动量守恒原子物理精选PPT.ppt

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1、动量守恒原子物理第1页，此课件共46页哦第2页，此课件共46页哦本本专题专题主要内容主要内容为动为动量守恒和原子物理其中量守恒和原子物理其中动动量守恒是高考的命量守恒是高考的命题题重点、涉及重点、涉及知知识识适用范适用范围围广，与生活广，与生活实际联实际联系密切，系密切，试题试题中大量出中大量出现动现动量守恒与能量量守恒与能量转转化与守恒定律相化与守恒定律相结结合的合的综综合合计计算算题题，原子物理部分主要命，原子物理部分主要命题题形式形式为选择题为选择题或或填空填空题题，其中与，其中与动动量守恒相量守恒相联联系的核反系的核反应问题应问题是命是命题题重点，因此复重点，因此复习时应习时应重重点注

2、意，本点注意，本专题专题的知能信息主要有以下几点：的知能信息主要有以下几点：第3页，此课件共46页哦(1)动动量、冲量的物理意量、冲量的物理意义义及其特点及其特点(2)动动量守恒定律及其量守恒定律及其应应用用(3)动动量守恒定律与其他力学方法的量守恒定律与其他力学方法的综综合合应应用用(4)光光电电效效应应的的实验规实验规律、光律、光电电效效应应方程方程(5)粒子散射粒子散射实验实验和原子的核式和原子的核式结结构构(6)氢氢原子能原子能级跃级跃迁与光子的迁与光子的辐辐射与吸收射与吸收(7)原子核的衰原子核的衰变变及人工及人工转变转变，核反，核反应应方程方程(8)爱爱因斯坦因斯坦质质能方程及能方

3、程及应应用用第4页，此课件共46页哦第5页，此课件共46页哦第6页，此课件共46页哦第7页，此课件共46页哦一、动量、冲量、动量守恒定律一、动量、冲量、动量守恒定律1动量动量pmv，是矢量，方向与，是矢量，方向与v的方向相同的方向相同2冲量冲量IFt，是矢量，方向与恒力的方向相同或与动量增量的方向相同，是矢量，方向与恒力的方向相同或与动量增量的方向相同第8页，此课件共46页哦第9页，此课件共46页哦(2)适用条件：适用条件：系系统统不受外力或所受合外力不受外力或所受合外力为为零零系系统统的内力的内力远远大于外力大于外力(如碰撞、打如碰撞、打击击、爆炸等、爆炸等)系系统统在某一方向所受的合外力在

4、某一方向所受的合外力为为零，零，则该则该方向的方向的动动量守恒量守恒友情提示友情提示(1)因为动量因为动量pmv是矢量所以只要质量是矢量所以只要质量m的大小、速度的大小、速度v的大小、的大小、方向三者中任何一个或几个发生变化，则动量方向三者中任何一个或几个发生变化，则动量p就发生变化就发生变化(2)动量的变化量动量的变化量p也是矢量，其方向与速度的改变量也是矢量，其方向与速度的改变量v的方向相同的方向相同第10页，此课件共46页哦二、动量守恒定律的理解及应用二、动量守恒定律的理解及应用1碰撞的种类碰撞的种类弹性碰撞(1)动量守恒(2)碰撞前后总动能相等非弹性碰撞(1)动量守恒(2)动能有损失完

5、全非弹性碰撞(1)碰后两物体合为一体(2)动量守恒(3)动能损失最大第11页，此课件共46页哦2.书书写写动动量守恒方程量守恒方程应应注意的注意的问题问题(1)选选取正方向：因取正方向：因动动量守恒定律表达式量守恒定律表达式为为矢量式，作用前后矢量式，作用前后动动量在一条直量在一条直线线上上时时，规规定正方向，可将矢量运算定正方向，可将矢量运算简简化化为为代数运算代数运算(2)速度速度v1、v2、v1、v2必必须须相相对对同一参考系，通常相同一参考系，通常相对对地面而言地面而言(3)动动量是状量是状态态量，具有瞬量，具有瞬时时性，性，v1、v2是作用前同一是作用前同一时时刻两物体的速度，刻两物

6、体的速度，v1、v2是作用后同一是作用后同一时时刻的速度刻的速度(4)动动量守恒不量守恒不仅仅适用于宏适用于宏观观物体的低速物体的低速问题问题，也适用于微，也适用于微观现观现象和高速运象和高速运动动第12页，此课件共46页哦友情提示友情提示(1)应用动量守恒定律解决问题的关键是明确所要研究的相互作用的系应用动量守恒定律解决问题的关键是明确所要研究的相互作用的系统统(2)列式求解前要分析所研究的系统是否满足动量守恒列式求解前要分析所研究的系统是否满足动量守恒第13页，此课件共46页哦三、玻尔理论及氢原子能级公式、轨道公式三、玻尔理论及氢原子能级公式、轨道公式1玻尔理论：玻尔理论：(1)定态：能量

7、不连续，电子绕核运动不向外辐射能量，原子处于稳定状态定态：能量不连续，电子绕核运动不向外辐射能量，原子处于稳定状态(2)跃迁：原子从一种定态跃迁到另一种定态时，吸收或辐射光子的能量为跃迁：原子从一种定态跃迁到另一种定态时，吸收或辐射光子的能量为hE初初E末末(3)轨道：原子的不同能量状态跟电子沿不同半径绕核运动相对应，半径是不连续轨道：原子的不同能量状态跟电子沿不同半径绕核运动相对应，半径是不连续的的第14页，此课件共46页哦第15页，此课件共46页哦(2)理解理解能能级图级图中的横中的横线线表示表示氢氢原子可能的能量状原子可能的能量状态态定定态态氢氢原子可以有无原子可以有无穷穷多个定多个定态

8、态横横线线左端的数字左端的数字“1,2,3，”表示量子数表示量子数横横线线右端的数字右端的数字“13.6，3.4，”表示表示氢氢原子各定原子各定态态的能量的能量值值(能能级级)量子量子数数n1的定的定态态能量能量值值最小，最小，这这个状个状态态叫做基叫做基态态量子数越大，能量量子数越大，能量值值越大，越大，这这些状些状态态叫激叫激发态发态第16页，此课件共46页哦相相邻邻横横线间线间的距离不相等，表示相的距离不相等，表示相邻邻的能的能级级差不同，量子数越大，相差不同，量子数越大，相邻邻的能的能级级差越小差越小带带箭箭头头的的竖线竖线表示原子由表示原子由较较高能高能级级向向较较低能低能级级的的跃

9、跃迁迁第17页，此课件共46页哦友情提示友情提示处于激发态的原子发生跃迁时，要注意原子数是一个还是一群，若只处于激发态的原子发生跃迁时，要注意原子数是一个还是一群，若只有一个原子，则该原子的跃迁只有一种可能，若是一群原子，则跃迁会有多有一个原子，则该原子的跃迁只有一种可能，若是一群原子，则跃迁会有多种可能种可能第18页，此课件共46页哦四、原子核衰变、半衰期及核能四、原子核衰变、半衰期及核能1原子核衰变原子核衰变(1)衰变：衰变：ZAXZ2A4Y24He(2)衰变：衰变：ZAXZ1 AY10e(3)射线是伴随着射线是伴随着或或衰变产生的，衰变产生的，射线不改变原子核的电荷数和质量数射线不改变原

10、子核的电荷数和质量数第19页，此课件共46页哦第20页，此课件共46页哦(2)理解：理解：不同元素衰不同元素衰变变的半衰期是不同的，它是由核内部的因素决定的，与原子所的半衰期是不同的，它是由核内部的因素决定的，与原子所处处的物的物理或化学状理或化学状态态无关，它是无关，它是对对大量原子核的大量原子核的统计规统计规律律4核能核能(1)原子核的原子核的结结合能：克服核力做功，使原子核分解合能：克服核力做功，使原子核分解为单为单个核子个核子时时吸收的能量，或吸收的能量，或若干若干单单个核子在核力的作用下个核子在核力的作用下结结合成原子核合成原子核时时放出的能量放出的能量(2)质质量量亏亏损损：组组成

11、原子核的核子的成原子核的核子的质质量与原子核的量与原子核的质质量之差注意量之差注意质质量数与量数与质质量量是两个不同的概念是两个不同的概念第21页，此课件共46页哦(3)质质能方程：能方程：Emc2即一定的能量和一定的即一定的能量和一定的质质量相量相联联系，物体的系，物体的总总能量和它的能量和它的质质量成正比量成正比(4)核能的核能的计计算方法算方法根据根据爱爱因斯坦的因斯坦的质质能方程，用核子能方程，用核子结结合成原子核合成原子核时质时质量量亏亏损损(m)的千克数乘以的千克数乘以真空中光速的平方真空中光速的平方(c3108m/s)即：即：Emc2(焦耳焦耳)根据根据1原子原子质质量量单单位位

12、(u)相当于相当于931.5兆兆电电子伏子伏(MeV)能量，用核子能量，用核子结结合成原子核合成原子核时质时质量量亏亏损损的原子的原子质质量量单单位乘以位乘以931.5MeV，即，即Em931.5MeV.第22页，此课件共46页哦(5)释释放核能的途径：放核能的途径：重核的裂重核的裂变变；轻轻核的聚核的聚变变友情提示友情提示(1)对质量亏损不能误认为这部分质量转变成了能量，质量和能量在量对质量亏损不能误认为这部分质量转变成了能量，质量和能量在量值上的联系决不等于这两个量可以相互转化值上的联系决不等于这两个量可以相互转化(2)质量亏损不是否定了质量守恒定律，如原子核衰变产生的质量亏损不是否定了质

13、量守恒定律，如原子核衰变产生的射线虽然静质量为射线虽然静质量为零，但动质量不为零零，但动质量不为零第23页，此课件共46页哦第24页，此课件共46页哦例例1(2011课标课标全国全国)如如图图，A、B、C三个木三个木块块的的质质量均量均为为m，置于光滑的水平，置于光滑的水平桌面上，桌面上，B、C之之间间有一有一轻质弹轻质弹簧，簧，弹弹簧两端与木簧两端与木块块接触而不固接触而不固连连将将弹弹簧簧压压紧紧到不能再到不能再压缩时压缩时用用细线细线把把B和和C紧连紧连，使，使弹弹簧不能伸展，以至于簧不能伸展，以至于B、C可可视为视为一个整体一个整体现现A以初速以初速v0沿沿B、C的的连线连线方向朝方向

14、朝B运运动动，与，与B相碰并粘合在一起相碰并粘合在一起以后以后细线细线突然断开，突然断开，弹弹簧伸展，从而使簧伸展，从而使C与与A、B分离已知分离已知C离开离开弹弹簧后的簧后的速度速度为为v0.求求弹弹簧簧释释放的放的势势能能第25页，此课件共46页哦解析解析设碰后设碰后A、B和和C的共同速度的大小为的共同速度的大小为v，由动量守恒得，由动量守恒得3mvmv0设设C离开弹簧时，离开弹簧时，A、B的速度大小为的速度大小为v1，由动量守恒得，由动量守恒得3mv2mv1mv0设弹簧的弹性势能为设弹簧的弹性势能为Ep，从细线断开到，从细线断开到C与弹簧分开的过程中机械能守恒，有与弹簧分开的过程中机械能

15、守恒，有第26页，此课件共46页哦第27页，此课件共46页哦(2011山山东东)如如图图所示，甲、乙两船的所示，甲、乙两船的总质总质量量(包括船、人和包括船、人和货货物物)分分别为别为10m、12m，两船沿同一直，两船沿同一直线线同一方向运同一方向运动动，速度分，速度分别为别为2v0、v0.为为避免两船相撞，乙船避免两船相撞，乙船上的人将一上的人将一质质量量为为m的的货货物沿水平方向抛向甲船，甲船上的人将物沿水平方向抛向甲船，甲船上的人将货货物接住，物接住，求抛出求抛出货货物的最小速度物的最小速度(不不计计水的阻力水的阻力)第28页，此课件共46页哦答案答案4v0解析解析设乙船上的人抛出货物的

16、最小速度大小为设乙船上的人抛出货物的最小速度大小为vmin，抛出货物后船的速度，抛出货物后船的速度为为v1，甲船上的人接到货物后船的速度为，甲船上的人接到货物后船的速度为v2，由动量守恒定律得，由动量守恒定律得12mv011mv1mvmin10m2v0mvmin11mv2为避免两船相撞应满足为避免两船相撞应满足v1v2联立联立式得式得vmin4v0第29页，此课件共46页哦例例2(2011安徽安徽)如如图图所示，所示，质质量量M2kg的滑的滑块块套在光滑的水平套在光滑的水平轨轨道上，道上，质质量量m1kg的小球通的小球通过长过长L0.5m的的轻质细轻质细杆与滑杆与滑块块上的光滑上的光滑轴轴O连

17、连接，小球和接，小球和轻轻杆可在杆可在竖竖直平面内直平面内绕绕O轴轴自由自由转动转动，开始，开始轻轻杆杆处处于水平状于水平状态态，现给现给小球一个小球一个竖竖直向上的初速度直向上的初速度v04m/s，g取取10m/s2.第30页，此课件共46页哦(1)若若锁锁定滑定滑块块，试试求小球通求小球通过过最高点最高点P时对轻时对轻杆的作用力大小和方向杆的作用力大小和方向(2)若解除若解除对对滑滑块块的的锁锁定，定，试试求小球通求小球通过过最高点最高点时时的速度大小的速度大小(3)在在满满足足(2)的条件下，的条件下，试试求小球求小球击击中滑中滑块块右右侧轨侧轨道位置点与小球起始位置点道位置点与小球起始

18、位置点间间的的距离距离第31页，此课件共46页哦第32页，此课件共46页哦由由式，得式，得F2N由牛顿第三定律可知，小球对轻杆的作用力大小为由牛顿第三定律可知，小球对轻杆的作用力大小为2N，方向竖直向上，方向竖直向上(2)解除锁定后，设小球通过最高点时的速度为解除锁定后，设小球通过最高点时的速度为v2，此时滑块的速度为，此时滑块的速度为V.在上升过在上升过程中，因系统在水平方向不受外力作用，水平方向的动量守恒以水平向右程中，因系统在水平方向不受外力作用，水平方向的动量守恒以水平向右的方向为正方向，有的方向为正方向，有mv2MV0在上升过程中，因只有重力做功，系统的机械能守恒，则在上升过程中，因

19、只有重力做功，系统的机械能守恒，则第33页，此课件共46页哦第34页，此课件共46页哦(3)设小球击中滑块右侧轨道的位置点与小球起始位置点间的距离为设小球击中滑块右侧轨道的位置点与小球起始位置点间的距离为s1，滑块向左，滑块向左移动的距离为移动的距离为s2.任意时刻小球的水平速度大小为任意时刻小球的水平速度大小为v3，滑块的速度大小为，滑块的速度大小为V.由由系统水平方向的动量守恒，得系统水平方向的动量守恒，得mv3MV0将将式两边同乘以式两边同乘以t，得，得mv3tMVt0第35页，此课件共46页哦第36页，此课件共46页哦(2011海南海南)一一质质量量为为2m的物体的物体P静止于光滑水平

20、地面上，其截面如静止于光滑水平地面上，其截面如图图所示所示图图中中ab为为粗糙的水平面，粗糙的水平面，长长度度为为L；bc为为一光滑斜面，斜面和水平面通一光滑斜面，斜面和水平面通过过与与ab和和bc均相切的均相切的长长度可忽略的光滑度可忽略的光滑圆圆弧弧连连接接现现有一有一质质量量为为m的木的木块块以大小以大小为为v0的的水平初速度从水平初速度从a点向左运点向左运动动，在斜面上上升的最大高度，在斜面上上升的最大高度为为h，返回后在到达，返回后在到达a点点前与物体前与物体P相相对对静止重力加速度静止重力加速度为为g.求：求：第37页，此课件共46页哦(1)木木块块在在ab段受到的摩擦力段受到的摩

21、擦力f；(2)木木块块最后距最后距a点的距离点的距离s.第38页，此课件共46页哦第39页，此课件共46页哦例例3(2011深圳模深圳模拟拟)已知金属已知金属钾钾的逸出功的逸出功为为2.22eV，氢氢原子的能原子的能级级如如图图所示，一群所示，一群处处在在n3能能级级的的氢氢原子向低能原子向低能级跃级跃迁迁时时，能，能够够从金属从金属钾钾的表面打出光的表面打出光电电子的光波共子的光波共有有()第40页，此课件共46页哦A一种一种B两种两种C三种三种 D四种四种解析解析要从金属钾的表面打出光电子，入射光的能量应大于钾的逸出功，一要从金属钾的表面打出光电子，入射光的能量应大于钾的逸出功，一群处于群

22、处于n3能级的氢原子向低能级跃迁时，只有能级的氢原子向低能级跃迁时，只有3能级向能级向1能级、能级、2能级向能级向1能能级跃迁时发出的光子能量大于钾的逸出功，因此选项级跃迁时发出的光子能量大于钾的逸出功，因此选项B正确正确答案答案B第41页，此课件共46页哦(2011北京朝阳模北京朝阳模拟拟)如如图图所示，所示，1、2、3、4为为玻玻尔尔理理论论中中氢氢原子最低的四个能原子最低的四个能级级处处在在n4能能级级的一群的一群氢氢原子向低能原子向低能级跃级跃迁迁时时，能，能发发出若干种出若干种频频率不同的光子，在率不同的光子，在这这些些光子中，波光子中，波长长最最长长的是的是()第42页，此课件共4

23、6页哦An4跃跃迁到迁到n1时辐时辐射的光子射的光子Bn4跃跃迁到迁到n3时辐时辐射的光子射的光子Cn2跃跃迁到迁到n1时辐时辐射的光子射的光子Dn3跃跃迁到迁到n2时辐时辐射的光子射的光子答案答案B解析解析能发出的若干种频率不同的光子中，从能发出的若干种频率不同的光子中，从n4跃迁到跃迁到n3时辐射的光子时辐射的光子频率最低，波长最长，选项频率最低，波长最长，选项B正确正确.第43页，此课件共46页哦例例4(2011海南海南)2011年年3月月11日，日本日，日本发发生九生九级级大地震，造成福大地震，造成福岛岛核核电电站站严严重重的核泄漏事故在泄漏的的核泄漏事故在泄漏的污污染物中含有染物中含

24、有131I和和137Cs两种放射性核素，它两种放射性核素，它们们通通过过一系列衰一系列衰变产变产生生对对人体有危害的人体有危害的辐辐射在下列四个式子中，有两个能分射在下列四个式子中，有两个能分别别反反映映131I和和137Cs的衰的衰变过变过程，它程，它们们分分别别是是_和和_(填入正确填入正确选项选项前的前的字母字母).131I和和137Cs原子核中的中子数分原子核中的中子数分别别是是_和和_第44页，此课件共46页哦AX1 56137Ba01n BX2 54131Xe10eCX3 56137Ba10e DX4 54131Xe11p解析解析根据质量数守恒可判断，根据质量数守恒可判断，131I

25、和和137Cs的衰变方程分别为的衰变方程分别为B和和C.再根据核再根据核电荷数守恒电荷数守恒.131I和和137Cs的质子数分别为的质子数分别为53和和55，则中子数分别为，则中子数分别为78和和82.答案答案BC7882第45页，此课件共46页哦(2011广州模广州模拟拟)首次用首次用实验验证实验验证“爱爱因斯坦因斯坦质质能方程能方程”的核反的核反应应方程是：方程是：37Li11Hk24He，已知，已知mLi7.0160u，mH1.0078u，mHe4.0026u，则该则该核反核反应应方程中的方程中的k值值和和质质量量亏亏损损分分别别是是()A1和和4.0212u B1和和2.0056uC2和和0.0186u D2和和1.9970u答案答案C解析解析由电荷数与质量数守恒可得，由电荷数与质量数守恒可得，k2；质量亏损；质量亏损mmLimH2mHe0.0186u，选项，选项C正确正确第46页，此课件共46页哦