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1、2013年高考二轮复习专题二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冲量与功的比较(2)
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：Ip分方向的表达式：Ix合px，Iy合py2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标准条件：系统不受外力或系统所受外力之和为零近似条件：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
3、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：速度的瞬时性；动量的矢量性；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
4、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)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Ekmv2；重力势能Epmgh；弹性势能E弹kx2；机械能EEkEp；分子势能；分子动能；内能；电势能Eq；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Emc2；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
5、WFscos ；重力做功Wmgh；一对滑动摩擦力做的总功Wffs路；电场力做功WqU；功率恒定时牵引力所做的功WPt；恒定压强下的压力所做的功WpV；电流所做的功WUIt；洛伦兹力永不做功；瞬时功率PFvcos_；平均功率Fcos 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Ek(动能定理)(2)重力(或弹簧的弹力)对物体所做的功等于
6、物体重力势能(或弹性势能)的增量的负值，即W重Ep(或W弹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Qfs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
7、W安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)分子力对分子所做的功等于分子势能的增量的负值，即W分子力E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WQU(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hWmv02(14)在原子物理中，原子辐
8、射光子的能量hE初E末，原子吸收光子的能量hE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E核，并且mc2E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(3)仔细分析系统内各种能量的变化情况及变化的数量(4)列方程E减E增或E初E末求解四、弹性碰撞在一光滑水平面上有两个质量分别为m1、m2的
9、刚性小球A和B以初速度v1、v2运动，若它们能发生正碰，碰撞后它们的速度分别为v1和v2v1、v2、v1、v2是以地面为参考系的，将A和B看做系统由碰撞过程中系统动量守恒，有：m1v1m2v2m1v1m2v2由于弹性碰撞中没有机械能损失，故有：m1v12m2v22m1v12m2v22由以上两式可得：v2v1(v2v1)或v1v2(v1v2)碰撞后B相对于A的速度与碰撞前B相对于A的速度大小相等、方向相反；碰撞后A相对于B的速度与碰撞前A相对于B的速度大小相等、方向相反【结论1】对于一维弹性碰撞，若以其中某物体为参考系，则另一物体碰撞前后速度大小不变、方向相反(即以原速率弹回)联立以上各式可解得
10、：v1v2若m1m2，即两个物体的质量相等，则v1v2，v2v1，表示碰后A的速度变为v2，B的速度变为v1【结论2】对于一维弹性碰撞，若两个物体的质量相等，则碰撞后两个物体互换速度(即碰后A的速度等于碰前B的速度，碰后B的速度等于碰前A的速度)若A的质量远大于B的质量，则有：v1v1，v22v1v2；若A的质量远小于B的质量，则有：v2v2，v12v2v1【结论3】对于一维弹性碰撞，若其中某物体的质量远大于另一物体的质量，则质量大的物体碰撞前后速度保持不变至于质量小的物体碰后速度如何，可结合结论1和结论2得出在高考复习中，若能引导学生推导出以上二级结论并熟记，对提高学生的解题速度是大有帮助的
11、热点、重点、难点一、动量定理的应用问题动量定理的应用在高考中主要有以下题型：1定性解释周围的一些现象；2求打击、碰撞、落地过程中的平均冲力；3计算流体问题中的冲力(或反冲力)；4根据安培力的冲量求电荷量例1如图21所示，一个下面装有轮子的贮气瓶停放在光滑的水平地面上，瓶的底端与竖直墙壁接触现打开右端阀门，气体向外喷出，设喷口的面积为S，气体的密度为，气体向外喷出的速度为v，则气体刚喷出时贮气瓶底端对竖直墙壁的作用力大小是()图21AvSBCv2SDv2S【解析】t时间内喷出气体的质量mSvt对于贮气瓶、瓶内气体及喷出的气体所组成的系统，由动量定理得：Ftmv0解得：Fv2S答案D【点评】动量定
12、理对多个物体组成的系统也成立，而动能定理对于多个物体组成的系统不适用同类拓展1如图22所示，质量为M的木块位于光滑水平面上，在木块与墙之间用轻弹簧连接，开始时木块静止在A位置现有一质量为m的子弹以水平速度v0射向木块并嵌入其中，则当木块回到A位置时的速度v以及此过程中墙对弹簧的冲量I的大小分别为()图22Av，I0Bv，I2mv0Cv，I Dv，I2mv0【解析】设在子弹射入木块且未压缩弹簧的过程中，木块(含子弹)的速度为v1，由动量守恒定律得：mv0(mM)v1解得：v1对木块(含子弹)压缩弹簧再返回A点的过程，由动能定理得：(mM)v2(mM)v12W总0可知：vv1取子弹、木块和弹簧组成
13、的系统为研究对象，由动量定理得：I(mM)(v)(mM)v12mv0负号表示方向向左答案B 二、动能定理、机械能守恒定律的应用1对于单个平动的物体：W总Ek，W总指物体所受的所有外力做的总功2系统只有重力、弹力作为内力做功时，机械能守恒(1)用细绳悬挂的物体绕细绳另一端做圆周运动时，细绳对物体不做功(2)轻杆绕一端自由下摆，若轻杆上只固定一个物体，则轻杆对物体不做功；若轻杆上不同位置固定两个物体，则轻杆分别对两物体做功(3)对于细绳连接的物体，若细绳存在突然绷紧的瞬间，则物体(系统)的机械能减少3单个可当做质点的物体机械能守恒时，既可用机械能守恒定律解题，也可用动能定理解题，两种方法等效发生形
14、变的物体和几个物体组成的系统机械能守恒时，一般用机械能守恒定律解题，不方便应用动能定理解题例2以初速度v0竖直向上抛出一质量为m的小物块假定物块所受的空气阻力f大小不变已知重力加速度为g，则物块上升的最大高度和返回到原抛出点的速率分别为2009年高考全国理综卷()A和v0B和v0C和v0D和v0【解析】方法一：对于物块上升的过程，由动能定理得：(mghfh)0mv02解得：h设物块返回至原抛出点的速率为v，对于整个过程应用动能定理有：mv2mv02f2h解得：vv0方法二：设小物块在上升过程中的加速度大小为a1，由牛顿第二定律有：a1故物块上升的最大高度h设小物块在下降过程中的加速度为a2，由牛顿第二定律有：a2可得：vv0答案A【点评】动能定理是由牛顿第二定律导出的一个结论，对于单个物体受恒力作用的过程，以上两种方法都可以用来分析解答，但方法二的物理过程较复杂例如涉及曲线运动或变力做功时，运用动能定理更为方便同类拓展2一匹马拉着质量为 60 kg 的雪橇，从静止开始用 80 s 的时间
