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高三物理二轮复习专题2动量和能量

第 2 专题 动量和能量 知识网络 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。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 2012 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 1.冲量与功的比较 ?冲量的定义式:I=Ft(作用力在时间上的积累效果) ? (1)定义式 ? ? ?功的定义式:W=Fscos θ (作用力在空间上的积累效果) (2) 属 性 ? ?冲量是矢量,既有大小又有方向(求合冲量应按矢,量合成法则来计算) ? ?功是标量,只有大小没有方向(求物体所受外力的,总功只需按代数和计算) ? 2.动量与动能的比较 ?动量的定义式:p=mv (1)定义式? 1 动能的定义式:E = mv 2 ? k 2 (2) 属 性 ? ?动量是矢量(动量的变化也是矢量,求动量的变化,应按矢量运算法则来计算) ? ?动能是标量(动能的变化也是标量,求动能的变化,只需按代数运算法则来计算) ? ? ?p= 2mE (3)动量与动能量值间的关系? p 1 E = = pv ? 2 m 2 ? k 2 k (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=Δ p. 分方向的表达式:Ix 合=Δ px,Iy 合=Δ py. Δp 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. Δt 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) 2 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 1 2 1 2 动能 Ek= mv ;重力势能 Ep=mgh;弹性势能 E 弹= kx ;机械能 E=Ek+Ep;分子势能; 2 2 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 2 能之和);原子核能 E=mc ;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?Δ V; 电流所做的功 W=UIt; 洛伦兹力永不做功; 瞬时功率 P=Fvcos_θ ; - W - 平均功率 P = =F v cos θ . t 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=Δ Ek.(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=-Δ Ep(或 W 弹=-Δ Ep). (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=-Δ E 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= Δ E 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 Δ E 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=Δ E 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

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