1、2023高三物理二轮复习专案-动量和能量（重庆九龙坡区）一.疑难辨析（一）概述根据近几年各省（市）高考试题统计说明，本专题的考查重点是五个概念和五个规律:功和能、功率、冲量和动量；动能定理和动量定理、机械能守恒定律和动量守恒定律以及能量守恒定律。由于动量、能量与牛顿运动定律、曲线运动、电磁学以及原子物理学中的根本粒子的运动等内容综合，物理过程复杂，综合分析的能力要求高，难度大，给高考命题提供了较好的命题空间，近几年的高考试题常常以生产实际、贴近生活（2023年重庆理综24小题中的弹簧笔）与现代科技内容为命题背景，就要求我们要根据题干分析出物理过程和建立熟悉的物理模型。同时本专题在考查应用数学知
2、识解决物理问题的能力也有较多表达。动量和能量局部的试题特点是物理过程复杂、灵活性强、综合性大、能力要求较高、难度大，高考的压轴题多与这局部知识有联系,是高考的必考点、热点和难点。 根据理科综合的特点：单科试题少，考查内容多，必然会一题多考点的特点，广阔考生在进行了第一轮系统复习之后，加强综合性强点的试题训练是必要的，更应把较多精力放在理清分析物理问题的思路和方法上。动量和能量的观点始终贯穿从力学到原子物理的整个高中物理学，动量和能量的观点是继牛顿定律解决力学问题的另一条方法，它往往可以忽略力作用的中间过程，只需关注始、末状态，用全局的观点和整体的观点使得解题的思路更加简捷。（二）提醒临考前对动
3、量和能量专题的稳固和加深并形成稳定的思维模式和解题思路，应注意下面几个问题。1.再现物理根本概念的表述、根本公式及其变形式的适用条件、根本物理量的单位、根本规律和这些规律应用的典型模型等。力学：功W及其正负的涵义 功率P 平均功率和瞬时功率 动能EK及其变化量EK 势能EP及其变化量EP 碰撞（弹性、非弹性、完全非弹性）冲量I 动量P 动量的变化量P 动量的变化率系统 内力、外力及合外力 动能定理与动量定理 机械能守恒定律与动量守恒定律 功能关系和能的转化和守恒定律；电磁学：电势能 电势差 电势 等势面 电功和电功率 交变电流的最大值和有效值。2.本专题必须具备的思想方法：（1）物理规律的选择
4、方法：对单个物体，主要有四条思路：a.假设是匀变速问题，常选用牛顿定律结合运动学规律或动能定理、动量定理解题。 b.假设是在变力作用下通过一段位移外力对 物体做功，常选用动能定理解题。c.假设是在变力作用下有一段时间，特别是打击、碰撞等瞬时问题，常选用动量定理解题。d.光滑轨道或抛体运动中的能量问题一般选用机械能守恒定律。对多个物体组成的系统，主要有四条思路：a.假设系统内无滑动摩擦和介质阴力,常选用机械能守恒定律。b.假设系统受到的合外力为零,常选用动量守恒定律。c.假设涉及系统内物体的相对位移(路程)并涉及摩擦力的要优先考虑应用能量守恒定律（或二级公式Q=fs）。d.对于动量与机械能双守恒
5、问题，常常对整个系统建立方程组求解。同时注意题目中的“最高点、“最大速度、“最大加速度、“最大位移 “拉伸最长 “压缩最短等临界条件的判定。(2)处理问题的技巧方法:a.建立物理情景：分析运动过程，善于用“想象法展示题目表达的过程，做到历历在目。b.小过程的划分：题目往往是多物体多过程，不同子过程有不同的规律，要学会分段列方程法，最后综合分析求解。c.在用动量守恒定律和机械能守恒定律列式时，一定要注意是否满足守恒的条件。同时要注意动量守恒定律是矢量式，能量守恒定律是标量式。d.提醒：应用机械能守恒和能量守恒形式求解时要特别注意不能涉及功的问题，应用动能定理和功能关系时注意功和能的对应关系。（三
6、）辨析1. 对于功、功率和动能定理功的计算方法： WFscos W= Pt (p=Fv)动能定理 W合W1+ W2+Wn=EK=E末E初 (W可以是不同的性质力做功)图象法，在F-S图象中,图线所围的面积表示力F所做的功，如下列图。微元法计算变力做功。正确理解功率，功率是表示做功快慢的物理量。应用时注意：公式P=W/t是定义式，求平均功率.公式P=Fvcos是计算式，v是平均速度，那么P表示平均功率；假设v是瞬时速度，那么P表示瞬时功率，该式常用于计算瞬时功率 。发动机的功率P是指牵引力F做功的功率 ，不是合外力做的功的功率。应用时还要注意区别发动机的输出功率和额定功率，当输出功率等于额定功率
7、且物体在匀速运动时，牵引力F和阻力Ff相等，此时物体到达最大速度Vm=P/F=P/Ff，即到达的最大速度。动能定理：外力对物体所做的总功等于物体动能的变化。 公式： W合= W合W1+ W2+Wn= DEk = Ek2 Ek1 = 应用时要注意：外力对物体做正功，物体的动能就增加；外力对物体做负功，物体的动能就减少。作用在物体上的所有外力（包括重力）所做功的代数和数值上等于物体动能的变化量。动能定理不必追究全过程中的运动性质和状态变化的细节，特别是变力情况下，只要把各个力在各个阶段所做的功都按照代数和加起来，就可以得到总功，应用起来十分方便、简捷。 应用动能定理时，其研究对象是单体或能视为物体
8、系的整体。 做功的过程实际是能量的转化过程，动能定理中的“=号的意思是一种因果关系，做功是因，动能变化是果，并不意味着“功就是动能的增量，也不意味着“功转变成了动能。2. 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)。 （1）守恒条件： (做功角度)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； 当研究对象由多个物体组成时，往往根据是否“有没有摩擦力和介质阻力来判定机械能是否守恒。 （2）理解：“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
9、。（3）列式形式：E1=E2(先要确定零势面) ； EP减(或增)=EK增(或减) ； EA减(或增)=EB增(或减)； 或者 DEp减 = DEk增。（4）除重力和弹簧弹力做功外,其它力做功引起机械能改变；滑动摩擦力和空气阻力做功W=fd（路程）=E内能(发热)。（5）机械能守恒是对系统而言的，至少包括地球在内，动能中的速度V也是相对地面的速度，W中的位移也是对地位移。3.对于能的转化和守恒：（1）功是能量转化的量度(易无视)主要形式有：（是惯穿整个高中物理的主线） 力学：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
10、变化除重力和弹簧弹力做功外,其它力的功-量度-系统机械能的变化 滑动摩擦力和空气阻力做功-量度-系统内能的变化 W=fd（路程）=E内能(发热)。说明：与势能相关的力做功特点:如重力,弹簧弹力,分子力,电场力它们做功与路径无关,只与始末位置有关。热学：（热力学第一定律）电学： 磁学：安培力的功 说明：安培力做功是电能转化为其他形式的能，克服安培力做功是其他形式的能转化为电能。（2）做功的过程就是能量转化的过程，做多少功就有多少某种形式的能转化为其它形式的能，功是能量转化的量度。这就是功能关系的普遍意义。强调：功是过程量，它和一段位移相对应；而能是状态量，它与时刻相对应。两者的单位是相同的(都是
11、J)，但不能说功就是能，也不能说“功变成了能。（3）应用能的转化和守恒定律解决问题的两条根本思路：某种形式的能量减少，一定存在另一种形式的能量增加,且减少量和增加量相等。某个物体的能量减少，一定存在另一个物体的能量增加,且减少量和增加量相等。4对于动量、冲量和动量定理动量的数学表达式为p=mv，它的方向与速度方向一致.动量和动能都跟物体的质量和速度有关，是从不同角度描述物体运动状态的物理量.动量是矢量，动能是标量.动量的改变是由物体所受合外力的冲量决定的，动能的改变是由物体所受合外力做的功决定的。冲量的数学表达式为I=Ft，它是矢量，是力对时间的积累，冲量是个过程量。动量定理的数学表达式为Ft
12、=P，它是一个矢量关系式.动量定理表示的是力作用一段时间所产生的累积效果，它表达了一个过程量与两个状态量间的关系.将上式变形为F=P/t，即作用在物体上的合外力等于动量的变化率，这就是牛顿第二定律的动量表达形式.事实上，动量定理是牛顿第二定律推导出来的，只是前者表示的是力的瞬时效应，后者表示的是力的持续作用效应.在解决某些问题时动量定理因不必考虑运动过程中的细节，只管初、末状态，应用起来比牛顿第二定律快捷、方便一些. 解题时受力分析和正方向的规定是关键。5.对于动量守恒定律动量守恒定律：内容、守恒条件、不同的表达式及含义：（系统相互作用前的总动量P等于相互作用后的总动量P）；P0（系统总动量变
13、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：P1P2P1P2(系统相互作用前的总动量等于相互作用后的总动量)m1V1m2V2m1V1m2V2PP（两物体动量变化大小相等、方向相反）实际应用有：m1V1m2V2m1V1m2V2； 0=m1v1+m2v2 m1v1+m2v2=(m1+m2)v共提醒：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
14、算。相对性:所有速度必须是相对同一惯性参考系（即以地面）。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，和必须是相互作用后同一时刻的瞬时速度。二.解决本专题内容的根本思维方式和步骤（一）应用动能定理时：1.选取研究对象。2.分析运动过程。3.分析研究对象的受力情况（包括重力）和各个力的做功情况：受哪些力？每个力是否做功？做正功还是负功？做多少功？然后求各个外力做功的代数和；但要注意求功时，位移必须是相对地面的。4.明确物体在运动过程始末状态的动能EK1和EK2。5.利用动能定理列方程W合=mv22/2-mv12/2，要注意方程的左边是功，右边是动能的变化量，以及其它辅助方程，然
15、后求解。（二）应用机械能守恒定律时：1.明确研究对象。2.分析运动过程：即哪些物体参与了动能和势能的相互转化，选择适宜的初、末状态。 3.分析物体的受力及各个力做功情况，看是否满足机械能守恒条件。只有符合条件才能应用机械能守恒解题。4.正确选择守恒定律的表达式列方程：可分过程列式，也可以对全过程列式。5.统一单位求解结果并说明其物理意义。注意：1.注意机械能守恒条件与动量守恒条件的区别。2.系统内部动能与势能转化守恒多用公式求解；物体之间机械能的转移守恒多用公式求解，利用动态方程时，可以不选择零势能参考平面。（三）应用动量定理时：1.选取研究对象：单体或可以视为单体的物体系。2.确定所研究的物理过程及其始、末状态。3.分析研究对象在运动过程中的受力情况。4.规定正方向，确定物体在运动过程中始末两状态