高中物理动量和能量知识点

学大教育设计人：马洪波高考物理知识归纳（三）---------------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=KmE2冲量：I=Ft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：'pp；0p；21p-p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='22'11vmvm；0=m1v1+m2v2m1v1+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=Fscos(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=tw=tFS=Fv)功率:P=Wt(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=m2pmv2122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=Ek=Ek2一Ek1=12122212mVmV学大教育设计人：马洪波机械能守恒定律：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+121212222mVmghmV或者Ep减=Ek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”。做功的过程是物体能量的转化过程，做了多少功，就有多少能量发生了变化，功是能量转化的量度．(1)动能定理合外力对物体做的总功等于物体动能的增量．即kkkEEEmvmvW1221222121合(2)与势能相关力做功导致与之相关的势能变化重力重力做正功，重力势能减少；重力做负功，重力势能增加．重力对物体所做的功等于物体重力势能增量的负值．即WG=EP1—EP2=—ΔEP弹簧弹力弹力做正功,弹性势能减少；弹力做负功，弹性势能增加．弹力对物体所做的功等于物体弹性势能增量的负值．即W弹力=EP1—EP2=—ΔEP分子力分子力对分子所做的功=分子势能增量的负值电场力电场力做正功,电势能减少;电场力做负功,电势能增加。注意：电荷的正负及移动方向电场力对电荷所做的功=电荷电势能增量的负值(3)机械能变化原因除重力(弹簧弹力)以外的的其它力对物体所做的功=物体机械能的增量即WF=E2—E1=ΔE当除重力(或弹簧弹力)以外的力对物体所做的功为零时，即机械能守恒(4)机械能守恒定律在只有重力和弹簧的弹力做功的物体系内，动能和势能可以互相转化，但机械能的总量保持不变．即EK2+EP2=EK1+EP1，2221212121mghmvmghmv或ΔEK=—ΔEP(5)静摩擦力做功的特点(1)静摩擦力可以做正功，也可以做负功，还可以不做功；(2)在静摩擦力做功的过程中，只有机械能的互相转移，而没有机械能与其他形式的能的转化，静摩擦力只起着传递机械能的作用；(3)相互摩擦的系统内，一对静摩擦力对系统所做功的和总是等于零．(6)滑动摩擦力做功特点“摩擦所产生的热”(1)滑动摩擦力可以做正功，也可以做负功，还可以不做功；=滑动摩擦力跟物体间相对路程的乘积，即一对滑动摩擦力所做的功(2)相互摩擦的系统内，一对滑动摩擦力对系统所做功的和总表现为负功，其大小为:W=—fS相对=Q对系统做功的过程中,系统的机械能转化为其他形式的能，(S相对为相互摩擦的物体间的相对位移;若相对运动有往复性,则S相对为相对运动的路程)(7)一对作用力与反作用力做功的特点(1)作用力做正功时，反作用力可以做正功，也可以做负功，还可以不做功；作用力做负功、不做功时，反作用力亦同样如此．(2)一对作用力与反作用力对系统所做功的总和可以是正功,也可以是负功,还可以零．(8)热学外界对气体做功外界对气体所做的功W与气体从外界所吸收的热量Q的和=气体内能的变化W+Q=△U(热力学第一定律,能的转化守恒定律)(9)电场力做功W=qu=qEd=F电SE(与路径无关)(10)电流做功(1)在纯电阻电路中tRu22RtIuItw(电流所做的功率=电阻发热功率）学大教育设计人：马洪波(2)在电解槽电路中,电流所做的功率=电阻发热功率+转化为化学能的的功率(3)在电动机电路中,电流所做的功率=电阻发热功率与输出的机械功率之和P电源t=uIt=+E其它；W=IUtIRt2(11)安培力做功安培力所做的功对应着电能与其它形式的能的相互转化，即W安=△E电，安培力做正功，对应着电能转化为其他形式的能（如电动机模型）；克服安培力做功，对应着其它形式的能转化为电能（如发电机模型）；且安培力作功的绝对值，等于电能转化的量值，W＝F安d＝BILd内能(发热)(12)洛仑兹力永不做功洛仑兹力只改变速度的方向(13)光学光子的能量:E光子=hγ；一束光能量E光=N×hγ(N指光子数目)在光电效应中，光子的能量hγ=W+221mv(14)原子物理原子辐射光子的能量hγ=E初—E末，原子吸收光子的能量hγ=E末—E初爱因斯坦质能方程：E＝mc2(15)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，其中每一个物体的能量的数值及形式都可能发生变化，但系统内所有物体的各种形式能量的总合保持不变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=Q⑥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：Jev=1.9×10-19J度=kwh=3.6×106J1u=931.5Mev⊙力学：①W＝Fscosα②W=P·t(p=tw=tFS=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。学大教育设计人：马洪波恒定加速度启动a定=Ffm定即F一定P↑=F定v↑即P随v的增大而增大当a=0时，v达到最大vm，此后匀速当P=P额时a定=Ffm定≠0，v还要增大F=Pv额a=Ffm∣→→匀加速直线运动→→→→∣→→→变加速（a↓）运动→→→→→∣→匀速运动→恒定功率启动速度V↑F=Pv定↓a=Ffm当a=0即F=f时，v达到最大vm保持vm匀速∣→→→变加速直线运动→→→→→→→∣→→→→匀速直线运动→→……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d=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/RQ＝I2RtE=I(R+r)=u外+u内=u外+IrP电源t=uIt+E其它P电源=IE=IU+I2Rt⊙磁学：安培力功W＝F安d＝BILd内能(发热)dRVLBLdRBLVB22⊙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221mkmmvE＝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＝mc2ΔE＝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，(1)若额定功率下起动,则一定是变加速运动,因为牵引力随速度的增大而减小．求解时不能用匀变速运动的规律来解.(2)特别注意匀加速起动时,牵引力恒定．当功率随速度增至预定功率时的速度(匀加速结束时的速度)，并不是车行的最大速度．此后，车仍要在额定功率下做加速度减小的加速运动(这阶段类同于额定功率起动)直至a=0时速度达到最大．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：'pp；0p；21p-p(各种表达式的中文含义)实际中有应用：m1v1+m2v2='22'11vmvm；0=