高三物理二轮复习专题动量守恒原子物理.pptx

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1、动量守恒原子物理动量守恒原子物理专题九专题九第1页/共56页网网 络络 构构 建建2考考 向向 透透 析析3课后强化作业课后强化作业4备备 考考 策策 略略1第2页/共56页备备 考考 策策 略略第3页/共56页本本专专题题主主要要内内容容为为动动量量守守恒恒和和原原子子物物理理。其其中中动动量量守守恒恒是是高高考考的的命命题题重重点点，涉涉及及知知识识适适用用范范围围广广，与与生生活活实实际际联联系系密密切切，试试题题中中大大量量出出现现动动量量守守恒恒与与能能量量转转化化与与守守恒恒定定律律相相结结合合的的综综合合计计算算题题，原原子子物物理理部部分分主主要要命命题题形形式式为为选选择择题

2、题或或填填空空题题，其其中中与与动动量量守守恒恒相相联联系系的的核核反反应应问问题题是是命命题题重重点点，因因此此复复习习时时应应重重点注意，本专题的知能信息主要有以下几点：点注意，本专题的知能信息主要有以下几点：第4页/共56页(1)动量、冲量的物理意义及其特点。动量、冲量的物理意义及其特点。(2)动量守恒定律及其应用。动量守恒定律及其应用。(3)动量守恒定律与其他力学方法的综合应用。动量守恒定律与其他力学方法的综合应用。(4)光电效应的实验规律、光电效应方程。光电效应的实验规律、光电效应方程。(5)粒子散射实验和原子的核式结构。粒子散射实验和原子的核式结构。(6)氢原子能级跃迁与光子的辐射

3、与吸收。氢原子能级跃迁与光子的辐射与吸收。(7)原子核的衰变及人工转变，核反应方程。原子核的衰变及人工转变，核反应方程。(8)爱因斯坦质能方程及应用。爱因斯坦质能方程及应用。第5页/共56页网网 络络 构构 建建第6页/共56页第7页/共56页考向透析考向透析第8页/共56页(2014山山东东理理综综)如如图图，光光滑滑水水平平直直轨轨道道上上两两滑滑块块A、B用用橡橡皮皮筋筋连连接接，A的的质质量量为为m。开开始始时时橡橡皮皮筋筋松松弛弛，B静静止止，给给A向向左左的的初初速速度度v0。一一段段时时间间后后，B与与A同同向向运运动动发发生生碰碰撞撞并并粘粘在在一一起起。碰碰撞撞后后的的共共同

4、同速速度度是是碰碰撞撞前前瞬瞬间间A的的速速度度的的两倍，也是碰撞前瞬间两倍，也是碰撞前瞬间B的速度的一半。求：的速度的一半。求：(1)B的质量；的质量；(2)碰撞过程中碰撞过程中A、B系统机械能的损失。系统机械能的损失。动量守恒定律的应用动量守恒定律的应用第9页/共56页第10页/共56页第11页/共56页拓展提升拓展提升一、基础知识要记牢一、基础知识要记牢1动量守恒的条件动量守恒的条件(1)系统不受外力或系统所受外力的矢量和为零。系统不受外力或系统所受外力的矢量和为零。(2)系系统统所所受受的的外外力力的的矢矢量量和和虽虽不不为为零零，但但系系统统外外力力比比内内力力小小得得多多，如如碰碰

5、撞撞问问题题中中的的摩摩擦擦力力、爆爆炸炸过过程程中中的的重重力力等等，外外力力比起相互作用的内力来小得多，可以忽略不计。比起相互作用的内力来小得多，可以忽略不计。(3)系系统统所所受受外外力力的的矢矢量量和和虽虽不不为为零零，但但在在某某个个方方向向上上合合力力的分量为零，则在该方向上系统总动量的分量保持不变。的分量为零，则在该方向上系统总动量的分量保持不变。第12页/共56页2动量守恒定律的三种表达形式动量守恒定律的三种表达形式(1)pp(2)p1p2(3)m1v1m2v2m1v1m2v2第13页/共56页二、方法技巧要用好二、方法技巧要用好1动量守恒定律解决问题的灵活运用动量守恒定律解决

6、问题的灵活运用(1)分分析析题题意意，明明确确研研究究对对象象。确确定定所所研研究究的的系系统统是是由由哪哪些些物体组成的。物体组成的。(2)要要对对各各阶阶段段所所选选系系统统内内的的物物体体进进行行受受力力分分析析，区区分分系系统统内内力力和和外外力力，在在受受力力分分析析的的基基础础上上根根据据动动量量守守恒恒定定律律条条件件，判判断能否应用动量守恒。断能否应用动量守恒。第14页/共56页(3)明明确确所所研研究究的的相相互互作作用用过过程程，确确定定过过程程的的始始、末末状状态态，即系统内各个物体的初动量和末动量的量值或表达式。即系统内各个物体的初动量和末动量的量值或表达式。注注意意：

7、在在研研究究地地面面上上物物体体间间相相互互作作用用的的过过程程时时，各各物物体体运运动的速度均应取地面为参考系。动的速度均应取地面为参考系。(4)规规定定正正方方向向，确确定定初初、末末状状态态动动量量的的正正、负负号号。根根据据动动量守恒定律列方程求解。量守恒定律列方程求解。第15页/共56页2动量守恒在多体多过程问题中的运用动量守恒在多体多过程问题中的运用对对于于多多个个物物体体、多多个个过过程程共共存存的的问问题题，往往往往会会有有共共同同的的特特征：征：(1)最最终终会会出出现现一一个个稳稳定定的的状状态态。例例如如：系系统统最最终终速速度度为为零零或做匀速直线运动。或做匀速直线运动

8、。(2)在在由由多多过过程程存存在在的的情情境境中中，每每个个小小过过程程，均均满满足足动动量量守守恒恒。因因此此解解决决此此类类问问题题的的关关键键是是选选取取合合适适的的研研究究对对象象和和作作用用过过程程，应应用用动动量量守守恒恒定定律律并并结结合合其其他他的的物物理理规规律律进进行行求求解解。例例如如：多个物体的连续碰撞，两人抛接物体的问题等。多个物体的连续碰撞，两人抛接物体的问题等。第16页/共56页(2014重重庆庆)一一弹弹丸丸在在飞飞行行到到距距离离地地面面5m高高时时仅仅有有水水平平速速度度v2m/s/s，爆爆炸炸成成为为甲甲、乙乙两两块块水水平平飞飞出出，甲甲、乙乙的的质质

9、量量比比为为3 3 1。不不计计质质量量损损失失，取取重重力力加加速速度度g g10m/10m/s2。则则下下列列图图中中两块弹片飞行的轨迹可能正确的是两块弹片飞行的轨迹可能正确的是()第17页/共56页 答案答案 B 解解析析 考考查查动动量量守守恒恒定定律律和和平平抛抛运运动动规规律律。解解题题的的关关键键是是应应用用动动量量守守恒恒定定律律找找出出甲甲、乙乙两两块块的的速速度度关关系系，然然后后再再用用平平抛抛运运动动规规律律进进行行求求解解。本本题题有有两两种种可可能能情情况况，一一是是甲甲在在前前，另另一是一是甲甲在后在后。第18页/共56页甲甲在在前前情情况况，设设总总质质量量为为

10、4m，动动量量守守恒恒得得4m23mv甲甲mv乙乙，由由平平抛抛运运动动规规律律知知，甲甲图图中中两两弹弹片片的的速速度度分分别别为为v甲甲2.5m/s，v乙乙0.5m/s，不不满满足足动动量量守守恒恒关关系系，选选项项A错错误误；乙乙图图中中两两弹弹片片的的速速度度分分别别为为v甲甲2.5m/s，v乙乙0.5m/s，满满足足动动量量守守恒恒关关系系，选选项项B正正确确；甲甲在在后后情情况况，C图图中中v甲甲1m/s/s，v v乙乙2m/2m/s，不不满满足足动动量量守守恒恒关关系系，选选项项C错错误误；D图图中中，v甲甲1m/s/s，v v乙乙2m/2m/s，同同样样不不满满足足动动量量守守

11、恒恒关关系系，选选项项D错错误误。解解题中题中注意注意动量守恒中的动量守恒中的矢矢量量性，性，以以及及运动情况的可能运动情况的可能性。性。第19页/共56页(2014北北京京)如如图图所所示示，竖竖直直平平面面内内的的四四分分之之一一圆圆弧弧轨轨道道下下端端与与水水平平桌桌面面相相切切，小小滑滑块块A和和B分分别别静静止止在在圆圆弧弧轨轨道道的的最最高高点点和和最最低低点点。现现将将A无无初初速速度度释释放放，A与与B碰碰撞撞后后结结合合为为一一个个整整体体，并并沿沿桌桌面面滑滑动动。已已知知圆圆弧弧轨轨道道光光滑滑，半半径径R0.2m；A和和B的的质质量量相相等等；A和和B整整体体与与桌桌面

12、面之之间间的的动动摩摩擦擦因因数数0.2。取重力加速度。取重力加速度g10m/s2。求：。求：动量守恒与能量守恒的综合动量守恒与能量守恒的综合第20页/共56页(1)碰撞前瞬间碰撞前瞬间A的速率的速率v；(2)碰撞后瞬间碰撞后瞬间A和和B整体的速率整体的速率v；(3)A和和B整体在桌面上滑动的距离整体在桌面上滑动的距离l。第21页/共56页第22页/共56页 答案答案(1)2m/s/s(2)1m/(2)1m/s(3)0.25m第23页/共56页拓展提升拓展提升一、基础知识要记牢一、基础知识要记牢1碰撞的种类碰撞的种类弹性碰撞弹性碰撞(1)动量守恒动量守恒(2)碰撞前后总动能相等碰撞前后总动能相

13、等非弹性碰撞非弹性碰撞(1)动量守恒动量守恒(2)动能有损失动能有损失完全非弹完全非弹性碰撞性碰撞(1)碰后两物体合为一体碰后两物体合为一体(2)动量守恒动量守恒(3)动能损失最大动能损失最大第24页/共56页第25页/共56页(3)速度要符合实际情景：速度要符合实际情景：如如果果碰碰撞撞前前两两物物体体同同向向运运动动，则则后后面面物物体体的的速速度度必必大大于于前面物体的速度，否则无法实现碰撞。前面物体的速度，否则无法实现碰撞。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

14、的的速速度度，否否则则就就违违背背了实际情况。了实际情况。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向不可能都不改变，除非两物体碰撞后速度均为零。不可能都不改变，除非两物体碰撞后速度均为零。第26页/共56页二、方法技巧要用好二、方法技巧要用好(1)对对于于过过程程比比较较复复杂杂的的问问题题，要要根根据据情情况况将将过过程程分分为为几几个个不不同同的的阶阶段段，然然后后对对各各个个阶阶段段进进行行分分析析、判判断断动动量量是是否否守守恒恒，机械能是否守恒。机械能是否守恒。(2)两两物物体体相相互互碰碰撞撞的的问问题题，若若不不说说明明是是弹弹

15、性性碰碰撞撞，则则碰碰撞撞中中动动能能一一般般都都有有损损失失，而而两两物物体体碰碰后后粘粘在在一一起起的的情情况况，碰碰撞撞中中动能损失最多。动能损失最多。第27页/共56页(3)含含有有弹弹簧簧模模型型的的动动量量守守恒恒问问题题，从从本本质质上上看看，属属于于一一种种时时间间较较长长的的弹弹性性碰碰撞撞。在在作作用用的的过过程程中中，当当弹弹簧簧被被压压缩缩最最短短或或拉拉伸伸最最长长时时，系系统统内内各各个个物物体体具具有有共共同同的的速速度度，而而此此时时弹弹簧簧的的弹弹性性势势能能最最大大，动动能能最最小小。系系统统内内各各个个物物体体除除弹弹簧簧的的弹弹力力外外所所受受的的合合力

16、力为为零零(例例如如光光滑滑水水平平面面上上的的连连接接体体问问题题)，当当弹弹簧簧为为自自然伸长状态时，系统内的某个物体此时将具有最大的速度。然伸长状态时，系统内的某个物体此时将具有最大的速度。第28页/共56页三、易错易混要明了三、易错易混要明了对对于于同同一一系系统统而而言言，动动量量守守恒恒时时机机械械能能不不一一定定守守恒恒，机机械械能守恒时，动量不一定守恒。能守恒时，动量不一定守恒。第29页/共56页(2014云云南南第第一一次次检检测测)如如图图所所示示，一一弧弧形形轨轨道道与与足足够够长长水水平平轨轨道道平平滑滑连连接接，水水平平轨轨道道上上静静止止一一小小球球B。从从弧弧形形

17、轨轨道道上上距距离离水水平平轨轨道道h高高处处由由静静止止释释放放另另一一小小球球A，A球球沿沿轨轨道道下下滑滑后后与与B球球发发生生弹弹性性正正碰碰，碰碰后后A球球被被弹弹回回，A球球重重新新下下滑滑到到水水平平轨轨道道后后，与与B球球间间的的距距离离保保持持不不变变。所所有有接接触触面面均均光光滑滑，求求碰碰撞撞结结束时束时A球的速度大小。球的速度大小。第30页/共56页第31页/共56页(2014山山东东理理综综)氢氢原原子子能能级级如如图图，当当氢氢原原子子从从n3跃跃迁迁到到n2的的能能级级时时，辐辐射射光光的的波波长长为为656nm。以以下下判判断断正正确确的的是是_。(双选，填正

18、确答案标号双选，填正确答案标号)氢原子能级跃迁、光电效应氢原子能级跃迁、光电效应第32页/共56页A氢氢原原子子从从n2跃跃迁迁到到n1的的能能级级时时，辐辐射射光光的的波波长长大大于于656nmB用用波波长长为为325nm的的光光照照射射，可可使使氢氢原原子子从从n1跃跃迁迁到到n2的能级的能级C一一群群处处于于n3能能级级上上的的氢氢原原子子向向低低能能级级跃跃迁迁时时最最多多产产生生3种谱线种谱线D用用波波长长为为633nm的的光光照照射射，不不能能使使氢氢原原子子从从n2跃跃迁迁到到n3的能级的能级第33页/共56页 答案答案 CD第34页/共56页拓展提升拓展提升一、基础知识要记牢一

19、、基础知识要记牢1玻尔理论玻尔理论(1)定定态态：能能量量不不连连续续，电电子子绕绕核核运运动动不不向向外外辐辐射射能能量量，原原子处于稳定状态。子处于稳定状态。EnE1/n2(n1,2,3)，E113.6eV。(2)跃跃迁迁：原原子子从从一一种种定定态态跃跃迁迁到到另另一一种种定定态态时时，吸吸收收或或辐辐射光子的能量为射光子的能量为h|E初初E末末|。(3)轨轨道道：原原子子的的不不同同能能量量状状态态跟跟电电子子沿沿不不同同半半径径绕绕核核运运动动相对应，半径是不连续的。相对应，半径是不连续的。第35页/共56页第36页/共56页3光电效应及光电效应方程光电效应及光电效应方程(1)光电效

20、应的实验规律：光电效应的实验规律：任任何何一一种种金金属属都都有有一一个个极极限限频频率率，入入射射光光的的频频率率必必须须大大于这个频率，才能产生光电效应。于这个频率，才能产生光电效应。光光电电子子的的最最大大初初动动能能与与入入射射光光的的强强度度无无关关，只只随随入入射射光光的频率增大而增大。的频率增大而增大。入入射射光光照照射射到到金金属属板板上上时时，光光电电子子的的发发射射几几乎乎是是瞬瞬时时的的，一般不会超过一般不会超过109s。当当入入射射光光的的频频率率大大于于极极限限频频率率时时，光光电电流流的的大大小小与与入入射射光的强度成正比。光的强度成正比。第37页/共56页第38页

21、/共56页二、方法技巧要用好二、方法技巧要用好1氢原子能级跃迁问题的解题技巧氢原子能级跃迁问题的解题技巧(1)每每个个氢氢原原子子每每次次跃跃迁迁能能吸吸收收或或辐辐射射一一个个特特定定频频率率的的光光子子。比比如如吸吸收收能能量量时时，如如果果光光子子的的能能量量足足够够大大，则则吸吸收收后后一一定定发发生生电电离离；如如果果光光子子能能量量恰恰好好满满足足量量子子化化的的条条件件，则则刚刚好好全全部部被被吸吸收收；如如果果光光子子能能量量吸吸收收后后不不足足以以产产生生跃跃迁迁或或电电离离，则则这这种种光光子子不会被吸收。不会被吸收。第39页/共56页(2)一一群群原原子子和和一一个个原原

22、子子在在处处理理问问题题的的时时候候是是有有区区别别的的，氢氢原原子子核核外外只只有有一一个个电电子子，这这个个电电子子在在某某个个时时刻刻只只能能处处在在某某一一个个可可能能的的轨轨道道上上，在在某某段段时时间间内内，由由某某一一轨轨道道跃跃迁迁到到另另一一个个轨轨道道时时，可可能能的的情情况况只只有有一一种种，但但是是如如果果有有大大量量的的氢氢原原子子，这这些些原原子的核外电子跃迁时就会有各种情况出现了。子的核外电子跃迁时就会有各种情况出现了。(3)计计算算氢氢原原子子能能级级跃跃迁迁放放出出或或吸吸收收光光子子的的频频率率和和波波长长时时，要要注注意意能能级级的的能能量量值值均均为为负

23、负值值，且且单单位位应应为为“电电子子伏伏”，计计算算时需要换算成时需要换算成“焦焦”。第40页/共56页2研究光电效应的两条线索研究光电效应的两条线索由图可知两条线索：一是光的频率线，二是光的强度线。由图可知两条线索：一是光的频率线，二是光的强度线。3光电效应中的两条对应关系光电效应中的两条对应关系(1)光强光强光子数目多光子数目多发射光电子多发射光电子多光电流大光电流大(2)光子频率高光子频率高光子能量大光子能量大产生光电子的最大初动能大产生光电子的最大初动能大第41页/共56页三、易错易混要明了三、易错易混要明了1原原子子吸吸收收能能量量后后在在能能级级间间发发生生跃跃迁迁，则则吸吸收收

24、的的能能量量值值是是固固定定的的；若若原原子子吸吸收收能能量量后后发发生生电电离离，则则吸吸收收的的能能量量值值为为不不小于该能级能量值的任意值。小于该能级能量值的任意值。2决决定定光光电电子子初初动动能能的的大大小小的的是是入入射射光光的的频频率率，决决定定光光电流大小的是入射光的强度。电流大小的是入射光的强度。第42页/共56页(2014广广西西四四校校调调研研)如如图图所所示示为为氢氢原原子子的的能能级级图图。氢氢原原子子从从n5的的能能级级跃跃迁迁到到n3的的能能级级时时辐辐射射出出a光光子子，从从n4的的能能级跃迁到级跃迁到n2的能级时辐射出的能级时辐射出b光子。下列说法正确的是光子

25、。下列说法正确的是()第43页/共56页Aa光子的能量比光子的能量比b光子的能量大光子的能量大B若若a、b两两种种光光在在同同一一种种均均匀匀介介质质中中传传播播，则则a光光的的传传播播速度比速度比b光的传播速度大光的传播速度大C若若b光光能能使使某某种种金金属属发发生生光光电电效效应应，则则a光光一一定定能能使使该该金属发生光电效应金属发生光电效应D若若用用同同一一双双缝缝干干涉涉装装置置进进行行实实验验，用用a光光照照射射双双缝缝得得到到相相邻邻亮亮条条纹纹的的间间距距比比用用b光光照照射射双双缝缝得得到到的的相相邻邻亮亮条条纹纹的的间间距距大大 答案答案 BD第44页/共56页 解解析析

26、 据据题题意意，氢氢原原子子从从n5能能级级跃跃迁迁到到n3能能级级释释放放的的光光子子能能量量为为：Ea0.97eVha，氢氢原原子子从从n4能能级级跃跃迁迁到到n2能能级级释释放放的的光光子子能能量量为为：Eb2.55eVhb，则则知知b光光光光子子的的能能量量大大，频频率率也也大大，在在同同一一种种均均匀匀介介质质中中，频频率率越越大大的的光光传传播播速速度度越越慢慢，所所以以A选选项项错错误误，B选选项项正正确确；如如果果b光光可可以以使使某某种种金金属属发发生生光光电电效效应应，则则a光光不不一一定定能能使使其其发发生生光光电电效效应应，所所以以C选选项项错错误误；a光光频频率率较较

27、小小，则则a光光波波长长较较大大，所所以以在在做做双双缝缝干干涉涉实实验验时时，用用a光光照照射射双双缝缝时时得得到到的的干干涉涉条条纹纹较较宽宽，D选选项项正确正确。第45页/共56页(2014河河南南六六市市一一联联)2013年年2月月12日日朝朝鲜鲜进进行行了了第第三三次次核核试试验验，韩韩美美情情报报部部门门通通过过氙氙(Xe)和和氪氪(Kr)等等放放射射性性气气体体，判判断断出出朝朝鲜鲜使使用用的的核核原原料料是是铀铀(U)还还是是钚钚(Pu)，若若该该实实验验的的核原料是核原料是U，则，则(1)完成核反应方程式完成核反应方程式UnSrXe_。(2)本本次次核核试试验验释释放放的的能

28、能量量大大约约相相当当于于7000吨吨TNT当当量量，已已知知铀铀核核的的质质量量为为m1、中中子子的的质质量量为为m2、锶锶(Sr)核核的的质质量量为为m3、氙氙(Xe)核核的的质质量量为为m4，光光速速为为c。则则一一个个U原原子子裂裂变变释释放放的的能能量量E_。核反应方程与核能核反应方程与核能第46页/共56页第47页/共56页第48页/共56页第49页/共56页第50页/共56页3质能方程质能方程Emc24核能计算核能计算Emc2(1)若若m以以kg为单位，则为单位，则Emc2(2)若若m以原子质量以原子质量u为单位，则为单位，则Em931.5MeV第51页/共56页二、方法技巧要用

29、好二、方法技巧要用好1衰变和衰变和衰变次数的确定方法衰变次数的确定方法(1)方方法法一一：由由于于衰衰变变不不改改变变质质量量数数，故故可可以以先先由由质质量量数数改变确定改变确定衰变的次数，再根据电荷数守恒确定衰变的次数，再根据电荷数守恒确定衰变的次数。衰变的次数。(2)方方法法二二：设设衰衰变变次次数数为为x，衰衰变变次次数数为为y，根根据据质质量量和和核电荷数守恒方程求解。核电荷数守恒方程求解。第52页/共56页2核能的计算方法核能的计算方法(1)根根据据爱爱因因斯斯坦坦的的质质能能方方程程，用用核核子子结结合合成成原原子子核核时时的的质质量量亏亏损损(m)的的千千克克数数乘乘以以真真空

30、空中中光光速速(c3108m/s)的的平平方方，即即：Emc2(焦耳焦耳)。(2)根根据据1原原子子质质量量单单位位(u)相相当当于于931.5兆兆电电子子伏伏(MeV)能能量量，用用核核子子结结合合成成原原子子核核时时质质量量亏亏损损的的原原子子质质量量单单位位乘乘以以931.5MeV，即，即Em931.5MeV。第53页/共56页(3)如如果果核核反反应应时时释释放放的的核核能能是是以以动动能能形形式式呈呈现现，则则核核反反应应过程中系统动能的增量即为释放的核能。过程中系统动能的增量即为释放的核能。三、易错易混要明了三、易错易混要明了核反应前后质量数守恒，但质量不守恒。核反应前后质量数守恒

31、，但质量不守恒。第54页/共56页(2014北北京京理理综综)质质子子、中中子子和和氘氘核核的的质质量量分分别别为为m1、m2和和m3，当当一一个个质质子子和和一一个个中中子子结结合合成成氘氘核核时时，释释放放的的能能量量是是(c表表示真空中的光速示真空中的光速)()A(m1m2m3)cB(m1m2m3)cC(m1m2m3)c2 D(m1 m2 m3)c2 答案答案 C 解解析析 该该题题考考查查质质能能方方程程，解解题题关关键键要要明明确确质质量量亏亏损损m(m1m2m3)，由由Emc2可可知知C选选项项正正确确。核核子子结结合合成成原原核核时有质量时有质量亏亏损损，释释放放能量能量。第55页/共56页感谢您的观看。感谢您的观看。第56页/共56页