第二講動(dòng)量和能量命題趨勢(shì)

1、考點(diǎn)2 動(dòng)量和能量命題趨勢(shì)本專(zhuān)題涉及的內(nèi)容是動(dòng)力學(xué)內(nèi)容的繼續(xù)和深化，其中的動(dòng)量守恒定律、機(jī)械能守恒定律、能量守恒定律比牛頓運(yùn)動(dòng)定律的適用范圍更廣泛，是自然界中普遍適用的基本規(guī)律，因此是高中物理的重點(diǎn)，也是高考考查的重點(diǎn)之一。高考中年年有，且常常成為高考的壓軸題。如2002年、2003年理綜最后一道壓軸題均是與能量有關(guān)的綜合題。但近年采用綜合考試后，試卷難度有所下降，因此動(dòng)量和能量考題的難度也有一定下降。要更加關(guān)注有關(guān)基本概念的題、定性分析現(xiàn)象的題和聯(lián)系實(shí)際、聯(lián)系現(xiàn)代科技的題。試題常常是綜合題，動(dòng)量與能量的綜合，或者動(dòng)量、能量與平拋運(yùn)動(dòng)、圓周運(yùn)動(dòng)、熱學(xué)、電磁學(xué)、原子物理等知識(shí)的綜合。試題的情景常

2、常是物理過(guò)程較復(fù)雜的，或者是作用時(shí)間很短的，如變加速運(yùn)動(dòng)、碰撞、爆炸、打擊、彈簧形變等。力的積累和效應(yīng)牛頓第二定律f=ma力對(duì)時(shí)間的積累效應(yīng)沖量i=ft動(dòng)量p=mv動(dòng)量定理ft=mv2-mv1動(dòng)量守恒定律m1v1+m2v2=m1v1+m2v2系統(tǒng)所受合力為零或不受外力力對(duì)位移的積累效應(yīng)功：w=fscos瞬時(shí)功率：p=fvcos平均功率：機(jī)械能動(dòng)能勢(shì)能重力勢(shì)能：ep=mgh彈性勢(shì)能動(dòng)能定理機(jī)械能守恒定律ek1+ep1=ek2+ep2或ek =ep知識(shí)概要沖量是力對(duì)時(shí)間的積累，其作用效果是改變物體的動(dòng)量；功是力對(duì)位移的積累，其作用效果是改變物體的能量；沖量和動(dòng)量的變化、功和能量的變化都是原因和結(jié)果

3、的關(guān)系，對(duì)此，要像熟悉力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系一樣熟悉。在此基礎(chǔ)上，還很容易理解守恒定律的條件，要守恒，就應(yīng)不存在引起改變的原因。能量還是貫穿整個(gè)物理學(xué)的一條主線(xiàn)，從能量角度分析思考問(wèn)題是研究物理問(wèn)題的一個(gè)重要而普遍的思路。應(yīng)用動(dòng)量定理和動(dòng)能定理時(shí)，研究對(duì)象可以是單個(gè)物體，也可以是多個(gè)物體組成的系統(tǒng)，而應(yīng)用動(dòng)量守恒定律和機(jī)械能守恒定律時(shí)，研究對(duì)象必定是系統(tǒng)；此外，這些規(guī)律都是運(yùn)用于物理過(guò)程，而不是對(duì)于某一狀態(tài)（或時(shí)刻）。因此，在用它們解題時(shí)，首先應(yīng)選好研究對(duì)象和研究過(guò)程。對(duì)象和過(guò)程的選取直接關(guān)系到問(wèn)題能否解決以及解決起來(lái)是否簡(jiǎn)便。選取時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：1選取研究對(duì)象和研究過(guò)程，要建立在分析物理過(guò)程的基礎(chǔ)

4、上。臨界狀態(tài)往往應(yīng)作為研究過(guò)程的開(kāi)始或結(jié)束狀態(tài)。2要能視情況對(duì)研究過(guò)程進(jìn)行恰當(dāng)?shù)睦硐牖幚怼?可以把一些看似分散的、相互獨(dú)立的物體圈在一起作為一個(gè)系統(tǒng)來(lái)研究，有時(shí)這樣做，可使問(wèn)題大大簡(jiǎn)化。4有的問(wèn)題，可以選這部分物體作研究對(duì)象，也可以選取那部分物體作研究對(duì)象；可以選這個(gè)過(guò)程作研究過(guò)程，也可以選那個(gè)過(guò)程作研究過(guò)程；這時(shí)，首選大對(duì)象、長(zhǎng)過(guò)程。確定對(duì)象和過(guò)程后，就應(yīng)在分析的基礎(chǔ)上選用物理規(guī)律來(lái)解題，規(guī)律選用的一般原則是：1對(duì)單個(gè)物體，宜選用動(dòng)量定理和動(dòng)能定理，其中涉及時(shí)間的問(wèn)題，應(yīng)選用動(dòng)量定理，而涉及位移的應(yīng)選用動(dòng)能定理。2若是多個(gè)物體組成的系統(tǒng)，優(yōu)先考慮兩個(gè)守恒定律。3若涉及系統(tǒng)內(nèi)物體的相對(duì)位移（

5、路程）并涉及摩擦力的，要考慮應(yīng)用能量守恒定律。點(diǎn)撥解疑【例題1】某地強(qiáng)風(fēng)的風(fēng)速是20m/s，空氣的密度是=1.3kg/m3。一風(fēng)力發(fā)電機(jī)的有效受風(fēng)面積為s=20m2，如果風(fēng)通過(guò)風(fēng)力發(fā)電機(jī)后風(fēng)速減為12m/s，且該風(fēng)力發(fā)電機(jī)的效率為【例題2】 （1998年全國(guó)卷）在光滑水平面上，動(dòng)能為e0、動(dòng)量的大小為的小鋼球1與靜止小鋼球2發(fā)生碰撞，碰撞前后球1的運(yùn)動(dòng)方向相反。將碰撞后球1的動(dòng)能和動(dòng)量的大小分別記為e1、，球2的動(dòng)能和動(dòng)量的大小分別記為e2、p2，則必有ae1e0 bp1e0 dp2p0【例題3】（2000年全國(guó)）在原子核物理中，研究核子與核關(guān)聯(lián)的最有效途徑是“雙電荷交換反應(yīng)”。這類(lèi)反應(yīng)的前半

6、部分過(guò)程和下述力學(xué)模型類(lèi)似。兩個(gè)小球a和b用輕質(zhì)彈簧相連，在光滑的水平直軌道上處于靜止?fàn)顟B(tài)。在它們左邊有一垂直于軌道的固定擋板p，右邊有一小球c沿軌道以速度射向b球，如圖所示。c與b發(fā)生碰撞并立即結(jié)成一個(gè)整體d。在它們繼續(xù)向左運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，當(dāng)彈簧長(zhǎng)度變到最短時(shí)，長(zhǎng)度突然被鎖定，不再改變。然后，a球與擋板p發(fā)生碰撞，碰后a、d都靜止不動(dòng)，a與p接觸而不粘連。過(guò)一段時(shí)間，突然解除鎖定（鎖定及解除鎖定均無(wú)機(jī)械能損失）。已知a、b、c三球的質(zhì)量均為m。（1）求彈簧長(zhǎng)度剛被鎖定后a球的速度。（2）求在a球離開(kāi)擋板p之后的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，彈簧的最大彈性勢(shì)能。圖 1針對(duì)訓(xùn)練1（2001年高考理綜卷）下列一些說(shuō)法

7、： 一質(zhì)點(diǎn)受兩個(gè)力作用且處于平衡狀態(tài)（靜止或勻速），這兩個(gè)力在同一段時(shí)間內(nèi)的沖量一定相同 一質(zhì)點(diǎn)受兩個(gè)力作用且處于平衡狀態(tài)（靜止或勻速），這兩個(gè)力在同一段時(shí)間內(nèi)做的功或者都為零，或者大小相等符號(hào)相反 在同樣時(shí)間內(nèi)，作用力和反作用力的功大小不一定相等，但正負(fù)號(hào)一定相反 在同樣時(shí)間內(nèi)，作用力和反作用力的功大小不一定相等，正負(fù)號(hào)也不一定相反以上說(shuō)法正確的是：a b c d2a、b兩球在光滑水平面上沿同一直線(xiàn)、同一方向運(yùn)動(dòng)，a球的動(dòng)量是5kgm/s，b球的動(dòng)量是7kgm/s，當(dāng)a追上b球時(shí)發(fā)生碰撞，則碰撞后a、b兩球的動(dòng)量的可能值是（ ）a-4 kgm/s、14 kgm/s b3kgm/s、9 kgm

8、/sc-5 kgm/s 、17kgm/ d6 kgm/s、6 kgm/s3（1998年高考上海卷）在光滑水平面上有質(zhì)量均為2kg的a、b兩質(zhì)點(diǎn)，a質(zhì)點(diǎn)在水平恒力fa=4n作用下由靜止出發(fā)運(yùn)動(dòng)4s。b質(zhì)點(diǎn)在水平恒力fb=4n作用下由靜止出發(fā)移動(dòng)4m。比較這兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)所經(jīng)歷的過(guò)程，可以得到的正確結(jié)論是aa質(zhì)點(diǎn)的位移比b質(zhì)點(diǎn)的位移大 ba質(zhì)點(diǎn)的末速度比b質(zhì)點(diǎn)的末速度小c力fa做的功比力fb做的功多 d力fa的沖量比力fb的沖量小4矩形滑塊由不同材料的上下兩層粘結(jié)在一起組成，將其放在光滑的水平面上，如圖所示。質(zhì)量為m的子彈以速度v水平射向滑塊，若射擊上層，則子彈恰好不射出；若射擊下層，則子彈整個(gè)兒恰好嵌

9、入，則上述兩種情況相比較a兩次子彈對(duì)滑塊做的功一樣多b兩次滑塊所受沖量一樣大c子彈嵌入下層過(guò)程中，系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量較多d子彈擊中上層過(guò)程中，系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量較多5如圖3所示，長(zhǎng)2m，質(zhì)量為1kg的木板靜止在光滑水平面上，一木塊質(zhì)量也為1kg（可視為質(zhì)點(diǎn)），與木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.2。要使木塊在木板上從左端滑向右端而不至滑落，則木塊初速度的最大值為a1m/s b2 m/s c3 m/s d4 m/s圖3fab圖46如圖4所示，質(zhì)量分別為m和2m的a、b兩個(gè)木塊間用輕彈簧相連，放在光滑水平面上，a靠緊豎直墻用水平力f將b向左壓，使彈簧被壓縮一定長(zhǎng)度，靜止后彈簧儲(chǔ)存的彈性勢(shì)能為e這時(shí)突然撤去f，關(guān)于a、b和彈簧組成的系統(tǒng)，下列說(shuō)法中正確的是（ ）a撤去f后，系統(tǒng)動(dòng)量守恒，機(jī)械能守恒b撤去f后，a離開(kāi)豎直墻前，系統(tǒng)動(dòng)量不守恒，機(jī)械能守恒c撤去f后，a離開(kāi)豎直墻后，彈簧的彈性勢(shì)能最大值為ed撤去f后，a離開(kāi)豎直墻后，彈