【绿色通道】高考物理 碰撞与动量守恒 新人教选修35

编辑ppt考纲展示考向预览1.动量、动量守恒定律及其应用．Ⅱ2.弹性碰撞和非弹性碰撞．Ⅰ3.氢原子光谱Ⅰ4.氢原子的能级结构、能级公式Ⅰ5.原子核的组成、放射性、原子核的衰变、半衰期Ⅰ6.放射性同位素Ⅰ7.核能、核反应方程Ⅰ8.结合能、质量亏损Ⅰ9.裂变反应和聚变反应、裂变反应堆Ⅰ10.放射性的防护Ⅰ1.重点理解动量守恒定律的应用，掌握用动量守恒定律解题的基本方法和步骤，掌握弹性碰撞和非弹性碰撞的概念，记住两物体碰撞的公式，能运用动量守恒定律结合能量关系解决简单的碰撞问题，以实验题和计算题形式出现的可能性较大．2.原子结构、原子核这一部分内容主要集中在原子的核式结构、玻尔理论、原子核的衰变、质能方程和核反应方程等，高考出题的形式多以选择题、填空题和计算题为主，也偶尔出与动量、能量结合的计算题.编辑ppt编辑ppt编辑ppt编辑ppt编辑ppt编辑ppt编辑ppt一、动量1．定义：物体的________与________的乘积．2．表达式：p＝________，单位：________.3．动量的三性(1)矢量性：方向与________方向相同．(2)瞬时性：动量是描述物体运动状态的量，是针对某一________而言的．(3)相对性：大小与参考系的选取有关，通常情况是指相对________的动量．编辑ppt5．动量的变化量(1)定义：物体在某段时间内________与________的矢量差(也是矢量)．(2)表达式：Δp＝p′－p.(3)同一直线上动量的运算如果物体的动量始终保持在同一条直线上，在选定一个正方向之后，动量的运算就可以简化为代数运算．编辑ppt二、系统、内力和外力1．系统：相互作用的两个或两个以上的物体组成一个系统．2．内力：系统________物体之间的相互作用力．3．外力：系统________物体对系统________物体的作用力．编辑ppt三、动量守恒定律1．内容：如果一个系统________，或者________，这个系统的总动量保持不变．2．动量守恒定律的适用条件(1)系统不受________或系统所受外力之和________．(2)系统所受的外力之和虽不为零，但比系统内力________，如碰撞问题中的摩擦力，爆炸过程中的重力等外力比相互作用的内力小得多，可以忽略不计．(3)系统某一方向不受外力或所受外力的矢量和为零，或外力远小于内力，则系统该方向________．编辑ppt3．表达式(1)p＝p′或p1＋p2＝p1′＋p2′系统相互作用前总动量p________相互作用后总动量p′.(2)Δp1＝－Δp2相互作用的两个物体组成的系统，一个物体的动量变化量与另一个物体的动量变化最大小________、方向________．(3)Δp＝0系统总动量增量________．编辑ppt四、碰撞1．概念：碰撞是指物体间的相互作用持续的时间很短，而物体间相互作用力很大的现象．2．特点：在碰撞现象中，一般都满足内力________外力，可认为相互碰撞的系统动量________．3．分类(1)弹性碰撞：碰撞过程中机械能________，即碰撞前后系统总动能相等．(2)非弹性碰撞：碰撞过程中机械能________，即碰撞后的机械能________碰撞前的机械能．(3)完全非弹性碰撞：碰撞后物体________，具有________的速度，这种碰撞系统动能损失________．编辑ppt五、反冲和爆炸1．反冲现象在某些情况下，原来系统内物体具有相同的速度，发生相互作用后各部分的末速度不再相同而分开．这类问题相互作用的过程中系统的动能增大，且常伴有其他能向动能的转化．2．爆炸问题爆炸与碰撞类似，物体间的相互作用力很大，且远大于系统所受的外力，所以认为系统动量守恒，爆炸过程中位移很小，可忽略不计，作用后从相互作用前的位置以新的动量开始运动．编辑ppt答案：一、1.质量速度2.mvkg·m/s3.速度时刻地面5.末动量初动量二、2.内3.外内三、1.不受外力所受合外力为零2.外力为零小得多动量守恒3.等于相等相反为零四、2.远大于守恒3.守恒不守恒小于合为一体相同最大编辑ppt编辑ppt1．研究对象：相互作用的物体组成的系统．2．正确理解“总动量保持不变”，不仅指系统的初末两个时刻的总动量相等，而且指系统在整个过程中任意两个时刻的总动量相等．编辑ppt3．动量守恒定律的三性(1)矢量性：对于作用前后物体的运动方向都在同一直线上的问题，应选取统一的正方向，凡是与选取正方向相同的动量为正，相反为负．若方向未知，可设为与正方向相同列动量守恒方程，通过解得结果的正负，判定未知量的方向．(2)同时性：动量是一个瞬时量，动量守恒指的是系统任一瞬时的动量守恒，列方程m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′时，等号左侧是作用前(或某一时刻)各物体的动量和，等号右侧是作用后(或另一时刻)各物体的动量和，不同时刻的动量不能相加．编辑ppt(3)相对性：由于动量大小与参考系的选取有关，因此应用动量守恒定律时，应注意各物体的速度必须是相对于同一参考系的速度．4．成立条件(1)系统不受外力或系统所受外力的矢量和为零．(2)系统受到外力的合力不为零，但当内力远大于外力时系统动量近似守恒．(3)系统所受外力的合力不为零，但在某个方向上受力为零时，则该方向上系统动量守恒．编辑ppt1．碰撞现象(1)动量守恒(2)动能不增加(3)速度要合理①若碰前两物体同向运动，则应有v后>v前，碰后原来在前的物体速度一定增大，若碰后两物体同向运动，则应有v前′≥v后′.②碰前两物体相向运动，碰后两物体的运动方向不可能都不改变．编辑ppt2．弹性碰撞的规律对于两物体间的弹性碰撞，可根据动量守恒定律和机械能守恒定律，列出下列两方程：m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′编辑ppt(1)如果m1＝m2，则v1′＝v2，v2′＝v1，即交换速度．具体的有以下几种情况①m1＝m2时，则有v1′＝0，v2′＝v1即碰后实现了动量和动能的全部转移(交换速度)．②m1≫m2时，有v1′≈v1，v2′≈2v1即碰后m1的速度几乎未变，仍按原来的方向运动，质量小的物体m2将以m1速度的两倍向前运动．③m1≪m2时，有v1′≈－v1，v2′≈0即碰后m1按原来的速率弹回，m2几乎未动．编辑ppt【实验目的】验证碰撞中的动量守恒．【实验原理】如下图所示，质量为m1、m2的两小球在水平方向上发生正碰，水平方向合外力为零，动量守恒：m1v1＝m1v1′＋m2v2′，本实验在误差允许范围内验证上式成立．两小球碰撞后均作平抛运动，下落高度相同时，在落地前运动时间相同，用水平射程间接表示小球平抛的初速度：m1OP＝m1OM＋m2O′N.编辑ppt编辑ppt【实验器材】斜槽，大小相等质量不同的小钢球两个，重锤线一条，白纸，复写纸，天平一台，刻度尺，游标卡尺，圆规，三角板．【实验步骤】编辑ppt1．用天平测两球的质量m1、m2.2．用游标卡尺测两球的直径．3．将斜槽固定在桌边，调整斜槽底座，使斜槽末端的切线水平．4．将被碰球放在斜槽前边的小支柱上，调节小支柱高度，使两球碰撞时一样高，且碰撞后的速度方向都在同一直线上．5．在地上铺一张白纸，白纸上铺放复写纸．6．用重锤线确定斜槽末端在白纸上的垂直投影．编辑ppt7．不放被碰球，让入射球从斜槽上某一高度滚下，重复10次，找出落地点的平均位置P.8．把被碰小球支在小柱上，让入射小球从同一高度滚下，使它们发生正碰．重复实验10次，找出入射小球与被碰球落地点的平均位置M、N.9．测量入射小球碰撞前后的水平距离OP、OM，被碰小球的水平距离O′N.10．比较m1OP与m1OM＋m2O′N是否相等，如果在误差允许的范围内相等，就验证了动量守恒定律．编辑ppt注意事项1．入射球和被碰球m1>m2，r1＝r2.2．斜槽末端切线水平，小支柱与槽口的距离等于小球直径．3．调节支柱高度，使两球正碰时球心等高．4．入射球每次必须从斜槽上同一高度处由静止滑下．5．实验过程中，实验桌、斜槽、记录白纸的位置要始终保持不变．6．小球落地的地面应平坦、坚硬，使着地点清晰．7．落点位置确定：围绕10次落点画一个最小的圆把有效落点围在里面，圆心即所求．编辑ppt编辑ppt(2010·全国卷Ⅱ)小球A和B的质量分别为mA和mB且mA>mB，在某高度处将A和B先后从静止释放．小球A与水平地面碰撞后向上弹回，在释放处的下方与释放处距离为H的地方恰好与正在下落的小球B发生正碰，设所有碰撞都是弹性碰撞，碰撞时间极短．求小球A、B碰撞后，B上升的最大高度．编辑ppt解析：根据题意，由运动学规律可知，小球A与B碰撞前的速度大小相等，设均为v0，设小球A与B碰撞后的速度分别为v1和v2，以竖直向上方向为正，由动量守恒定律有mAv0＋mB(－v0)＝mAv1＋mBv2，②由于两球碰撞过程中能量守恒，故编辑ppt编辑ppt跟踪训练1在光滑的水平面上，质量为m1的小球A以速率v0向右运动．在小球A的前方O点有一质量为m2的小球B处于静止状态，如图所示．小球A与小球B发生正碰后小球A、B均向右运动．小球B被在Q点处的墙壁弹回后与小球A在P点相遇，PQ＝1.5PO.假设小球间的碰撞及小球与墙壁之间的碰撞都是弹性的，求两小球质量之比m1/m2.编辑ppt答案：2解析：设碰撞后小球A和B的速度分别为v1和v2，在碰撞过程中动量守恒，碰撞前后动能相等，则有m1v0＝m1v1＋m2v2①编辑ppt如图所示，甲、乙两小孩各乘一辆冰车在水平冰面上游戏．甲和他的冰车总质量共为30kg，乙和他的冰车总质量也是30kg.游戏时，甲推着一个质量为15kg的箱子和他一起以2m/s的速度滑行，乙以同样大小的速度迎面滑来．为了避免相撞，甲突然将箱子沿冰面推给乙，箱子滑到乙处，乙迅速抓住．若不计冰面摩擦，求甲至少以多大速度(相对地)将箱子推出，才能避免与乙相撞？编辑ppt解析：由题意可知，推出后箱子的速度越大，甲、乙相撞的可能性越小．为求推出后箱子的最小速度，其临界条件是乙抓住箱子后的速度与甲推出箱子后的速度大小、方向都相同．据题中所给条件，在整个过程中系统的总动量守恒．同理，甲在推箱子前后，甲与箱子的动量也守恒．设推出后箱子的速度为vx，乙接往箱子后整个系统的速度为v，取甲开始速度的方向为正方向．甲和他的冰车及乙和他的冰车质量为M，箱子质量为m.对整个系统，整个过程有：(M＋m)v0－Mv0＝(2M＋m)v①编辑ppt答案：5.2m/s编辑ppt跟踪训练2两磁铁各放在一辆小车上，小车能在水平面上无摩擦地沿同一直线运动．已知甲车和磁铁的总质量为0.5kg，乙车和磁铁的总质量为1.0kg.两磁铁的N极相对，推动一下，使两车相向运动．某时刻甲车的速率为2m/s，乙车的速率为3m/s，方向与甲车相反．两车运动过程中始终未相碰．求：(1)两车最近时，乙车的速度为多大？(2)甲车开始反向运动时，乙车的速度为多大？答案：(1)1.33m/s(2)2m/s编辑ppt解析：(1)两车相距最近时，两车的速度相同，设该速度为v，取乙车的速度方向为正方向，由动量守恒定律得m乙v乙－m甲v甲＝(m甲＋m乙)v所以两车最近时，乙车的速度为编辑ppt某同学设计了一个用电磁打点计时器验证动量守恒定律的实验：在小车A的前端粘有橡皮泥，推动小车A使之做匀速运动，然后与原来静止在前方的小车B相碰并粘合成一体，继续做匀速运动，他设计的装置如图甲所示．在小车A后连着纸带，电磁打点计时器的电源频率为50Hz，长木板下垫着小木片用以平衡摩擦力．编辑ppt(1)若已得到打点纸带如图乙所示，A为运动起始的第一个点，则应选________段来计算A的碰前速度，应选________段来计算A和B碰后的共同速度．(2)乙测得小车A的质量为mA＝0.40kg，小车B的质量为mB＝0.20kg，由以上测量结果可得：碰撞前总动量为________kg·m/s.碰撞后总动量为________kg·m/s.编辑ppt解析：(1)从分析纸带上的打点情况看，BC段既表示小车做匀速运动，又表示小车有较大速度，因此BC段能较准确地描述小车A在碰撞前的运动情况，应选BC段计算A的碰前速度．从CD段打点情况看，小车的运动情况还没稳定，而在DE段内小车运动稳定，故应选DE段计算碰后A和B的共同速度．小车A在碰撞前的动量为p0＝mAv0＝0.40×1.050kg·m/s＝0.420kg·m/s碰撞后A、B的共同速度为编辑ppt答案：(1)BCDE(2)0.4200.417编辑ppt编辑ppt1．如图所示，A、B两物体质量之比mA∶mB＝3∶2，原来静止在平板小车C上，A、B间有一根被压缩的弹簧，地面光滑，当弹簧突然释放后，则()编辑pptA．若A、B与平板车上表面间的动摩擦因数相同，A、B组成的系统动量守恒B．若A、B与平板车上表面间的动摩擦因数相同，A、B、C组成的系统动量守恒C．若A、B所受的摩擦力大小相等，A、B组成的系统动量守恒D．若A、B所受的摩擦力大小相等，A、B、C组成的系统动量守恒答案：BCD编辑ppt解析：如果A、B与平板车上表面间的动摩擦因数相同，弹簧释放后A、B分别相对于小车向左、向右滑动，它们所受的滑动摩擦力FA向右、FB向左．由于mA∶mB＝3∶2，所以FA∶FB＝3∶2，则A、B组成的系统所受的外力之和不为零，故其动量不守恒，A选项错．对A、B、C组成的系统，A、B与C间的摩擦力为内力，该系统所受的外力为竖直方向上的重力和支持力，它们的合力为零，故该系统的动量守恒，B、D选项均正确．若A、B所受摩擦力大小相等，则A、B组成的系统的外力之和为零，故其动量守恒，C选项正确．编辑ppt2．(2009·全国卷Ⅰ)质量为M的物块以速度v运动，与质量为m的静止物块发生正碰，碰撞后两者的动量正好相等．两者质量之比M/m可能为()A．2B．3C．4D．5答案：AB解析：设M碰前的动量为p，碰后的动量为p1，由动量守恒定律得p＝2p1，编辑ppt3．(2010·福建理综)如图所示，一个木箱原来静止在光滑水平面上，木箱内粗糙的底板上放着一个小木块．木箱和小木块都具有一定的质量．现使木箱获得一个向右的初速度v0，则()编辑pptA．小木块和木箱最终都将静止B．小木块最终将相对木箱静止，二者一起向右运动C．小木块在木箱内壁将始终来回往复碰撞，而木箱一直向右运动D．如果小木块与木箱的左壁碰撞后相对木箱静止，则二者将一起向左运动答案：B解析：系统不受外力，系统动量守恒，最终两个物体以相同的速度一起向右运动，B正确．

编辑ppt4．气垫导轨是常用的一种实验仪器，它是利用气泵使带孔的导轨与滑块之间形成气垫，使滑块悬浮在导轨上，滑块在导轨上的运动可视为没有摩擦．我们可以用带竖直挡板C和D的气垫导轨以及滑块A和B来探究碰撞中的不变量，实验装置如图所示(弹簧的长度忽略不计)，采用的实验步骤如下：编辑ppta．用天平分别测出滑块A、B的质量mA、mB.b．调整气垫导轨，使导轨处于水平．c．在A和B间放入一个被压缩的轻弹簧，用电动卡销锁定，静止地放置在气垫导轨上．d．用刻度尺测出A的左端至C板的距离L1.e．按下电钮放开卡销，同时使分别记录滑块A、B运动时间的计时器开始工作．当A、B滑块分别碰撞C、D挡板时停止计时，记下A、B分别到达C、D的运动时间t1和t2.编辑ppt(1)实验中还应测量的物理量是________．(2)利用上述测量的实验数据，得出关系式________成立，即可得出碰撞中守恒的量mv的矢量和，上式中算得的A、B两滑块的动量大小并不完全相等，产生误差的原因是________．(3)利用上述实验数据能否测出被压缩弹簧的弹性势能的大小？如能，请写出表达式．编辑ppt编辑ppt解析：(1)要测量B的速度必须要先测出B的位移和发生该位移所用时间，故还应测量的物理量为B的右端至D板的距离L2.编辑ppt编辑ppt5．(2009·宁夏理综)两个质量分别为M1和M2的劈A和B，高度相同，放在光滑水平面上．A和B的倾斜面都是光滑曲面，曲面