《2012高考物理一轮复习精品资料5.3自然界中的守恒定律(教学案)(教师版)》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2012高考物理一轮复习精品资料5.3自然界中的守恒定律(教学案)(教师版)（39页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、【2012【2012 考纲解读考纲解读】考纲要求考纲要求能力要求能力要求考向定位考向定位动量守恒定律（说明：只限于一维）会用动量守恒定律分析、解决碰撞、爆炸等相互作用会应用动量守恒定律解决一维运动有关问题知道什么是反冲，知道火箭的飞行原理和用途，能解释喷气飞机的原理了解动量守恒定律在实际生活中的意义和作用1子弹打木块模型；2有弹簧参与的追碰模型；3有阻挡板参与的碰撞问题；4坠落中的碰撞问题；5两大守恒定律在圆周运动中的的综合应用；6应用两大守恒定律处理多体问题等问题【重要知识梳理重要知识梳理】一、动量和动能一、动量和动能动量和动能都是描述物体运动状态的物理量，但它们存在明显的不同：动量是矢量，
2、动能是标量物体动量变化时，动能不一定变化；但动能一旦发生变化，动量必发生变化如做匀速圆周运动的物体，动量不断变化而动能保持不变动量是力对时间的积累效应，动量的大小反映物体可以克服一定阻力运动多久，其变化量用所受冲量来量度；动能是力对空间的积累效应，动能的大小反映物体可以克服一定阻力运动多么远，其变化量用外力对物体做的功来量度动量的大小与速度成正比，动能大小与速率的平方成正比不同物体动能相同时动量可以不同，反之亦然，常用于比较动能相同而质量不同物体的动量大小；2kpmE常用来比较动量相同而质量不同物体的动能大小22kpEm二、动量守恒定律与机械能守恒（包括能量守恒）定律二、动量守恒定律与机械能守
3、恒（包括能量守恒）定律动量守恒定律和机械能守恒定律所研究的对象都是相互作用的物体组成的系统，且研究的都是某一物理过程一但两者守恒的条件不同：系统动量是否守恒，决定于系统所受合外力是否为零；而机械能是否守恒，则决定于是否有重力以外的力（不管是内力还是外力）做功所以，在利用机械能守恒定律处理问题时要着重分析力的做功情况，看是否有重力以外的力做功；在利用动量守恒定律处理问题时着重分析系统的受力情况（不管是否做功），并着重分析是否满足合外力为零应特别注意：系统动量守恒时，机械能不一定守恒；同样机械能守恒时，动量不一定守恒，这是因为两个守恒定律的守恒条件不同必然导致的结果如各种爆炸、碰撞、反冲现象中，因
4、 F内F外，动量都是守恒的，但因很多情况下有内力做功使其他形式的能转化为机械能而使其机械能不守恒另外，动量守恒定律表示成为矢量式，应用时必须注意方向，且可在某一方向独立使用；机械能守恒定律表示成为标量式，对功或能量只需代数加减，不能按矢量法则进行分解或合成三、处理力学问题的基本方法三、处理力学问题的基本方法处理力学问题的基本方法有三种：一是牛顿定律，二是动量关系，三是能量关系若考查有关物理量的瞬时对应关系，须应用牛顿定律，若考查一个过程，三种方法都有可能，但方法不同，处理问题的难易、繁简程度可能有很大的差别若研究对象为一个系统，应优先考虑两大守恒定律，若研究对象为单一物体，可优先考虑两个定理，
5、特别涉及时间问题时应优先考虑动量定理，涉及功和位移问题的应优先考虑动能定理因为两个守恒定律和两个定理只考查一个物理过程的始末两个状态有关物理量间关系，对过程的细节不予细究，这正是它们的方便之处特别对于变力作用问题，在中学阶段无法用牛顿定律处理时，就更显示出它们的优越性四、求解动量守恒定律、机械能守恒定律、动能定理、功能关系的综合应用类题目时四、求解动量守恒定律、机械能守恒定律、动能定理、功能关系的综合应用类题目时要注意：要注意：1.1.认真审题，明确物理过程认真审题，明确物理过程这类问题过程往往比较复杂，必须仔细阅读原题，搞清已知条件，判断哪一个过程机械能守恒，哪一个过程动量守恒2.2.灵活应
6、用动量、能量关系灵活应用动量、能量关系有的题目可能动量守恒，机械能不守恒，或机械能守恒，动量不守恒，或者动量在整个变化过程中守恒，而机械能在某一个过程中有损失等，过程的选取要灵活，既要熟悉一定的典型题，又不能死套题型、公式【高频考点突破高频考点突破】考点一考点一 子弹打木块模型子弹打木块模型子弹和木块组成的系统动量守恒，机械能不守恒，系统部分机械能单向转化为内能【例 1】如图 6-3-1 所示，设质量为 m 的子弹以初速度V0射向静止在光滑水平面上的质量为 M 的木块，并留在木块中不再射出，子弹钻入木块深度为 d求木块对子弹的平均阻力的大小和该过程中木块前进的距离【解析解析】子弹和木块最后共同
7、运动，相当于完全非弹性碰撞从动量的角度看，子弹射入木块过程中系统动量守恒：mV0=（M+m）V。从能量的角度看，该过程系统损失的动能全部转化为系统的内能设平均阻力大小为 f，设子弹、木块的位移大小分别为 s1、s2，如图所示，显然有 s1-s2=d对子弹用动能定理：22 0121 21mvmvsf对木块用动能定理：2 221Mvsf、相减得：2 022 0221 21vmMMmvmMmvdf这个式子的物理意义是：f d恰好等于系统动能的损失；根据能量守恒定律，系统动能的损失应该等于系统内能的增加；可见，即两物体由于相对运动而摩擦产生的Qdf热（机械能转化为内能），等于摩擦力大小与两物体相对滑动
8、的路程的乘积（由于摩擦力是耗散力，摩擦生热跟路径有关，所以这里应该用路程，而不是用位移）由上式不难求得平均阻力的大小：dmMMmvf22 0至于木块前进的距离 s2，可以由以上、相比得出：dmMms2从牛顿运动定律和运动学公式出发，也可以得出同样的结论由于子弹和木块都在恒力作用下做匀变速运动，位移与平均速度成正比：， vvv vvv sds0022 2/2/，mmM vv sd02mMms2一般情况下 Mm，所以 s21）若第一次敲击使钉进入木板深度为 L1，问至少敲击多少次才能将钉全部敲入木板？并就你的解答讨论要将钉全部敲入木板，L1必须满足什么条件？【解析】设铁锤每次敲击铁钉后以共同速度
9、V 运动，根据动量守恒定律可得： MV0=（M+m）V 设第一次受击进入木板过程中受平均阻力为 f1，则根据动能定理可得：)(22102 02 2 11mMVMMVLf第二次受击进入木板过程中受平均阻力为 f2=Kf1， 根据动能定理可得：)(22102 02 2 21mMVMMVLKf所以 L2=L1/K同理可得 L3=L1/K2，L4=L1/K3Ln=L1/KN(N-1)因为 L=L1+L2+Ln=，所以11) 1(1LKKKnn)( 11 logKLLKLKLKn当时，上式无意义，但其物理意义是当时不论01KLLKL01KLLKL你敲击多少次都不能将铁钉全部敲入木板所以要将钉全部敲入木板
10、，L1必须满足：L1（K-1）L/K【高考真题精析高考真题精析】【2011【2011 高考高考】1.（全国）质量为 M，内壁间距为 L 的箱子静止于光滑的水平面上，箱子中间有一质量为 m 的小物块，小物块与箱子底板间的动摩擦因数为 。初始时小物块停在箱子正中间，如图所示。现给小物块一水平向右的初速度 v，小物块与箱壁碰撞 N 次后恰又回到箱子正中间，并与箱子保持相对静止。设碰撞都是弹性的，则整个过程中，系统损失的动能为A mv2Bv2 C NmgL DNmgL1 21 2mM m + M1 2【答案】BD【解析】由于水平面光滑，一方面，箱子和物块组成的系统动量守恒，二者经多次碰撞后，保持相对静
11、止，易判断二者具有向右的共同速度，根据动量守恒定律有 vmv=（M+m），系统损失的动能为知 B 正确，另一方面， v2,2 21 21vmMmvEk系统损失的动能可由 Q=，且 Q=，由于小物块从中间向右出发，最终又回kE相对smg 到箱子正中间，其间共发生 N 次碰撞，则=NL,则 B 选项也正确相对S2（福建）（20 分）如图甲，在 x0 的空间中存在沿 y 轴负方向的匀强电场和垂直于 xoy 平面向里的匀强磁场，电场强度大小为 E，磁感应强度大小为 B.一质量为 m、电荷量为 q(q0)的粒子从坐标原点 O 处，以初速度 v0沿 x 轴正方向射人，粒子的运动轨迹见图甲，不计粒子的重力。
12、求该粒子运动到 y=h 时的速度大小 v；现只改变人射粒子初速度的大小，发现初速度大小不同的粒子虽然运动轨迹（y-x 曲线）不同，但具有相同的空间周期性，如图乙所示；同时，这些粒子在 y 轴方向上的运动（y-t 关系）是简谐运动，且都有相同的周期 T=。2 m qB.求粒子在一个周期内，沿轴方向前进的距离 s；Tx.当入射粒子的初速度大小为 v0时，其 y-t 图像如图丙所示，求该粒子在 y 轴方向上做简谐运动的振幅 A,并写出 y-t 的函数表达式。解析：此题考查动能定理、洛仑兹力、带电粒子在复合场中的运动等知识点。（1）由于洛仑兹力不做功，只有电场力做功，由动能定理有-qEh=m v2-m
13、 v02，1 21 2由式解得 v=。2 02qEhvm（2）I由图乙可知，所有粒子在一个周期内沿轴方向前进的距离相同，即都等Tx于恰好沿 x 轴方向匀速运动的粒子在 T 时间内前进的距离。设粒子恰好沿轴方向匀速运x动的速度大小为 v1，则 qv1B=qE, 又 s= v1T， 式中 T=2 m qB由式解得 s= 22 mE qBII.设粒子在 y 方向上的最大位移为 ym（图丙曲线的最高点处），对应的粒子运动速度大小为 v2（方向沿 x 轴），因为粒子在 y 方向上的运动为简谐运动，因而在 y=0 和 y=ym处粒子所受的合外力大小相等，方向相反，则 qv0B -qE=-(qv2B-qE)
14、,由动能定理有 -qEym=m v22-m v02，1 21 2又 Ay=ym1 2由式解得 Ay=( v0-E/B)。m qB可写出图丙曲线满足的简谐运动 y-t 的函数表达式为 y=( v0-E/B) (1-cost)m qBqB m3.（广东）（18 分）如图 20 所示，以 A、B 和 C、D 为断电的两半圆形光滑轨道固定于竖直平面内，一滑板静止在光滑的地面上，左端紧靠 B 点，上表面所在平面与两半圆分别相切于 B、C，一物块被轻放在水平匀速运动的传送带上 E 点，运动到 A 时刚好与传送带速度相同，然后经A 沿半圆轨道滑下，再经 B 滑上滑板。滑板运动到 C 时被牢固粘连。物块可视为
15、质点，质量为 m，滑板质量为 M=2m，两半圆半径均为 R，板长 l=6.5R,板右端到 C 的距离 L 在Rm2)，电荷量均为 q。加速电场的电势差为 U，离子进入电场时的初速度可以忽略。不计重力，也不考虑离子间的相互作用。(1)求质量为 m1的离子进入磁场时的速率 v1；(2)当磁感应强度的大小为 B 时，求两种离子在 GA 边落点的间距 s；(3)在前面的讨论中忽略了狭缝宽度的影响，实际装置中狭缝具有一定宽度。若狭缝过宽，可能使两束离子在 GA 边上的落点区域交叠，导致两种离子无法完全分离。设磁感应强度大小可调，GA 边长为定值 L，狭缝宽度为 d，狭缝右边缘在 A 处。离子可以从狭缝各处射入磁场，入射方向仍垂直于 GA 边且垂直于磁场。为保证上述两种离子能落在 GA 边上并被完全分离，求狭缝的最大宽度。解析：（1）动能定理 2 1 11 2Uqmv得 1 12qUvm 1（2）由牛顿第二定律 ，利用式得2, mvmvqvBRRqB 1离子在磁场中的轨道半径为别为 ， 1 122mURqB2 222m URqB 2两种离子在 GA 上落点的间距 1212282()()UsRRmmqB 3（3）质量为 m1的离子，在 GA 边上的落点都在其入射点左侧 2R1处，由于狭
