高考物理一轮复习资料 3-5.1 碰撞与动量守恒课件 沪科.ppt
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1、选修选修3-5(选考选考)考考纲纲下下载载内容内容要求要求动量、动量守恒定律及其应用动量、动量守恒定律及其应用弹性碰撞和非弹性碰撞弹性碰撞和非弹性碰撞 氢原子光谱氢原子光谱氢原子的能级结构、能级公式氢原子的能级结构、能级公式原子核的组成、放射性、原子核的衰变、半衰期原子核的组成、放射性、原子核的衰变、半衰期放射性同位素放射性同位素核力、核反应方程核力、核反应方程结合能、质量亏损结合能、质量亏损裂变反应和聚变反应、裂变反应堆裂变反应和聚变反应、裂变反应堆放射性的防护放射性的防护2021/8/11 星期三1光电效应光电效应爱因斯坦光电效应方程爱因斯坦光电效应方程实验:验证动量守恒定律实验:验证动量
2、守恒定律考考纲纲解解读读1.知道动量、冲量的定义,并会计算物体的动量和力知道动量、冲量的定义,并会计算物体的动量和力 的冲量。的冲量。2.理解动量定理的含义和表达式,并会用动量定理解理解动量定理的含义和表达式,并会用动量定理解 释现象和处理有关问题。释现象和处理有关问题。3.理解动量守恒定律,能用动量守恒定律分析一维碰理解动量守恒定律,能用动量守恒定律分析一维碰 撞问题。撞问题。4.了解氢原子光谱和能级结构。了解氢原子光谱和能级结构。5.知道原子核的组成,知道三种射线和天然放射现象。知道原子核的组成,知道三种射线和天然放射现象。6.会写核反应方程,会用爱因斯坦质能方程进行相关会写核反应方程,会
3、用爱因斯坦质能方程进行相关 计算。计算。2021/8/11 星期三2 1.注意提高知识点的理解能力,如动量、动量注意提高知识点的理解能力,如动量、动量守恒定律的矢量性及意义。守恒定律的矢量性及意义。2.注重对实际问题的抽象、简化能力。应用动注重对实际问题的抽象、简化能力。应用动量守恒定律解决问题时,明确所描述的物理过程及量守恒定律解决问题时,明确所描述的物理过程及发生物理现象的条件。发生物理现象的条件。3.对原子结构、原子核部分属于现代物理学的对原子结构、原子核部分属于现代物理学的基础,要采取系统理解、重点记忆方法,紧扣教材,基础,要采取系统理解、重点记忆方法,紧扣教材,了解规律及特点,掌握其
4、应用。了解规律及特点,掌握其应用。2021/8/11 星期三3学案学案1 碰撞与动量守恒碰撞与动量守恒考点考点1 动量、冲量及动量定理动量、冲量及动量定理 1.动量是状态量,对应于物体运动的某个状态;冲量是过动量是状态量,对应于物体运动的某个状态;冲量是过程量,是力对时间的累积效应。它们都是矢量,必须大小、程量,是力对时间的累积效应。它们都是矢量,必须大小、方向都相同,才能说两物体的动量、冲量相同。方向都相同,才能说两物体的动量、冲量相同。2.冲量的方向由力的方向决定,在作用时间内力的方向不冲量的方向由力的方向决定,在作用时间内力的方向不变,冲量的方向就是力的方向。若力的方向变化,冲量的方变,
5、冲量的方向就是力的方向。若力的方向变化,冲量的方向与动量变化方向相同。如:匀速圆周运动中向心力的冲量。向与动量变化方向相同。如:匀速圆周运动中向心力的冲量。2021/8/11 星期三4 3.对动量定理的理解对动量定理的理解 (1)动量定理表达式中的冲量和动量都是矢量,该式为动量定理表达式中的冲量和动量都是矢量,该式为矢量式,等号的两边不但大小相等,方向也相同,在高中矢量式,等号的两边不但大小相等,方向也相同,在高中阶段,动量定理的应用只限于一维的情况,这时规定一正阶段,动量定理的应用只限于一维的情况,这时规定一正方向,就把矢量式变成代数式。方向,就把矢量式变成代数式。(2)动量定理的研究对象可
6、以是单个物体,也可以是物动量定理的研究对象可以是单个物体,也可以是物体系统。在高中阶段,一般取单个物体为研究对象,此时体系统。在高中阶段,一般取单个物体为研究对象,此时物体所受到的力都是外力。物体所受到的力都是外力。(3)动量定理是根据牛顿第二定律在设力是恒力的条件动量定理是根据牛顿第二定律在设力是恒力的条件下推导出来的,但它也适用于随时间变化的力。下推导出来的,但它也适用于随时间变化的力。(4)F=p/t,因此作用力,因此作用力F等于物体动量的变化率。等于物体动量的变化率。2021/8/11 星期三5【例【例1】如图所示,一物体分别沿三个倾角不同的光滑斜面由静止开始从顶端下滑】如图所示,一物
7、体分别沿三个倾角不同的光滑斜面由静止开始从顶端下滑 到底端到底端C、D、E处,三个过程中重力的冲量依次为处,三个过程中重力的冲量依次为I1、I2、I3,动量变化量的,动量变化量的 大小依次为大小依次为 P1、P2、P3,到达下端时重力的瞬时功率依次为到达下端时重力的瞬时功率依次为P1、P2、P3,则有则有()A.I1I2I3,P1 P2 P3,P1=P2=P3 B.I1I2P2P3 C.I1=I2=I3,P1=P2=P3,P1P2P3 D.I1=I2=I3,P1=P2=P3,P1=P2=P3 【解析】【解析】由运动学公式由运动学公式s=(1/2)at2,可得滑到底端的时间,可得滑到底端的时间
8、,显然,显然t1t2t3,所以三个过程中重,所以三个过程中重力的冲量的关系是力的冲量的关系是I1I2P2P3,故,故B选项正确。选项正确。B2021/8/11 星期三6 冲量的计算方法:冲量的计算方法:(1)恒力的冲量:直接用定义式恒力的冲量:直接用定义式I=Ft计算。计算。(2)变力的冲量:变力的冲量:方向不变的变力冲量,若力的方向不变的变力冲量,若力的大小随时间均匀变化,即力为时间的一次函数,则力大小随时间均匀变化,即力为时间的一次函数,则力F在某段时间在某段时间t内的冲量内的冲量I=(F1+F2)/2t,其中其中F1、F2为为该段时间内始末两时刻力的大小。该段时间内始末两时刻力的大小。作
9、出作出F-t图像,图线与图像,图线与t轴围成的面积即为变力轴围成的面积即为变力的冲量。的冲量。对于易确定始末时刻动量的情况,可用动量定对于易确定始末时刻动量的情况,可用动量定理求解。理求解。2021/8/11 星期三7 1如图所示,如图所示,ad、bd、cd是竖直面内三根固定的光滑细杆,是竖直面内三根固定的光滑细杆,a、b、c、d位于同一圆周上,位于同一圆周上,a点为圆周的最高点,点为圆周的最高点,d点为圆周点为圆周的最低点。每根杆上都套着一个质量相同的小滑环的最低点。每根杆上都套着一个质量相同的小滑环(图中未图中未画出画出),三个滑环分别从,三个滑环分别从a、b、c处释放处释放(初速为零初速
10、为零),关于它,关于它们下滑的过程,下列说法中正确的是们下滑的过程,下列说法中正确的是()A.重力对它们的冲量相同重力对它们的冲量相同B.弹力对它们的冲量相同弹力对它们的冲量相同C.合外力对它们的冲量相同合外力对它们的冲量相同D.它们的动能增量相同它们的动能增量相同A2021/8/11 星期三8【例【例2】一股水流以】一股水流以10 m/s的速度从喷嘴竖直向上喷出,的速度从喷嘴竖直向上喷出,喷嘴的截面积为喷嘴的截面积为0.5 cm2。有一质量为。有一质量为0.32 kg的球,的球,因水对其下侧的冲击而悬在空中,若水全部撞击因水对其下侧的冲击而悬在空中,若水全部撞击 小球且冲击球后速度变为零,则
11、小球悬在离喷嘴小球且冲击球后速度变为零,则小球悬在离喷嘴 多高处?多高处?(取取g=10 m/s2)【解析】【解析】选择冲击球的一小段水柱选择冲击球的一小段水柱 m为研究为研究对象,冲击过程中小段水柱的受力情况为:重力对象,冲击过程中小段水柱的受力情况为:重力 mg和球对它的压力和球对它的压力N。由于小球静止,水对球。由于小球静止,水对球的冲击力大小为的冲击力大小为mg,故故N=mg。2021/8/11 星期三9 解答持续作用类问题的关键是正确选取解答持续作用类问题的关键是正确选取 t时间内动量发生变化的时间内动量发生变化的那部分物质为研究对象,由题意正确表示出它们的质量和动量的变化。那部分物
12、质为研究对象,由题意正确表示出它们的质量和动量的变化。与此相类似的问题包括水枪冲击煤层问题、火箭喷气问题、传送与此相类似的问题包括水枪冲击煤层问题、火箭喷气问题、传送带运沙问题、电子束射击荧光屏问题等。带运沙问题、电子束射击荧光屏问题等。设冲击时间为设冲击时间为 t,该时间极短,质量为该时间极短,质量为 m的一小段水柱的重力可的一小段水柱的重力可以忽略不计;在以忽略不计;在 t时间内,设小水柱初速度为时间内,设小水柱初速度为v,末速度为,末速度为0。由于。由于水是连续喷出的,水是连续喷出的,t时间内冲击球的那部分水的质量就等于时间内冲击球的那部分水的质量就等于 t时间时间内从喷嘴喷出的水的质量
13、内从喷嘴喷出的水的质量 m=Sv0 t。取竖直向上为正方向,由动。取竖直向上为正方向,由动量定理得:量定理得:-mg t=m0-mv,v=(mg t)/m=(mg)/(Sv0)=0.3210/(11030.510-410)m/s=6.4 m/s。由由v2-v02=2as,得:得:6.42-102=2(-10)h,解得:解得:h=2.952 m。2021/8/11 星期三10 2如图所示,一个下面装有轮子的贮气瓶停放在光滑的如图所示,一个下面装有轮子的贮气瓶停放在光滑的水平面上,左端与竖直墙壁接触,现打开贮气瓶右端水平面上,左端与竖直墙壁接触,现打开贮气瓶右端的阀门,气体以速度的阀门,气体以速度
14、v向外喷出,喷口面积为向外喷出,喷口面积为S,气体,气体密度为密度为,则气体刚喷出时钢瓶左端对竖直墙壁的作,则气体刚喷出时钢瓶左端对竖直墙壁的作用力大小为用力大小为()A.vS B.v2SC.(1/2)v2S D.v2/SB2021/8/11 星期三11考点考点2 动量守恒定律动量守恒定律 对动量守恒定律的理解对动量守恒定律的理解 1.常用的三种表达式:常用的三种表达式:(1)p=p,其中,其中p、p分别表示系统的末动量和初动量。分别表示系统的末动量和初动量。(2)m1v1+m2v2=m1v1 m2v2。(3)p1=-p2,其中,其中 p1、p2分别表示两个物体组成的系统内两个物分别表示两个物
15、体组成的系统内两个物体动量的变化量。体动量的变化量。2.在运用定律时,系统的选取有时十分重要,选择某系统,动量可在运用定律时,系统的选取有时十分重要,选择某系统,动量可能守恒,对于另一系统就可能不守恒。能守恒,对于另一系统就可能不守恒。3.动量守恒定律成立的条件:动量守恒定律成立的条件:(1)系统不受外力或系统所受的外力之和为零;系统不受外力或系统所受的外力之和为零;(2)系统所受的外力之和虽不为零,但系统的内力远大于外力;系统所受的外力之和虽不为零,但系统的内力远大于外力;(3)系统所受的外力之和不为零,但在某方向上的外力之和为零,则系统所受的外力之和不为零,但在某方向上的外力之和为零,则在
16、该方向上系统总动量保持不变。在该方向上系统总动量保持不变。2021/8/11 星期三12 4.应用动量守恒定律解题时要注意应用动量守恒定律解题时要注意“四性四性”:(1)矢量性:动量守恒定律的方程是一个矢量方程。对于作用前后物矢量性:动量守恒定律的方程是一个矢量方程。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定律的方程,通过解得结果的正负,判定未知量的方向。同列动量
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