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1、高中物理选修高中物理选修本讲稿第一页，共七十八页动动量守恒定律波粒二象性量守恒定律波粒二象性原子原子结构与结构与原子核原子核 本讲稿第二页，共七十八页动动量、量、动动量守恒定律及其量守恒定律及其应应用用弹弹性性碰碰撞和非撞和非弹弹性性碰碰撞撞 氢氢原子光原子光谱谱 氢氢原子能原子能级结构级结构、能、能级级公式公式 原子核的原子核的组组成、放射性、原子核的衰成、放射性、原子核的衰变变、半衰期、半衰期 放射性同位素放射性同位素 本讲稿第三页，共七十八页核力、核反核力、核反应应方程方程 结结合能、合能、质质量亏量亏损损 裂裂变变反反应应和聚和聚变变反反应应、裂、裂变变反反应应堆堆 放射性的危害和防放

2、射性的危害和防护护 光光电电效效应应 爱爱因斯坦光因斯坦光电电效效应应方程方程 实验实验：验证动验证动量守恒定律量守恒定律本讲稿第四页，共七十八页第一讲动量守恒定律第一讲动量守恒定律实验：验证动量守恒定律实验：验证动量守恒定律 本讲稿第五页，共七十八页本讲稿第六页，共七十八页一、一、动动量量1 1定定义义：运运动动物物体体的的质质量量和和 的的乘乘积积叫叫做做物物体体的的动动量量，通通常常用用p p来来表示表示2 2表表达达式：式：p pm mv v.3 3单单位：位：kgkgm/s.m/s.4 4标标矢性：矢性：动动量是矢量，其方向和量是矢量，其方向和 方向相同方向相同速度速度速度速度本讲稿

3、第七页，共七十八页二、二、动动量守恒定律量守恒定律1 1 内内 容容：如如 果果 一一 个个 系系 统统 ，或或 时时，这个这个系系统统的的总动总动量就保持不量就保持不变变，这这就是就是动动量守恒定律量守恒定律2 2表表达达式式(1)(1)p p p p，系，系统统相互作用前相互作用前总动总动量量p p等于相互作用后的等于相互作用后的总动总动量量p p.(2)(2)m m1 1v v1 1m m2 2v v2 2m m1 1v v 1 1m m2 2v v 2 2，相相互互作作用用的的两两个个物物体体组组成成的的系系统统，作用前的作用前的动动量和等于作用后的量和等于作用后的动动量和量和(3)(

4、3)p p1 1 p p2 2，相互作用的，相互作用的两个两个物体物体动动量的增量等大反向量的增量等大反向(4)(4)p p0 0，系，系统总动统总动量的增量量的增量为为零零不受外力不受外力所受合外力的矢量和为零所受合外力的矢量和为零本讲稿第八页，共七十八页3 3动动量守恒的量守恒的条条件件(1)(1)不不受受外外力力或或外外力力的的合合力力为为零零不不是是系系统统内内每每个个物物体体所所受受的的合合外外力力为为零零(2)(2)近近似似守守恒恒条条件件：系系统统内内各各物物体体间间相相互互作作用用的的内内力力远远大大于于它它所所受受到到的外力的外力(3)(3)如如果果系系统统在在某某一一方方向

5、向上上所所受受外外力力的的合合力力为为零零，则则在在这这一一方方向向上上动动量守恒量守恒本讲稿第九页，共七十八页三、三、碰碰撞撞现现象象1 1碰碰撞撞：两两个个或或两两个个以以上上的的物物体体在在相相遇遇的的极极短短时时间间内内产产生生非非常常大大的相互作用力，而其他的相互作用力相的相互作用力，而其他的相互作用力相对来说显对来说显得微不足道的得微不足道的过过程程2 2弹弹性性碰碰撞撞：如如果果碰碰撞撞过过程程中中机机械械能能 ，这这样样的的碰碰撞撞叫叫做做弹弹性性碰碰撞撞3 3非非弹弹性性碰碰撞撞：如如果果碰碰撞撞过过程程中中机机械械能能 ，这这样样的的碰碰撞撞叫做非叫做非弹弹性性碰碰撞撞4

6、4完完全全非非弹弹性性碰碰撞撞：碰碰撞撞过过程程中中物物体体的的形形变变完完全全不不能能恢恢复复，以以致致两两物物体体合合为为一一体体一一起起运运动动，即即两两物物体体在在非非弹弹性性碰碰撞撞后后以以同同一一速速度度运运动动，系系统统有机械能有机械能损损失失守恒守恒不守恒不守恒本讲稿第十页，共七十八页四、爆炸四、爆炸现现象的特点象的特点1 1动动量量守守恒恒：由由于于爆爆炸炸是是在在极极短短的的时时间间内内完完成成的的，爆爆炸炸物物体体间间的的相相互互作作用用力力远远远远大大于于受受到到的的 ，所所以以在在爆爆炸炸过过程程中中，系系统统的的总总动动量量 2 2动动能能增增加加：在在爆爆炸炸过过

7、程程中中，由由于于有有其其他他形形式式的的能能量量(如如化化学学能能)转转化化为动为动能，所以爆炸前后系能，所以爆炸前后系统统的的总动总动能能 3 3位位置置不不变变：爆爆炸炸和和碰碰撞撞的的时时间间极极短短，因因而而作作用用过过程程中中，物物体体产产生生的的位位移移很很小小，一一般般可可忽忽略略不不计计，可可以以认认为为爆爆炸炸或或碰碰撞撞后后仍仍然然从从爆爆炸炸或或碰碰撞前的位置以新的撞前的位置以新的动动量量开开始始运动运动外力外力守恒守恒增加增加本讲稿第十一页，共七十八页五、反冲五、反冲现现象象1 1物体的不同部分在物体的不同部分在内内力作用下向力作用下向 方向方向发发生生动动量量变变化

8、化2 2反反冲冲运运动动中中，相相互互作作用用力力一一般般较较大大，通通常常可可以以用用动动量量守守恒恒定定律律来处来处理理3 3反反冲冲运运动动中中，由由于于有有其其他他形形式式的的能能转转变变为为机机械械能能，所所以以系系统统的的总动总动能能 相反相反增加增加本讲稿第十二页，共七十八页本讲稿第十三页，共七十八页一、一、动动量、量、动动能、能、动动量量变变化量的比化量的比较较 本讲稿第十四页，共七十八页因速度与参考系的选择有关，故动量也跟参考系的选择有关通常因速度与参考系的选择有关，故动量也跟参考系的选择有关通常情况下，物体的动量是相对地面而言的情况下，物体的动量是相对地面而言的本讲稿第十五

9、页，共七十八页二、二、动动量守恒定律的特点量守恒定律的特点 矢量性矢量性动动量守恒方程量守恒方程为为矢量方程矢量方程对对于作用前后物体的于作用前后物体的运动运动方向都在同一方向都在同一直直线线上的上的问题问题，应选应选取取统统一的正方向，一的正方向，与与正方向相同的正方向相同的动动量量为为正，正，相反的相反的为负为负方向未知的，可方向未知的，可设为与设为与正方向相同，列正方向相同，列动动量守恒方程，量守恒方程，通通过过解得解得结结果的正果的正负负，判定未知量的方向，判定未知量的方向相相对对性性各物体的速度必各物体的速度必须须是相是相对对同一同一参参考系的速度考系的速度(没没有特殊有特殊说说明明

10、时时，要，要选选地球地球这个参这个参考系考系)，当题设条当题设条件中各物体的速度不是相件中各物体的速度不是相对对同一同一参参考系考系时时，必，必须须适适当转换参当转换参考系，使其成考系，使其成为为相相对对同一同一参参考系的速度考系的速度本讲稿第十六页，共七十八页系系统统性性解解题时题时，选择选择的的对对象是象是满满足足条条件的系件的系统统，不是其中一，不是其中一个个物体，物体，也不是也不是题题中有几中有几个个物体就物体就选选几几个个物体物体同同时时性性动动量是一量是一个个瞬瞬时时量，量，动动量守恒指的是系量守恒指的是系统统在任一瞬在任一瞬间间的的动动量都量都相等在列相等在列动动量守恒方程量守恒

11、方程m m1 1v v1 1m m2 2v v2 2m m1 1v v1 1m m2 2v v2 2时时，等，等号号左左侧侧是作用前是作用前(或某一或某一时时刻刻)系系统内统内各物体各物体动动量的矢量和，等量的矢量和，等号号右右侧侧是作用后是作用后(或另一或另一时时刻刻)系系统内统内各物体各物体动动量的矢量和不是同量的矢量和不是同一一时时刻的刻的动动量是不能相加的量是不能相加的普适性普适性动动量守恒定律不量守恒定律不仅仅适用于低速宏适用于低速宏观观物体，而且适用于接近光速物体，而且适用于接近光速运动运动的微的微观观粒子粒子本讲稿第十七页，共七十八页三、三、碰碰撞的特点及撞的特点及规规律律1 1

12、碰碰撞的撞的种类种类及特点及特点 分分类标类标准准种类种类特点特点能量是否守恒能量是否守恒弹弹性性碰碰撞撞动动量守恒，机械能守恒量守恒，机械能守恒非非弹弹性性碰碰撞撞动动量守恒，机械能不守恒量守恒，机械能不守恒碰碰撞前后撞前后动动量是量是否共否共线线对对心心碰碰撞撞碰碰撞前后速度共撞前后速度共线线非非对对心心碰碰撞撞碰碰撞前后速度不共撞前后速度不共线线微微观观粒子的粒子的碰碰撞撞散射散射粒子相互接近粒子相互接近时并时并不不发发生直接接生直接接触触本讲稿第十八页，共七十八页2.2.碰碰撞撞现现象象满满足的足的规规律律(1)(1)动动量守恒量守恒(2)(2)机械能不增加机械能不增加(3)(3)速度

13、要合理速度要合理若若碰碰前前两两物物体体同同向向运运动动，则则应应有有v v后后 v v前前，碰碰后后原原来来在在前前的的物物体体速速度一定增大；若度一定增大；若碰碰后后两两物体同向物体同向运动运动，则应则应有有v v前前 v v后后.碰碰前前两两物体相向物体相向运动运动，碰碰后后两两物体的物体的运动运动方向不可能都不改方向不可能都不改变变本讲稿第十九页，共七十八页四、四、实验实验：验证动验证动量守恒定律量守恒定律1 1实验实验原理原理在在一一维维碰碰撞撞中中，测测出出物物体体的的质质量量m m和和碰碰撞撞前前后后物物体体的的速速度度v v、v v，找找出出碰碰撞撞前前的的动动量量p pm m

14、1 1v v1 1m m2 2v v2 2及及碰碰撞撞后后的的动动量量p p m m1 1v v 1 1m m2 2v v 2 2，看看碰碰撞前后撞前后动动量是否守恒量是否守恒本讲稿第二十页，共七十八页2 2实验实验器材器材方方案案一一：气气垫垫导导轨轨、光光电电计计时时器器、天天平平、滑滑块块(两两个个)、重重物物、弹弹簧簧片、片、细绳细绳、弹弹性性碰碰撞架、撞架、胶胶布、撞布、撞针针、橡皮泥等、橡皮泥等方方案案二二：带带细细线线的的摆摆球球(两两套套)、铁铁架架台台、天天平平、量量角角器器、坐坐标标纸纸、胶胶布等布等方方案案三三：光光滑滑长长木木板板、打打点点计计时时器器、纸纸带带、小小车

15、车(两两个个)、天天平平、撞撞针针、橡皮泥、橡皮泥方案四方案四：斜槽、小球：斜槽、小球(两个两个)、天平、天平、复写纸复写纸、白、白纸纸等等 本讲稿第二十一页，共七十八页3 3实验实验步步骤骤方案一方案一：利用：利用气垫导轨气垫导轨完成一完成一维碰维碰撞撞实验实验(1)(1)测质测质量：用天平量：用天平测测出滑出滑块质块质量量(2)(2)安装：正确安装好安装：正确安装好气垫导轨气垫导轨(3)(3)实实验验：接接通通电电源源，利利用用配配套套的的光光电电计计时时装装置置测测出出两两滑滑块块各各种种情情况况下下碰碰撞撞前前后后的的速速度度(改改变变滑滑块块的的质质量量改改变变滑滑块块的的初初速速度

16、度大大小小和和方方向向)(4)(4)验证验证：一：一维碰维碰撞中的撞中的动动量守恒量守恒本讲稿第二十二页，共七十八页方案二：利用等长悬线悬挂等大小球完成一维碰撞实验方案二：利用等长悬线悬挂等大小球完成一维碰撞实验(1)(1)测质量：用天平测出两小球的质量测质量：用天平测出两小球的质量m m1 1、m m2 2.(2)(2)安装：把两个等大小球用等长悬线悬挂起来安装：把两个等大小球用等长悬线悬挂起来(3)(3)实验：一个小球静止，拉起另一个小球，放下时它们相碰实验：一个小球静止，拉起另一个小球，放下时它们相碰(4)(4)测测速速度度：可可以以测测量量小小球球被被拉拉起起的的角角度度，从从而而算算

17、出出碰碰撞撞前前对对应应小小球的速度，测量碰撞后小球摆起的角度，算出碰撞后对应小球的速度球的速度，测量碰撞后小球摆起的角度，算出碰撞后对应小球的速度(5)(5)改变条件：改变碰撞条件，重复实验改变条件：改变碰撞条件，重复实验(6)(6)验证：一维碰撞中的动量守恒验证：一维碰撞中的动量守恒本讲稿第二十三页，共七十八页方案三：在光滑桌面上两车碰撞完成一维碰撞实验方案三：在光滑桌面上两车碰撞完成一维碰撞实验(1)(1)测质量：用天平测出两小车的质量测质量：用天平测出两小车的质量(2)(2)安安装装：将将打打点点计计时时器器固固定定在在光光滑滑长长木木板板的的一一端端，把把纸纸带带穿穿过过打打点点计计

18、时时器器，连连在在小小车车的的后后面面，在在两两小小车车的的碰碰撞撞端端分分别别装装上上撞撞针针和和橡橡皮皮泥泥(3)(3)实实验验：接接通通电电源源，让让小小车车A A运运动动，小小车车B B静静止止，两两车车碰碰撞撞时时撞撞针针插入橡皮泥中，把两小车连接成一体运动插入橡皮泥中，把两小车连接成一体运动(4)(4)测速度：通过纸带上两计数点间的距离及时间由测速度：通过纸带上两计数点间的距离及时间由v v算出速度算出速度(5)(5)改变条件：改变碰撞条件、重复实验改变条件：改变碰撞条件、重复实验(6)(6)验证：一维碰撞中的动量守恒验证：一维碰撞中的动量守恒本讲稿第二十四页，共七十八页方案四：利

19、用斜槽上滚下的小球验证动量守恒定律方案四：利用斜槽上滚下的小球验证动量守恒定律(1)(1)用天平测出两小球的质量，并选定质量大的小球为入射小球用天平测出两小球的质量，并选定质量大的小球为入射小球(2)(2)按照下图所示安装实验装置调整固定斜槽使斜槽底端水平按照下图所示安装实验装置调整固定斜槽使斜槽底端水平本讲稿第二十五页，共七十八页(3)(3)白白纸纸在在下下，复复写写纸纸在在上上且且在在适适当当位位置置铺铺放放好好记记下下重重垂垂线线所所指指的的位置位置O O.(4)(4)不不放放被被撞撞小小球球，让让入入射射小小球球从从斜斜槽槽上上某某固固定定高高度度处处自自由由滚滚下下，重重复复1010

20、次次用用圆圆规规画画尽尽量量小小的的圆圆把把所所有有的的小小球球落落点点圈圈在在里里面面圆圆心心P P就就是是小小球落点的平均位置球落点的平均位置(5)(5)把把被被撞撞小小球球放放在在斜斜槽槽末末端端，让让入入射射小小球球从从斜斜槽槽同同一一高高度度自自由由滚滚下下，使使它它们们发发生生碰碰撞撞，重重复复实实验验1010次次用用步步骤骤4 4的的方方法法，标标出出碰碰后后入入射射小小球球落落点的平均位置点的平均位置MM和被撞小球落点的平均位置和被撞小球落点的平均位置N N.如下如下图图所示所示本讲稿第二十六页，共七十八页(6)(6)连连接接ONON，测测量量线线段段OPOP、OMOM、ONO

21、N的的长长度度将将测测量量数数据据填填入入表表中中，最后代入最后代入m m1 1m m1 1m m2 2，看在，看在误误差允差允许许的范的范围内围内是否成立是否成立(7)(7)整理好整理好实验实验器材放回原器材放回原处处(8)(8)实验结论实验结论：在在实验误实验误差范差范围内围内，讨论碰讨论碰撞系撞系统统的的动动量守恒量守恒本讲稿第二十七页，共七十八页4 4注意事注意事项项(1)(1)前提前提条条件：件：碰碰撞的撞的两两物体物体应应保保证证“水平水平”和和“正正碰碰”(2)(2)方案提醒：方案提醒：若若利利用用气气垫垫导导轨轨进进行行实实验验，调调整整气气垫垫导导轨轨时时，注注意意利利用用水

22、水平平仪仪确确保保导轨导轨水平水平若若利利用用摆摆球球进进行行实实验验，两两小小球球静静放放时时球球心心应应在在同同一一水水平平线线上上，且且刚刚好接好接触触，摆线竖摆线竖直，直，将将小球拉起后，小球拉起后，两条摆线应两条摆线应在同一在同一竖竖直平面直平面内内本讲稿第二十八页，共七十八页若若利利用用长长木木板板进进行行实实验验，可可在在长长木木板板下下垫垫一一小小木木片片用用以以平平衡衡摩摩擦擦力力若若利利用用斜斜槽槽进进行行实实验验，入入射射球球质质量量要要大大于于被被碰碰球球质质量量即即：m m1 1 m m2 2，防止，防止碰碰后后m m1 1被反被反弹弹(3)(3)探究探究结论结论：寻

23、寻找的不找的不变变量必量必须须在各在各种碰种碰撞情撞情况况下都不改下都不改变变本讲稿第二十九页，共七十八页5 5误误差分析差分析(1)(1)系系统误统误差：主要差：主要来来源于装置本身是否符合要求，即：源于装置本身是否符合要求，即：碰碰撞是否撞是否为为一一维碰维碰撞撞实实验验是是否否满满足足动动量量守守恒恒的的条条件件：如如气气垫垫导导轨轨是是否否水水平平，两两球球是是否否等大，等大，长长木板木板实验实验是否平衡掉摩擦力是否平衡掉摩擦力(2)(2)偶然偶然误误差：主要差：主要来来源于源于质质量量m m和速度和速度v v的的测测量量 本讲稿第三十页，共七十八页1.1.木木块块a a和和b b用一

24、根用一根轻弹轻弹簧簧连连接起接起来来，放在光滑水平面上，放在光滑水平面上，a a紧紧靠在靠在墙墙壁上在壁上在b b上施加向左的水平力使上施加向左的水平力使弹弹簧簧压缩压缩，如右，如右图图所示，所示，当当撤去外力后，撤去外力后，下列下列说说法中正确的是法中正确的是()A Aa a尚尚未离未离开墙开墙壁前，壁前，a a和和b b组组成的系成的系统动统动量守恒量守恒B Ba a尚尚未离未离开墙开墙壁前，壁前，a a和和b b组组成的系成的系统统的的动动量不守恒量不守恒C Ca a离离开墙开墙后，后，a a、b b组组成的系成的系统动统动量守恒量守恒D Da a离离开墙开墙后，后，a a、b b组组成

25、的系成的系统动统动量不守恒量不守恒本讲稿第三十一页，共七十八页解解析析：在在a a离离开开墙墙壁壁前前的的弹弹簧簧伸伸长长过过程程中中，对对a a和和b b构构成成的的系系统统，由由于于受受到到墙墙给给a a的的弹弹力力作作用用，所所以以a a、b b构构成成的的系系统统动动量量不不守守恒恒，因因此此B B正正确确，A A错错误误；a a离离开开墙墙后后，a a、b b构构成成系系统统合合外外力力为为零零因因此此动动量量守守恒恒，故故C C正确，正确，D D错误错误答案：答案：BCBC本讲稿第三十二页，共七十八页2 2一一炮炮艇艇总总质质量量为为MM，以以速速度度v v0 0匀匀速速行行驶驶，

26、从从艇艇上上以以相相对对海海岸岸的的水水平平速速度度v v沿沿前前进进方方向向射射出出一一质质量量为为m m的的炮炮弹弹，发发射射炮炮弹弹后后艇艇的的速速度度为为v v，若若不不计计水水的的阻阻力力，则则下下列列各各关关系系式式中中正正确确的的是是_(填填选选项项前前的的编号编号)A AMMv v0 0(MMm m)v v m mv vB BMMv v0 0(MMm m)v v m m(v vv v0 0)C CMMv v0 0(MMm m)v v m m(v vv v)D DMMv v0 0MMv v m mv v本讲稿第三十三页，共七十八页解解析析：动动量量守守恒恒定定律律中中的的速速度度

27、都都是是相相对对于于同同一一参参照照物物的的，题题目目中中所所给给炮炮弹弹的的速速度度v v是是相相对对于于河河岸岸的的，即即相相对对于于地地面面的的，所所以以有有：MMv v0 0(MMm m)v v m mv v，故选项，故选项A A正确其他选项错误正确其他选项错误答案：答案：A A本讲稿第三十四页，共七十八页3 3质质量量都都为为m m的的小小球球a a、b b、c c以以相相同同的的速速度度分分别别与与另另外外三三个个质质量量都都为为MM的的静静止止小小球球相相碰碰后后，a a球球被被反反向向弹弹回回，b b球球与与被被碰碰球球粘粘合合在在一一起起仍仍沿沿原方向原方向运动运动，c c球

28、球碰碰后后静静止，止，则则下列下列说说法正确的是法正确的是()A Am m一定小于一定小于MMB Bm m可能等于可能等于MMC Cb b球球与质与质量量为为MM的球的球组组成的系成的系统损统损失的失的动动能最大能最大D Dc c球球与质与质量量为为MM的球的球组组成的系成的系统损统损失的失的动动能最大能最大本讲稿第三十五页，共七十八页解解析析：由由a a球球被被反反向向弹弹回回，可可以以确确定定三三小小球球的的质质量量m m一一定定小小于于MM；若若m m MM，则则无无论论如如何何m m不不会会被被弹弹回回当当m m与与MM发发生生完完全全非非弹弹性性碰碰撞撞时时损损失失的的动动能能最最大

29、大，b b与与MM粘粘合合在在一一起起，发发生生的的是是完完全全非非弹弹性性碰碰撞撞，则则选选项项A A、C C正确正确答案：答案：ACAC本讲稿第三十六页，共七十八页4 4(2010(2010福建卷福建卷)如下如下图图所示，一所示，一个个木箱原木箱原来静来静止在光滑水平面上，止在光滑水平面上，木箱木箱内内粗糙的底板上放着一粗糙的底板上放着一个个小木小木块块木箱和小木木箱和小木块块都具有一定的都具有一定的质质量量现现使木箱使木箱获获得一得一个个向右的初速度向右的初速度v v0 0，则则_(填选项填选项前的字母前的字母)本讲稿第三十七页，共七十八页A A小木小木块块和木箱最和木箱最终终都都将静将

30、静止止B B小木小木块块最最终将终将相相对对木箱木箱静静止，二者一起向右止，二者一起向右运动运动C C小木小木块块在木箱在木箱内内壁壁将将始始终来终来回往回往复碰复碰撞，而木箱一直向右撞，而木箱一直向右运动运动D D如如果果小小木木块块与与木木箱箱的的左左壁壁碰碰撞撞后后相相对对木木箱箱静静止止，则则二二者者将将一一起起向左向左运动运动答案：答案：B B 本讲稿第三十八页，共七十八页本讲稿第三十九页，共七十八页答案：答案：D D 本讲稿第四十页，共七十八页6.6.如下如下图图所示所示为实验为实验室中室中验证动验证动量守恒的量守恒的实验实验装置示意装置示意图图(1)(1)若若入入射射小小球球质质

31、量量为为m m1 1，半半径径为为r r1 1；被被碰碰小小球球质质量量为为m m2 2，半半径径为为r r2 2，则则()A Am m1 1m m2 2，r r1 1r r2 2B Bm m1 1m m2 2，r r1 1r r2 2C Cm m1 1m m2 2，r r1 1r r2 2D Dm m1 1m m2 2，r r1 1r r2 2本讲稿第四十一页，共七十八页(2)(2)为为 完完 成成 此此 实实 验验，以以 下下 所所 提提 供供 的的 测测 量量 工工 具具 中中 必必 需需 的的 是是_(填填下列下列对应对应的字母的字母)A A直尺直尺B B游游标标卡尺卡尺 C C天平天

32、平D D弹弹簧秤簧秤E E秒表秒表(3)(3)设设入入射射小小球球的的质质量量为为m m1 1，被被碰碰小小球球的的质质量量为为m m2 2，P P为为碰碰前前入入射射小小球球落落点点的的平平均均位位置置，则则关关系系式式(用用m m1 1、m m2 2及及图图中中字字母母表表示示)_)_ _成立，即表示成立，即表示碰碰撞中撞中动动量守恒量守恒本讲稿第四十二页，共七十八页本讲稿第四十三页，共七十八页本讲稿第四十四页，共七十八页9 9月月2727日日1616时时4343分分航航天天员员翟翟志志刚刚实实现现中中国国首首次次太太空空出出舱舱，第第次次实实现现了了中中国国人人太太空空行行走走的的梦梦想

33、想，期期间间翟翟志志刚刚共共进进行行了了1919分分3535秒秒的的太太空空行行走走，在在此此过过程程中中翟翟志志刚刚与与飞飞船船一一起起以以每每秒秒7.87.8公公里里的的速速度度“走走”过过了了9 9 165165公公里里，由由此此成成为为“走走”得得最最快快的的中中国国人人假假设设宇宇航航员员翟翟志志刚刚进进行行太太空空行行走走时时的的总总质质量量为为MM，开开始始时时他他和和飞飞船船相相对对静静止止，为为了了离离开开飞飞船船独独自自运运动动，翟翟志志刚刚利利用用所所携携带带的的氧氧气气枪枪以以每每秒秒n n次次的的频频率率向向同同一一方方向向连连续续喷喷出出气气体体，每每次次喷喷出的出

34、的气气体体质质量量为为m m，气气体体喷喷出出时时的速度的速度为为v v，则则本讲稿第四十五页，共七十八页(1)(1)当当第三次第三次喷喷出出气气体后，宇航体后，宇航员员的速度的速度达达到多大？到多大？(2)(2)开开始始喷气喷气后第后第1 1秒末，宇航秒末，宇航员员的速度的速度为为多大？多大？本讲稿第四十六页，共七十八页【思路点拨】【思路点拨】题述情境属反冲现象，宇航员和气体系统动量守恒，题述情境属反冲现象，宇航员和气体系统动量守恒，可运用动量守恒定律求解可运用动量守恒定律求解本讲稿第四十七页，共七十八页本讲稿第四十八页，共七十八页本讲稿第四十九页，共七十八页应用动量守恒定律的解题步骤应用动

35、量守恒定律的解题步骤(1)(1)明明确确研研究究对对象象，确确定定系系统统的的组组成成(系系统统包包括括哪哪几几个个物物体体及及研研究究的的过程过程)；(2)(2)进进行行受受力力分分析析，判判断断系系统统动动量量是是否否守守恒恒(或或某某一一方方向向上上是是否否守守恒恒)；(3)(3)规定正方向，确定初末状态动量；规定正方向，确定初末状态动量；(4)(4)由动量守恒定律列出得分方程；由动量守恒定律列出得分方程；(5)(5)代入数据，求出结果必要时讨论说明代入数据，求出结果必要时讨论说明本讲稿第五十页，共七十八页本讲稿第五十一页，共七十八页本讲稿第五十二页，共七十八页本讲稿第五十三页，共七十八

36、页如如图图所示是固定在水平地面上的所示是固定在水平地面上的横横截面截面为为“”“”形的光滑形的光滑长长直直导轨导轨槽，槽，槽口向上槽口向上(图为图为俯俯视图视图)槽槽内内放置一放置一个个木木质质滑滑块块，滑，滑块块的左半部是半的左半部是半径径为为R R的半的半圆圆柱形光滑凹槽，木柱形光滑凹槽，木质质滑滑块块的的宽宽度度为为2 2R R，比，比“”“”形槽的形槽的内侧宽内侧宽度度略小略小现现有一半有一半径为径为r r(r rR R)的金的金属属小球以水平初速度小球以水平初速度v v0 0冲向滑冲向滑块块，从从滑滑块块的一的一侧侧半半圆圆形槽口形槽口边缘进边缘进入已知金入已知金属属小球的小球的质质

37、量量为为m m，木，木质质滑滑块块的的质质量量为为5 m5 m，整，整个运动过个运动过程中无机械能程中无机械能损损失求：失求：本讲稿第五十四页，共七十八页(1)(1)当当金金属属小小球球滑滑离离木木质质滑滑块块时时，金金属属小小球球和和木木质质滑滑块块的的速速度度各各是是多多大；大；(2)(2)当当金金属属小小球球经经过过木木质质滑滑块块上上的的半半圆圆柱柱形形槽槽的的最最右右端端A A点点时时，金金属属小球的速度大小小球的速度大小本讲稿第五十五页，共七十八页本讲稿第五十六页，共七十八页2 21 1：(2010(2010上海卷上海卷)在核反在核反应应堆中，常用堆中，常用减减速速剂剂使快中子使快

38、中子减减速假速假设减设减速速剂剂的原子核的原子核质质量是中子的量是中子的k k倍，中子倍，中子与与原子核的每次原子核的每次碰碰撞都可看成撞都可看成是是弹弹性正性正碰碰设设每次每次碰碰撞前原子核可撞前原子核可认为认为是是静静止的，求止的，求N N次次碰碰撞后中子撞后中子速率速率与与原速率之比原速率之比解析：解析：设中子和做减速剂的物质的原子核设中子和做减速剂的物质的原子核A A的质量分别为的质量分别为m mn n和和m mA A，碰撞后速度分别为，碰撞后速度分别为v v n n和和v v A A.碰撞前后的总动量和总能量守恒，有碰撞前后的总动量和总能量守恒，有本讲稿第五十七页，共七十八页本讲稿第

39、五十八页，共七十八页某同某同学设计学设计了一了一个个用打点用打点计时计时器器研研究究动动量守恒定律的量守恒定律的实验实验：在小：在小车车A A的前端黏有橡皮泥，推的前端黏有橡皮泥，推动动小小车车A A使之做使之做匀匀速速运动运动，然后然后与与原原来静来静止止在前方的小在前方的小车车B B相相碰并碰并黏合成一体，黏合成一体，继续继续做做匀匀速速运动运动，他，他设计设计的具体装的具体装置如下置如下图图(a)(a)所示在小所示在小车车A A后后连连着着纸带纸带，电电磁打点磁打点计时计时器器电电源源频频率率为为50 50 HzHz，长长木板右端下面木板右端下面垫垫放小木片用以平衡摩擦力放小木片用以平衡

40、摩擦力 (a)(a)本讲稿第五十九页，共七十八页(1)(1)若若已已测测得得打打点点纸纸带带如如上上图图(b)(b)所所示示，并并测测得得各各计计数数点点间间距距(已已标标在在图图上上)，A A为为运运动动起起始始的的第第一一点点，则则应应选选_段段来来计计算算A A的的碰碰前前速速度度，应应选选_段段来来计计算算A A和和B B碰碰后后的的共共同同速速度度(以以上上两两空空选选填填“ABAB”或或“BCBC”或或“DCDC”或或“DEDE”)(2)(2)已已测测得得小小车车A A的的质质量量m m1 10.40 0.40 kgkg，小小车车B B的的质质量量m m2 20.20 0.20 k

41、gkg由由以以上上测测量量结结果果可可得得：碰碰前前总总动动量量p p0 0_kg_kgm/sm/s；，碰碰后后总总动动量量p p_kg_kgm/s.m/s.(b)(b)本讲稿第六十页，共七十八页解析：解析：(1)(1)从分析纸带上打点情况看，从分析纸带上打点情况看，BCBC段既表示小车做匀速运段既表示小车做匀速运动，又表示小车有较大速度，因此动，又表示小车有较大速度，因此BCBC段能较准确地描述小车段能较准确地描述小车A A在碰撞前在碰撞前的运动情况，应选用的运动情况，应选用BCBC段计算段计算A A的碰前速度从的碰前速度从CDCD段打点情况看，小车段打点情况看，小车的运动情况还没稳定，而在

42、的运动情况还没稳定，而在DEDE段内小车运动稳定，故应选段内小车运动稳定，故应选DEDE段计算碰段计算碰后后A A和和B B的共同速度的共同速度本讲稿第六十一页，共七十八页答案：答案：(1)(1)BCDEDE(2)0.420(2)0.420 0.4170.417 本讲稿第六十二页，共七十八页3 31 1：某同：某同学学用下用下图图所示的装置通所示的装置通过过半半径径相同的相同的A A、B B两两球球(m mA A m mB B)的的碰碰撞撞来验证动来验证动量守恒定律，量守恒定律，图图中中PQPQ是斜槽，是斜槽，QRQR为为水平槽水平槽实验时实验时先先使使A A球球从从斜槽上某一固定位置斜槽上某

43、一固定位置G G由由静静止止开开始始滚滚下，落到位于水平地面的下，落到位于水平地面的记记录纸录纸上，留下痕迹重上，留下痕迹重复复上述操作上述操作1010次，得到次，得到1010个个落点痕迹再把落点痕迹再把B B球球放在水平槽上靠近槽末端的地方，放在水平槽上靠近槽末端的地方，让让A A球仍球仍从从位置位置G G由由静静止止开开始始滚滚下，和下，和B B球球碰碰撞后，撞后，A A、B B球分球分别别在在记录纸记录纸上留下各自的落点痕迹重上留下各自的落点痕迹重复这种复这种操操作作1010次次图图甲中甲中O O点是水平槽末端点是水平槽末端R R在在记录纸记录纸上的垂直投影点上的垂直投影点B B球落点球

44、落点痕迹如痕迹如图图乙所示，其中米尺水平放置，且平行于乙所示，其中米尺水平放置，且平行于G G、R R、O O所在的平面，所在的平面，米尺的零点米尺的零点与与O O点点对齐对齐本讲稿第六十三页，共七十八页本讲稿第六十四页，共七十八页(1)(1)碰碰撞后撞后B B球的水平射程球的水平射程应应取取为为_cm_cm；(2)(2)在以下在以下选项选项中，中，哪哪些是本次些是本次实验实验必必须进须进行的行的测测量？量？_.(_.(填选项号填选项号)A A水平槽上未放水平槽上未放B B球球时时，测测量量A A球落点位置到球落点位置到O O点的距离点的距离B BA A球球与与B B球球碰碰撞后，撞后，测测量

45、量A A球落点位置到球落点位置到O O点的距离点的距离C C测测量量A A球或球或B B球的直球的直径径D D测测量量A A球和球和B B球的球的质质量量(或或两两球球质质量之比量之比)E E测测量量O O点相点相对对于水平槽面的高度于水平槽面的高度本讲稿第六十五页，共七十八页(3)(3)实实验验中中，对对入入射射小小球球在在斜斜槽槽上上释释放放点点的的高高低低对对实实验验影影响响的的说说法法中中正确的是正确的是()A A释释放点越低，小球受阻力越小，入射小球速度越小，放点越低，小球受阻力越小，入射小球速度越小，误误差越小差越小B B释释放放点点越越低低，两两球球碰碰后后水水平平位位移移越越小

46、小，水水平平位位移移测测量量的的相相对对误误差越小，差越小，两两球速度的球速度的测测量越准确量越准确C C释释放放点点越越高高，两两球球相相碰碰时时，相相互互作作用用的的内内力力越越大大，碰碰撞撞前前后后动动量之差越小，量之差越小，误误差越小差越小D D释释放放点点越越高高，入入射射小小球球对对被被碰碰小小球球的的作作用用力力越越大大，轨轨道道对对被被碰碰小球的阻力越小小球的阻力越小本讲稿第六十六页，共七十八页解解析析：(1)(1)如如题题图图所所示示，用用一一尽尽可可能能小小的的圆圆把把小小球球落落点点圈圈在在里里面面，由此可见圆心由此可见圆心C C的位置是的位置是65.7 cm.65.7

47、cm.这也是小球落点的平均位置这也是小球落点的平均位置(2)(2)本本实实验验中中要要测测量量的的数数据据有有：两两个个小小球球的的质质量量m m1 1、m m2 2，三三个个落落点点的距离的距离s s1 1、s s2 2、s s3 3，所以应选，所以应选A A、B B、D.D.(3)(3)入入射射球球的的释释放放点点越越高高，入入射射球球碰碰前前速速度度越越大大，相相碰碰时时内内力力越越大大，阻阻力力的的影影响响相相对对减减小小，可可以以较较好好地地满满足足动动量量守守恒恒的的条条件件也也有有利利于于减减少少测量水平位移时的相对误差，从而使实验的误差减小，选项测量水平位移时的相对误差，从而使

48、实验的误差减小，选项C C正确正确答案：答案：(1)65.7(65.5(1)65.7(65.565.965.9均可均可)(2)A(2)A、B B、D D(3)C(3)C 本讲稿第六十七页，共七十八页本讲稿第六十八页，共七十八页1 1(2011(2011广广东东广广州州)物物体体动动量量变变化化量量的的大大小小为为5 5 kgkgm/sm/s，这这说说明明()A A物体的物体的动动量在量在减减小小B B物体的物体的动动量在增大量在增大C C物体的物体的动动量大小也可能不量大小也可能不变变 D D物体的物体的动动量大小一定量大小一定变变化化解解析析：动动量量是是矢矢量量，动动量量变变化化了了5 5

49、 kgkgm/sm/s，物物体体动动量量的的大大小小可可能能在在增增加加，也也可可能能在在减减小小，还还可可能能不不变变，如如物物体体以以大大小小为为5 5 kgkgm/sm/s的的动动量量做做匀匀速速圆圆周周运运动动时时，物物体体的的动动量量大大小小保保持持不不变变，当当末末动动量量方方向向与与初初动动量量方方向间的夹角为向间的夹角为6060 时，物体的动量变化量的大小为时，物体的动量变化量的大小为5kg5kgm/s.m/s.答案：答案：C C本讲稿第六十九页，共七十八页2 2(2011(2011福福建建厦厦门门)a a、b b两两球球在在光光滑滑的的水水平平面面上上沿沿同同一一直直线线发发

50、生生正正碰碰，作作用用前前a a球球动动量量p pa a30 30 kgkgm/sm/s，b b球球动动量量p pb b0 0，碰碰撞撞过过程程中中，a a球球的的动动量量减减少了少了20 kg20 kgm/sm/s，则则作用后作用后b b球的球的动动量量为为()A A20 kg20 kgm/sm/sB B10 kg10 kgm/sm/sC C20 kg20 kgm/s m/s D D30 kg30 kgm/sm/s解解析析：碰碰撞撞过过程程中中，a a球球的的动动量量减减少少了了20 20 kgkgm/sm/s，故故此此时时a a球球的的动动量量是是10 10 kgkgm/sm/s，a a、