第十三章动量近代物理初步选修3-5 高考研究 GA①RA① YANJIILU (教师用书独具) 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(I) 高考对本章知识点考查频率较高的是动量 2.弹性碰撞和非弹性碰撞(I 守恒定律、光电效应、原子的能级结构及 3.光电效应(I) 高考|跃迁、核反应方程及核能计算,题型较全 4.爱因斯坦的光电效应方程(I) 地位面,选择题、填空题、计算题均有,其中 5.氢原子光谱(I) 动量守恒定理的应用出计算题的可能性较 6.氢原子的能级结构、能级公式(I) 大
1 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) 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
7.原子核的组成、放射性、原子核的衰 1动量守恒定律的应用,与能量守恒定律 变、半衰期(I) 结合,解决碰撞、打击、反冲、滑块摩擦 8.放射性同位素(I) 等问题 9.核力、核反应方程(I) 2.探究和验证动量守恒定律 老占 1.裂变反应和聚变反应、裂变反应/布设|3.光电效应、原子能级及能级跃迁、衰变 10.结合能、质量亏损(IⅠ) 及核反应方程。 4.裂变反应、聚变反应的应用,射线的危 12.射线的危害和防护(I) 害和应用知识与现代科技相联系的信息题 13.实验十六:验证动量守恒定律 是近几年高考的热点。 第1单元 动量守恒定律及其应用 1 必备知识要打牢 抓双基 固本源 得基础分 掌握程度 IBEL ZHISHI YAO DALAO 动量动量变化量动量守恒定律 相一相 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0水平向右碰撞物体M,结果小球以大小为v的速度被水平反弹,物体M的速度为 U2,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Mo,m动量的变化量为-(m+m),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:mbo=M2-m1 [记一记] 动量 1)定义:物体的质量与速度的乘积 (2)公式:D=m (3)单位:千克米秒。符号:kgm/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
2 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 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 Mv2，m 动量的变化量为－(mv1＋mv0)，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：mv0＝Mv2－mv1。 [记一记] 1．动量 (1)定义：物体的质量与速度的乘积。 (2)公式：p＝mv。 (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:△p=D’=D (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 ②Ap=p’-p=0:即系统总动量的增量为零 ③△p1=-△p2: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。 ④m+mz2=m′+mu2′,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 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 知识点二 碰撞、爆炸与反冲 「想一想] 质量为m、速度为υ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
3 (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)0.60(2)0.47(3)0.2 [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 o=-2m0=-2m0=0.50 若A和B的碰撞是完全非弹性碰撞,则碰撞之后二者连在-起运动,B获得最小的速 度,根据动量守恒定律,知mU=(m+m)nm =0.25U B获得的速度UB应满足:cm≤U≤Umax 即0.250≤UB≤0.50 可见,B球的速度可以是04,不可能是0.2v和06。 [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 ③完全非弹性碰撞:动量守恒,机械能损失最多。 2.爆炸现象 爆炸过程中内力远大于外力,爆炸的各部分组成的系统总动量守恒 3.反冲运动 (1)物体的不同部分在内力作用下向相反方向运动的现象 (2)反冲运动中,相互作用力一般较大,通常可以用动量守恒定律来处理
4 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 vmax＝ 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)vmin vmin＝ mv m＋3m ＝0.25v B 获得的速度 vB 应满足：vmin≤vB≤vmax， 即 0.25v≤vB≤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。 ③完全非弹性碰撞：动量守恒，机械能损失最多。 2．爆炸现象 爆炸过程中内力远大于外力，爆炸的各部分组成的系统总动量守恒。 3．反冲运动 (1)物体的不同部分在内力作用下向相反方向运动的现象。 (2)反冲运动中，相互作用力一般较大，通常可以用动量守恒定律来处理
[试一试] 2.一小型爆炸装置在光滑、坚硬的水平钢板上发生爆炸,所有碎片均沿钢板上方的圆 锥面(圆锥的顶点在爆炸装置处)飞开。在爆炸过程中,下列关于爆炸装置的说法中正确的是 A.总动量守恒 B.机械能增大 C.水平方向动量守恒 D.竖直方向动量守恒 解析:选BC爆炸装置在光滑、坚硬的水平钢板上发生爆炸,与钢板间产生巨大的相 互作用力,这个作用力将远远大于它所受到的重力,所以爆炸装置的总动量是不守恒的。但 由于钢板对爆炸装置的作用力是竖直向上的,因此爆炸装置在竖直方向动量不守恒,而在水 平方向动量是守恒的。爆炸时,化学能转化为机械能,因此,机械能增大,故B、C正确。 高频考点要通关 抓考点 攻重点 得拔高分 掌握程度 动量守恒定律的应用 1动量守恒的“四性” (1)矢量性:表达式中初、未动量都是矢量,需要首先选取正方向,分清各物体初末动 量的正、负。 没(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 (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所组成的系统,也适用于多个物体组成的系统;不 仅适用于宏观物体组成的系统,也适用于微观粒子组成的系统 2.应用动量守恒定律解题的步骤 明确研究对象,确定系统的组成 力分析,确定动量是否守恒 ∝规定正方向,确定初末动量) 根据动量守恒定律,建立守恒方程) 代入数据,求出结果并讨论说明 [例1](2012山东高考)光滑水平轨道上有三个木块A、B、C,质量分别为m=3m
5 [试一试] 2．一小型爆炸装置在光滑、坚硬的水平钢板上发生爆炸，所有碎片均沿钢板上方的圆 锥面(圆锥的顶点在爆炸装置处)飞开。在爆炸过程中，下列关于爆炸装置的说法中正确的是 ( ) A．总动量守恒 B．机械能增大 C．水平方向动量守恒 D．竖直方向动量守恒 解析：选 BC 爆炸装置在光滑、坚硬的水平钢板上发生爆炸，与钢板间产生巨大的相 互作用力，这个作用力将远远大于它所受到的重力，所以爆炸装置的总动量是不守恒的。但 由于钢板对爆炸装置的作用力是竖直向上的，因此爆炸装置在竖直方向动量不守恒，而在水 平方向动量是守恒的。爆炸时，化学能转化为机械能，因此，机械能增大，故 B、C 正确。 动量守恒定律的应用 1.动量守恒的“四性” (1)矢量性：表达式中初、未动量都是矢量，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。 (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所组成的系统，也适用于多个物体组成的系统；不 仅适用于宏观物体组成的系统，也适用于微观粒子组成的系统。 2．应用动量守恒定律解题的步骤 [例 1] (2012·山东高考)光滑水平轨道上有三个木块 A、B、C，质量分别为 mA＝3m