2011届高考黄冈中学物理冲刺讲解、练习题、预测题03：第2专题动量和能量（1） 考点预测 本专题涉及的内容是动力学内容的延续和深化．动量守恒定律、机械能守恒定律、能量守恒定律比牛顿运动定律的适用范围更广泛．它们是自然界中最基本、最普遍、最重要的客观规律，也是高中物理的重点和难点、高考考查内容的重点．其命题形式一般是能量与动量综合起来考，如：2009年全国理综卷Ⅰ第21题、第25题，2008年全国理综卷Ⅰ的第24题“下摆拉动 滑块碰撞问题”，全国理综卷Ⅱ的第23题“子弹射击木块问题”，重庆理综卷的第24题“碰撞后压缩弹簧问题”．但是，由于目前全国的课改形势以及在课程标准中的内容设置，在高考中出现的这类综合题的难点主要在于功能关系的应用上，而不是在于动量守恒定律的应用上． 另外，从2009年各地的高考考卷中也可发现，除了能量与动量的综合题外，单独考查功能原理的试题在卷中出现的概率也较大． 要点归纳 一、基本的物理概念 1．冲量与功的比较 (2)属性 2．动量与动能的比较 (1)定义式 (2)属性 (3)动量与动能量值间的关系 (4)动量和动能都是描述物体状态的量，都有相对性(相对所选择的参考系)，都与物体的受力情况无关．动量的变化和动能的变化都是过程量，都是针对某段时间而言的． 二、动量观点的基本物理规律 1．动量定理的基本形式与表达式：I＝Δp． 分方向的表达式：Ix合＝Δpx，Iy合＝Δpy． 2．动量定理推论：动量的变化率等于物体所受的合外力，即＝F合． 3．动量守恒定律 (1)动量守恒定律的研究对象是一个系统(含两个或两个以上相互作用的物体)． (2)动量守恒定律的适用条件 ①标准条件：系统不受外力或系统所受外力之和为零． ②近似条件：系统所受外力之和虽不为零，但比系统的内力小得多(如碰撞问题中的摩擦力、爆炸问题中的重力等外力与相互作用的内力相比小得多)，可以忽略不计． ③分量条件：系统所受外力之和虽不为零，但在某个方向上的分量为零，则在该方向上系统总动量的分量保持不变． (3)使用动量守恒定律时应注意： ①速度的瞬时性； ②动量的矢量性； ③时间的同一性． (4)应用动量守恒定律解决问题的基本思路和方法 ①分析题意，明确研究对象．在分析相互作用的物体总动量是否守恒时，通常把这些被研究的物体统称为系统．对于比较复杂的物理过程，要采用程序法对全过程进行分段分析，要明确在哪些阶段中，哪些物体发生相互作用，从而确定所研究的系统是由哪些物体组成的． ②对各阶段所选系统内的物体进行受力分析，弄清哪些是系统内部物体之间相互作用的内力，哪些是作用于系统的外力．在受力分析的基础上根据动量守恒定律的条件，判断能否应用动量守恒定律． ③明确所研究的相互作用过程，确定过程的始末状态，即系统内各个物体的初动量和末动量的值或表达式．(注意：在研究地面上物体间相互作用的过程时，各物体运动的速度均应取地球为参考系) ④确定正方向，建立动量守恒方程求解． 三、功和能 1．中学物理中常见的能量 动能Ek＝mv2；重力势能Ep＝mgh；弹性势能E弹＝kx2；机械能E＝Ek＋Ep；分子势能；分子动能；内能；电势能E＝qφ；电能；磁场能；化学能；光能；原子能(电子的动能和势能之和)；原子核能E＝mc2；引力势能；太阳能；风能(空气的动能)；地热、潮汐能． 2．常见力的功和功率的计算： 恒力做功W＝Fscos θ； 重力做功W＝mgh； 一对滑动摩擦力做的总功Wf＝－fs路； 电场力做功W＝qU； 功率恒定时牵引力所做的功W＝Pt； 恒定压强下的压力所做的功W＝p·ΔV； 电流所做的功W＝UIt； 洛伦兹力永不做功； 瞬时功率P＝Fvcos_θ； 平均功率＝＝Fcos θ． 3．中学物理中重要的功能关系 能量与物体运动的状态相对应．在物体相互作用的过程中，物体的运动状态通常要发生变化，所以物体的能量变化一般要通过做功来实现，这就是常说的“功是能量转化的量度”的物理本质．那么，什么功对应着什么能量的转化呢？在高中物理中主要的功能关系有： (1)外力对物体所做的总功等于物体动能的增量，即W总＝ΔEk．(动能定理) (2)重力(或弹簧的弹力)对物体所做的功等于物体重力势能(或弹性势能)的增量的负值，即W重＝－ΔEp(或W弹＝－ΔEp)． (3)电场力对电荷所做的功等于电荷电势能的增量的负值，即W电＝－ΔE电． (4)除重力(或弹簧的弹力)以外的力对物体所做的功等于物体机械能的增量，即W其他＝ΔE机．(功能原理) (5)当除重力(或弹簧弹力)以外的力对物体所做的功等于零时，则有ΔE机＝0，即机械能守恒． (6)一对滑动摩擦力做功与内能变化的关系是：“摩擦所产生的热”等于滑动摩擦力跟物体间相对路程的乘积，即Q＝fs相对．一对滑动摩擦力所做的功的代数和总为负值，表示除了有机械能在两个物体间转移外，还有一部分机械能转化为内能，这就是“摩擦生热”的实质． (7)安培力做功对应着电能与其他形式的能相互转化，即W安＝ΔE电．安培力做正功，对应着电能转化为其他能(如电动机模型)；克服安培力做负功，对应着其他能转化为电能(如发电机模型)；安培力做功的绝对值等于电能转化的量值． (8)分子力对分子所做的功等于分子势能的增量的负值，即W分子力＝－ΔE分子． (9)外界对一定质量的气体所做的功W与气体从外界所吸收的热量Q之和等于气体内能的变化，即W＋Q＝ΔU． (10)在电机电路中，电流做功的功率等于电阻发热的功率与输出的机械功率之和． (11)在纯电阻电路中，电流做功的功率等于电阻发热的功率． (12)在电解槽电路中，电流做功的功率等于电阻发热的功率与转化为化学能的功率之和． (13)在光电效应中，光子的能量hν＝W＋mv02． (14)在原子物理中，原子辐射光子的能量hν＝E初－E末，原子吸收光子的能量hν＝E末－E初． (15)核力对核子所做的功等于核能增量的负值，即W核＝－ΔE核，并且Δmc2＝ΔE核． (16)能量转化和守恒定律．对于所有参与相互作用的物体所组成的系统，无论什么力做功，可能每一个物体的能量的数值及形式都发生变化，但系统内所有物体的各种形式能量的总和保持不变． 4．运用能量观点分析、解决问题的基本思路 (1)选定研究对象(单个物体或一个系统)，弄清物理过程． (2)分析受力情况，看有什么力在做功，弄清系统内有多少种形式的能在参与转化．
