到n 1层时 就辐射波长 0 7 10 10m的光子 如果n 3层 m层 的电子跃迁填充到n 1层时 则辐射波长 0 43 10 10m的光子 若一个电子从n 3层