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1、 1. 子彈打木塊模型 (1) 系統(tǒng)合外力可看為零,因此動(dòng)量守恒 (2) 系統(tǒng)初動(dòng)量不為零(一般為一靜一動(dòng)),末動(dòng)量也不為零 (3) 兩者發(fā)生的相對(duì)位移等于子彈入射深度(穿出木塊時(shí)為木塊寬度) (4) 全過(guò)程損失的動(dòng)能可用公式Ekfs相對(duì)兩種經(jīng)典模型兩種經(jīng)典模型 2. “人船模型” (1) 系統(tǒng)原來(lái)靜止,因相互作用,一物體的運(yùn)動(dòng)使另一物體跟著運(yùn)動(dòng)起來(lái) (2) 特點(diǎn):系統(tǒng)總動(dòng)量守恒 (3) s人、s船分別為人和船相對(duì)于同一參考系的位移量,則有m人s人M船s船 原來(lái)靜止的船上,人由船頭走向船尾,在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中人與船組成的系統(tǒng)合外力始終為零,所以動(dòng)量始終守恒,總動(dòng)量始終為零,即人的動(dòng)量與船的動(dòng)量始終相
2、等: 典題演示1如圖所示,質(zhì)量都為M的A、B船在靜水中均以速率v0向右勻速行駛,一質(zhì)量為m的救生員站在A船的船尾現(xiàn)救生員以水平速度v,向左躍上B船并相對(duì)B船靜止, 不計(jì)水的阻力救生員躍上B船后,求: (1) 救生員和B船的總動(dòng)量大小 【答案】 Mv0mv (2) A船的速度大小 典題演示2如圖所示, ABCD是由兩部分光滑軌道平滑連接在一起組成的,AB為水平軌道,BCD是半徑為R的半圓弧軌道,R0.5m.質(zhì)量為M0.99 kg的小物塊,靜止在AB軌道上,一顆質(zhì)量為m0.01kg子彈水平射入物塊但未穿出,物塊與子彈一起運(yùn)動(dòng),恰能貼著軌道內(nèi)側(cè)通過(guò)最高點(diǎn)從D點(diǎn)飛出取重力加速度g10m/s2,求: (
3、1) 物塊與子彈一起剛滑上圓弧軌道B點(diǎn)的速度 【答案】 5m/s (2) 子彈擊中物塊前的速度 【答案】 500m/s (3) 系統(tǒng)損失的機(jī)械能 【答案】 1237.5JBD 變式訓(xùn)練2如圖所示,質(zhì)量分別為M10.99 kg和M21 kg的木塊靜置在光滑水平地面上,兩木塊間夾一輕質(zhì)彈簧,一粒質(zhì)量m10 g的子彈以v0100 m/s的速度打入木塊M1中,當(dāng)子彈在木塊M1中相對(duì)靜止的瞬間求: (1) 木塊M1速度的大小 【答案】 1 m/s (2) 彈簧被壓縮到最短瞬間木塊M2的速度 【答案】 0.5 m/s (3) 彈簧的最大彈性勢(shì)能 【答案】 0.25 J 1. 應(yīng)用動(dòng)量定理和動(dòng)能定理時(shí),研究
4、對(duì)象一般是單個(gè)物體,而應(yīng)用動(dòng)量守恒定律和機(jī)械能守恒定律時(shí),研究對(duì)象必定是系統(tǒng);此外,這些規(guī)律都是運(yùn)用于物理過(guò)程,而不是對(duì)于某一狀態(tài)(或時(shí)刻)因此,在用它們解題時(shí),首先應(yīng)選好研究對(duì)象和研究過(guò)程對(duì)象和過(guò)程的選取直接關(guān)系到問(wèn)題能否解決以及解決起來(lái)是否簡(jiǎn)便選取時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn):動(dòng)量和能量觀點(diǎn)的綜合應(yīng)用動(dòng)量和能量觀點(diǎn)的綜合應(yīng)用 (1) 選取研究對(duì)象和研究過(guò)程,要建立在分析物理過(guò)程的基礎(chǔ)上臨界狀態(tài)往往應(yīng)作為研究過(guò)程的開始或結(jié)束狀態(tài) (2) 要能視情況對(duì)研究過(guò)程進(jìn)行恰當(dāng)?shù)睦硐牖幚?(3) 可以把一些看似分散的、相互獨(dú)立的物體圈在一起作為一個(gè)系統(tǒng)來(lái)研究,有時(shí)這樣做,可使問(wèn)題大大簡(jiǎn)化 (4) 有的問(wèn)題,可以選
5、取這部分物體作研究對(duì)象,也可以選取那部分物體作研究對(duì)象;可以選這個(gè)過(guò)程作研究過(guò)程,也可以選那個(gè)過(guò)程作研究過(guò)程;這時(shí),首選大對(duì)象、長(zhǎng)過(guò)程 2. 確定對(duì)象和過(guò)程后,就應(yīng)在分析的基礎(chǔ)上選用物理規(guī)律來(lái)解題,規(guī)律選用的一般原則是: (1) 對(duì)單個(gè)物體,宜選用動(dòng)量定理和動(dòng)能定理,其中涉及時(shí)間的問(wèn)題,應(yīng)選用動(dòng)量定理,而涉及位移的應(yīng)選用動(dòng)能定理 (2) 若是多個(gè)物體組成的系統(tǒng),優(yōu)先考慮兩個(gè)守恒定律 (3) 若涉及系統(tǒng)內(nèi)物體的相對(duì)位移(路程)并涉及摩擦力的,要考慮應(yīng)用能量守恒定律 典題演示3如圖所示,在離地面H5.45m的O處用長(zhǎng)L0.45m的不可伸長(zhǎng)的細(xì)線掛一質(zhì)量為0.09kg的爆竹(火藥質(zhì)量忽略不計(jì)),把爆
6、竹拉起至D點(diǎn)使細(xì)線水平伸直,點(diǎn)燃導(dǎo)火線后將爆竹靜止釋放,爆竹剛好到達(dá)最低點(diǎn)B時(shí)炸成質(zhì)量相等的兩塊,一塊朝相反方向水平拋出,落到地面上的A處,拋出的水平距離s5m.另一塊仍系在細(xì)線上繼續(xù)做圓周運(yùn)動(dòng),空氣阻力忽略不計(jì),取g10m/s2.求: (1) 爆竹爆炸前瞬間的速度大小v0. 【答案】 3 m/s (2) 繼續(xù)做圓周運(yùn)動(dòng)的那一塊在B處對(duì)細(xì)線的拉力T的大小 【答案】 12.55 N (3) 火藥爆炸釋放的能量E. 【答案】 2.88 J 1. 幾個(gè)概念 (1) 光電子:在光電效應(yīng)中,被光從金屬中“打”出的電子 (2) 光電流:光電子形成的電流 (3) 飽和光電流:在一定頻率與強(qiáng)度的光照射下的最大
7、光電流,不再隨電壓的升高而增大有關(guān)光電效應(yīng)的幾個(gè)概念及其對(duì)應(yīng)關(guān)系有關(guān)光電效應(yīng)的幾個(gè)概念及其對(duì)應(yīng)關(guān)系 (5) “光電子的最大初動(dòng)能”與“光電子的動(dòng)能”:光照射到金屬表面時(shí),電子吸收光子的能量,就可能向各個(gè)方向運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)過(guò)程中要克服原子核和其他原子的阻礙而損失一部分能量,剩余部分能量轉(zhuǎn)化為光電子的初動(dòng)能所以金屬表面的電子,只需克服原子核的引力做功就能從金屬表面逸出,那么這些光電子具有最大初動(dòng)能,其值為EkmhW(式中W為金屬的逸出功)而不從金屬表面發(fā)射的光電子,在逸出的過(guò)程中損失的能量會(huì)更多,所以此時(shí)光電子的動(dòng)能EkEkm. 典題演示4以往我們認(rèn)識(shí)的光電效應(yīng)是單光子光電效應(yīng),即一個(gè)電子只能短時(shí)間內(nèi)
8、吸收到一個(gè)光子而從金屬表面逸出強(qiáng)激光的出現(xiàn)豐富了人們對(duì)于光電效應(yīng)的認(rèn)識(shí),用強(qiáng)激光照射金屬,由于其光子密度極大,一個(gè)電子在短時(shí)間內(nèi)吸收多個(gè)光子成為可能,從而形成多光子光電效應(yīng),這已被實(shí)驗(yàn)證實(shí)光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)裝置示意圖如圖所示用頻率為的普通光源照射陰極K,沒(méi)有發(fā)生光電效應(yīng),換同樣頻率為的強(qiáng)激光照射陰極K,則發(fā)生了光電效應(yīng);此時(shí),若加上反向電壓U,即將陰極K接電源正極,陽(yáng)極A接電源負(fù)極,在KA之間就形成了使光電子減速的電場(chǎng),逐漸增大U,光電流會(huì)逐漸減??;當(dāng)光電流恰好減小到零時(shí),所加反向電壓U可能是下列的(其中W為逸出功,h為普朗克常量,e為電子電荷量)()B 變式訓(xùn)練4用同一光電管研究a、b兩種單色光產(chǎn)
9、生的光電效應(yīng),得到光電流I與光電管兩極間所加電壓U的關(guān)系如圖所示則這兩種光() A. 照射該光電管時(shí)a光使其逸出的光電子最大初動(dòng)能大 B. b光光子能量比a大 C. 用b光照射光電管時(shí),金屬的逸出功大 D. 達(dá)到飽和光電流時(shí),用a光照射光電管單位時(shí)間內(nèi)逸出的光電子數(shù)多BD與能級(jí)有關(guān)的能量問(wèn)題與能級(jí)有關(guān)的能量問(wèn)題 4. 氫原子能級(jí)躍遷問(wèn)題的注意事項(xiàng) (1) 每個(gè)氫原子每次躍遷能吸收或輻射一個(gè)特定頻率的光子比如吸收能量時(shí),如果光子的能量足夠大,則吸收后一定發(fā)生電離;如果光子能量恰好滿足量子化的條件,則剛好全部被吸收;如果光子能量吸收后不足以產(chǎn)生躍遷或電離,則這種光子不會(huì)被吸收 (2) 一群原子和一
10、個(gè)原子在處理問(wèn)題的時(shí)候是有區(qū)別的氫原子核外只有一個(gè)電子,這個(gè)電子在某個(gè)時(shí)刻只能處在某一個(gè)可能的軌道上,在某段時(shí)間內(nèi),由某一軌道躍遷到另一軌道時(shí),可能的情況只有一種但是如果有大量的氫原子,這些原子的核外電子躍遷時(shí)就會(huì)有各種情況出現(xiàn)了 (3) 計(jì)算氫原子能級(jí)躍遷放出或吸收光子的頻率和波長(zhǎng)時(shí),要注意能級(jí)的能量值均為負(fù)值,且單位應(yīng)為“eV”,計(jì)算時(shí)需要換算成“J” 典題演示5(1) 能量為Ei的光子照射基態(tài)氫原子,剛好可使該原子中的電子成為自由電子這一能量Ei稱為氫的電離能現(xiàn)用一頻率為的光子從基態(tài)氫原子中擊出了一電子,該電子在遠(yuǎn)離核以后速度的大小為_(用光子頻率、電子質(zhì)量m、氫原子的電離能Ei和普朗克
11、常量h表示) (2) 氫原子在基態(tài)時(shí)軌道半徑r10.531010 m,能量E113.6 eV,求氫原子處于基態(tài)時(shí):(已知e1.61019 C,k9.0109 Nm2/C2,h6.631034 Js) 電子的動(dòng)能 【答案】 13.6 eV 原子的電勢(shì)能 【答案】 27.2 eV 用波長(zhǎng)是多少的光照射可使其電離 【答案】 9.14108 m 【答案】 0.85 eV (2) 求電子在n4軌道上運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能 【答案】 0.85 eV (3) 若要使處于n2的氫原子電離,至少要用頻率多大的光照射氫原子? 【答案】 8.211014 Hz 動(dòng)量守恒定律、能量守恒定律是自然界普遍適用的基本規(guī)律之一大到天體,
12、小到微觀粒子,無(wú)論相互作用的是什么性質(zhì)的力,動(dòng)量守恒定律都是適用的因此動(dòng)量守恒定律也適用于原子或原子核之間的相互作用 解答時(shí)應(yīng)用的規(guī)律為:核反應(yīng)與動(dòng)量守恒定律、能量守恒定律的綜合應(yīng)用核反應(yīng)與動(dòng)量守恒定律、能量守恒定律的綜合應(yīng)用 1. 質(zhì)量數(shù)守恒:參加反應(yīng)前各物質(zhì)質(zhì)量數(shù)之和,等于反應(yīng)后各物質(zhì)質(zhì)量數(shù)之和 2. 電荷守恒定律:電荷既不會(huì)消滅,也不會(huì)創(chuàng)生,只會(huì)從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體,在轉(zhuǎn)移的過(guò)程中,電荷總量不變 3. 動(dòng)量守恒定律:系統(tǒng)不受外力或所受的外力之和為零(或系統(tǒng)內(nèi)力遠(yuǎn)大于系統(tǒng)外力),系統(tǒng)的動(dòng)量保持不變 4. 機(jī)械能守恒定律:在彈性碰撞中,碰撞前后系統(tǒng)總機(jī)械能保持不變 5. 能量守恒定律:能量不會(huì)消滅,也不會(huì)創(chuàng)生,它只會(huì)從一種形式轉(zhuǎn)化為別的形式,或從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到別的物體,在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過(guò)程中,能的總量保持不變 (2) 已知衰變放出的光子的動(dòng)量可忽略,求粒子的動(dòng)能 【答案】 5.034 MeV 【答案】 3.26 MeV (2) 若兩個(gè)氘核以相等的動(dòng)能0.35 MeV發(fā)生對(duì)心碰撞即可發(fā)生上述核反應(yīng),且釋放的核能全部轉(zhuǎn)化為機(jī)械能,則反應(yīng)中生成的He核和中子的動(dòng)能各是多少? 【答案】 He核的動(dòng)能為 0.99 MeV,中子的動(dòng)能為2.97 MeV