09专题九动量原子物理

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1、专题九 动量 原子物理（选修3-5）第1课时动量守恒定律及应用知识规律整合基础回扣1 .动量是矢量，其方向与 的方向相同。2. 动量的变化是物体的末动量与初动量的 差，表达式为P末一P初，动量变化的方向与 的方向相同，也就是与加速度方向相同，即与物体所受的方向相同。3. 动量守恒定律（1 ）内容：如果一个系统不受外力，或者所受外力的 为零，这个系统的总动量保持不变。FF（2）表达式： miVi + m2V2 = m1v1m2v2 ；或 p （系统相互作用总前动量 p等于相互作用后总动量 p）；或二p = 0 （系统总动量的增量为零）；或八卩1 -卩2（相互作用两个物体组成的系统，两物体动量增量

2、 ）；（3 ）守恒条件 系统不受外力或系统虽受外力但所受外力的 系统合外力不为零， 但在某一方向上系统 ，则在该方向上系统动量守恒 系统虽受外力，但外力远小于内力且作用时间极短，如碰撞、爆炸过程。4. 弹性碰撞与非弹性碰撞碰撞过程遵从定律，如果碰撞过程中机械能也守恒，这样的碰撞叫做碰撞；如果碰撞过程中机械能不守恒，这样的碰撞叫做非弹性碰撞。5. 爆炸与碰撞问题的共同特点是相互作用力为变力且 ,内力 远远大于系统所受外力，均可用动量守恒定律处理。6碰撞问题同时遵守的三条原则是： 系统动量守恒原则 物理情景可行性原则：速度要符合物理情景，如果碰撞前两物体同向运动，则后面的物体速度必 前面物体的速度

3、，即 V后AV前，否则无法实现碰撞，碰撞 后，原来在前的物体的速度一定增大，且原来在前的物体速度大于或等于原来在后的物体的速度，则v前_v后，否则碰撞没有结束。如果碰前两物体是相向运动，则碰后，两物体的运动方向不可能 除非两物体碰撞后速度为零。 不违背守恒原则碰撞过程满足Ek亠Ekt2 t22 2 2 21 2 12 11卡 PlP2PlP2即一mtWm?V2rnijWm?V2 或-2 2222m1 2m2 2m1 2m2思路和方法1 系统化思维方法，就是根据众多的已知要素、事实、按照一定的联系方式，将其部分连接成整体的方法。(1) 对多个物理过程进行整体思维，即把几个过程合为一个过程来处理，

4、如用动量守恒定律解决比较复杂的运动(2) 对多个研究对象进行整体思维，即把两个或两个以上的独立物体合为整体进行 考虑，如应用动量守恒定律时，就是把多个物体看成整体(或系统)2 运用动量守恒定律的步骤：(1) 确定研究对象(系统)；(2) 做好受力分析，判断是否守恒；(3 )确定守恒过程；(4) 选取正方向，明确初、末状态；(5) 列议程求解自测自查1. 下列说法中，违反动量守恒定律的是A .两上运动物体 A和B相碰后合为一体，A减少的动量等于 B增加的动量B 质量相等的两上物体，以相同的速率相向运动，做正碰后以原来的速率分开C 质量不等的两个物体，以相同的速率相向运动，做正碰后以某一相同速率向

5、同 一方向运动D 质量不等的两个物体，以相同的速率相向运动，做正碰后各以原来的速率分开2. 如图9- 1 - 1所示，A、B两物体质量之比 mA ： mB = 3 : 2，原来静图 9-1-1止在平板小车 C上，A、B间有一根被压缩的弹簧，地面光滑，当弹 簧突然释放后，则A 若A、B与平板车上表面间的动摩擦因数相同，A、B组成的系统的动量守恒B .若A、B与平板车上表面间的动摩擦因数相同，A、B、C组成的系统的动量守恒C .若A、B所受的摩擦力大小相等，A、B、C组成的系统的动量守恒D .若A、B所受的摩擦力大小相等，A、B、C组成的系统的动量守恒3. ( 2008 海南 19 (2) 一置于

6、桌面上质量为 M的玩具炮，水平发射质量为 m的炮弹，炮可在水平方向自由移动，当炮身上未放置其他重物时， 炮弹可击中水平地面上的目标 A ;当炮身上固定一质量为 M。的重物时，在原发射位置沿同一方 向发射的炮弹可击中水平地面上的目标B，炮口离水平地面的高度为 h，如果两次发射时“火药”提供的机械能相等，求B、A两目标与炮弹发射点之间的水平距离之比。重点热点透析 题型1动量守恒定律的理解及应用例1（2008 山东调研）如图9- 1 2所示，木板的A质量mA = 1kg,足够长的木板 B的质量 mB = 4kg,B、C之间有摩擦，现质量为mC = 2kg的林块C置于木板B上，水平面光滑,使A以v =

7、10m/s的初速度向右运动，与 B碰撞后以4m/s速度弹回，求：（1）B运动过程中的最大速度；（2）C运动过程中的最大速度；规律总结1. 因为动量是矢量， 所以动量守恒定律的表达式是矢量式，在作用前后动量都在一条直线上时，选取正方向，将矢量运算简化为代数运动。2 .速度v与参考系的选取有关，因此相互作用的物体的速度V1、V2、V1、V2必须都相对同一参考系，通常相对地面而言。3.对于多个物体或多运动过程问题的处理，应根据需要划分不同的运动过程，或者选取不同的物体为系统， 看是否满足动量守恒的条件，应用动量守恒定律解决问题。强化练习1（2008 泰安模拟）质量为 m1 = 1.0kg和m2 （质

8、量未知）的两个物体在光滑的水平面上正碰，碰撞时间不计，其x-t （位移时间）图象如图 9 1 3所示，试通过计算回答下列问题：（1） m2等于多少千克?（2）质量为m1的物体在碰撞过程中动量变化量是多少？（3）碰撞过程是弹性碰撞还是非弹性碰撞？题型2动量与能量的结合例2 （2008 太原模拟）（14分）如图9 1 4所示，O为一水平轴， 轴上系一长I = 0.6m的细绳，细绳的下端系一质量m=1.0kg的小球（可视为质点），原来处于静止状态，球与平台的B点接触但对斫、图 9 1 - 4平台无压力，平台高 h = 0.80m, 一质量 M = 2.0kg的小球沿平台自左向右运动到 B处与小球m发

9、生正碰，碰后小球m在绳的约束下做圆周运动， 经最高点A点，绳上的拉力恰好等于摆球的重力，而M落在水平地面上的 C点,其水平位移为s= 1.2m，求质量为M的小球与m碰撞前的速度。（取g=10 m/s2）满分展示，名师教你如何得分解析 M与m碰撞前后Mv0 =mw +Mv2（4分）M离开平台后1 2 h =_gt2a笑（1分）S =V2t3（ 1 分）m从b到a的过程中1 2 1 2-mg 2 =mvA 一mw2 24 分）m在a点时2vA 2mg =m-j（2分）由联立解得 v0 =6m/s答案：6m/s规律总结机械能守恒定律和动量守恒定律研究的都是系统相互作用过程中满足的规律， 不同之处是各

10、自的守恒条件不同，要根据题设的物理情景和物理过程，确定满足的物理规律，机械能守恒为标量式，但势能可能出现负值；动量守恒为矢量式， 选取正方向后列代数式。强化练习2（2008 汕尾模拟）如图9-1 5所示，长为L的细绳竖起悬挂着一质量为2 m的小球A （ L _ r ,r为小球半径），恰好紧挨着放 置在水平面上质量为 m的物块B,现保挂细绳绷直，把小球向左上方 拉至细胞与竖起方向60的位置，然后释放小球，小球到达最低点时恰好与物块发生碰撞，而后小球向右摆动的最大高度为L/8 ,物块则向右滑动了 L的距离而静止，求物块与水平面间的动摩擦因数J。题型3动量与原子物理的结合例3 （2008 潍坊模拟）

11、关于“原子核组成”的研究，经历了一些重要阶段，其中：（1 ）1919年，卢瑟福用口粒子轰击氮核从而发现了质子，其核反应方程为 （2）1919年，查德威克用一种中性粒子流轰击氢原子和氮原子，打出了一些氢核（质子）和氮核，测量出被打出的氢核和氮核的速度，并由此推算出这种粒子的质量而发现中子，查德威克认为，原子核的热运动速度远小于中性粒子的速度而 可以忽略不计；被碰出的氢核、氮核之所以会具有不同的速率是由于碰撞的情况 不同而造成的，其中速率最大的应该是弹性正碰的结果，实验中测得被碰氢核的76最大速度为vH = 3.30X 10 m/s，被碰氮核的最大速度为 vN = 4.50 X 10 m/s ,已

12、知 mN =14mH。请你根据查德威克的实验数据，推导中性粒子（中子）的质量m与氢核的质量mH的关系？（保留三位有效数字） 复习指导本题以微观世界的原子物理为命题素材，将动量守恒和能量守恒综合运用，既 遵循宏观世界的常见规律，又具有微观世界的明显特点，对学生的理解能力、迁 移能力、综合能力有较深的考查， 在新课改省，这种题型是目前最为走俏的考题形式。 -0.54 -0.85 -).5) -3.40图 9-1强化练习3（2008 泰安模拟）如图9- 1 6为氢原子能级示意图,现有每个电子的动能都是Ee = 12.89eV的电子束与处在的氢原子发生相向正碰，已知碰撞前一个电子和一个氢原子的总动量为

13、零， 碰撞后氢原子受激发， 跃迁到n=4的能级，求碰撞后一个电子和一个受激氢原子的总动能是多少？已知电子的质量me与氢原子的质量 mH之比为 5.445 X 10-4题型4实验：验证动量守恒定律O U - 甲图 91 7【例4】（2008 巴中模拟）某同学用图91 7甲所示 的装置通过半径相同的两球的碰撞来验证动量守恒定律，c点为水平槽的末端，实验时先使球1从斜槽上的A点由静止滚下，落到位于水平地面的 记录纸上，重复上述操作10次，找出平均落点 P, 再把球2放在c点，让球1从斜槽上的A点由静 止滚下，重复上述操作 10次，找出两球的平均落点DN平行，米尺的零点cm.（1）若球2落点的痕迹如图

14、乙所示，其中米尺水平放置，与与O点对齐，则碰撞后球2的水平射程应取为 （2）测出球1、球2的质量分别为mm2，若m1OP和在误差允许的范围内相等，则碰撞过程中动量守恒，9 1 8所示的装置验证动量守A、B两摆球均很小，【强化练习4】（2008 宁夏-33（2）某同学利用如图恒定律图中两摆摆长相同，悬挂于同一高度，质量之比为1 : 2 当两摆均处于自由静止状态时，其侧面刚好接触。向右上方 拉动B球使其摆线伸直并与竖直方向成45。角，然后将其由静止释放.结果观察到两摆球粘在一起摆动，且最大摆角为30。若本实验允许的最大误差是-4 %，此实验是否成功地验证了动量守恒定律 备考能力提升1 （2008 济南模拟）质量为m的小球A以水平速度v与原来静止在光滑水平面上 的质量为3 m的小球B发生正碰，已知 碰撞过程中A球的动能减少了 75%,求碰撞后B球的速度.2. （2008 聊城模拟）如图9 1 9所示，足够长的光滑轨道由斜槽 轨道和水平轨道组成水平轨道上一质量为mB的小球处于静止状态，一质量为mA的小球沿斜槽轨道向下运动，与B球发生弹性正碰，要使小球 A与小球B能发生第二次碰撞，mB和mA应满足什么关系？3. （2008 潍坊模拟）如图9 1 10所示，两个质量 mi=20 g、m2=80 g的小