13.1动量守恒定律及其应用

第十三章动量近代物理初步[选修3－5]

一、三年高考考点统计与分析

(1)从近三年高考试题考点分布可以看出,高考对本章内容的考查重点有动量、动量守恒定律、弹性碰撞与非弹性碰撞、原子的核式结构、玻尔理论、氢原子的能级和光谱、天然放射性现象及核能的计算等，

(2)出题的形式多为选择题、填空题,对动量守恒定律及其应用的考查,以计算题形式出现的情况较多，

二、2014年高考考情预测

(1)动量守恒定律及其应用、原子核式结构、玻尔理论、原子核的衰变、核反应方程的书写及质能方程的应用是本章高考考查的热点，

(2)原子结构与原子核部分高考命题难度不大,大多直接考查理解和记忆,考查细节等,体现时代气息,用新名词包装试题；动量作为选考的地区,以实验和计算题出现的可能性较大,动量作为必考的地区,在高考中会出现一些综合计算题,但难度不会太大，

[备课札记]

第十三章动量近代物理初步[选修3－5]

[学习目标定位]

考纲下载考情上线

1.动量、动量守恒定律及其应用(Ⅱ)

2．弹性碰撞和非弹性碰撞(Ⅰ)

3．光电效应(Ⅰ)

4．爱因斯坦的光电效应方程(Ⅰ)

5．氢原子光谱(Ⅰ)

6．氢原子的能级结构、能级公式(Ⅰ)

7．原子核的组成、放射性、原子核的衰

变、半衰期(Ⅰ)

8．放射性同位素(Ⅰ)

9．核力、核反应方程(Ⅰ)

10．结合能、质量亏损(Ⅰ)

11．裂变反应和聚变反应、裂变反应堆

(Ⅰ)

12．射线的危害和防护(Ⅰ)

13．实验十六：验证动量守恒定律

高考

地位

高考对本章知识点考查频率较高的是动量

守恒定律、光电效应、原子的能级结构及

跃迁、核反应方程及核能计算,题型较全面,

选择题、填空题、计算题均有,其中动量守

恒定理的应用出计算题的可能性较大，

考点

布设

1.动量守恒定律的应用,与能量守恒定律结

合,解决碰撞、打击、反冲、滑块摩擦等问

题，

2．探究和验证动量守恒定律，

3．光电效应、原子能级及能级跃迁、衰变

及核反应方程，

4．裂变反应、聚变反应的应用,射线的危

害和应用知识与现代科技相联系的信息题

是近几年高考的热点，

第1单元动量守恒定律及其应用

动量动量变化量动量守恒定律[想一想]

如图13－1－1所示,质量为M的物体静止在光滑的水平面上,质量为m的小球以初速度v0水平向右碰撞物体M,结果小球以大小为v1的速度被水平反弹,物体M的速度为v2,取向右为正方向,则物体M动量的变化量为多少？小球m的动量变化量为多少？m和M组成的系统动量守恒吗？若守恒,请写出其表达式，

图13－1－1

[提示]物体M动量的变化量为M v2,m动量的变化量为－(m v1＋m v0),因m和M组成的系统合外力为零,故此系统动量守恒,表达式为：m v0＝M v2－m v1，

[记一记]

1．动量

(1)定义：物体的质量与速度的乘积，

(2)公式：p＝m v，

(3)单位：千克·米/秒，符号：kg·m/s，

(4)意义：动量是描述物体运动状态的物理量,是矢量,其方向与速度的方向相同，

2．动量变化

(1)定义：物体的末动量p′与初动量p的差，

(2)定义式：Δp＝p′－p，

(3)矢量性：动量变化是矢量,其方向与物体的速度变化的方向相同，

3．动量守恒定律

(1)内容：如果系统不受外力,或者所受外力的合力为零,这个系统的总动量保持不变，

(2)常用的四种表达形式：

①p＝p′：即系统相互作用前的总动量p和相互作用后的总动量p′大小相等,方向相同，

②Δp＝p′－p＝0：即系统总动量的增量为零，

③Δp1＝－Δp2：即相互作用的系统内的两部分物体,其中一部分动量的增加量等于另一部分动量的减少量，

④m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′,即相互作用前后系统内各物体的动量都在同一直线上时,作用前总动量与作用后总动量相等，

(3)常见的几种守恒形式及成立条件：

①理想守恒：系统不受外力或所受外力的合力为零，

②近似守恒：系统所受外力虽不为零,但内力远大于外力，

③分动量守恒：系统所受外力虽不为零,但在某方向上合力为零,系统在该方向上动量守恒，

[试一试]

1．把一支弹簧枪水平固定在小车上,小车放在光滑水平地面上,枪射出一颗子弹时,关于枪、弹、车,下列说法正确的是()

A．枪和弹组成的系统动量守恒

B．枪和车组成的系统动量守恒

C．枪弹和枪筒之间的摩擦力很小,可以忽略不计,故二者组成的系统动量近似守恒

D．枪、弹、车三者组成的系统动量守恒

解析：选D内力、外力取决于系统的划分，以枪和弹组成系统,车对枪的作用力是外力,系统动量不守恒,枪和车组成的系统受到系统外弹簧弹力对枪的作用力,系统动量不守恒，枪弹和枪筒之间的摩擦力属于内力,但枪筒受到车的作用力,属于外力,故二者组成的系统动

量不守恒，枪、弹、车组成的系统所受合外力为零,系统的动量守恒,故D正确，

碰撞、爆炸与反冲

[想一想]

质量为m、速度为v的A球跟质量为3m且静止的B球发生正碰，碰撞可能是弹性的,也可能是非弹性的,因此,碰撞后B球的速度可能有不同的值，请你分析：碰撞后B球的速度可能是以下值吗？

(1)0.6v(2)0.4v(3)0.2v

[提示]若A和B的碰撞是弹性碰撞,则根据动量守恒和机械能守恒可以解得B获得的最大速度为

v max＝

2m1

m1＋m2

v＝

2m

m＋3m

v＝0.5v

若A和B的碰撞是完全非弹性碰撞,则碰撞之后二者连在一起运动,B获得最小的速度,根据动量守恒定律,知m1v＝(m1＋m2)v min

v min＝

m v

m＋3m

＝0.25v

B获得的速度v B应满足：v min≤v B≤v max,

即0.25v≤v B≤0.5v

可见,B球的速度可以是0.4v,不可能是0.2 v和0.6v，

[记一记]

1．碰撞

(1)碰撞现象：两个或两个以上的物体在相遇的极短时间内产生非常大的相互作用的过程，

(2)碰撞特征：

①作用时间短，

②作用力变化快，

③内力远大于外力，

④满足动量守恒，

(3)碰撞的分类及特点：

①弹性碰撞：动量守恒,机械能守恒，

②非弹性碰撞：动量守恒,机械能不守恒，