高考物理强档 知识归纳(动量和能量)教案 沪科版.doc

高考物理知识归纳（动量和能量）
1．力的三种效应：
力的瞬时性（产生a）F=ma、运动状态发生变化牛顿第二定律
时间积累效应(冲量)I=Ft、动量发生变化动量定理
空间积累效应(做功)w=Fs动能发生变化动能定理
2．动量观点：动量：p=mv= 冲量：I = F t
动量定理：内容：物体所受合外力的冲量等于它的动量的变化。
公式： F合t = mv’一mv (解题时受力分析和正方向的规定是关键)
I=F合t=F1t1+F2t2+---=p=P末-P初=mv末-mv初
动量守恒定律：内容、守恒条件、不同的表达式及含义：；；
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′)
ΔP＝0 (系统总动量变化为0)
如果相互作用的系统由两个物体构成，动量守恒的具体表达式为
P1＋P2＝P1′＋P2′ (系统相互作用前的总动量等于相互作用后的总动量)
m1V1＋m2V2＝m1V1′＋m2V2′
ΔP＝－ΔP＇ (两物体动量变化大小相等、方向相反)
实际中应用有：m1v1+m2v2=； 0=m1v1+m2v2 m1v1+m2v2=(m1+m2)v共
原来以动量(P)运动的物体，若其获得大小相等、方向相反的动量(－P)，是导致物体静止或反向运动的临界条件。即：P+(－P)=0
注意理解四性：系统性、矢量性、同时性、相对性
矢量性：对一维情况，先选定某一方向为正方向，速度方向与正方向相同的速度取正，反之取负，把矢量运算简化为代数运算。
相对性:所有速度必须是相对同一惯性参照系。
同时性：表达式中v1和v2必须是相互作用前同一时刻的瞬时速度，v1’和v2’必须是相互作用后同一时刻的瞬时速度。
解题步骤：选对象，划过程；受力分析。所选对象和过程符合什么规律？用何种形式列方程；（先要规定正方向）求解并讨论结果。
3．功与能观点：
功W = Fs cosq (适用于恒力功的计算)①理解正功、零功、负功②功是能量转化的量度
W= P·t (p===Fv) 功率:P = (在t时间内力对物体做功的平均功率) P = Fv
(F为牵引力,不是合外力；V为即时速度时,P为即时功率；V为平均速度时,P为平均功率； P一定时，F与V成正比）
动能： EK= 重力势能Ep = mgh (凡是势能与零势能面的选择有关)
动能定理：外力对物体所做的总功等于物体动能的变化（增量）。
公式： W合= W合＝W1+ W2+…+Wn= DEk = Ek2 一Ek1 =
机械能守恒定律：机械能=动能+重力势能+弹性势能(条件:系统只有内部的重力或弹力做功).
守恒条件：(功角度)只有重力,弹力做功；(能转化角度)只发生动能与势能之间的相互转化。
“只有重力做功”不等于“只受重力作用”。在该过程中，物体可以受其它力的作用，只要这些力不做功，或所做功的代数和为零，就可以认为是“只有重力做功”。
列式形式：E1=E2(先要确定零势面) P减(或增)=E增(或减) EA减(或增)=EB增(或减)
mgh1 + 或者 DEp减 = DEk增
除重力和弹簧弹力做功外,其它力做功改变机械能；滑动摩擦力和空气阻力做功W=fd路程E内能(发热)
4．功能关系：功和能的关系：功是能量转化的量度。有两层含义：
(1)做功的过程就是能量转化的过程,(2)做功的多少决定了能转化的数量,即:功是能量转化的量度
强调：功是一种过程量，它和一段位移（一段时间）相对应；而能是一种状态量，它与一个时刻相对应。两者的单位是相同的(都是J)，但不能说功就是能，也不能说“功变成了能”。
功和能的关系贯穿整个物理学。现归类整理如下：常见力做功与对应能的关系
常见的几种力做功
能量关系
数量关系式
力的种类
做功的正负
对应的能量
变化情况
①重力mg
+
重力势能EP
减小
mgh=–ΔEP
–
增加
②弹簧的弹力kx
+
弹性势能E弹性
减小
W弹=–ΔE弹性
–
增加
③分子力F分子
+
分子势能E分子
减小
W分子力=–ΔE分子
–
增加
④电场力Eq
+
电势能E电势
减小
qU =–ΔE电势
–
增加
⑤滑动摩擦力f
–
内能Q
增加
fs相对= Q
⑥感应电流的安培力F安培
–
电能E电
增加
W安培力=ΔE电
⑦合力F合
+
动能Ek
增加
W合=ΔEk
–
减小
⑧重力以外的力F
+
机械能E机械
增加
WF=ΔE机械
–
减小
5．求功的方法：单位：J ev=1.9×10-19J 度=kwh=3.6×106J 1u=931.5Mev
⊙力学：① W＝Fscosα ② W= P·t (p===Fv)
③动能定理 W合＝W1+ W2+…+Wn=ΔEK=E末－E初 (W可以不同的性质力做功)
④功是能量转化的量度(易忽视)主要形式有： 惯穿整个高中物理的主线
重力的功------量度------重力势能的变化 电场力的功-----量度------电势能的变化
分子力的功-----量度------分子势能的变化 合外力的功------量度-------动能的变化
除重力和弹簧弹力做功外,其它力做功改变机械能； 摩擦力和空气阻力做功W=fd路程E内能(发热)
与势能相关的力做功特点:如重力,弹力,分子力,电场力它们做功与路径无关,只与始末位置有关.
“功是能量转化的量度”这一基本概念理解。
⑴物体动能的增量由外力做的总功来量度：W外=ΔEk，这就是动能定理。
⑵物体重力势能的增量由重力做的功来量度：WG= -ΔEP，这就是势能定理。
⑶物体机械能的增量由重力以外的其他力做的功来量度：W其=ΔE机，(W其表示除重力以外的其它力做的功)，这就是机械能定理。
⑷当W其=0时，说明只有重力做功，所以系统的机械能守恒。
⑸一对互为作用力反作用力的摩擦力做的总功，用来量度该过程系统由于摩擦而减小的机械能，也就是系统增加的内能。f žd=Q（d为这两个物体间相对移动的路程）。
⊙热学： ΔE=Q+W（热力学第一定律）
⊙电学： WAB＝qUAB＝F电dE=qEdE 动能(导致电势能改变)
W＝QU＝UIt＝I2Rt＝U2t/R Q＝I2Rt
E=I(R+r)=u外+u内=u外+Ir P电源t =uIt+E其它 P电源=IE=I U +I2Rt
⊙磁学：安培力功W＝F安d＝BILd 内能(发热)
⊙光学：单个光子能量E＝hγ 一束光能量E总＝Nhγ(N为光子数目) 
光电效应＝hγ－W0 跃迁规律：hγ=E末-E初 辐射或吸收光子
⊙原子：质能方程：E＝mc2 ΔE＝Δmc2 注意单位的转换换算
汽车的启动问题: 具体变化过程可用如下示意图表示．关键是发动机的功率是否达到额定功率，

动量守恒：
内容：相互作用的物体系统，如果不受外力，或它们所受的外力之和为零，它们的总动量保持不变。
（研究对象：相互作用的两个物体或多个物体所组成的系统）
守恒条件：①系统不受外力作用。 (理想化条件)
②系统受外力作用，但合外力为零。
③系统受外力作用，合外力也不为零，但合外力远小于物体间的相互作用力。
④系统在某一个方向的合外力为零，在这个方向的动量守恒。
⑤全过程的某一阶段系统受合外力为零，该阶段系统动量守恒，
即：原来连在一起的系统匀速或静止(受合外力为零)，分开后整体在某阶段受合外力仍为零,可用动量守恒。
不同的表达式及含义：；； (各种表达式的中文含义)
实际中有应用：m1v1+m2v2=； 0=m1v1+m2v2 m1v1+m2v2=(m1+m2)v共
注意理解四性：系统性、矢量性、同时性、相对性
系统性：研究对象是某个系统、研究的是某个过程
矢量性：不在同一直线上时进行矢量运算；在同一直线上时，取正方向，引入正负号转化为代数运算。
同时性：v1、v2是相互作用前同一时刻的速度，v1'、v2'是相互作用后同一时刻的速度。
同系性：各速度必须相对同一参照系
解题步骤：选对象,划过程;受力分析.所选对象和过程符合什么规律？用何种形式列方程(先要规定正方向）求解并讨论结果。
碰撞模型：特点和注意点：
①动量守恒；②碰后的动能不可能碰前大；
③对追及碰撞，碰后后面物体的速度不可能大于前面物体的速度。
m1v1+m2v2= (1)
(2 )

记住这个结论给解综合题带来简便。通过讨论两质量便可。
“一动一静”弹性碰撞规律：即m2v2=0 ；=0 代入（1）、（2）式
动量守恒：m1v1+m2v2=m1v1'+m2v2' 动能守恒：m1v12+m2v22=m1v1' 2+m2v2' 2
联立可解：v1'=（主动球速度下限） v2'=（被碰球速度上限）
讨论（1）：
当m1>m2时，v1'>0，v2'>0 v1′与v1方向一致； 当m1>>m2时，v1'≈v1，v2'≈2v1 (高射炮打蚊子)
当m1=m2时，v1'=0，v2'=v1 即m1与m2交换速度
当m1<m2时，v1'<0（反弹），v2'>0 v2′与v1同向；当m1<<m2时，v1'≈-v1，v2'≈0 (乒乓球撞铅球)
一动静的完全非弹性碰撞。（子弹打击木块模型）是高中物理的重点。
特点：碰后有共同速度，或两者的距离最大(最小)或系统的势能最大等等多种说法.
mv0+0=(m+M) =（主动球速度上限，被碰球速度下限）
=+E损 E损=一=
讨论：①E损 可用于克服相对运动时的摩擦力做功转化为内能
E损=fd相=mg·d相=一= d相==
②也可转化为弹性势能；③转化为电势能、电能发热等等；（通过电场力或安培力做功）
子弹打木块模型：物理学中最为典型的碰撞模型 (一定要掌握)
子弹击穿木块时,两者速度不相等；子弹未击穿木块时,两者速度相等.这两种情况的临界情况是：当子弹从木块一端到达另一端，相对木块运动的位移等于木块长度时，两者速度相等．
例题：设质量为m的子弹以初速度v0射向静止在光滑水平面上的质量为M的木块，并留在木块中不再射出，子弹钻入木块深度为d。求木块对子弹的平均阻力的大小和该过程中木块前进的距离。

解析：子弹和木块最后共同运动，相当于完全非弹性碰撞。
从动量的角度看，子弹射入木块过程中系统动量守恒：

从能量的角度看，该过程系统损失的动能全部转化为系统的内能。设平均阻力大小为f，设子弹、木块的位移大小分别为s1、s2，如图所示，显然有s1-s2=d
对子弹用动能定理： …………………………………①
对木块用动能定理：…………………………………………②
①、②相减得： ………………③
③式意义：fžd恰好等于系统动能的损失；根据能量守恒定律，系统动能的损失应该等于系统内能的增加；可见，即两物体由于相对运动而摩擦产生的热(机械能转化为内能),等于摩擦力大小与两物体相对滑动的路程的乘积(由于摩擦力是耗散力，摩擦生热跟路径有关，所以这里应该用路程，而不是用位移)。
由上式不难求得平均阻力的大小：
至于木块前进的距离s2，可以由以上②、③相比得出：
从牛顿运动定律和运动学公式出发，也可以得出同样的结论。试试推理。
由于子弹和木块都在恒力作用下做匀变速运动，位移与平均速度成正比：

一般情况下，所以s2<<d。这说明在子弹射入木块过程中木块的位移很小，可以忽略不计。这就为分阶段处理问题提供了依据。象这种运动物体与静止物体相互作用,动量守恒,最后共同运动的类型，全过程动能的损失量可用公式：………………………………④
当子弹速度很大时，可能射穿木块，这时末状态子弹和木块的速度大小不再相等，但穿透过程中系统动量仍然守恒，系统动能损失仍然是ΔEK= f žd（这里的d为木块的厚度），但由于末状态子弹和木块速度不相等，所以不能再用④式计算ΔEK的大小。
做这类题目时一定要画好示意图，把各种数量关系和速度符号标在图上，以免列方程时带错数据。
以上所列举的人、船模型的前提是系统初动量为零。如果发生相互作用前系统就具有一定的动量，那就不能再用m1v1=m2v2这种形式列方程，而要利用(m1+m2)v0= m1v1+ m2v2列式。
特别要注意各种能量间的相互转化

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