【三维设计】高考物理一轮精细复习 （基础知识夯实+综合考点应用+名师分步奏详解压轴题）动量守恒定律及其应用（含解析）.doc

动量守恒定律及其应用（基础知识夯实+综合考点应用+名师分步奏详解压轴题，含精细解析）一、三年高考考点统计与分析考点试题题型分值动量定理及其应用2012天津t9(1)2010天津t102010新课标全国t35(2)填空计算计算6分16分10分动量守恒定律及其应用、弹性碰撞与非弹性碰撞2012福建t29(2)2012山东t38(2)2012新课标全国t35(2)2012天津t102011新课标全国t35(2)2011天津t102011山东t38(2)2011海南t19(2)2010福建t29(2)2010海南t19(2选择计算计算计算计算计算计算计算选择计算6分5分9分16分9分16分5分8分6分8分光电效应、波粒二象性2012北京t202012福建t29(1)2012海南t19(1)2012江苏t12(c3)2011广东t182011新课标全国t35(1)2010天津t82010江苏t12(c1)选择选择选择计算选择填空选择选择6分6分4分4分6分6分6分4分原子结构、氢原子光谱2012北京t132012天津t12012江苏t12(c1)2012山东t38(1)2011天津t12011江苏t12(c2)2010新课标全国t35(1)2010山东t38(1)选择选择选择填空选择填空选择填空6分6分4分3分6分4分5分3分天然放射现象、核反应、核能2012广东t182012新课标全国t35(1)2012江苏t12(c2)2011北京t132011浙江t152011山东t38(1)2011海南t19(1)2010天津t22010广东t18选择填空填空选择选择填空填空选择选择6分6分4分6分6分3分4分6分6分(1)从近三年高考试题考点分布可以看出，高考对本章内容的考查重点有动量、动量守恒定律、弹性碰撞与非弹性碰撞、原子的核式结构、玻尔理论、氢原子的能级和光谱、天然放射性现象及核能的计算等。(2)出题的形式多为选择题、填空题，对动量守恒定律及其应用的考查，以计算题形式出现的情况较多。二、2014年高考考情预测(1)动量守恒定律及其应用、原子核式结构、玻尔理论、原子核的衰变、核反应方程的书写及质能方程的应用是本章高考考查的热点。(2)原子结构与原子核部分高考命题难度不大，大多直接考查理解和记忆，考查细节等，体现时代气息，用新名词包装试题；动量作为选考的地区，以实验和计算题出现的可能性较大，动量作为必考的地区，在高考中会出现一些综合计算题，但难度不会太大。备课札记 第十三章动量 近代物理初步选修35学习目标定位考 纲 下 载考 情 上 线1.动量、动量守恒定律及其应用()2弹性碰撞和非弹性碰撞()3光电效应()4爱因斯坦的光电效应方程()5氢原子光谱()6氢原子的能级结构、能级公式() 7原子核的组成、放射性、原子核的衰变、半衰期()8放射性同位素()9核力、核反应方程()10结合能、质量亏损()11裂变反应和聚变反应、裂变反应堆()12射线的危害和防护()13实验十六：验证动量守恒定律高考地位高考对本章知识点考查频率较高的是动量守恒定律、光电效应、原子的能级结构及跃迁、核反应方程及核能计算，题型较全面，选择题、填空题、计算题均有，其中动量守恒定理的应用出计算题的可能性较大。考点布设1.动量守恒定律的应用，与能量守恒定律结合，解决碰撞、打击、反冲、滑块摩擦等问题。2探究和验证动量守恒定律。3光电效应、原子能级及能级跃迁、衰变及核反应方程。4裂变反应、聚变反应的应用，射线的危害和应用知识与现代科技相联系的信息题是近几年高考的热点。第1单元动量守恒定律及其应用动量动量变化量动量守恒定律想一想如图1311所示，质量为m的物体静止在光滑的水平面上，质量为m的小球以初速度v0水平向右碰撞物体m，结果小球以大小为v1的速度被水平反弹，物体m的速度为v2，取向右为正方向，则物体m动量的变化量为多少？小球m的动量变化量为多少？m和m组成的系统动量守恒吗？若守恒，请写出其表达式。图1311提示物体m动量的变化量为mv2，m动量的变化量为(mv1mv0)，因m和m组成的系统合外力为零，故此系统动量守恒，表达式为：mv0mv2mv1。记一记1动量(1)定义：物体的质量与速度的乘积。(2)公式：pmv。(3)单位：千克米/秒。符号：kgm/s。(4)意义：动量是描述物体运动状态的物理量，是矢量，其方向与速度的方向相同。2动量变化(1)定义：物体的末动量p与初动量p的差。(2)定义式：ppp。(3)矢量性：动量变化是矢量，其方向与物体的速度变化的方向相同。3动量守恒定律(1)内容：如果系统不受外力，或者所受外力的合力为零，这个系统的总动量保持不变。(2)常用的四种表达形式：pp：即系统相互作用前的总动量p和相互作用后的总动量p大小相等，方向相同。ppp0：即系统总动量的增量为零。p1p2：即相互作用的系统内的两部分物体，其中一部分动量的增加量等于另一部分动量的减少量。m1v1m2v2m1v1m2v2，即相互作用前后系统内各物体的动量都在同一直线上时，作用前总动量与作用后总动量相等。(3)常见的几种守恒形式及成立条件：理想守恒：系统不受外力或所受外力的合力为零。近似守恒：系统所受外力虽不为零，但内力远大于外力。分动量守恒：系统所受外力虽不为零，但在某方向上合力为零，系统在该方向上动量守恒。试一试1把一支弹簧枪水平固定在小车上，小车放在光滑水平地面上，枪射出一颗子弹时，关于枪、弹、车，下列说法正确的是()a枪和弹组成的系统动量守恒b枪和车组成的系统动量守恒c枪弹和枪筒之间的摩擦力很小，可以忽略不计，故二者组成的系统动量近似守恒d枪、弹、车三者组成的系统动量守恒解析：选d内力、外力取决于系统的划分。以枪和弹组成系统，车对枪的作用力是外力，系统动量不守恒，枪和车组成的系统受到系统外弹簧弹力对枪的作用力，系统动量不守恒。枪弹和枪筒之间的摩擦力属于内力，但枪筒受到车的作用力，属于外力，故二者组成的系统动量不守恒。枪、弹、车组成的系统所受合外力为零，系统的动量守恒，故d正确。碰撞、爆炸与反冲想一想质量为m、速度为v的a球跟质量为3m且静止的b球发生正碰。碰撞可能是弹性的，也可能是非弹性的，因此，碰撞后b球的速度可能有不同的值。请你分析：碰撞后b球的速度可能是以下值吗？(1)0.6v(2)0.4v(3)0.2v提示若a和b的碰撞是弹性碰撞，则根据动量守恒和机械能守恒可以解得b获得的最大速度为vmaxvv0.5v若a和b的碰撞是完全非弹性碰撞，则碰撞之后二者连在一起运动，b获得最小的速度，根据动量守恒定律，知m1v(m1m2)vminvmin0.25vb获得的速度vb应满足：vminvbvmax，即0.25vvb0.5v可见，b球的速度可以是0.4v，不可能是0.2 v和0.6v。记一记1碰撞(1)碰撞现象：两个或两个以上的物体在相遇的极短时间内产生非常大的相互作用的过程。(2)碰撞特征：作用时间短。作用力变化快。内力远大于外力。满足动量守恒。(3)碰撞的分类及特点：弹性碰撞：动量守恒，机械能守恒。非弹性碰撞：动量守恒，机械能不守恒。完全非弹性碰撞：动量守恒，机械能损失最多。2爆炸现象爆炸过程中内力远大于外力，爆炸的各部分组成的系统总动量守恒。3反冲运动(1)物体的不同部分在内力作用下向相反方向运动的现象。(2)反冲运动中，相互作用力一般较大，通常可以用动量守恒定律来处理。试一试2一小型爆炸装置在光滑、坚硬的水平钢板上发生爆炸，所有碎片均沿钢板上方的圆锥面(圆锥的顶点在爆炸装置处)飞开。在爆炸过程中，下列关于爆炸装置的说法中正确的是()a总动量守恒b机械能增大c水平方向动量守恒 d竖直方向动量守恒解析：选bc爆炸装置在光滑、坚硬的水平钢板上发生爆炸，与钢板间产生巨大的相互作用力，这个作用力将远远大于它所受到的重力，所以爆炸装置的总动量是不守恒的。但由于钢板对爆炸装置的作用力是竖直向上的，因此爆炸装置在竖直方向动量不守恒，而在水平方向动量是守恒的。爆炸时，化学能转化为机械能，因此，机械能增大，故b、c正确。动量守恒定律的应用1.动量守恒的“四性”(1)矢量性：表达式中初、未动量都是矢量，需要首先选取正方向，分清各物体初末动量的正、负。(2)瞬时性：动量是状态量，动量守恒指对应每一时刻的总动量都和初时刻的总动量相等。(3)同一性：速度的大小跟参考系的选取有关，应用动量守恒定律，各物体的速度必须是相对同一参考系的速度。一般选地面为参考系。(4)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。2应用动量守恒定律解题的步骤例1(2012山东高考)光滑水平轨道上有三个木块a、b、c，质量分别为ma3m、mbmcm，开始时b、c均静止，a以初速度v0向右运动，a与b相撞后分开，b又与c发生碰撞并粘在一起，此后a与b间的距离保持不变。求b与c碰撞前b的速度大小。图1312审题指导a、b、c三个木块相互碰撞结束后，a与b间距保持不变，说明最终a、b、c三个木块的速度相同。尝试解题设a与b碰撞后，a的速度为va，b与c碰撞前b的速度为vb，b与c碰撞后粘在一起的速度为v，由动量守恒定律得对a、b木块：mav0mavambvb对b、c木块：mbvb(mbmc)v由最后a与b间的距离保持不变可知vav联立式，代入数据得vbv0答案v0(1)在同一物理过程中，系统的动量是否守恒与系统的选取密切相关，因此应用动量守恒解决问题时，一定要明确哪些物体组成的系统在哪个过程中动量是守恒的。(2)注意挖掘题目中的隐含条件，这是解题的关键，如本例中，撞后a、b间的距离不变的含义是碰后a、b的速度相同。碰撞问题分析1.分析碰撞问题的三个依据(1)动量守恒，即p1p2p1p2。(2)动能不增加，即ek1ek2ek1ek2或。(3)速度要合理。碰前两物体同向，则v后v前；碰后，原来在前的物体速度一定增大，且v前v后。两物体相向运动，碰后两物体的运动方向不可能都不改变。2弹性碰撞的规律两球发生弹性碰撞时应满足动量守恒和机械能守恒。以质量为m1，速度为v1的小球与质量为m2的静止小球发生正面弹性碰撞为例，则有m1v1m1v1m2v2m1v12m1v12m2v22由得v1v2结论：(1)当m1m2时，v10，v2v1，两球碰撞后交换了速度。(2)当m1m2时，v10，v20，碰撞后两球都向前运动。(3)当m1m2时，v10，碰撞后质量小的球被反弹回来。例2如图1313所示，a、b、c三个木块的质量均为m。置于光滑的水平面上，b、c之间有一轻质弹簧，弹簧的两端与木块接触而不固连，将弹簧压紧到不能再压缩时用细线把b和c紧连，使弹簧不能伸展，以至于b、c可视为一个整体，现a以初速v0沿b、c的连线方向朝b运动，与b相碰并粘合在一起，以后细线突然断开，弹簧伸展，从而使c与a、b分离，已知c离开弹簧后的速度恰为v0，求弹簧释放的势能。图1313审题指导第一步：抓关键点关键点获取信息光滑的水平面a、b、c组成的系统动量守恒b、c可视为一个整体a与b碰后，a、b、c三者速度相同a与b相碰并粘合在一起弹簧伸展以后，a、b的速度也相同第二步：找突破口要求弹簧释放的势能a、b、c系统增加的机械能利用动量守恒定律确定a、b、c在弹簧伸展前的速度利用动量守恒定律确定a、b、c在弹簧伸展后的速度。尝试解题设碰后a、b和c的共同速度大小为v，由动量守恒有mv03mv设c离开弹簧时，a、b的速度大小为v1，由动量守恒有3mv2mv1mv0设弹簧的弹性势能为ep，从细线断开到c与弹簧分开的过程中机械能守恒，有(3m)v2ep(2m)v12mv02由式得弹簧所释放的势能为epmv02答案mv02含有弹簧的碰撞问题，在碰撞过程中系统的机械能也不一定守恒，如本例中，弹簧伸展之前，a与b碰撞的过程为完全非弹性碰撞，但在碰撞结束后，弹簧伸展的过程中，系统的动量和机械能均守恒。动量守恒定律与能量的综合问题例3 (2012新课标全国高考)如图1314，小球a、b用等长细线悬挂于同一固定点o。让球a静止下垂，将球b向右拉起，使细线水平。从静止释放球b，两球碰后粘在一起向左摆动，此后细线与竖直方向之间的最大偏角为60。忽略空气阻力，求：图1314(1)两球a、b的质量之比；(2)两球在碰撞过程中损失的机械能与球b在碰前的最大动能之比。审题指导解答本题时应注意以下两点：(1)小球碰撞前和碰撞后摆动过程中机械能是守恒的。(2)两球相碰过程为完全非弹性碰撞。解析(1)设球b的质量为m2，细线长为l，球b下落至最低点，但未与球a相碰时的速率为v，由机械能守恒定律得m2glm2v2式中g是重力加速度的大小。设球a的质量为m1；在两球相碰后的瞬间，两球共同速度为v，以向左为正，由动量守恒定律得m2v(m1m2)v设两球共同向左运动到最高处时，细线与竖直方向的夹角为，由机械能守恒定律得(m1m2)v2(m1m2)gl(1cos )联立式得1代入已知数据得1(2)两球在碰撞过程中的机械能损失为qm2g