江苏高考物理二轮总复习 专题11 第1课时 动量守恒定律.ppt

专题十一选修3 5 第1课时动量守恒定律 2011 全国理综 如图11 1 1 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bc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11 1 1 命题解读 动量守恒定律是新课标地区高考的选考内容 题型有选择题 填空题和小型计算题等等 难度相对较低 在高考考纲中均属于 级要求 高考对本专题知识的考查 主要集中在动量守恒定律的应用以及利用动量守恒定律解决核反应问题 在新课标高考中 由于要照顾到与其他模块难度设置的均衡性 动量守恒定律只限于一维情况 且与力学其他知识综合性较强 难度较大的题目基本不涉及 热点一动量 动量定理的理解及应用 例1 2010 江苏卷 钠金属中的电子吸收光子的能量 从金属表面逸出 这就是光电子 光电子从金属表面逸出的过程中 其动量的大小 选填 增大 减小 或 不变 原因是 解析 光电子从金属表面逸出的过程中将受到金属表面层中的阻碍作用 需要克服阻力做功 动能减少 速度减小 动量减小 答案 减小光电子受到金属表面层中力的阻碍作用 或需要克服逸出功 规律方法 1 动量是矢量 有大小也有方向 其方向与物体运动的方向相同 速度的大小或方向发生变化就可以认为动量发生了变化 动量的变化是物体的末动量与初动量的矢量差 表达式为 p p1 p0 动量变化的方向与速度变化的方向相同 也就是与加速度方向相同 即与物体所受合外力的方向相同 2 动量定理具有矢量性 利用动量定理解题时应该弄清作用的过程 作用前后状态的运动参量 动量定理是一个与具体物理过程有关的物理矢量规律 所以 应用时要规定正方向 明确力的冲量及研究对象和初 末状态的动量以及各量的正 负号 动量定理是合外力的冲量跟动量变化之间的关系 要注意合外力的冲量是物体所受到的所有力的冲量的矢量和 区分清楚合外力的冲量与某一个力的冲量 变式练习 一矩形滑块由不同材料的上下两层固体组成 将其放在光滑的水平面上 质量为m的子弹以速度v水平射向滑块 若射中上层子弹刚好不穿出 若射中下层子弹刚好能嵌入 那么 a 两次子弹对滑块做的功一样多b 两次滑块所受冲量一样大c 子弹嵌入上层时对滑块做功多d 子弹嵌入上层时滑块所受冲量大 解析 由于两次射入的相互作用对象没有变化 射前子弹的初动量相同 子弹射入后均是留在固体中 设固体质量为m 根据动量守恒定律有 mv m m v 固体的末速度是一样的 据功能关系得子弹对滑块做的功等于滑块的动能变化 所以 两次子弹对滑块做的功一样多 a选项正确 据动量定理得子弹对滑块的冲量等于滑块动量的变化 所以 两次滑块所受的冲量一样多 因此b选项也正确 答案 ab 例题2 2010 扬州四模 如图11 1 2所示 质量分别为m1和m2的两个小球在光滑水平面上分别以速度v1 v2同向运动 并发生对心碰撞 碰后m2被右侧墙壁原速弹回 又与m1碰撞 再一次碰撞后两球都静止 求第一次碰后m1球速度的大小 热点二动量守恒定律的理解及应用 图11 1 2 规律方法 1 利用动量守恒定律处理多个物体或多运动过程问题 应根据需要划分不同的运动过程 或者选取不同的物体为系统 看是否满足动量守恒的条件 应用动量守恒定律解决问题 2 两物体在碰撞过程中 既要符合动量守恒关系 还必须符合能量的转移和转化关系 判定碰撞可能性问题的分析思路 判定系统动量是否守恒 判定物理情景是否可行 如追碰后 前球动量不能减小 后球动量不能增加 追碰后 后球在原方向的速度不可能大于前球的速度 判定碰撞前后动能是否增加 变式练习 一质量为2m的物体p静止于光滑水平地面上 其截面如图所示 图中ab为粗糙的水平面 长度为l bc为一光滑斜面 斜面和水平面通过与ab和bc均相切的长度可忽略的光滑圆弧连接 现有一质量为m的木块以大小为v0的水平初速度从a点向左运动 在斜面上上升的最大高度为h 返回后在到达a点前与物体p相对静止 重力加速度为g 求 1 木块在ab段受到的摩擦力f 2 木块最后距a点的距离s 图11 1 3 热点三动量守恒和核反应 例3 2011 南京二模 放射性原子核先后发生a衰变和b衰变后变为原子核 已知质量为m1 238 0290u paaa质量为m2 234 0239u a粒子的质量为ma 4 0026u 电子的质量为me 0 0005u 原子质量单位1u相当于931mev的能量 则 1 放射性衰变方程为 2 原子核衰变为pa的过程中释放能量为 mev 保留三位有效数字 3 在第 2 问中 若原来u静止 衰变后放出的a粒子速度为va 3 107m s 不计电子和衰变过程中释放光子的动量 pa的速度大小约为多少 保留两位有效数字 请写出必要的解答过程 规律方法 以微观世界的原子核为素材 将动量守恒定律与核反应结合在一起 实现模块内的小综合考查是十分走俏的命题形式 值得同学们注意 变式练习 2011 江苏卷 有些核反应过程是吸收能量的 例如在中 核反应吸收的能量q mo mh mx mn c2 在该核反应中 x表示什么粒子 x粒子以动能ek轰击静止的n核 若ek q 则该核反应能否发生 请简要说明理由 解析 由核反应方程可知 x为he 而核反应吸收的能为q 若ek q 不满足动量 能量守恒要求 热点四验证动量守恒定律实验 例4 图11 1 4为验证动量守恒实验装置示意图 1 入射小球1与被碰小球2直径相同 它们的质量相比较 应是 2 为了保证小球做平抛运动 必须调整斜槽轨道末端使其 3 继续实验步骤如下 a 在地面上依次铺白纸和复写纸 b 确定重锤对应点o 用游标卡尺测量小球的直径2r c 不放球2 让球1从槽m点滚下 确定它的落地点p d 把球2放在立柱上 让球1从斜槽m点滚下 与球2正碰后 确定它们的落地位置l1 l2 e 量出ol1 op ol2的长度 f 看m1 m2与m1是否相等 以验证动量守恒 上述步骤不完善及错误之处有 图11 1 4 规律方法 新课改下高考不再把本实验作为大题进行考查 但模块内综合还是可以命题的 复习时应该注意本实验的复习 变式练习 2011 北京卷 如图11 1 5 用 碰撞实验器 可以验证动量守恒定律 即研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系 实验中 直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的 但是 可以通过仅测量 填选项前的序号 间接地解决这个问题 a 小球开始释放高度b 小球抛出点距地面的高度c 小球做平抛运动的射程 图11 1 5 c 图11 1 5中o点是小球抛出点在地面上的垂直投影 实验时 先让入射球m1多次从斜轨上s位置静止释放 找到其平均落地点的位置p 测量平抛射程op 然后把被碰小球m2静置于轨道的水平部分 再将入射小球m1从斜轨上s位置静止释放 与小球m2相撞 并多次重复 接下来要完成的必要步骤是 填选项的符号 a 用天平测量两个小球的质量m1 m2b 测量小球m1开始释放高度hc 测量抛出点距地面的高度hd 分别找到m1 m2相碰后平均落地点的位置m ne 测量平抛射程om on ade 若两球相碰前后的动量守恒 其表达式可表示为 用 中测量的量表示 若碰撞是弹性碰撞 那么还应满足的表达式为 用 中测量的量表示 m1 om m2 on m1 op m1 om2 m2 on2 m1 op2 经测定 m1 45 0g m2 7 5g 小球落地点的平均位置到o点的距离如图11 1 6所示 碰撞前 后m1的动量分别为p1与p1 则p1 p1 11 若碰撞结束时m2的动量为p2 则p1 p2 实验结果说明 碰撞前 后总动量的比值ni为 图11 1 6 11 2 9 1 1 01 14 有同学认为在上述实验中仅更换两个小球的材质 其他条件不变可以使被撞小球做平抛运动的射程增大 请你用 中已知的数据 分析计算出被撞小球m2平抛运动射程on的最大值为 cm 76 8 解析 该实验是利用平抛的射程表示碰撞前后的速度 做该题时应注意须测量质量及平抛的水平位移 再由动量守恒定律求解 命题预测 静止的氮核被速度为v0