簡介：原子核再分割放射現(xiàn)象,1896年，法國物理化學(xué)家貝克勒爾在鈾礦石中發(fā)現(xiàn)了放射現(xiàn)象，此后，居里夫婦又發(fā)現(xiàn)了其他放射性元素釷、釙、鐳。,放射性不是少數(shù)幾種元素才有的，研究發(fā)現(xiàn)，原子序數(shù)大于82的所有元素，都能自發(fā)的放出射線，原子序數(shù)小于83的元素，有的也具有放射性．,天然放射現(xiàn)象,鈾礦石,鋇鈾云母,斜水鉬鈾礦,天然放射現(xiàn)象放射性元素自發(fā)地放出射線的現(xiàn)象,氦原子核,高速電子流,高能量電磁波,1/10光速,接近光速,光速,弱,較強,很強,很容易,較弱,更小,質(zhì)子的發(fā)現(xiàn),原子量始終是氫原子量的整數(shù)倍。,1919年，盧瑟福用?粒子作為高速“炮彈”來轟擊氮原子核，首先實現(xiàn)了原子核的人工破裂。,用?粒子轟擊氮原子核，能釋放氫核，用硼、氟、鈉、鋁、磷等做實驗，也能打出氫核。,氫核是原子核的組成部分。氫核定義為“質(zhì)子”。,盧瑟福得出結(jié)論,原子核是否只是由質(zhì)子組成呢,1920年盧瑟福進而猜想原子核內(nèi)存在不帶電的中子，這一猜想被他的學(xué)生查德威克用實驗證實，并得到公認(rèn)。,中子猜想,≠,中子的發(fā)現(xiàn),1930年，德國物理學(xué)家玻特和貝克發(fā)現(xiàn)利用?粒子轟擊鈹元素時，產(chǎn)生了一種穿透力極強而且不受電場或磁場影響的射線。1932年，伊蓮娜和弗里德里克約里奧發(fā)現(xiàn)，這些新射線能將運動速度極快的氫核從煤油中釋放出來，斷言這種射線是?射線。1932年，查德威克從實驗上發(fā)現(xiàn)了質(zhì)量與質(zhì)子相近的中性粒子，并命名為“中子”。,,伊倫約里奧－居里,約里奧－居里,查德威克1891～1974英國物理學(xué)家1932年發(fā)現(xiàn)中子，于1935年獲諾貝爾獎。,原子核結(jié)構(gòu),1932年，前蘇聯(lián)伊凡年科與海森伯提出原子核由質(zhì)子和中子組成的理論。,質(zhì)子P和中子N統(tǒng)稱為核子N。,質(zhì)子質(zhì)量,中子質(zhì)量,質(zhì)子質(zhì)量微小于中子質(zhì)量,元素符號表示,例,同位素質(zhì)子數(shù)相同，中子數(shù)不同的元素。如氫的同位素,氘和氚是氫的同位素，關(guān)于氫、氘、氚的原子，下列說法哪個正確（）A、具有相同的質(zhì)子數(shù)、相同的中子數(shù)、相同的電子數(shù)；B、具有不同的質(zhì)子數(shù)、相同的中子數(shù)、相同的電子數(shù)；C、具有相同的質(zhì)子數(shù)、不同的中子數(shù)、相同的電子數(shù)；D、具有相同的質(zhì)子數(shù)、相同的中子數(shù)、不同的電子數(shù)．,例,C,√,衰變遵循的規(guī)律質(zhì)量數(shù)守恒，電荷數(shù)守恒。,原子核的衰變（DECAY）重的原子核由于放出某種粒子而轉(zhuǎn)變?yōu)樾潞说淖兓?原子核的衰變,?衰變原子核放出?粒子的衰變叫做?衰變．,Β衰變原子核放出Β粒子的衰變叫做Β衰變．,兩種衰變,,Γ射線伴隨?或?衰變產(chǎn)生,例,?衰變,Β衰變,Β衰變,?衰變,判斷衰變類型,經(jīng)過一系列?衰變和?衰變后，可以變成穩(wěn)定的元素鉛206，問這一過程?衰變和?衰變次數(shù),解設(shè)經(jīng)過X次?衰變，Y次?衰變,238＝206＋4X,92822XY,,X＝8Y＝6,例,BC,圖中P為放在勻強電場中的天然放射源，其放出的射線在電場的作用下分成A、B、C三束，以下判斷正確的是（）A．A為Α射線、B為Β射線B．A為Β射線、B為Γ射線C．B為Γ射線、C為Α射線D．B為Α射線、C為Γ射線,例,√,√,半衰期,放射性元素的剩余質(zhì)量與原有質(zhì)量的關(guān)系,半衰期放射性元素的原子核有半數(shù)發(fā)生衰變所需的時間。,數(shù)量關(guān)系,單個的微觀事件不可預(yù)測，即我們只知道它發(fā)生的概率，不知道它具體何時發(fā)生。,衰變知識應(yīng)用,,如人們利用地殼巖石中存在的微量的放射性元素的衰變規(guī)律，測定地球的年齡為46億年。地殼有一部漫長的演變歷史，一部不斷變化、不斷發(fā)展的歷史。,半衰期的長短由核內(nèi)部自身的因素決定，跟所處的化學(xué)狀態(tài)和外部條件都沒有關(guān)系。利用這一知識可以用來測量各種年齡。,碳14測年技術(shù)大氣中14C是一些原子在太陽射來的高能粒子流作用下產(chǎn)生的，能夠自發(fā)的進行Β衰變（半衰期5730年），變成氮。它在大氣中產(chǎn)生和衰變存在動態(tài)平衡，含量相當(dāng)穩(wěn)定?；畹闹参镆蛐玛惔x含量與空氣中一樣，死后沒有與空氣交換只有衰變因此可以根據(jù)相對含量，算出死亡時間。,1、原理射線中的粒子與其他物質(zhì)作用時產(chǎn)生的現(xiàn)象，顯示射線的存在。,2、現(xiàn)象舉例,粒子使氣體或液體電離，以這些離子為核心，過飽和的蒸汽會產(chǎn)生霧滴，過熱液體會產(chǎn)生氣泡；使照相乳膠感光；使熒光物質(zhì)產(chǎn)生熒光。,探測射線方法的原理,射線使氣體分子電離，過飽和蒸汽以離子為中心凝結(jié)成霧滴，顯示運動軌跡。,威爾遜云室,,,,,Γ粒子的電離本領(lǐng)很小，一般看不到它的徑跡,?射線直而粗。原因①?粒子質(zhì)量大，不易改變方向②電離本領(lǐng)大，沿途產(chǎn)生的離子多,?射線比較細(xì)，而且常常彎曲。原因①?粒子質(zhì)量小，跟氣體碰撞易改變方向。②電離本領(lǐng)小，沿途產(chǎn)生的離子少。,工作原理射線使液體分子電離，過熱液體以離子為核心形成胚胎氣泡，顯示運動軌跡。,氣泡室,優(yōu)點直觀﹑作用頂點可見﹑有很好的多重效率﹑有效空間大和測量精度高等等。,缺點收集和分析數(shù)據(jù)較慢，掃描﹑測量照片太費時間﹐體積不容易做得很大。,,,窗口,,陰極導(dǎo)電圓筒,,陽極金屬絲,接放大器,粒子,蓋革米勒計數(shù)器,射線使氣體分子電離，產(chǎn)生脈沖放電，放電次數(shù)就是進入計數(shù)管內(nèi)粒子的個數(shù)。優(yōu)點非常靈敏。缺點不能區(qū)分射線的種類，不適合于極快速的計數(shù)，不適合于檢測Α粒子。,核反應(yīng)原子核在其他粒子的轟擊下產(chǎn)生新的原子核的過程。,有些同位素具有放射性，叫做放射性同位素。,放射性同位素跟同種元素的非放射性同位素具有相同的化學(xué)性質(zhì)。放射性同位素衰變可生成另一種新元素。放射性同位素與放射性元素一樣，都有一定的半衰期，衰變規(guī)律一樣。,天然放射性同位素不過四十多種，現(xiàn)在可以用人工的方法得到放射性同位素1000多種。,核反應(yīng)和放射性同位素,放射性同位素在農(nóng)業(yè)、醫(yī)療衛(wèi)生、和科學(xué)研究等許多方面得到了廣泛的應(yīng)用．其應(yīng)用是沿著利用它的射線和作為示蹤原子兩個方向展開的．,,放射性的應(yīng)用,射線應(yīng)用,示蹤原子,,,,,探傷儀,培育新種,保存食物,消除有害靜電,消滅害蟲,治療惡性腫瘤,,,,,農(nóng)作物檢測,診斷器質(zhì)性和功能性疾病,生物大分子結(jié)構(gòu)及功能研究,放射性同位素的應(yīng)用,核力核子之間的相互作用力,核力的奇怪特點,核力（強力）,,1核力是四種相互作用中的強相互作用（強力）的一種表現(xiàn)。2核力是短程力。約在1015M量級時起作用，距離大于081015M時為引力,距離為101015M時核力幾乎消失，距離小于081015M時為斥力。3核力具有飽和性。核子只對相鄰的少數(shù)核子產(chǎn)生較強的引力，而不是與核內(nèi)所有核子發(fā)生作用。4核力具有電荷無關(guān)性。,除核力外原子核內(nèi)還存在弱相互作用（弱力）弱相互作用也是短程力，力程比強力更短，為10－18M，作用強度則比電磁力小。弱力是引起中子－質(zhì)子轉(zhuǎn)變的原因。,弱力,自然界中較輕的原子核，質(zhì)子數(shù)與中子數(shù)大致相等，但對于較重的原子核，中子數(shù)大于質(zhì)子數(shù)，越重的元素，兩者相差越多。,原子核中質(zhì)子與中子的比例,當(dāng)核越來越大，有些核子間的距離越來越遠。核力減小很快。所以，原子核大到一定程度時，相距較遠的質(zhì)子間的核力不足以平衡它們之間的庫侖力，這個原子核就不穩(wěn)定了。這時，如果增加中子，中子與其他核子沒有庫侖斥力，但有相互吸引的核力，有助于維系原子核的穩(wěn)定。所以重原子核里，中子數(shù)要比質(zhì)子數(shù)多。,,入射的光子的能量至少是222MEV,,以Γ光子的形式向外輻射222MEV出去,當(dāng)核子結(jié)合成原子核時要放出一定能量；原子核分解成核子時，要吸收同樣的能量。這個能量叫做原子核的結(jié)合能，也叫核能。,結(jié)合能,2、中等大小的核的比結(jié)合能最大，表明中等質(zhì)量的核最穩(wěn)定。,1、比結(jié)合能越大，取出一個核子就越困難，核就越穩(wěn)定。比結(jié)合能是原子核穩(wěn)定程度的量度,3、質(zhì)量較大的重核和質(zhì)量較小的輕核的比結(jié)合能都較小。,比結(jié)合能,結(jié)合能△E與核子數(shù)A之比,也叫平均結(jié)合能,特點,比結(jié)合能,質(zhì)量虧損把組成原子核的核子的質(zhì)量與原子核的質(zhì)量之差。,核子在結(jié)合成原子核時出現(xiàn)質(zhì)量虧損，所以要放出能量，大小為,質(zhì)量與能量,愛因斯坦的質(zhì)能方程,ΔＭZMPAZMNM,其中Z為質(zhì)子數(shù)，A為質(zhì)量數(shù)即核子數(shù)。,核聚變,核裂變,核聚變,核裂變,核聚變和核裂變,核聚變兩個輕核結(jié)合成較重的單個原子核,核裂變1個重核分裂為兩個（或多個）中等質(zhì)量的核,證明1U質(zhì)量對應(yīng)的能量為9315MEV,碳原子質(zhì)量的1/12稱為原子質(zhì)量單位，用U表示,例,解根據(jù)質(zhì)能關(guān)系EMC2166051027（30108）1494451010（J）1464451010/16021019093151099315MEV,1UC2931MEV,中子的質(zhì)量1674910－27KG質(zhì)子的質(zhì)量1672610－27KG中子和質(zhì)子的質(zhì)量和3347510－27KG氘核的質(zhì)量3343610－27KG質(zhì)量差0003910－27KG放出的核能ΔEΔMC2ΔM/Μ931MEV00039/1660593121866MEV,例,求放出的能量。,解,中子與質(zhì)子結(jié)合生成氘放出219MEV的能量，這能量的絕對數(shù)量并不算大，但這只是組成1個氘核所放出的能量．如果組成的是6021023個（1摩爾）氘核時，放出的能量就十分可觀了。與之相對照的是，使1摩的碳完全燃燒放出的能量為3935103J。折合為每個碳原子在完全燃燒時放出的能量只不過4EV。兩者相差數(shù)十萬倍。可見核能比化學(xué)能強得多。如1克鈾相當(dāng)于2500噸優(yōu)質(zhì)煤。,核反應(yīng)與化學(xué)反應(yīng)能量比較,鈾核裂變,1939年12月，德國物理學(xué)家哈恩和他的助手斯特拉斯曼發(fā)現(xiàn)，用中子轟擊鈾核時，核發(fā)生了裂變。,哈恩,,鈾核裂變的產(chǎn)物是多種多樣的，有時裂變?yōu)殡╔E和鍶SR,有時裂變?yōu)殇^（BA）和氪（KR）或者銻（SB）和鈮（NB），同時放出2～3個中子。鈾核還可能分裂成三部分或四部分，不過這種情形比較少見。討論其中一個裂變92235U01N→3890SR54136XE1001N,計算可知反應(yīng)過程中質(zhì)量減少了△M01510U放出核能△E△MC2141MEV,鈾核裂變時，同時釋放出2～3個中子，如果這些中子再引起其他U235核裂變，就可使裂變反應(yīng)不斷地進行下去，這種反應(yīng)叫做鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。,鏈?zhǔn)椒磻?yīng),使裂變物資能夠發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的最小體積叫做它的臨界體積，相應(yīng)的質(zhì)量叫做臨界質(zhì)量。,原子彈原理,,核燃料存在一個臨界體積。當(dāng)體積大于此臨界體積時，核反應(yīng)將得到放大，否則鏈?zhǔn)椒磻?yīng)將終止。臨界體積對應(yīng)的質(zhì)量稱為臨界質(zhì)量。例如鈾的臨界質(zhì)量為30磅，钚的臨界質(zhì)量為5磅。原子彈用控制臨界體積的方法引發(fā)核鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。,,槍式,內(nèi)爆式,1942年，在奧本海默領(lǐng)導(dǎo)下出色完成美國“曼哈頓”計劃，造出世界上第一顆原子彈。,核電站,核電站和原子彈是核裂變能的兩大應(yīng)用，兩者機制上的差異主要在于鏈?zhǔn)椒磻?yīng)速度是否受到控制。核反應(yīng)堆按中子能量可分為熱中子堆和快中子堆。熱中子堆中子能量在01EV左右。中子能量在2ＥV左右?？熘凶?，可以使12至16個鈾238變成钚239。生產(chǎn)核燃料生產(chǎn)的比消耗的還要多，幾乎可以百分之百地利用鈾資源，所以各國都在積極開發(fā)，現(xiàn)在全世界已有幾十座中小型快堆在運行。,慢中子反應(yīng)堆,核聚變,聚變是核裂變平均每個核子放出能量的四倍。海水中氫與氘的原子數(shù)之比約為10000151升海水中的氘核聚變放出的能量相當(dāng)于燃燒300升汽油所放出的能量。地球上所有海水中的氘可供人類使用數(shù)百億年。,核聚變常用氘氚（DT）或氘氘（DD反應(yīng)）,DT,DD,發(fā)生聚變的條件要使原子核間的距離達到1015M,實現(xiàn)方法產(chǎn)生高溫108～109K。,氫彈,普通炸藥,Ｕ235,氘、氚,爆炸,,,裂變,,,,聚變,氫彈是利用原子彈實現(xiàn)高溫的。,恐怖地氫彈爆炸,1967年6月17日，中國第一顆氫彈爆炸成功,太陽是一個巨大的熱核反應(yīng)堆。還能維持90億100億年,人類的希望受控?zé)岷朔磻?yīng),受控核聚變必須具備以下3個條件1足夠高的點火溫度，需要幾千萬攝氏度甚至幾億攝氏度的高溫；2反應(yīng)裝置中的氣體密度要很低，相當(dāng)于常溫常壓下氣體密度的幾萬分之一；3充分約束，能量的約束時間要超過1秒鐘。等離子體的溫度、密度和熱能約束時間三者乘積稱為“聚變?nèi)胤e”，當(dāng)它達到1022時，聚變反應(yīng)輸出的功率等于為驅(qū)動聚變反應(yīng)而輸入的功率，必須超過這一基本值，聚變反應(yīng)才能自持進行。,,磁場約束,聚變所需燃料的約束,慣性約束,1987年春，IAEA（國際原子能機構(gòu)）總干事邀請歐共體、日本、美國和加拿大、前蘇聯(lián)的代表在維也納開會，決定四方合作設(shè)計建造國際熱核實驗堆（ITER）。這是一個基于托卡馬克方案的項目。,中子N、質(zhì)子P、氘核D的質(zhì)量分別為現(xiàn)用光子能量為E的Γ射線照射靜止氘核使之分解，反應(yīng)的方程為若分解后中子、質(zhì)子的動能可視為相等，則中子的動能是（）,C,例,√,能量最小,基本粒子,基本粒子指人們認(rèn)知的構(gòu)成物質(zhì)的最小最基本的單位。質(zhì)子和中子有沒有結(jié)構(gòu)微觀世界除了質(zhì)子中子還有哪些東西有沒有沒有結(jié)構(gòu)的基本粒子,新粒子的發(fā)現(xiàn),19321950發(fā)現(xiàn)一大批新粒子如?子、?介子、奇異粒子、超子等，數(shù)目的增加在某種程度上類似于19世紀(jì)化學(xué)元素的增加。新的感性認(rèn)知的基礎(chǔ)上，需要新的歸納總結(jié)。,1964年由美國蓋爾曼提出強子由更小的組元夸克組成,1995年預(yù)言的六種夸克都被證實,粒子的物理性質(zhì),（3）壽命。粒子的壽命不同，有長壽粒子，如電子、質(zhì)子、中子，質(zhì)子壽命最長，大于1033年。但絕大多數(shù)壽命遠遠小于十萬分之一秒。,（1）質(zhì)量。例如電子的靜止質(zhì)量為M9111031KG質(zhì)子的靜止質(zhì)量為M1671027KG,（4）自旋。一種內(nèi)在性質(zhì)，帶有量子化的角動量。（5）粒子具有對稱性。有一個粒子，必有一個反粒子。,費米子自旋為H/2Π的半整數(shù)倍。玻色子自旋為H/2Π的整數(shù)倍。,1928年，狄拉克從理論上預(yù)言反粒子的存在1932年，發(fā)現(xiàn)正電子；1995年發(fā)現(xiàn)反原子。,（2）電荷。有正負(fù)和不帶電三種可能?；倦娏縀161019C，夸克可以帶E/3,此外還有重子數(shù)、輕子數(shù)、奇異數(shù)、同位旋等性質(zhì),（1）強子類是指能直接參與強相互作用的粒子。由夸克組成，如核子（質(zhì)子、中子）、超子、Π介子、K介子、R粒子等?？淇斯?代、6味、每味3色，共36種。（2）輕子類是指不直接參與強相互作用，只參與弱相互作用、電磁作用和引力作用的粒子。共有六種電子、電中微子；U子、U中微子；Τ子、Τ中微子。及這六種輕子的反粒子（3）傳播子是傳播粒子間相互作用的能夠獨立存在的粒子。有四種膠子、中間玻色子、光子、引力子。,,強力,,弱力,,電磁力,,引力,基本粒子分類,標(biāo)準(zhǔn)模型,規(guī)范粒子,中微子系中性粒子，質(zhì)量為零，只參與弱相互作用。,輕子（共12種）,夸克,夸克組成參與強相互作用的強子。3代、6味、每味3色，共36種。,1,0,1,1,1/2,1/2,0,0,P,N,P?,P,U夸克J1/2，Q2E/3；D夸克J1/2，Q?E/3,幾種粒子的夸克組成,,物理理論的統(tǒng)一,超弦,大爆炸理論,宇宙從一個“奇點”爆炸產(chǎn)生,1950年前后，伽莫夫第一個建立了熱大爆炸的觀念。天文觀察的依據(jù)是根據(jù)1929年埃德溫哈勃發(fā)現(xiàn)的紅移定律,關(guān)于原子的結(jié)合能，下列說法中正確的是A．使原子核分解為核子時釋放的能量B．核子結(jié)合成核時需要吸收的能量C．核子結(jié)合成核時釋放的能量D．核子結(jié)合成核時釋放的能量等于將核分解為核子時吸收的能量,練習(xí)1,
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簡介：隱含條件的挖掘,例題一,如下圖所示，M、N是豎直放置的兩平行金屬板，分別帶等量異種電荷，兩極間產(chǎn)生一個水平向右的勻強電場，場強未知，一質(zhì)量為M、電量為Q的微粒，以初速豎直向上從兩極正中間的A點射入勻強電場中，微粒垂直打到N極上的C點，已知ABBC。不計空氣阻力，則可知A、微粒在電場中作拋物線運動B、微粒打到C點時的速率與射入電場時的速率相等C、MN板間的電勢差為MV02/QD、MN板間的電勢差為EV02/G,,,例題一分析與解答,隱蔽條件是“微粒垂直打到N極上的C點”該條件的物理意義是在C點豎直方向的速度為零。BCGT2/2,ABAT2/2EQT2/2MAEQ/MG,VCATGTV0,B正確。EQABMV02/2EQABMGBCMV02/2MV02/20U2ABEMV02/Q,C正確。V022ABG,2ABV02/G,UEV02/G,D正確。正確選項是BCD,例題二,如下圖所示，在豎直平面內(nèi)有長為L的絕緣細(xì)線，細(xì)線一端固體定于O點，另一端系一質(zhì)量為M、帶電量為Q的小球，小球開始處于水平位置A點，處在豎直向下場強為E的勻強電場中，求（1）在A處至少要對小球做多少功，才能使小球通過圓周的最高點C（2）若小球通過C點時細(xì)線松開，小球通過與O點在同一水平面上的P點，OP,例題二分析與解答,（1）隱蔽條件是“小球通過圓周的最高點C”時速度至少多大在最高點MGEQMVC2/L,MVC2MGEQL從A到C，用動能定理MGEQ）LMVC2VD2/2在A點至少應(yīng)做功WMVD2/23MGEQL/2（2）若小球通過C點時細(xì)線松開則作類平拋運動AMGEQ/M,LAT2/2OPVCT,例題三,在一個廣闊的區(qū)域里有勻強電場，場強大小不變但方向可以變化，第1S內(nèi)的電場線如圖所示，Θ37°，1S后電場方向變?yōu)樨Q直向上，有一個帶電質(zhì)點在零時刻從A處以一定的初速度水平射出，恰沿X軸作勻減速運動，1S末到達坐標(biāo)原點，若AO375M，G10M/S2，求2S末該帶電質(zhì)點所處位置的坐標(biāo)。,例題三分析與解答,條件隱蔽在“恰沿X軸作勻減速運動”，意思是合外力方向沿X軸負(fù)向，EQCOS37°MGEQSIN37°MA,AGTAN37°3G/4SV0TAT2/2,375V03G/8V075M/SVTV0AT0在一秒末，EQCOS37°MGMA2,A225M/S2YA2T2/2125M二秒末粒子的坐標(biāo)是（0，125M）,例題四,將傾角為Θ的光滑絕緣斜面（足夠長），放在范圍很大的磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中，方向如圖所示，一個帶負(fù)電的質(zhì)量為M，電量絕對值為Q的物體于斜面上由靜止開始下滑，求（1）物體在斜面上滑動的最大速度；（2）物體在斜面上滑動的時間和距離。,例題四分析與解答,隱蔽條件是物體沿斜面加速下滑，洛侖茲力增大，支持力減小，當(dāng)支持力減小為零時物體離開斜面，此時的速度就是“物體在斜面上滑動的最大速度”1QVMBMGCOSΘ,VMMGCOSΘ/QB2VMATGSINΘT,TMGCOSΘ/QBGSINΘMCOSΘ/QBSINΘLAT2/2GSINΘM2COS2Θ/2Q2B2SIN2ΘLM2GCOS2Θ/2Q2B2SINΘ,,,G,N,,QVB,例題五,質(zhì)量分別為M11KG與M22KG的小球A、B相距L16M，若A球處于靜止，B球受到一個短時的沖量I6NS的作用后，沿AB連線向遠離A球方向運動，假設(shè)A、B兩球之間存在著相互作用的吸引力，大小恒為F15N，討論從B球開始運動到兩球相撞的過程中。（1）A、B兩球相距最遠的距離為多少此時兩球的速度各是多少（2）A、B兩球相撞前瞬間，兩球的速度各是多少,例題五分析與解答,隱蔽條件是兩小球速度相等時相距最遠。理由如下B作勻減速運動、A作同方向的勻加速運動，剛開始時B跑得快，AB間距離增大，到AB的速度相等之后，A比B跑得快，AB間的距離就減小，可見AB速度相等時兩者間距離最大。（1）用動量守恒最簡單（MAMB）VMBVB06,V2M/SVB0ABTAAT,AA15M/S2,AB075M/S2,T4/3S,VAVB2M/S2相遇時16VB0T2ABT22/2AAT22/2,T216/3SVB3075T21M/S,VAAAT28M/S,例題六,如圖所示的絕緣軌道ABC，其中AB部分為傾角為37°、長20M的光滑斜面，BC部分為動摩擦因數(shù)為02的水平面，現(xiàn)有質(zhì)量10㎏的質(zhì)點從A位置無初速沿軌道下滑，滑到C點恰停下。求（1）B與C之間的距離。（2）在BC的延長線上有一點D，且ADBD。把電量為Q50105C的點電荷固定在D點，并讓上述質(zhì)點也帶等量同種電荷。如果取無限遠處的電勢為零，則兩電荷間的電勢能為EPKQ1Q2/R，R是兩電荷間的距離。現(xiàn)用平行于軌道的外力把該帶電質(zhì)點沿軌道由C推到A，外力至少做多少功,例題六分析與解答,1由動能定理MGABSIN37°ΜMGBC0BC12/026M2移動帶電質(zhì)點時應(yīng)注意從A到B電場力不做功從C移動到A，由動能定理MGABSIN37°ΜMGBCWFW電EKA0隱蔽條件是EKA0時外力做的功最少據(jù)題意W電EPCEPB,例題七,（2003年江蘇加一卷）如圖所示，兩根平行金屬導(dǎo)軌固定在水平桌面上，每根導(dǎo)軌每米的電阻為R0010Ω/M，導(dǎo)軌的端點P、Q用電阻可忽略的導(dǎo)線相連，兩導(dǎo)軌間的距離L020M有隨時間變化的勻強磁場垂直于桌面，已知磁感強度B與時間T的關(guān)系為BKT,比例系數(shù)K0020T/S一電阻不計的金屬桿可在導(dǎo)軌上無摩擦地滑動，在滑動過程中保持與導(dǎo)軌垂直，在T0時刻，金屬桿緊靠在P、Q端，在外力作用下，桿以恒定的加速度從靜止開始向?qū)к壍牧硪欢嘶瑒?，求在T6S時金屬桿所受的安培力,例題七分析與解答,隱蔽條件是有兩個原因引起電路中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。設(shè)金屬桿運動的加速度為A，T在時刻，金屬桿與初始位置的距離LAT2/2此時桿的速度VAT，這時桿與導(dǎo)軌構(gòu)成的回路的面積SLL，回路中的感應(yīng)電動勢EBLVSΔB/ΔT回路的總電阻R2LR0,回路中的感應(yīng)電流IE/R據(jù)題意ΔB/ΔTK，EBLATLLKIKTATLLLK/R2LKLLLK/2LR02LKLK/2R03LK/2R0FILBLKT3LK/2R03K2L2/2R0F144103N,,例題八,例題八、如圖所示半徑為R的圓形光滑軌道固定在豎直平面內(nèi)，圓軌道的最低點與一條水平光滑軌道相接。軌道所在空間有水平向右的勻強電場，從水平軌道上的A點由靜止釋放一帶正電的小球，已知小球所受電場力等于它的重力的3/4倍。為使小球恰能作完整的圓周運動，求釋放點A離圓周的最低點B的距離S。,例題八分析與解答,隱蔽條件是小球恰能作完整的圓周運動。更隱蔽的問題是小球在哪一點最容易離開圓周是不是在最高點C最容易離開圓周應(yīng)該是在合外力指向圓心的時候最容易離開圓周此位置是D點。,,,,,,練習(xí)1、,如圖所示，用兩根長均為L的絕緣細(xì)線懸吊兩個點電荷Q和Q，點電荷的質(zhì)量都是M，兩點電荷間連接一根水平細(xì)線，兩根線間的夾角為2Θ，現(xiàn)在加一水平向右的勻強電場，要讓點電荷間的水平細(xì)線處于拉緊狀態(tài)，求勻強電場E滿足的條件。隱蔽條件是水平細(xì)線上拉力T2≥0任取一個點電荷作為研究對象,,MG,,EQ,,F1KQ2/L2,,T1,,F,,,,EQF1,練習(xí)2、,如圖所示，半徑為R的絕緣光滑圓環(huán)固定于豎直平面內(nèi)，環(huán)上套有一質(zhì)量為M，帶正電的珠子，空間勻強電場水平向右，珠子所受電場力為重力的3/4倍，要使珠子作完整的圓周運動，珠在最低位置A點的初動能至少是多少隱蔽條件是過了哪一點就可以作完整的圓周運動這一點不是最高點而是圖中的D點。,D,,MG,,EQ,,,,F,在D點重力與電場力的合力F指向圓心,珠子在D點的最小速度是多少,VD0,因為珠子套在圓環(huán)上。,從A到D，用動能定理,練習(xí)題3、,如圖所示，A、B為兩個固定的帶正電Q的點電荷，相距L，通過其連線中點O作此線段的垂直平分面，在此平面上有一個以O(shè)為圓心、半徑為的圓周，其上有一個帶負(fù)電Q的C點電荷作勻速圓周運動。求C作圓周運動的速率V為多大（不計重力）A、B對C的引力的合力是C圓周運動向心力,,,,,,,F1,F,L/2,L,,練習(xí)題4、,把一質(zhì)量為M帶電量為Q的小球，如圖所示，用長為L的絕緣細(xì)線懸掛在正交的均是水平方向的勻強磁場和勻強電場中，開始時將小球拉至懸線水平位置的M點，然后由靜止釋放，小球擺動到與水平成60°角的位置的N點時速度恰為零。試求（1）該電場的場強的大??；（2）小球在N點時，細(xì)線受到的拉力為多少在N點時加速度多大（3）小球運動的最大速度。,練習(xí)題4的分析與解答,（1）由M到N，用動能定理MGLSIN60°EQL1COS60°00E,2隱蔽條件是小球在N點的加速度與細(xì)線垂直。,,MG,,EQ,,T,3隱蔽條件是細(xì)線與水平面夾角為30°時小球的速度最大。,練習(xí)題5、,如圖，在半徑為R的圓筒內(nèi)有勻強磁場，質(zhì)量為M、帶電量為Q的帶電粒子在小孔S處以速度V0向著圓心射入，問施加的磁場的磁感應(yīng)強度為多大，此粒子才能在最短的時間內(nèi)從原孔射出（設(shè)相碰時電量和動能皆無損失）有兩個條件較隱蔽一是粒子圓周運動的周期與初速度無關(guān)二是粒子返回原處的路徑具有多樣性,由圖可知最短時間是T/2ΠM/QB,練習(xí)題6、,如圖所示，勁度系數(shù)為K的輕質(zhì)彈簧兩端分別與質(zhì)量為MA、MB的物塊A、B拴接，物塊B放在水平桌面上，整個系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)?，F(xiàn)施力將物塊A緩慢向下壓一小段距離后突然釋放，讓A在豎直平面內(nèi)作簡諧運動，為使物塊B不脫離桌面。求（1）A的最大加速度。（2）B對水平桌面的最大壓力。隱蔽條件有兩個一是B恰不脫離桌面時彈簧的彈力F1MBG此時A的加速度最大。MAGF1MAGMBGMAAM,AMMAMBG/MA二是A在最低點時的加速度大小等于它在最高點時的加速度，并且此時B對水平桌面的壓力最大。先研究A，F(xiàn)2MAGMAAMMAMAMBG/MAF2MAGMAMBG再研究B，F(xiàn)2MBGN,NMBGMAGMAMBGN2MAMBG,練習(xí)題7、,一列貨車以8M/S的速度在鐵路上行駛，由于調(diào)度事故，大霧中在貨車后面600M處有一列快車以20M/S的速度在同一軌道上行駛，快車司機立即合上制動器。但快車要滑行2000M才停下，試判斷兩車會不會相撞。本題易犯錯誤是計算快車運動2000M的200S時間內(nèi)貨車運動的距離為（82001600M），兩車間距離為（16006002000200M）誤認(rèn)為兩車不會相撞。隱蔽條件是兩車速度相同時兩車間距離最小快車的加速度A202/400001M/S2當(dāng)20AT8時，T120SS快20120011202/224007201680MS貨8120960MΔS1680600960120M,此時快車已在貨車前面了。所以兩車肯定會相撞。相撞的時間在剎車后約71秒時。,練習(xí)題8、,一雜技演員騎摩托車沿著豎直平面內(nèi)的圓形軌道的內(nèi)圈作特技表現(xiàn)，若摩托車運動的速度恒為20M/S，演員與摩托車的總質(zhì)量為200㎏，車輪與軌道間的動摩擦因數(shù)為01，摩托車通過軌道最低點時發(fā)動機功率為12KW，求摩托車在最高點時發(fā)動機的功率。隱蔽條件是在最高、最低兩位置牽引力與摩擦力相等在最低點N1MGMA,N1MGA,F1P1/V600NΜN1N16000N，MA4000N在最高點MGN2MA,N2MGA2000N,F2ΜN2200NP2F2V4KW,練習(xí)題9、,兩根平行的金屬導(dǎo)軌，固定在同一水平面上，磁感B050T的勻強磁場與導(dǎo)軌所在平面垂直，導(dǎo)軌的電阻很小，可不計。導(dǎo)軌間的距離L020M。兩根質(zhì)量均為M010KG的平行桿甲、乙可在導(dǎo)軌上無摩擦地滑動，滑動過程中與導(dǎo)軌保持垂直，每根金屬桿的為電阻R050Ω，在T0時刻，兩桿都處于靜止?fàn)顟B(tài)?，F(xiàn)有一與導(dǎo)軌平行，大小為020N的力作用于金屬桿甲上，使金屬桿在導(dǎo)軌上滑動。經(jīng)過T50S，金屬桿甲的加速度A137M/S2，問此時兩金屬桿的速度各為多少,,練習(xí)題9的分析與解答,設(shè)任一時刻T兩金屬桿甲、乙之間的距離為X，速度分別為V1和V2,則經(jīng)過很短的時間△T，桿甲移動距離V1△T，桿乙移動距離V2△T，回路面積改變,,隱蔽條件是安培力對兩桿的系統(tǒng)來說是內(nèi)力,所以外力F的沖量等于兩桿的動量變化,,,,例題五,1、如圖，質(zhì)量為M的物體A放置在質(zhì)量為M的物體B上，B與彈簧相連，它們一起在光滑水平面上作簡諧振動，振動過程中A、B之間無相對運動。已知彈簧的勁度系數(shù)為K，當(dāng)物體離開平衡位置的位移為X時，A、B間摩擦力的大小等于A、0B、KXC、MKX/MD、MKX/MM,拓展例題五,如圖，質(zhì)量為M的物體放置在質(zhì)量為M的物體上，M與彈簧相連，它們一起在豎直平面內(nèi)作簡諧振動，之間無相對運動。已知彈簧的勁度系數(shù)為K，為使振動過程中M與M不分離，系統(tǒng)的振幅是多大,M與M恰不分離的條件是什么,此時M的加速度是多大M的加速度呢,此時彈簧的彈力是多大,此時M離平衡位置的距離是多少,拓展例題五的示意圖,在平衡位置時KXMMG,振幅AL0X0,例題六,A、B是一條水平的繩上相距離為L的兩點，一列簡諧橫波沿繩傳播，其波長等于L，當(dāng)A點經(jīng)過平衡位置向上運動時，則B點A、經(jīng)過平衡位置向上運動B、處于平衡位置上方位移最大處C、經(jīng)過平衡位置向下運動D、處于平衡位置下方位移最大處,拓展例題六,一根張緊的水平彈性長繩上的A、B兩點，相距14M，B點在A點的右方。當(dāng)一列簡諧橫波沿此長繩向右傳播時，若A點的位移達到正極大時，B點的位移恰為零，且向下運動。經(jīng)過100S后，A點的位移為零，且向下運動，而B點的位移恰達到負(fù)極大。則這簡諧橫波的波速可能等于A、467M/SB、6M/SC、10M/SD、14M/S,,B,B,,B,,怎么求波長,質(zhì)點振動的周期T,再拓展例題六,某時刻在簡諧橫波傳播方向上相距為S的A、B兩點之間只存在一個波峰的波形有如圖所示四種情況，波速都相等且都是向右傳播，此后，A點最先到達波峰的圖象是。,,,,,C、D兩圖中的A質(zhì)點哪個先到達波峰,TΛ/V,TDTC,,例題五與例題六的綜合,下圖為一橫波在某一時刻的圖象及在X6M處的質(zhì)點從該時刻開始的振動圖象，試判斷波速的傳播方向。并求波速的大小。,由乙圖知此時質(zhì)點正向上振動,故波速方向向負(fù)X軸方向。V100M/S,拓展該時刻波恰傳到X10米處,問經(jīng)多長時間X12米處的質(zhì)點到達波谷,例題七,質(zhì)量分別為M11KG與M22KG的小球A、B相距L16M，若A球處于靜止，B球受到一個短時的沖量I6NS的作用后，沿AB連線向遠離A球方向運動，假設(shè)A、B兩球之間存在著相互作用的吸引力，大小恒為F15N，討論從B球開始運動到兩球相撞的過程中，（1）A、B兩球相距最遠的距離為多少此時兩球的速度各是多少（2）A、B兩球相撞前瞬間，兩球的速度各是多少,質(zhì)量為M的大炮身，水平發(fā)射質(zhì)量為M的炮彈，當(dāng)炮身不動時，炮彈擊中前方豎直壁上低于炮口水平線H的A點，若炮身可以水平自由移動時，則炮彈擊中A點下方的B處，如圖所示，如果火藥在爆發(fā)中轉(zhuǎn)變成的機械能均相等。求A、B兩點間的距離H為多少,,
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