2023年高考物理知识归纳03动量和能量高中物理.docx

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= 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，假设其获得大小相等、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 (但凡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〞。 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 (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， 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;假设相对运动有往复性,那么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(电流所做的功率=电阻发热功率〕 (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 > (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+ (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= 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(易无视)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〞这一根本概念理解。 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到达额定功率， 恒定功 率启动 速度V↑F=↓ a= 当a=0即F=f时，v到达最大vm 保持vm匀速 ∣→→→变加速直线运动→→→→→→→∣→→→→匀速直线运动→→…… 恒定加速度启动 a定=即F一定 P↑=F定v↑即P随v的增大而增大 当a=0时，v到达最大vm，此后匀速 当P=P额时 a定=≠0， v还要增大 F= a= ∣→→匀加速直线运动→→→→∣→→→变加速〔a↓〕运动→→→→→∣→匀速运动→ (1)假设额定功率下起动,那么一定是变加速运动,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