浙江专版2019版高考物理大一轮复习第十二章动量守恒定律波粒二象性原子结构与原子核第1课时动量定理动量守恒定律及其应用学案.doc

1、【 精品教育资源文库 】 第 1 课时 动量定理 动量守恒定律及其应用 考纲要求 知识内容 考试要求 备考方略 必考 加试 动量和动量定理 c 新高考中 ， 对本部分知识的考查出现在加试题中。动量相关知识一般在计算题中考查 ， 其余知识一般在选择题中考查 ， 主要考查光的粒子性、粒子的波动性、原子的核式结构模型、玻尔的原子模型、放射性元素的衰变、放射性的应用与防护、核力与结合能、核聚变和核裂变等；最可能是把 3 5 知识整合到一个选择题中出现。还可以在计算题中结合电磁感应、安培 力、动量定理、动量守恒定律等考查。 动量守恒定律 c 碰撞 d 反冲运动 火箭 b 能量量子化 b 光的粒子性 c

2、 粒子的波动性 c 概率波 b 不确定性关系 b 电子的发现 a 原子的核式结构模型 b 氢原子光谱 b 玻尔的原子模型 c 原子核的组成 a 放射性元素的衰变 c 探测射线的方 法 a 放射性的应用与防护 a 核力与结合能 c 核裂变 c 核聚变 c 粒子和宇宙 a 实验 19：探究碰撞中的不变量 【 精品教育资源文库 】 1.动量 (1)定义：运 动物体的质量和 速度 的乘积叫做物体的动量 ， 通常用 p 来表示。 (2)表达式： p mv。 (3)单位： kg m/s。 (4)标矢性：动量是矢量 ， 其 方向和 速度 方向相同。 (5)动量的瞬时性：动量是描述物体运动状态的物理量 ，

3、针对某一 时刻 而言。 (6)动量的变化量：是矢量 ， 其表达式 p p p 为矢量式 ， 当 p、 p 在同一条直线上时 ，可规定正方向 ， 将矢量运算转化为代数运算。 2.冲量 (1)定义：力 F 与力的作用时间 t 的 乘积 。 (2)定义式： I Ft， 单位是 N s。 (3)方向：恒力作用时 ， 与力的 方向 相同 。 (4)物理意义 ：是一个过程量 ， 表示力在时间上积累的作用效果。 3.动量定理 (1)内容：物体在一个过程始末的 动量变化 等于它在这个过程中所受 合力 的冲量。 (2)表达式： p p I 合 。 (3)动量定理既适用于恒力 ， 也适用于变力。 4.动量守恒定律

4、 (1)内容：如果一个系统 不受外力 ， 或者所受 外力的矢量和 为 0， 这个系统的总动量保持不变。 (2)表达式： m1v1 m2v2 m1v1 m2v2 。 (3)适用条件 理想守恒：系统不受外力或所受 外力的合力 为零 ， 则系统动量守恒。 (2)近似守恒：系统受到的合力不为零 ， 但当内力远 大于 外力时 ， 系统的动量可近似看成守恒。 (3)分方向守恒：系统在某个方向上所受合力为零时 ， 系统在该方向上 动量守恒。 5.碰撞 (1)定义：碰撞是指物体间的相互作用持续时间 很短 ， 而物体间的相互作用力 很大 的现象。 (2)特点：在碰撞现象中 ， 一般都满足内力 远大于 外力 ，

5、可认为相互碰撞的系统动量守恒。 【 精品教育资源文库 】 (3)分类 动量是否守恒 机械能是否守恒 弹性碰撞 守恒 守恒 非弹性碰撞 守恒 有损失 完全非弹性碰撞 守恒 损失 最大 6.反冲运动 (1)反冲：根据动量守恒定律 ， 如果一个静止的物体在 内力 的作用下分裂为两个部分 ， 一部分向某个方向运动 ， 另一部分必然向 相反 的方向运动。 (2)反冲现象的应用及防止 应用：农田、园林的喷灌装置是利用反冲使水从喷口喷出时 ， 一边喷水一边 旋转 ， 可以自动改变喷水的方向。 防止： 用枪射击时，由于枪身的反冲会影响射击的 准确性 ， 所以用步枪射击时要把枪身抵在 肩部 ， 以减少反冲的影

6、响。 7.火箭 (1)火箭的原理 火箭的工作原理是 反冲 运动 ， 其反冲过程 动量 守恒 ， 它靠向后喷出的气流的反冲作用而获得向前 的速度。 (2)影响火箭获得速度大小的因素 喷气速度：现代液体燃料火箭的喷气速度约为 2_000 4_000 m/s。 火箭的质量比：指火箭起飞时的质量与 火箭除燃料外的箭体质量 之比 ， 决定于火箭的结构和材料。现代火箭的质量比一般小于 10。 喷气速度 越大 ， 质量比 越大 ， 火箭获得的速度 越大 。 【思考判断】 1.动量越大的物体 ， 其速度越大 ( ) 2.物体的动量越大 ， 其惯性也越大 ( ) 3.物体所受合力不变 ， 则动量也不改变 ( )

7、 4.物体沿水平面运动时 ， 重力不做功 ， 其冲量为零 ( ) 5.物体所受合外力的冲量的方向与物体末动量的方向相同 ( ) 6.物体相互作用时动量守恒 ， 但机械能不一定守恒 ( ) 【 精品教育资源文库 】 7.做匀速圆周运动的物体动量不变 ( ) 8.物体的动能不变 ， 其动量一定不变 ( ) 9.应用动量守恒定律时 ， 速度应相对同一参考系 ( ) 考点一 动量和动量定理 ( /c) 要点突破 1.用动量定理解题的基本思路 2.用动量定理解释现象 (1)物体的动量变化一定 ， 此时力的作用时间越短 ， 力就越大；时间越长 ， 力就越小。 (2)作用力一定 ， 此时力的 作用时间越长

8、，动量变化越大；力的作用时间越短，动量变化越小。 典例剖析 【例】 质量为 60 kg 的建筑工人 ， 不慎从高空跌下 ， 由于弹性安全带的保护 ， 使他悬挂起来。已知弹性安全带的缓冲时间 1.2 s， 安全带长 5 m， g 取 10 m/s2， 则安全带所受的平均冲力的大小为 ( ) A.500 N B.1 100 N C.600 N D.100 N 解析 选取人为研究对象 ， 人下落过程 v2 2gh， v 10 m/s， 缓冲过程由动量定理 (F mg)t mv， F mvt mg (60 101.2 6010) N 1 100 N。 由牛顿第三定律 ， 安全带所受的平均冲力为 1 1

9、00 N。 【 精品教育资源文库 】 答案 B 【方法总结】 动量 定理的两个重要应用 (1)应用 I p 求变力的冲量：如果物体受到大小或方向改变的力的作用 ， 则不能直接用 I Ft 求变力的冲量 ， 可以求出该力作用下物体动量的变化 p， 等效代换变力的冲量 I。 (2)应用 p F t 求动量的变化：例如 ， 在曲线运动中 ， 速度方向时刻在变化 ， 求动量变化 ( p p2 p1)需要应用矢量运算方法 ， 计算比较复杂 ， 如果作用力是恒力 ， 可以求恒力的冲量 ， 等效代换动量的 变化。 针对训练 1.如图所示 ， 篮球运动员接传来的篮球时 ， 通常要先伸出两臂迎接 ， 手接触到

10、球后 ， 两臂随球迅速引至胸前 ， 这样做可以 ( ) A.减小球的动量的变化量 B.减小球对手作用力的冲量 C.减小球的动量变化率 D.延长接球过程的时间来减小动量的变化量 解析 动量的变化量为 mv mv0， 最终不会因为手的动作而改变 ， 所以 A 错误；根据动量定理 F t mv mv0， 手对球的冲量即动量变化量不会改变 ， 此即球对手的动量变化量；手弯曲的动作是增加了作用时间 ， 而减小了动量变化率 （ mv mv0） t ， 也即减小了冲力 ， 起到缓冲效果。 答案 C 2.在水平力 F 30 N 的作用下 ， 质量 m 5 kg 的物体由静止开始沿水平面运动。已知 物体与水平面

11、间的动摩擦因数 0.2， 若 F 作用 6 s 后撤去 ， 撤去 F 后物体还能向前运动多长时间才停止？ (g 取 10 m/s2) 解析 解法一 用动量定理解 ， 分段处理。选物体作为研究对象 ， 对于撤去 F 前物体做匀加速运动的过程 ， 受力情况如图甲所示 ， 始态速度为零 ， 终态速度为 v， 取水平力 F 的方向为【 精品教育资源文库 】 正方向 ， 根据动量定理有 (F mg )t1 mv 0。对于撤去 F 后物体做匀减速运动的过程 ， 受力情况如图乙所示 ， 始态速度为 v， 终态速度为零 ， 根据动量定理有 mgt 2 0 mv。以上两式联立解得 t2 F mgmg t1 3

12、0 0.25100.2510 6 s 12 s。 解法二 用动量定理解 ， 研究全过程。 选物体作为研究对象 ， 研究整个运动过程 ， 这个过程中的初、末状态物体的速度都等于零。 取水平力 F 的方向为正方向 ， 根据动量定理得 (F mg )t1 ( mg )t2 0 解得 t2 F mgmg t1 30 0.25100.2510 6 s 12 s 答案 12 s 考点二 动量守恒定律 ( /c) 要点突破 1.动量守恒的判断 (1)明确系统由哪几个物体组成。 (2)对系统中各物体进行受力分析 ， 分清哪些是内力 ， 哪些是外力。 (3)看所有外力的合力是否为零 ， 或内力是否远大于外力 ，

13、 从而判定系统的动量 是否守恒。 注意：动量守恒的条件和机械能守恒的条件不同。机械能守恒的条件是只有重力、弹力做功 ，动量守恒的条件是系统不受外力或所受外力的合力为零。 2.动量守恒定律的理解 (1)矢量性：表达式中涉及的都是矢量 ， 需要首先选取正方向 ， 分清各物体初末动量的正、负。 (2)瞬时性：动量是状态量 ， 动量守恒指对应每一时刻的总动量都和初时刻的总动量相等。不同时 刻的动量不能相加。 (3)同一性：速度的大小跟参考系的选 取有关，应用动量守恒定律，各物体的速度必须是相对同一参考系的速度。一般选地面为参考系。 (4)普适性：它不仅适用于两个物体组成的系统 ， 也适用于多个物体组成

14、的系统；不仅适用【 精品教育资源文库 】 于宏观物体组成的系统 ， 也适用于微观粒子组成的系统。 3.动量守恒定律的解题步骤 典例剖析 【例】 在高速公路上发生了一起交通事故 ， 一辆质量为 1 500 kg 向南行驶的长途客车迎面撞上了一辆质量为 3 000 kg 向北行驶的卡车 ， 碰后两车接在一起 ， 并向南滑行了一小段距离后停止 ， 根据测速仪的测定 ， 长途客车碰前以 20 m/s 的速率行驶 ， 由此可判断卡车碰前的行驶速率是 ( ) A.小于 10 m/s B.大于 10 m/s 小于 20 m/s C.大于 20 m/s 小于 30 m/s D.大于 30 m/s 小于 40 m/s 解析 由于碰撞过程时间极短 ， 两车之间的作用力远大于它们所受到的阻力 ， 可认为碰撞过程中两车的动量守恒。设向南为正方向 ， 客车的质量为 m1 1 500 kg、速度为 v1 20 m/s，卡车的质量为 m2 3 000 kg、速率为 v2。由于碰后两车撞在一起向南滑行 ， 故碰后两车的共