专题七 碰撞与动量守恒.ppt

专题专题七碰撞与七碰撞与动动量守恒量守恒近代物理初步近代物理初步目录目录2013高考高考导导航航知知识识网网络络目录目录热热点点视视角角本本专题专题考考查查形式表形式表现为现为以下几点：以下几点：1.动动量守恒定律的量守恒定律的应应用是命用是命题热题热点，点，题题型一般是型一般是计计算算题题；2.以能以能级跃级跃迁迁为为背景考背景考查查玻玻尔尔理理论论及能及能级计级计算，算，题题型是填空型是填空题题或或选择题选择题；3.原子核的核反原子核的核反应应方程及核能的方程及核能的计计算，算，题题型型为为填空填空题题或或计计算算题题；4.光光电电效效应现应现象及象及规规律的律的应应用，用，题题型型为选择题为选择题.目录目录基基础础重重温温重重点点归归纳纳知知能能演演练练高高分分跨跨栏栏热热点点串串讲讲深深度度剖剖析析目录目录基基 础础 重重 温温 重重 点点 归归 纳纳一、一、动动量及量及动动量守恒的理解量守恒的理解1动动量、量、动动能、能、动动量量变变化量的比化量的比较较目录目录目录目录2.动动量守恒定律的四性量守恒定律的四性(1)矢量性：定律表达式是矢量方程，解矢量性：定律表达式是矢量方程，解题时应规题时应规定正方向定正方向.(2)同同一一性性：定定律律表表达达式式中中的的速速度度应应相相对对同同一一参参考考系系，一一般般以地面以地面为为参考系参考系(3)瞬瞬时时性性：定定律律中中的的初初态态动动量量是是相相互互作作用用前前同同一一时时刻刻的的瞬瞬时值时值，末，末态动态动量量对应对应相互作用后同一相互作用后同一时时刻的瞬刻的瞬时值时值(4)普普适适性性：既既适适用用于于两两个个物物体体或或多多个个物物体体所所组组成成的的系系统统，也适用于宏也适用于宏观观物体或微物体或微观观粒子粒子组组成的系成的系统统目录目录3碰撞的分碰撞的分类类及解决及解决办办法法(1)碰撞的种碰撞的种类类弹弹性碰撞性碰撞(1)动动量守恒量守恒(2)碰撞前后碰撞前后总动总动能相等能相等非非弹弹性碰撞性碰撞(1)动动量守恒量守恒(2)动动能有能有损损失失完全非完全非弹弹性碰撞性碰撞(1)碰后两物体合碰后两物体合为为一体一体(2)动动量守恒量守恒(3)动动能能损损失最大失最大目录目录目录目录b碰碰撞撞后后，原原来来在在前前的的物物体体的的速速度度一一定定增增大大，且且原原来来在在前前的的物物体体的的速速度度大大于于或或等等于于原原来来在在后后的的物物体体的的速速度度，否否则则碰撞没有碰撞没有结结束束c如如果果碰碰前前两两物物体体是是相相向向运运动动，则则碰碰后后两两物物体体的的运运动动方方向不可能都不改向不可能都不改变变，除非两物体碰撞后速度均，除非两物体碰撞后速度均为为零零二、两种原子二、两种原子结结构模型构模型1原子的核式原子的核式结结构模型构模型在在原原子子中中心心有有一一个个很很小小的的原原子子核核，原原子子全全部部的的正正电电荷荷和和几几乎乎全全部部质质量量都都集集中中在在核核里里，带带负负电电的的电电子子在在核核外外空空间间绕绕核旋核旋转转目录目录目录目录目录目录三、核反三、核反应应方程及核能方程及核能1常常见见核反核反应类应类型型目录目录2.对对核能的理解核能的理解(1)凡凡是是释释放放核核能能的的核核反反应应都都有有质质量量亏亏损损核核子子平平均均质质量量小小的的，每每个个核核子子平平均均放放的的能能多多铁铁原原子子核核中中核核子子的的平平均均质质量量最最小小，所所以以铁铁原原子子核核最最稳稳定定凡凡是是由由平平均均质质量量大大的的核核，生生成平均成平均质质量小的核反量小的核反应应都是都是释释放核能的放核能的(2)对质对质能方程能方程Emc2的理解的理解质质量量数数与与质质量量是是两两个个不不同同的的概概念念核核反反应应中中质质量量数数、电电荷数都守恒，但核反荷数都守恒，但核反应应中依然有中依然有质质量量亏亏损损目录目录爱爱因因斯斯坦坦的的质质能能方方程程反反映映了了原原子子质质量量亏亏损损和和释释放放出出核核能能这这两两种种现现象象之之间间的的联联系系，并并不不表表示示质质量量和和能能量量之之间间的的转转变变关关系系(即即：核核反反应应中中的的质质量量亏亏损损，并并不不是是这这部部分分质质量量消消失失或或质质量量转转化化为为能能量量)质质量量亏亏损损也也不不是是核核子子个个数数的的减减少少，核核反反应应中核子的个数是不中核子的个数是不变变的的质质量量亏亏损损不不是是否否定定了了质质量量守守恒恒定定律律，生生成成的的射射线线虽虽然然静静质质量量为为零零，但但动动质质量量不不为为零零，且且亏亏损损的的质质量量以以能能量量的的形形式式辐辐射出去射出去目录目录四、光四、光电电效效应应及光的波粒二象性及光的波粒二象性1光光电电效效应规应规律律(1)每种金属都有一个极限每种金属都有一个极限频频率率,0时时才会才会发发生光生光电电效效应应.(2)光光电电子的最大初子的最大初动动能与光能与光强强无关，随无关，随的增大而增大的增大而增大(3)光光电电效效应应的的产产生几乎是瞬生几乎是瞬时时的的(4)饱饱和光和光电电流与光流与光强强成正比成正比目录目录目录目录热热 点点 串串 讲讲 深深 度度 剖剖 析析热热点一点一动动量守恒定律的理解及量守恒定律的理解及应应用用1动动量守恒定律的适用条件量守恒定律的适用条件(1)系系统统不受外力或所受外力的矢量和不受外力或所受外力的矢量和为为零零(2)相相互互作作用用的的时时间间极极短短，内内力力远远大大于于外外力力，如如碰碰撞撞或或爆爆炸炸瞬瞬间间，外力可忽略不，外力可忽略不计计，可以看做系，可以看做系统动统动量守恒量守恒(3)系系统统某某一一方方向向不不受受外外力力或或所所受受外外力力的的矢矢量量和和为为零零；或或外外力力远远小于内力，小于内力，则该则该方向方向动动量守恒量守恒(分分动动量守恒量守恒)目录目录2动动量守恒定律的不同表达形式及含量守恒定律的不同表达形式及含义义(1)pp(系系统统相互作用前后相互作用前后总动总动量相等量相等)；(2)p0(系系统统相互作用前、后相互作用前、后总动总动量的增量等于零量的增量等于零)；(3)pp(系系统统中两物体各自中两物体各自动动量增量等大反向量增量等大反向)3基本思路基本思路(1)选择选择研究研究对对象，受力分析，确定象，受力分析，确定动动量是否守恒量是否守恒(2)选选取正方向，确定初末状取正方向，确定初末状态态系系统统各物体的各物体的动动量量(3)根据根据动动量守恒定律列出方程量守恒定律列出方程(4)对对求解的求解的结结果加以分析、果加以分析、验证验证和和说说明明目录目录例例1 甲甲、乙乙两两小小孩孩各各乘乘一一辆辆小小车车在在光光滑滑水水平平面面上上匀匀速速相相向向行行驶驶，速速度度均均为为6 m/s.甲甲所所在在车车上上有有质质量量为为m1 kg的的小小球球若若干干个个，甲甲和和他他的的车车及及所所带带小小球球的的总总质质量量为为M150 kg，乙乙和和他他的的车车总总质质量量为为M230 kg.现现为为避避免免相相撞撞，甲甲不不断断地地将将小小球球以以相相对对地地面面16.5 m/s的的水水平平速速度度抛抛向向乙乙，且且被被乙乙接接住住.假假设设某某一一次次甲甲将将小小球球抛抛出出且且被被乙乙接接住住后后刚刚好好可可保保证证两两车车不不相相撞，撞，试试求此求此时时：(1)两两车车的速度各的速度各为为多少？多少？(2)甲甲总总共抛出了多少个小球？共抛出了多少个小球？目录目录目录目录【答案答案】(1)1.5 m/s(2)15个个目录目录强强化化训训练练1(2012高高考考福福建建卷卷)如如图图72所所示示，质质量量为为M的的小小船船在在静静止止水水面面上上以以速速度度v0向向右右匀匀速速行行驶驶，一一质质量量为为m的的救救生生员员站站在在船船尾尾，相相对对小小船船静静止止若若救救生生员员以以相相对对水水面面速速率率v水水平向左平向左跃跃入水中，入水中，则则救生救生员跃员跃出后小船的速率出后小船的速率为为()图图72目录目录目录目录目录目录3跃跃迁分析的几点注意迁分析的几点注意(1)“跃跃迁迁”时时发发射射或或是是吸吸收收光光子子的的能能量量由由氢氢原原子子两两个个定定态态的的能能级级差决定，并不是任意的差决定，并不是任意的(2)关于原子关于原子跃跃迁，要清楚以下三个方面：迁，要清楚以下三个方面：“一一群群原原子子”在在题题设设条条件件下下可可能能有有各各种种跃跃迁迁，而而“一一个个原原子子”只能沿只能沿题设题设条件下可能情况的一个途径条件下可能情况的一个途径进进行行跃跃迁迁“直接直接跃跃迁迁”只能只能对应对应一个能一个能级级差差,发发射一种射一种频频率的光子率的光子,“间间接接跃跃迁迁”能能对应对应多个能多个能级级差差,发发射多种射多种频频率的光子率的光子“跃跃迁迁”在在任任意意两两个个定定态态间间发发生生，而而“电电离离”则则在在第第n级级与与n发发生生(3)熟熟记记氢氢原原子子基基态态及及相相邻邻几几个个激激发发态态的的能能量量值值.并并特特别别注注意意,在取无在取无穷远处为穷远处为0时时，这这些能量都是些能量都是“”值值目录目录图图73 氢氢原原子子的的能能级级如如图图73所所示示，已已知知可可见见光光的的光光子子能能量范量范围约为围约为1.62 eV3.11 eV，则则：(1)若用任意若用任意频频率的紫外率的紫外线线照射照射处处于于n3能能级级的的氢氢原子，原子，氢氢原子能否原子能否电电离？离？(2)大量大量氢氢原子从高能原子从高能级级向向n能能级跃级跃迁迁时时，发发出的光具有出的光具有显显著的著的热热效效应应，则则n至少至少等于多少？等于多少？(3)在在能能级级图图上上画画出出大大量量处处于于n4能能级级的的氢氢原原子子向向低低能能级级跃跃迁迁时发时发出的可能的光出的可能的光谱线谱线例例2目录目录目录目录图图74【答案答案】(1)能能电电离离(2)3(3)见见自主解答自主解答目录目录强强化化训练训练2(2012江江苏苏苏苏北四市高三摸底考北四市高三摸底考试试)如如图图75所示所示为氢为氢原子的能原子的能级级示意示意图图现现用能量介于用能量介于1012.9 eV范范围围内的光子去照射一群内的光子去照射一群处处于基于基态态的的氢氢原子，原子，则则下列下列说说法正确的是法正确的是()A照射光中只有一种照射光中只有一种频频率的光子被吸收率的光子被吸收B照射光中有三种照射光中有三种频频率的光子被吸收率的光子被吸收C氢氢原子原子发发射出三种不同波射出三种不同波长长的光的光D氢氢原子原子发发射出六种不同波射出六种不同波长长的光的光图图75目录目录解解析析：选选BD.氢氢原原子子从从基基态态跃跃迁迁到到n2、3、4能能级级需需要要吸吸收收能能量量分分别别为为10.2 eV、12.09 eV、12.75 eV的的光光子子，入入射射光光中中三三种种频频率率的的光光子子被被吸吸收收，跃跃迁迁到到n4能能级级，向向低低能能级跃级跃迁迁时释时释放六种不同波放六种不同波长长的光子，的光子，B、D正确正确目录目录热热点三核反点三核反应应方程及核能的方程及核能的计计算算1正确正确书书写核反写核反应应方程方程(1)书书写原写原则则：反：反应应前后的前后的总质总质量数和量数和电电荷数守恒荷数守恒(2)注意事注意事项项书书写核反写核反应应方程方程时时要以事要以事实为实为依据依据核反核反应应不可逆，方程中要用不可逆，方程中要用“”而不能用而不能用“”连连接接.质质量数守恒并不意味着反量数守恒并不意味着反应应前后粒子的前后粒子的总质总质量相等量相等无无光光子子辐辐射射时时，核核反反应应中中释释放放的的核核能能转转化化为为新新核核和和新新粒粒子的子的动动能，此能，此时时可用可用动动量守恒和能量守恒量守恒和能量守恒计计算核能算核能目录目录2核能核能计计算算(1)质质能方程：能方程：Emc2.(2)核能核能计计算：算：Emc2.当当m单单位取千克，位取千克，c3.0108 m/s时时，E单单位位为为焦耳；焦耳；当当m单单位位取取u时时(1 u1.671027 kg)，1 u对对应应的的能能量量约约为为931.5 MeV.目录目录例例3目录目录目录目录目录目录目录目录热热点四光点四光电电效效应问题应问题对对于光于光电电效效应问题应问题要明确以下几点：要明确以下几点：1入入射射光光的的频频率率决决定定光光子子的的能能量量决决定定光光电电子子的的最最大大初初动动能，即能，即EkhW0，且，且W0hc.2入入射射光光强强度度决决定定单单位位时时间间内内接接收收的的光光子子数数决决定定单单位位时间时间内内发发射的光射的光电电子数子数决定决定饱饱和光和光电电流流3.由由Ekm曲曲线线可以得到的物理量可以得到的物理量(如如图图76)(1)极限极限频频率：率：图线图线与与轴轴交点的横坐交点的横坐标标c.(2)逸出功：逸出功：图线图线与与Ekm轴轴交点的交点的纵纵坐坐标标的的值值W0E.(3)普朗克常量：普朗克常量：图线图线的斜率的斜率kh.图图76目录目录例例4 (1)研研究究光光电电效效应应的的电电路路如如图图77所所示示用用频频率率相相同同、强强度度不不同同的的光光分分别别照照射射密密封封真真空空管管的的钠钠极极板板(阴阴极极K),钠钠极极板板发发射射出出的的光光电电子子被被阳阳极极A吸吸收收，在在电电路路中中形形成成光光电电流流下下列列光光电电流流I与与A、K之之间间的的电电压压UAK的的关关系系图图象象中中，正确的是正确的是_图图77目录目录图图78(2)钠钠金金属属中中的的电电子子吸吸收收光光子子的的能能量量，从从金金属属表表面面逸逸出出，这这就就是是光光电电子子光光电电子子从从金金属属表表面面逸逸出出的的过过程程中中，其其动动量的大小量的大小_(选选填填“增大增大”、“减小减小”或或“不不变变”),原因是原因是_目录目录【答案答案】(1)C(2)减小光减小光电电子受到金属表面子受到金属表面层层中力的阻碍作用中力的阻碍作用目录目录强强化化训训练练4 入入射射光光照照射射到到某某金金属属表表面面上上发发生生光光电电效效应应，若入射光的若入射光的强强度减弱，而度减弱，而频频率保持不率保持不变变，那么，那么()A从从光光照照至至金金属属表表面面上上到到发发射射出出光光电电子子之之间间的的时时间间间间隔隔将明将明显显增加增加B逸出的光逸出的光电电子的最大初子的最大初动动能将减小能将减小C单单位位时间时间内从金属表面逸出的光内从金属表面逸出的光电电子数目将减少子数目将减少D有可能不有可能不发发生光生光电电效效应应目录目录解解析析：选选C.光光电电子子的的发发射射几几乎乎是是瞬瞬时时的的，与与入入射射光光的的强强度度无无关关，故故选选项项A错错误误；由由光光电电效效应应方方程程知知光光电电子子的的最最大大初初动动能能只只与与入入射射光光的的频频率率有有关关，入入射射光光的的频频率率不不变变，则则光光电电子子的的最最大大初初动动能能不不变变，故故选选项项B错错误误；入入射射光光的的强强度度减减弱弱则则光光电电子子数数减减少少，故故选选项项C正正确确；因因入入射射光光的的频频率率不不变变，所所以仍能以仍能发发生光生光电电效效应应，故，故选项选项D错误错误目录目录知知 能能 演演 练练高高 分分 跨跨 栏栏目录目录本部分内容讲解结束本部分内容讲解结束按按ESC键键退出全屏播放退出全屏播放