江苏省高考物理大一轮复习第十四章（选修3-5）模块总结提升课件.ppt

选修3 5模块总结提升 1 子弹打木块模型 1 系统合外力可看为零 因此动量守恒 2 系统初动量不为零 一般为一静一动 末动量也不为零 3 两者发生的相对位移等于子弹入射深度 穿出木块时为木块宽度 4 全过程损失的动能可用公式 Ek fs相对 两种经典模型 2 人船模型 1 系统原来静止 因相互作用 一物体的运动使另一物体跟着运动起来 2 特点 系统总动量守恒 3 s人 s船分别为人和船相对于同一参考系的位移量 则有m人s人 M船s船 原来静止的船上 人由船头走向船尾 在运动过程中人与船组成的系统合外力始终为零 所以动量始终守恒 总动量始终为零 即人的动量与船的动量始终相等 典题演示1如图所示 质量都为M的A B船在静水中均以速率v0向右匀速行驶 一质量为m的救生员站在A船的船尾 现救生员以水平速度v 向左跃上B船并相对B船静止 不计水的阻力 救生员跃上B船后 求 1 救生员和B船的总动量大小 答案 Mv0 mv 2 A船的速度大小 典题演示2如图所示 ABCD是由两部分光滑轨道平滑连接在一起组成的 AB为水平轨道 BCD是半径为R的半圆弧轨道 R 0 5m 质量为M 0 99kg的小物块 静止在AB轨道上 一颗质量为m 0 01kg子弹水平射入物块但未穿出 物块与子弹一起运动 恰能贴着轨道内侧通过最高点从D点飞出 取重力加速度g 10m s2 求 1 物块与子弹一起刚滑上圆弧轨道B点的速度 答案 5m s 2 子弹击中物块前的速度 答案 500m s 3 系统损失的机械能 答案 1237 5J BD 变式训练2如图所示 质量分别为M1 0 99kg和M2 1kg的木块静置在光滑水平地面上 两木块间夹一轻质弹簧 一粒质量m 10g的子弹以v0 100m s的速度打入木块M1中 当子弹在木块M1中相对静止的瞬间 求 1 木块M1速度的大小 答案 1m s 2 弹簧被压缩到最短瞬间木块M2的速度 答案 0 5m s 3 弹簧的最大弹性势能 答案 0 25J 1 应用动量定理和动能定理时 研究对象一般是单个物体 而应用动量守恒定律和机械能守恒定律时 研究对象必定是系统 此外 这些规律都是运用于物理过程 而不是对于某一状态 或时刻 因此 在用它们解题时 首先应选好研究对象和研究过程 对象和过程的选取直接关系到问题能否解决以及解决起来是否简便 选取时应注意以下几点 动量和能量观点的综合应用 1 选取研究对象和研究过程 要建立在分析物理过程的基础上 临界状态往往应作为研究过程的开始或结束状态 2 要能视情况对研究过程进行恰当的理想化处理 3 可以把一些看似分散的 相互独立的物体圈在一起作为一个系统来研究 有时这样做 可使问题大大简化 4 有的问题 可以选取这部分物体作研究对象 也可以选取那部分物体作研究对象 可以选这个过程作研究过程 也可以选那个过程作研究过程 这时 首选大对象 长过程 2 确定对象和过程后 就应在分析的基础上选用物理规律来解题 规律选用的一般原则是 1 对单个物体 宜选用动量定理和动能定理 其中涉及时间的问题 应选用动量定理 而涉及位移的应选用动能定理 2 若是多个物体组成的系统 优先考虑两个守恒定律 3 若涉及系统内物体的相对位移 路程 并涉及摩擦力的 要考虑应用能量守恒定律 典题演示3如图所示 在离地面H 5 45m的O处用长L 0 45m的不可伸长的细线挂一质量为0 09kg的爆竹 火药质量忽略不计 把爆竹拉起至D点使细线水平伸直 点燃导火线后将爆竹静止释放 爆竹刚好到达最低点B时炸成质量相等的两块 一块朝相反方向水平抛出 落到地面上的A处 抛出的水平距离s 5m 另一块仍系在细线上继续做圆周运动 空气阻力忽略不计 取g 10m s2 求 1 爆竹爆炸前瞬间的速度大小v0 答案 3m s 2 继续做圆周运动的那一块在B处对细线的拉力T的大小 答案 12 55N 3 火药爆炸释放的能量E 答案 2 88J 1 几个概念 1 光电子 在光电效应中 被光从金属中 打 出的电子 2 光电流 光电子形成的电流 3 饱和光电流 在一定频率与强度的光照射下的最大光电流 不再随电压的升高而增大 有关光电效应的几个概念及其对应关系 5 光电子的最大初动能 与 光电子的动能 光照射到金属表面时 电子吸收光子的能量 就可能向各个方向运动 运动过程中要克服原子核和其他原子的阻碍而损失一部分能量 剩余部分能量转化为光电子的初动能 所以金属表面的电子 只需克服原子核的引力做功就能从金属表面逸出 那么这些光电子具有最大初动能 其值为Ekm h W 式中W为金属的逸出功 而不从金属表面发射的光电子 在逸出的过程中损失的能量会更多 所以此时光电子的动能Ek Ekm 典题演示4以往我们认识的光电效应是单光子光电效应 即一个电子只能短时间内吸收到一个光子而从金属表面逸出 强激光的出现丰富了人们对于光电效应的认识 用强激光照射金属 由于其光子密度极大 一个电子在短时间内吸收多个光子成为可能 从而形成多光子光电效应 这已被实验证实 光电效应实验装置示意图如图所示 用频率为 的普通光源照射阴极K 没有发生光电效应 换同样频率为 的强激光照射阴极K 则发生了光电效应 此时 若加上反向电压U 即将阴极K接电源正极 阳极A接电源负极 在KA之间就形成了使光电子减速的电场 逐渐增大U 光电流会逐渐减小 当光电流恰好减小到零时 所加反向电压U可能是下列的 其中W为逸出功 h为普朗克常量 e为电子电荷量 B 变式训练4用同一光电管研究a b两种单色光产生的光电效应 得到光电流I与光电管两极间所加电压U的关系如图所示 则这两种光 A 照射该光电管时a光使其逸出的光电子最大初动能大B b光光子能量比a大C 用b光照射光电管时 金属的逸出功大D 达到饱和光电流时 用a光照射光电管单位时间内逸出的光电子数多 BD 与能级有关的能量问题 4 氢原子能级跃迁问题的注意事项 1 每个氢原子每次跃迁能吸收或辐射一个特定频率的光子 比如吸收能量时 如果光子的能量足够大 则吸收后一定发生电离 如果光子能量恰好满足量子化的条件 则刚好全部被吸收 如果光子能量吸收后不足以产生跃迁或电离 则这种光子不会被吸收 2 一群原子和一个原子在处理问题的时候是有区别的 氢原子核外只有一个电子 这个电子在某个时刻只能处在某一个可能的轨道上 在某段时间内 由某一轨道跃迁到另一轨道时 可能的情况只有一种 但是如果有大量的氢原子 这些原子的核外电子跃迁时就会有各种情况出现了 3 计算氢原子能级跃迁放出或吸收光子的频率和波长时 要注意能级的能量值均为负值 且单位应为 eV 计算时需要换算成 J 典题演示5 1 能量为Ei的光子照射基态氢原子 刚好可使该原子中的电子成为自由电子 这一能量Ei称为氢的电离能 现用一频率为 的光子从基态氢原子中击出了一电子 该电子在远离核以后速度的大小为 用光子频率 电子质量m 氢原子的电离能Ei和普朗克常量h表示 2 氢原子在基态时轨道半径r1 0 53 10 10m 能量E1 13 6eV 求氢原子处于基态时 已知e 1 6 10 19C k 9 0 109N m2 C2 h 6 63 10 34J s 电子的动能 答案 13 6eV 原子的电势能 答案 27 2eV 用波长是多少的光照射可使其电离 答案 9 14 10 8m 答案 0 85eV 2 求电子在n 4轨道上运动的动能 答案 0 85eV 3 若要使处于n 2的氢原子电离 至少要用频率多大的光照射氢原子 答案 8 21 1014Hz 动量守恒定律 能量守恒定律是自然界普遍适用的基本规律之一 大到天体 小到微观粒子 无论相互作用的是什么性质的力 动量守恒定律都是适用的 因此动量守恒定律也适用于原子或原子核之间的相互作用 解答时应用的规律为 核反应与动量守恒定律 能量守恒定律的综合应用 1 质量数守恒 参加反应前各物质质量数之和 等于反应后各物质质量数之和 2 电荷守恒定律 电荷既不会消灭 也不会创生 只会从一个物体转移到另一个物体 在转移的过程中 电荷总量不变 3 动量守恒定律 系统不受外力或所受的外力之和为零 或系统内力远大于系统外力 系统的动量保持不变 4 机械能守恒定律 在弹性碰撞中 碰撞前后系统总机械能保持不变 5 能量守恒定律 能量不会消灭 也不会创生 它只会从一种形式转化为别的形式 或从一个