江苏省近年高考物理大一轮复习 第十四章选修35教师用书整理.docx

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江苏省近年高考物理大一轮复习第十四章选修35教师用书整理

江苏省2017高考物理大一轮复习第十四章（选修3-5）教师用书

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第十四章（选修3—5）

考试说明

内容

要求

说明

命题趋势

动量　动量守恒定律

Ⅰ

　　选修3—5模块在江苏高考方案中单独考查，整体来说,容易题两道,中等难度题一道。

在一轮复习过程中,要严格按照考试说明，认真研读教材，因为3-5教材有很多知识点,但有些知识点江苏高考不涉及，如动量定理、康普顿效应、核电站等.需要特别指出的是:

对动量守恒定律的简单计算、质能方程的字母计算同学们还需要掌握,因为通过简单计算可以熟悉公式，知道公式的含义

动量守恒定律部分要注意矢量计算，该部分只有一个实验:

验证动量守恒定律；波粒二象性部分要知道黑体辐射规律和量子化的建立历程，物质波的发现过程和相关公式，光电效应现象和分析，光电效应方程的计算，结合光电管分析的问题;原子结构部分知道α粒子散射实验及其结论，掌握以氢原子能级图为基础,分析能级间跃迁时吸收或放出光子的问题;原子核部分考查的内容是核反应方程式,处理时关键是要抓住反应前后的质量数与电荷数守恒，有时也会涉及一些关于原子核内部的问题,比如半衰期问题，熟练掌握这部分知识点,并能简单应用

验证动量守恒定律（实验、探究）

Ⅰ

弹性碰撞和非弹性碰撞

Ⅰ

只限于一维碰撞的问题

原子核式结构模型

Ⅰ

氢原子光谱　原子的能级

Ⅰ

原子核的组成

Ⅰ

原子核的衰变　半衰期

Ⅰ

放射性同位素　放射性的应用与防护

Ⅰ

核力与结合能　质量亏损

Ⅰ

核反应方程

Ⅰ

裂变反应　聚变反应　链式反应

Ⅰ

普朗克能量子假说　黑体和黑体辐射

Ⅰ

光电效应

Ⅰ

光的波粒二象性　物质波

Ⅰ

知识网络

第1讲　动量守恒定律及其应用

（本讲对应学生用书第216219页）

考纲解读

1。

明确探究动量守恒的基本思路,知道四种基本的探究案例。

2.理解动量的概念，知道动量是矢量。

3。

理解动量守恒定律,知道动量守恒定律成立的条件。

4。

能用动量守恒定律计算简单的碰撞问题。

基础梳理

1.探究动量守恒的实验思路

（1）设置两个物体碰撞前沿同一直线运动，碰撞后仍沿同一直线运动,也就是做一维碰撞。

在一维碰撞的情况下，与物体运动有关的物理量只有物体的质量和物体的速度.设两个物体的质量分别为m1、m2,碰撞前的速度分别为v1、v2,碰撞后的速度分别为v’1、v’2。

如果速度与我们设定的方向一致,取正值，否则取负值.

碰撞前后哪个物理量可能是不变的？

大致有以下几种可能供同学们去研究.

①m1v1+m2v2=m1v'1+m2v’2

②m1+m2=m1v'+m2v’

③+=+

也许还有……

（2）碰撞可能有很多情形:

①两个质量相同的物体相碰撞；②两个质量相差很大的物体相碰撞;③两个速度大小相同、方向相反的物体相碰撞,一个运动物体与一个静止物体相碰撞;④两个物体碰撞时，可能碰后分开，也可能粘在一起不再分开等。

（3）寻找不变量:

在各种碰撞的情况下都不改变。

2.四种基本探究案例

（1）方案一：

利用气垫导轨实现一维碰撞.

①质量的测量:

用天平测量.

②速度的测量：

v=,式中Δx为滑块挡光片的宽度，Δt为数字计时器显示的滑块（挡光片）经过光电门的时间。

③各种碰撞情景实现：

利用弹簧片、细绳、弹性碰撞架、胶布、撞针、橡皮泥设计各种类型的碰撞，利用滑块上加重物的方法改变碰撞物体的质量.

（2）方案二:

利用等长悬线悬挂等大的小球实现一维碰撞。

①质量的测量：

用天平测量。

②速度的测量：

可以测量小球被拉起的角度,从而算出碰撞前对应小球的速度，测量碰撞后小球摆起的角度，算出碰撞后对应小球的速度。

③不同碰撞情况的实现:

用贴胶布的方法增大两球碰撞时的能量损失.

（3）方案三:

利用小车在光滑桌面上碰撞另一静止小车实现一维碰撞.

①质量的测量：

用天平测量.

②速度的测量:

v=，Δx是纸带上两计数点间的距离，可用刻度尺测量，Δt为小车经过Δx所用的时间，可由打点间隔算出.

（4）方案四:

利用斜槽上滚下的小球验证动量守恒定律.

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。

②按照如图所示安装实验装置,调整固定斜槽使斜槽底端水平。

③白纸在下，复写纸在上，在适当位置铺放好.记下重垂线所指的位置O。

④不放被撞小球,让入射小球从斜槽上某固定高度处自由滚下,重复10次。

用圆规画尽量小的圆把所有的小球落点圈在里面，圆心P就是小球落点的平均位置。

⑤把被撞小球放在斜槽末端,让入射小球从斜槽同一高度自由滚下,使它们发生碰撞,重复实验10次.用步骤④的方法标出碰后入射小球落点的平均位置M和被碰小球落点的平均位置N,如图所示.

⑥连接ON，测量线段OP、OM、ON的长度。

将测量数据填入表中.最后代入m1=m1+m2,看在误差允许的范围内等式是否成立。

3。

动量:

运动物体的　　　　和　　　　的乘积。

公式为p=　　　　. 

4.动量守恒定律:

一个系统不受　　　　或者所受　　　　为零,则这个系统的总动量保持不变。

5.碰撞:

两个物体在　　　　时间内发生相互作用,这种情况称为碰撞. 

6。

分类

（1）从形式分：

①对心碰撞：

碰撞前后物体的速度在　　　　上. 

②非对心碰撞：

碰撞前后物体的速度不在　　　　上。

（2）从能量分:

①完全弹性碰撞:

在弹性力作用下，系统内只产生机械能的　　　　，无机械能损失. 

②非弹性碰撞：

受非弹性力作用,使　　　　机械能转化为物体内能。

3.质量　速度　mv

4.外力　外力的矢量和

5.极短

6.

（1）一条直线　一条直线　

（2）转移　部分

对动量概念的理解　　　 

1.动量

（1）动量是描述物体运动的量，定义为物体质量和运动速度的乘积，符号是p,即p=mv.

（2）动量是矢量，它的方向与物体运动的速度方向相同,在一维问题中,用正、负号表示动量的方向.

（3）动量是状态量，p=mv中的速度是瞬时速度。

通常以地面为参考系。

（4）在国际单位中，动量的单位是kg·m/s。

2。

动量的变化量

（1）在一个过程中物体末状态的动量与初状态的动量的矢量差叫物体动量的变化,用Δp表示。

（2）动量的变化Δp是一个矢量，它的方向可以由初、末状态的动量大小及方向确定.初动量p、动量变化Δp和末动量p’满足平行四边形关系,即以表示p和Δp的有向线段为邻边作平行四边形，其对角线表示的就是末动量p'。

在一维情况下，可以规定一个正方向，用正、负号表示初、末动量的方向,则Δp=p'—p.

（3）动量的变化Δp是一个过程量，它与一个物理过程相对应.

3.动量、动能、动量变化量的比较

　　名称

项目　　

动量

动能

动量变化量

定义

物体的质量和速度的乘积

物体由于运动而具有的能量

物体末动量与初动量的矢量差

定义式

p=mv

Ek=mv2

Δp=p'-p

矢标性

矢量

标量

矢量

特点

状态量

状态量

过程量

关联方程

Ek=,Ek=pv,p=，p=

典题演示1　下列关于动量及其变化的说法中，正确的是（　　）

A。

两物体的动量相等，动能也一定相等

B.物体动能发生变化,动量也一定发生变化

C.动量变化的方向一定与初、末动量的方向都不同

D.动量变化的大小不可能等于初、末状态动量大小之和

【解析】由动量和动能的关系Ek=可知,当动量p相等时,动能Ek不一定相等,A错；当动能Ek=mv2变化时,速度v的大小一定变化，动量p=mv一定变化,B正确;当物体以一定的初速度做匀加速直线运动过程中,Δp的方向与p初、p末均相同，C错;当物体在水平面上以一定的速度与竖直挡板碰撞后沿与原速度相反的方向弹回的过程中,动量变化的大小等于初、末状态动量大小之和,D错。

【答案】B

对动量守恒定律的理解与应用　　　 

1.动量守恒定律的“五性”

（1）矢量性：

定律的表达式是一个矢量式。

①该式说明系统的总动量在相互作用前后不仅大小相等，而且方向也相同。

②在求初、末状态系统的总动量p=p1+p2+…和p’=p1'+p2'+…时,要按矢量运算法则计算.如果各物体动量的方向在同一直线上，要选取正方向，将矢量运算转化为代数运算。

（2）相对性：

动量守恒定律中,系统中各物体在相互作用前后的动量必须相对于同一惯性系，各物体的速度通常均为对地的速度.

（3）条件性：

动量守恒定律是有条件的，应用时一定要首先判断系统是否满足守恒条件。

动量守恒定律的适用对象是系统,注意成立的条件是系统不受外力或所受外力为零，因此,要分清系统中的物体所受的力哪些是内力，哪些是外力.在同一物理过程中，系统的动量是否守恒,与系统的选取密切相关，因此,利用动量守恒定律解决问题时，一定要明确在哪些过程中哪些物体组成的系统的动量是守恒的,也就是要明确研究对象和研究过程.

（4）同时性:

动量守恒定律中p1、p2、…必须是系统中各物体在相互作用前同一时刻的动量，p1’、p2'、…必须是系统中各物体在相互作用后同一时刻的动量。

（5）普适性：

动量守恒定律不仅适用于两个物体组成的系统，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.动量守恒定律的不同表达形式

（1）p=p’,系统相互作用前的总动量p等于相互作用后的总动量p’.

（2）m1v1+m2v2=m1v'1+m2v’2，相互作用的两个物体组成的系统,作用前的动量的矢量和等于作用后的动量的矢量和。

（3）Δp1=-Δp2，相互作用的两个物体动量的增量等大反向。

（4）Δp=0，系统总动量的增量为零。

3。

应用动量守恒定律解题的步骤

（1）明确研究对象，确定系统的组成（系统包括哪几个物体及研究的过程）。

（2）进行受力分析，判断系统动量是否守恒（或某一方向上动量是否守恒）。

（3）规定正方向，确定初、末状态的动量.

（4）由动量守恒定律列出方程。

（5）代入数据求出结果,必要时讨论说明.

典题演示2　（2016·南京、盐城、连云港二模）如图所示,木块A和半径r=0.5m的四分之一光滑圆轨道B静置于光滑水平面上，A、B质量mA=mB=2。

0kg,现让A以v0=6m/s的速度水平向右运动，之后与墙壁碰撞,碰撞时间为t=0。

2s。

碰后速度大小变为v1=4m/s.取重力加速度g=10m/s2。

求:

（1）A与墙壁碰撞过程中,墙壁对木块平均作用力的大小.

（2）A滑上圆轨道B后到达最大高度时的共同速度大小。

【解析】

（1）A与墙碰撞过程，规定水平向左为正,对A由动量定理有Ft=mAv1—mA（-v0）,

解得F=100N。

（2）A从返回到滑上B到最高度的过程,A、B系统水平方向动量守恒有mAv1=（mA+mB）v2,

解得v2=2m/s.

【答案】

（1）100N　

（2）2m/s

典题演示3　（2015·南通一模）如图所示，A和B两小车静止在光滑的水平面上，质量分别为m1、m2，A车上有一质量为m0的人，以速度v0水平向右跳上B车，并与B车相对静止.求:

（1）人跳离A车后，A车的速度大小和方向.

（2）人跳上B车后,A、B两车的速度大小之比。

【解析】

（1）设人跳离A车后，A车的速度为vA,研究A车和人组成的系统,以向右为正方向，由动量守恒定律有

m1vA+m0v0=0,

解得vA=—v0，

负号表示A车的速度方向向左.

（2）研究人和B车，由动量守恒定律有

m0v0=（m0+m2）vB，

解得vB=v0，则=.

【答案】

（1）—v0,向左　

（2）

弹性碰撞与非弹性碰撞　　　 

1.完全弹性碰撞:

动量守恒、初末总动能不变，即

m1v1+m2v2=m1v’1+m2v’2,

m1+m2=m1v'+m2v'.

2.完全非弹性碰撞:

碰撞结束后，两物体合二为一,动量守恒，动能损失最大，即

m1v1+m2v2=（m1+m2）v,

m1+m2-（m1+m2）v2=ΔEkm。

3.一般碰撞：

动量守恒，动能有损失.

4。

碰撞现象满足的三个规律：

（1）动量守恒；

（2）机械能不增加;（3）速度要合理:

若碰前两物体同向运动，则应有v后〉v前,碰后原来在前的物体速度一定增大；若碰后两物体同向运动,则应有v’前≥v'后;若碰前两物体相向运动，碰后两物体的运动方向不可能都不改变.

典题演示4　（2016·苏锡常镇三模）在某次斯诺克比赛中,白球以4m/s速度推出,与正前方另一静止的相同质量的红球发生对心正碰,碰撞后红球的速度为3m/s，运动方向与白球碰前的运动方向相同，不计球与桌面间的摩擦。

（1）求碰后瞬间白球的速度。

（2）试通过计算说明该碰撞是弹性碰撞还是非弹性碰撞.

【解析】

（1）两球碰撞过程，动量守恒，以两球组成的系统为研究对象，以白球的初速度方向为正方向,由动量守恒得

mv白=mv红+mv'白,

代入数据,计算得v'白=1m/s。

（2）碰撞前动能是Ek=m=8m，

碰撞后的动能是E’k=m+mv=5m，

由此可知，碰前动能大于碰后动能,该碰撞为非弹性碰撞。

【答案】

（1）1m/s　

（2）略

典题演示5　（2016·苏北四市一模）光滑水平面上质量为1kg的小球A以2.0m/s的速度与同向运动的速度为1。

0m/s、质量为2kg的大小相同的小球B发生正碰,碰撞后小球B以1。

5m/s的速度运动.求：

（1）碰后A球的速度。

（2）碰撞过程中A、B系统损失的机械能。

【解析】

（1）mAvA+mBvB=mAv’A+mBv'B,

代入数据解得v'A=1。

0m/s。

（2）E损=mA+mB—mA-mBv,

代入数据解得E损=0.25J。

【答案】

（1）1。

0m/s　

（2）0。

25J

探究动量守恒的实验思路　　　 

实验有四个基本设计方案,实验注意事项为:

1.若利用气垫导轨进行实验,调整气垫导轨时,注意利用水平仪确保导轨水平.

2.若利用摆球进行实验，两小球静止悬挂时球心应在同一水平线上，且刚好接触，摆线竖直，将小球拉起后，两条摆线应在同一竖直面内。

3.若利用长木板进行实验,可在长木板下垫一小木片用来平衡摩擦力.

4。

若利用斜槽进行实验，安装实验装置时，应注意调整斜槽使其底端水平。

典题演示6　某同学设计了一个“用电磁打点计时器验证动量守恒定律”的实验:

在小车A的前端黏有橡皮泥,推动小车A使之做匀速运动,然后与原来静止在前方的小车B相碰并合成一体,继续做匀速运动。

他设计的装置如图甲所示.在小车A后连着纸带，电磁打点计时器所用电源频率为50Hz,长木板下垫着小木片以平衡摩擦力.

甲

乙

（1）若已测得打点纸带如图乙所示，并测得各计数点的间距（已标在图上）。

A为运动的起点,则应选　　　　段来计算A碰前的速度，应选　　　　段来计算A和B碰后的共同速度。

（以上两空填“AB"“BC”“CD”或“DE”） 

（2）已测得小车A的质量m1=0。

4kg，小车B的质量m2=0.2kg，则碰前两小车的总动量为　　　　kg·m/s，碰后两小车的总动量为　　　　kg·m/s。

【解析】

（1）从分析纸带上打点情况看，BC段既表示小车做匀速运动，又表示小车有较大速度,因此BC段能较准确地描述小车A在碰撞前的运动情况，应选用BC段计算A的碰前速度。

从CD段打点情况看,小车的运动情况还没稳定，而在DE段小车运动稳定,故应选用DE段计算碰后A和B的共同速度。

（2）小车A在碰撞前的速度

v0==m/s=1。

050m/s.

小车A在碰撞前的动量

p0=mAv0=0.4×1.050kg·m/s=0.420kg·m/s.

碰撞后A、B的共同速度

v==m/s=0。

695m/s。

碰撞后A、B的总动量

p=（mA+mB）v=（0。

2+0。

4）×0.695kg·m/s=0.417kg·m/s.

【答案】

（1）BC　DE　

（2）0.420　0。

417

1.如图所示，木块a和b用一根轻弹簧连接起来,放在光滑水平面上,a紧靠在墙壁上,在b上施加向左的水平力使轻质弹簧压缩。

对a、b和轻弹簧组成的系统,当撤去外力后，下列说法中正确的是（　　）

A。

a尚未离开墙壁前,系统动量守恒

B。

a尚未离开墙壁前,系统动量不守恒

C.a离开墙壁后,系统动量守恒

D。

a离开墙壁后，系统动量不守恒

【解析】动量守恒定律的适用条件是不受外力或所受合外力为零。

a尚未离开墙壁前，系统受到墙壁对它的作用力,不满足动量守恒条件;a离开墙壁后,系统所受合外力为零，动量守恒。

【答案】BC

2.如图所示，在光滑的水平面上有一静止的小车,甲、乙两人站在小车左、右两端，当二人同时相向而行时,发现小车向右运动。

下列说法中正确的是（　　）

A。

乙的速度必定大于甲的速度

B。

甲的质量必定大于乙的质量

C。

从数值上，乙的动量必定大于甲的动量

D。

甲、乙的动量之和必定不为零

【解析】根据甲、乙二人和小车构成的系统动量守恒，由题知小车向右运动，表明甲、乙二人的总动量向左，从数值上,乙的动量大于甲的动量,C、D正确；甲、乙的质量和速度无法判断，故A、B错误.

【答案】CD

3.（2016·金陵中学）如图,质量为M的小船在静止水面上以速率v0向右匀速行驶，一质量为m的救生员站在船尾,相对小船静止。

若救生员以相对水面速率v水平向左跃入水中,则救生员跃出后小船的速率为（　　）

A。

v0+v　　　　B。

v0-v

C。

v0+（v0+v）D。

v0+（v0-v）

【解析】设水平向右为正方向,根据动量守恒定律，对救生员和船有（M+m）v0=-mv+Mvx，解得vx=v0+（v0+v）.

【答案】C

4.（2016·南通、扬州、泰州三模）如图所示,在橄榄球比赛中，质量为100kg的橄榄球前锋以vA=5m/s的速度跑动,想穿越防守队员到底线触地得分。

就在他刚要到底线时，迎面撞上了对方两名质量均为75kg的球员，一个速度vB=2m/s,另一个速度vC=4m/s，他们腾空扭在了一起。

他们碰撞后瞬间的速度大小约是　　　m/s，在此过程中三名球员的总机械能　　　（填“增大”“不变”或“减小"）。

【解析】根据动量守恒定律列出m1vA—m2vB-m2vC=（m1+2m2）v，得出v=0.2m/s.根据ΔE=m1+m2+m2-（m1+2m2）v2>0，说明总机械能减小。

【答案】0.2　减小

5。

（2016·苏北四市三模）质量为2kg的物体B静止在光滑水平面上,一质量为1kg的物体A以2.0m/s的水平速度和B发生正碰，碰撞后A以0。

2m/s的速度反弹,求碰撞过程中系统损失的机械能.

【解析】利用动量守恒定律

m1v1=m1v1’+m2v2'，

解得v2'=1。

1m/s.

损失的机械能为

ΔE=m1-m1v1’2-m2v2’2=0.77J

【答案】0.77J

6.（2017·南师附中）如图所示，A、B、C三个小物块放置在光滑水平面上，A靠在墙壁,A、B之间用轻弹簧拴接,它们的质量分别为mA=m，mB=2m，mC=m.现给C一水平向左的初速度v0，C与B发生碰撞并粘在一起.试求：

（1）A离开墙前，弹簧的最大弹性势能。

（2）A离开墙后,C的最小速度.

【解析】

（1）设C与B发生碰撞粘在一起时的速度为v,由动量守恒定律得

mCv0=（mC+mB）v，解得v=.

设A离开墙前，弹簧的最大弹性势能为Epm,由能量守恒定律得Epm=（mC+mB）v2,

联立解得Epm=m。

（2）A刚刚离开墙时,弹簧处于原长状态，C、B的速度大小为v，方向水平向右.当弹簧下一次处于原长状态时，B、C的速度最小且为vC,此时A的速度为vA。

由动量守恒定律（mC+mB）v=mAvA+（mC+mB）vC，

由能量守恒定律（mC+mB）v2=mA+（mC+mB）,

联立解得vC=。

【答案】

（1）m　

（2）

温馨提示：

趁热打铁，事半功倍。

请老师布置同学们及时完成《配套检测与评估》中的练习.

第2讲　光电效应　波粒二象性

（本讲对应学生用书第220222页）

考纲解读

1。

了解黑体和黑体辐射,了解普朗克能量子假说.

2.知道光电效应，理解光电效应的实验规律.

3.了解爱因斯坦光子说，知道爱因斯坦光电效应方程。

4。

了解光的波粒二象性。

5。

知道光是一种概率波。

6。

了解德布罗意假说内容，知道德布罗意关系式.

基础梳理

1。

热辐射:

我们周围的一切物体都在辐射电磁波，这种辐射与物体的　　　　有关. 

2.黑体：

能够　　　　入射的各种波长的电磁波而不发生　　　　。

3.能量子:

带电微粒的　　　　能量是一份一份的,这个不可分割的　　　　能量值ε叫做能量子，即ε=　　　　,其中h为　　　　,其值h=6。

63×10—34J·s。

4.光电效应：

在　　　　下从物体发射出　　　　的现象。

发射出来的电子叫做　　　　. 

5。

光电效应规律:

（1）存在着饱和电流。

（2）存在着遏止电压和截止频率。

（3）光电效应具有瞬时性.

6.逸出功:

电子要脱离金属所需克服金属做功的　　　　,逸出功的大小和　　　　有关,不同的材料有　　　　的逸出功. 

7.光电效应方程:

金属中电子吸收了一个光子后获得的光子的能量是hν，这些能量一部分用来克服金属的　　　　,另一部分作为电子飞出金属时所具有的　　　　,即Ek=　　　　。

8。

光的波粒二象性:

光既具有　　　　性，又具有　　　　性。

大量光子产生的效果显示出　　　　性，个别光子产生的效果显示出　　　　性. 

9。

物质波：

实物粒子也具有　　　　性,与实物粒子相联系的波，也叫　　　　波.公式为λ=　　　　。

10.概率波：

光在传播时,某个光子落在哪里是　　　　确定的,但由于屏上各处明暗不同,可知光子落在各点的概率是不一样的,即光子落在亮处的概率　　　　,而落在暗处的概率　　　　,这样的波称之为概率波. 

1。

温度

2。

完全吸收　反射

3.最小　最小　hν　普朗克常量

4.光的照射　电子　光电子

6.最小值　材料　不同

7.逸出功　动能　hν—W0

8.波动　粒子　波动　粒子

9。

波动　德布罗意　

10。

不　大　小

光电效应的规律　　　 

1。

任何一种金属都有一个截止频率或极限频率ν0，入射光的频率必须大于ν0才能发生光电效应.

2。

光电子的最大初动能与入射光的强度无关,只随入射