高考物理知識歸納(三)

---------------動量和能量

1.力的三種效應(yīng):

力的瞬時(shí)性(產(chǎn)生a)F=ma、運(yùn)動狀態(tài)發(fā)生變化牛頓第二定律

時(shí)間積累效應(yīng)(沖量)I=Ft、動量發(fā)生變化動量定理

空間積累效應(yīng)(做功)w=Fs動能發(fā)生變化動能定理

2.動量觀點(diǎn):動量:p=mv=        沖量:I = F t

動量定理:內(nèi)容:物體所受合外力的沖量等于它的動量的變化。

公式: Ft = mv一mv  (解題時(shí)受力分析和正方向的規(guī)定是關(guān)鍵)

I=Ft=F1t1+F2t2+---=p=P-P=mv-mv

動量守恒定律:內(nèi)容、守恒條件、不同的表達(dá)式及含義:

P=P′                        (系統(tǒng)相互作用前的總動量P等于相互作用后的總動量P′)

ΔP=0                        (系統(tǒng)總動量變化為0)

如果相互作用的系統(tǒng)由兩個(gè)物體構(gòu)成,動量守恒的具體表達(dá)式為

P1+P2=P1′+P2′       (系統(tǒng)相互作用前的總動量等于相互作用后的總動量)

m1V1+m2V2=m1V1′+m2V2

ΔP=-ΔP'              (兩物體動量變化大小相等、方向相反)

實(shí)際中應(yīng)用有:m1v1+m2v2=; 0=m1v1+m2v2     m1v1+m2v2=(m1+m2)v

原來以動量(P)運(yùn)動的物體,若其獲得大小相等、方向相反的動量(-P),是導(dǎo)致物體靜止或反向運(yùn)動的臨界條件。即:P+(-P)=0

注意理解四性:系統(tǒng)性、矢量性、同時(shí)性、相對性

矢量性:對一維情況,先選定某一方向?yàn)檎较颍俣确较蚺c正方向相同的速度取正,反之取負(fù),把矢量運(yùn)算簡化為代數(shù)運(yùn)算。

相對性:所有速度必須是相對同一慣性參照系。

同時(shí)性:表達(dá)式中v1v2必須是相互作用前同一時(shí)刻的瞬時(shí)速度,v1v2必須是相互作用后同一時(shí)刻的瞬時(shí)速度。

解題步驟:選對象,劃過程;受力分析。所選對象和過程符合什么規(guī)律?用何種形式列方程;(先要規(guī)定正方向)求解并討論結(jié)果。

3.功與能觀點(diǎn): 

功W = Fs cosq (適用于恒力功的計(jì)算)①理解正功、零功、負(fù)功②功是能量轉(zhuǎn)化的量度

  W= P?t  (p===Fv) 功率:P =  (在t時(shí)間內(nèi)力對物體做功的平均功率) P = Fv

(F為牽引力,不是合外力;V為即時(shí)速度時(shí),P為即時(shí)功率;V為平均速度時(shí),P為平均功率; P一定時(shí),F(xiàn)與V成正比)

動能: EK=     重力勢能Ep = mgh (凡是勢能與零勢能面的選擇有關(guān))

動能定理:外力對物體所做的總功等于物體動能的變化(增量)。

公式:  W= W=W1+ W2+…+Wn= DEk = Ek2 一Ek1 =  

機(jī)械能守恒定律:機(jī)械能=動能+重力勢能+彈性勢能(條件:系統(tǒng)只有內(nèi)部的重力或彈力做功).

守恒條件:(功角度)只有重力,彈力做功;(能轉(zhuǎn)化角度)只發(fā)生動能與勢能之間的相互轉(zhuǎn)化。

“只有重力做功”不等于“只受重力作用”。在該過程中,物體可以受其它力的作用,只要這些力不做功,或所做功的代數(shù)和為零,就可以認(rèn)為是“只有重力做功”。

列式形式:E1=E2(先要確定零勢面)  P(或增)=E(或減)   EA(或增)=EB(或減)

mgh1 +  或者 DEp = DEk 

除重力和彈簧彈力做功外,其它力做功改變機(jī)械能;滑動摩擦力和空氣阻力做功W=fd路程E內(nèi)能(發(fā)熱)   

4.功能關(guān)系:功和能的關(guān)系:功是能量轉(zhuǎn)化的量度。有兩層含義:

(1)做功的過程就是能量轉(zhuǎn)化的過程,(2)做功的多少決定了能轉(zhuǎn)化的數(shù)量,即:功是能量轉(zhuǎn)化的量度

強(qiáng)調(diào):功是一種過程量,它和一段位移(一段時(shí)間)相對應(yīng);而能是一種狀態(tài)量,它與一個(gè)時(shí)刻相對應(yīng)。兩者的單位是相同的(都是J),但不能說功就是能,也不能說“功變成了能”。

做功的過程是物體能量的轉(zhuǎn)化過程,做了多少功,就有多少能量發(fā)生了變化,功是能量轉(zhuǎn)化的量度.

(1)動能定理

合外力對物體做的總功等于物體動能的增量.即

(2)與勢能相關(guān)力做功導(dǎo)致與之相關(guān)的勢能變化

重力

重力做正功,重力勢能減少;重力做負(fù)功,重力勢能增加.重力對物體所做的功等于物體重力勢能增量的負(fù)值.即WG=EP1EP2= ―ΔEP

彈簧彈力

彈力做正功,彈性勢能減少;彈力做負(fù)功,彈性勢能增加.

彈力對物體所做的功等于物體彈性勢能增量的負(fù)值.即W彈力=EP1EP2= ―ΔEP

分子力

分子力對分子所做的功=分子勢能增量的負(fù)值

電場力

電場力做正功,電勢能減少;電場力做負(fù)功,電勢能增加。注意:電荷的正負(fù)及移動方向

電場力對電荷所做的功=電荷電勢能增量的負(fù)值

(3)機(jī)械能變化原因

除重力(彈簧彈力)以外的的其它力對物體所做的功=物體機(jī)械能的增量即WF=E2E1E

當(dāng)除重力(或彈簧彈力)以外的力對物體所做的功為零時(shí),即機(jī)械能守恒

(4)機(jī)械能守恒定律

在只有重力和彈簧的彈力做功的物體系內(nèi),動能和勢能可以互相轉(zhuǎn)化,但機(jī)械能的總量保持不變.即  EK2+EP2 = EK1+EP1, 或  ΔEK = ―ΔEP

(5)靜摩擦力做功的特點(diǎn)

(1)靜摩擦力可以做正功,也可以做負(fù)功,還可以不做功;

(2)在靜摩擦力做功的過程中,只有機(jī)械能的互相轉(zhuǎn)移,而沒有機(jī)械能與其他形式的能的轉(zhuǎn)化,靜摩擦力只起著傳遞機(jī)械能的作用;

(3)相互摩擦的系統(tǒng)內(nèi),一對靜摩擦力對系統(tǒng)所做功的和總是等于零.

(6)滑動摩擦力做功特點(diǎn)

“摩擦所產(chǎn)生的熱”

(1)滑動摩擦力可以做正功,也可以做負(fù)功,還可以不做功;

=滑動摩擦力跟物體間相對路程的乘積,即一對滑動摩擦力所做的功

(2)相互摩擦的系統(tǒng)內(nèi),一對滑動摩擦力對系統(tǒng)所做功的和總表現(xiàn)為負(fù)功,

其大小為:W= ―fS相對=Q  對系統(tǒng)做功的過程中,系統(tǒng)的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為其他形式的能,

(S相對為相互摩擦的物體間的相對位移;若相對運(yùn)動有往復(fù)性,則S相對為相對運(yùn)動的路程)

(7)一對作用力與反作用力做功的特點(diǎn)

(1)作用力做正功時(shí),反作用力可以做正功,也可以做負(fù)功,還可以不做功;作用力做負(fù)功、不做功時(shí),反作用力亦同樣如此.

(2)一對作用力與反作用力對系統(tǒng)所做功的總和可以是正功,也可以是負(fù)功,還可以零.

(8)熱學(xué)

外界對氣體做功

外界對氣體所做的功W與氣體從外界所吸收的熱量Q的和=氣體內(nèi)能的變化W+Q=△U (熱力學(xué)第一定律,能的轉(zhuǎn)化守恒定律)

(9)電場力做功

W=qu=qEd=FSE (與路徑無關(guān))

(10)電流做功

(1)在純電阻電路中(電流所做的功率=電阻發(fā)熱功率)

(2) 在電解槽電路中,電流所做的功率=電阻發(fā)熱功率+轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的的功率

(3) 在電動機(jī)電路中,電流所做的功率=電阻發(fā)熱功率與輸出的機(jī)械功率之和  

P電源t =uIt= +E其它;W=IUt >

(11)安培力做功

安培力所做的功對應(yīng)著電能與其它形式的能的相互轉(zhuǎn)化,即W=△E,

安培力做正功,對應(yīng)著電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能(如電動機(jī)模型);

克服安培力做功,對應(yīng)著其它形式的能轉(zhuǎn)化為電能(如發(fā)電機(jī)模型);

且安培力作功的絕對值,等于電能轉(zhuǎn)化的量值, W=Fd=BILd  內(nèi)能(發(fā)熱)

(12)洛侖茲力永不做功

洛侖茲力只改變速度的方向

(13)光學(xué)

光子的能量: E光子=hγ;一束光能量E=N×hγ(N指光子數(shù)目)

在光電效應(yīng)中,光子的能量hγ=W+

(14)原子物理

原子輻射光子的能量hγ=E―E,原子吸收光子的能量hγ= E―E

愛因斯坦質(zhì)能方程:E=mc2

(15)能量轉(zhuǎn)化和守恒定律

對于所有參與相互作用的物體所組成的系統(tǒng),其中每一個(gè)物體的能量的數(shù)值及形式都可能發(fā)生變化,但系統(tǒng)內(nèi)所有物體的各種形式能量的總合保持不變

功和能的關(guān)系貫穿整個(gè)物理學(xué),F(xiàn)歸類整理如下:常見力做功與對應(yīng)能的關(guān)系

常見的幾種力做功

能量關(guān)系

數(shù)量關(guān)系式

力的種類

做功的正負(fù)

對應(yīng)的能量

變化情況

①重力mg

+

重力勢能EP

減小

mgh=?ΔEP

?

增加

②彈簧的彈力kx

+

彈性勢能E彈性

減小

W=?ΔE彈性

?

增加

③分子力F分子

+

分子勢能E分子

減小

W分子力=?ΔE分子

?

增加

④電場力Eq

+

電勢能E電勢

減小

qU =?ΔE電勢

?

增加

⑤滑動摩擦力f

?

內(nèi)能Q

增加

fs相對= Q

⑥感應(yīng)電流的安培力F安培

?

電能E

增加

W安培力=ΔE

⑦合力F

+

動能Ek

增加

W=ΔEk

?

減小

⑧重力以外的力F

+

機(jī)械能E機(jī)械

增加

WF=ΔE機(jī)械

?

減小

5.求功的方法:單位:J  ev=1.9×10-19J  度=kwh=3.6×106J   1u=931.5Mev

⊙力學(xué):① W=Fscosα    ② W= P?t  (p===Fv)

③動能定理 W=W1+ W2+…+Wn=ΔEK=E-E (W可以不同的性質(zhì)力做功)

④功是能量轉(zhuǎn)化的量度(易忽視)主要形式有:   慣穿整個(gè)高中物理的主線 

重力的功------量度------重力勢能的變化      電場力的功-----量度------電勢能的變化

分子力的功-----量度------分子勢能的變化     合外力的功------量度-------動能的變化

除重力和彈簧彈力做功外,其它力做功改變機(jī)械能;   摩擦力和空氣阻力做功W=fd路程E內(nèi)能(發(fā)熱)

與勢能相關(guān)的力做功特點(diǎn):如重力,彈力,分子力,電場力它們做功與路徑無關(guān),只與始末位置有關(guān).

“功是能量轉(zhuǎn)化的量度”這一基本概念理解。

物體動能的增量由外力做的總功來量度:W=ΔEk,這就是動能定理。

物體重力勢能的增量由重力做的功來量度:WG= -ΔEP,這就是勢能定理。

物體機(jī)械能的增量由重力以外的其他力做的功來量度:W=ΔE機(jī),(W表示除重力以外的其它力做的功),這就是機(jī)械能定理。

⑷當(dāng)W=0時(shí),說明只有重力做功,所以系統(tǒng)的機(jī)械能守恒。

⑸一對互為作用力反作用力的摩擦力做的總功,用來量度該過程系統(tǒng)由于摩擦而減小的機(jī)械能,也就是系統(tǒng)增加的內(nèi)能。f žd=Q(d為這兩個(gè)物體間相對移動的路程)。

熱學(xué):  ΔE=Q+W(熱力學(xué)第一定律)

⊙電學(xué):  WAB=qUAB=FdE=qEdE   動能(導(dǎo)致電勢能改變)

W=QU=UIt=I2Rt=U2t/R      Q=I2Rt

E=I(R+r)=u+u內(nèi)=u+Ir  P電源t =uIt+E其它 P電源=IE=I U +I2Rt

⊙磁學(xué):安培力功W=Fd=BILd  內(nèi)能(發(fā)熱)

⊙光學(xué):單個(gè)光子能量E=hγ               一束光能量E=Nhγ(N為光子數(shù)目) 

光電效應(yīng)=hγ-W0    躍遷規(guī)律:hγ=E-E  輻射或吸收光子

⊙原子:質(zhì)能方程:E=mc2   ΔE=Δmc2  注意單位的轉(zhuǎn)換換算

汽車的啟動問題: 具體變化過程可用如下示意圖表示.關(guān)鍵是發(fā)動機(jī)的功率是否達(dá)到額定功率,

 

 

 

 

 

 

 (1)若額定功率下起動,則一定是變加速運(yùn)動,因?yàn)闋恳﹄S速度的增大而減小.求解時(shí)不能用勻變速運(yùn)動的規(guī)律來解.

(2)特別注意勻加速起動時(shí),牽引力恒定.當(dāng)功率隨速度增至預(yù)定功率時(shí)的速度(勻加速結(jié)束時(shí)的速度),并不是車行的最大速度.此后,車仍要在額定功率下做加速度減小的加速運(yùn)動(這階段類同于額定功率起動)直至a=0時(shí)速度達(dá)到最大.

動量守恒

內(nèi)容:相互作用的物體系統(tǒng),如果不受外力,或它們所受的外力之和為零,它們的總動量保持不變。 

(研究對象:相互作用的兩個(gè)物體或多個(gè)物體所組成的系統(tǒng))

守恒條件:①系統(tǒng)不受外力作用。 (理想化條件)

②系統(tǒng)受外力作用,但合外力為零。

③系統(tǒng)受外力作用,合外力也不為零,但合外力遠(yuǎn)小于物體間的相互作用力。

④系統(tǒng)在某一個(gè)方向的合外力為零,在這個(gè)方向的動量守恒。

全過程的某一階段系統(tǒng)受合外力為零,該階段系統(tǒng)動量守恒,

即:原來連在一起的系統(tǒng)勻速或靜止(受合外力為零),分開后整體在某階段受合外力仍為零,可用動量守恒。

不同的表達(dá)式及含義:;;   (各種表達(dá)式的中文含義)

實(shí)際中有應(yīng)用:m1v1+m2v2=; 0=m1v1+m2v2     m1v1+m2v2=(m1+m2)v

注意理解四性:系統(tǒng)性、矢量性、同時(shí)性、相對性

系統(tǒng)性:研究對象是某個(gè)系統(tǒng)、研究的是某個(gè)過程

矢量性:不在同一直線上時(shí)進(jìn)行矢量運(yùn)算;在同一直線上時(shí),取正方向,引入正負(fù)號轉(zhuǎn)化為代數(shù)運(yùn)算。

同時(shí)性:v1、v2是相互作用前同一時(shí)刻的速度,v1'、v2'是相互作用后同一時(shí)刻的速度。

同系性:各速度必須相對同一參照系

解題步驟:選對象,劃過程;受力分析.所選對象和過程符合什么規(guī)律?用何種形式列方程(先要規(guī)定正方向)求解并討論結(jié)果。                 歷年高考中涉及動量守量模型題:

一質(zhì)量為M的長木板靜止在光滑水平桌面上.一質(zhì)量為m的小滑塊以水平速度v0從長木板的一端開始在木板上滑動,直到離開木板.滑塊剛離開木板時(shí)速度為V0/3,若把此木板固定在水平面上,其它條件相同,求滑塊離開木板時(shí)速度?

1996年全國廣東(24題)

1995年全國廣東(30題壓軸題)

1997年全國廣東(25題軸題12分)

1998年全國廣東(25題軸題12分)

試在下述簡化情況下由牛頓定律導(dǎo)出動量守恒定律的表達(dá)式:系統(tǒng)是兩個(gè)質(zhì)點(diǎn),相互作用力是恒力,不受其他力,沿直線運(yùn)動要求說明推導(dǎo)過程中每步的根據(jù),以及式中各符號和最后結(jié)果中各項(xiàng)的意義。

 

質(zhì)量為M的小船以速度V0行駛,船上有兩個(gè)質(zhì)量皆為m的小孩ab,分別靜止站在船頭和船尾. 現(xiàn)小孩a沿水平方向以速率v(相對于靜止水面)向前躍入水中,然后小孩b沿水平方向以同一速率v(相對于靜止水面)向后躍入水中. 求小孩b躍出后小船的速度.

1999年全國廣東(20題12分)

2000年全國廣東(22壓軸題)

2001年廣東河南(17題12分)

2002年廣東(19題)

2003年廣東(19、20題)

2004年廣東(15、17題)

2005年廣東(18題)

2006年廣東(16、18題)

2007年廣東(17題)

 

碰撞模型:特點(diǎn)和注意點(diǎn):

①動量守恒;②碰后的動能不可能碰前大;

③對追及碰撞,碰后后面物體的速度不可能大于前面物體的速度。

m1v1+m2v2=      (1)     

 (2 )  

          

記住這個(gè)結(jié)論給解綜合題帶來簡便。通過討論兩質(zhì)量便可。

“一動一靜”彈性碰撞規(guī)律:即m2v2=0 ;=0 代入(1)、(2)式

    動量守恒:m1v1+m2v2=m1v1'+m2v2'  動能守恒:m1v12+m2v22=m1v1' 2+m2v2' 2

    聯(lián)立可解:v1'=(主動球速度下限)    v2'=(被碰球速度上限)

    討論(1):

    當(dāng)m1>m2時(shí),v1'>0,v2'>0  v1′與v1方向一致;  當(dāng)m1>>m2時(shí),v1'≈v1,v2'≈2v(高射炮打蚊子)

    當(dāng)m1=m2時(shí),v1'=0,v2'=v1   即m1與m2交換速度

    當(dāng)m1<m2時(shí),v1'<0(反彈),v2'>0  v2′與v1同向;當(dāng)m1<<m2時(shí),v1'≈-v1,v2'≈0 (乒乓球撞鉛球)

    討論(2): 被碰球2獲最大速度、最大動量、最大動能的條件為

A.初速度v1一定,當(dāng)m1>>m2時(shí),v2'≈2v1

    B.初動量p1一定,由p2'=m2v2'=,可見,當(dāng)m1<<m2時(shí),p2'≈2m1v1=2p1

C.初動能EK1一定,當(dāng)m1=m2時(shí),EK2'=EK1

一動靜的完全非彈性碰撞。(子彈打擊木塊模型)是高中物理的重點(diǎn)。

特點(diǎn):碰后有共同速度,或兩者的距離最大(最小)或系統(tǒng)的勢能最大等等多種說法.

mv0+0=(m+M)           =(主動球速度上限,被碰球速度下限)

=+E     E==

由上可討論主動球、被碰球的速度取值范圍

<v<       <v<

討論:①E 可用于克服相對運(yùn)動時(shí)的摩擦力做功轉(zhuǎn)化為內(nèi)能

E=fd=mg?d== d==

②也可轉(zhuǎn)化為彈性勢能;③轉(zhuǎn)化為電勢能、電能發(fā)熱等等;(通過電場力或安培力做功)

子彈打木塊模型:物理學(xué)中最為典型的碰撞模型 (一定要掌握)

子彈擊穿木塊時(shí),兩者速度不相等;子彈未擊穿木塊時(shí),兩者速度相等.這兩種情況的臨界情況是:當(dāng)子彈從木塊一端到達(dá)另一端,相對木塊運(yùn)動的位移等于木塊長度時(shí),兩者速度相等.?

例題:設(shè)質(zhì)量為m的子彈以初速度v0射向靜止在光滑水平面上的質(zhì)量為M的木塊,并留在木塊中不再射出,子彈鉆入木塊深度為d。求木塊對子彈的平均阻力的大小和該過程中木塊前進(jìn)的距離。

解析:子彈和木塊最后共同運(yùn)動,相當(dāng)于完全非彈性碰撞。

從動量的角度看,子彈射入木塊過程中系統(tǒng)動量守恒: 

      

從能量的角度看,該過程系統(tǒng)損失的動能全部轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)的內(nèi)能。設(shè)平均阻力大小為f,設(shè)子彈、木塊的位移大小分別為s1、s2,如圖所示,顯然有s1-s2=d

對子彈用動能定理: …………………………………①

對木塊用動能定理:…………………………………………②

①、②相減得: ………………③

③式意義:fžd恰好等于系統(tǒng)動能的損失;根據(jù)能量守恒定律,系統(tǒng)動能的損失應(yīng)該等于系統(tǒng)內(nèi)能的增加;可見,即兩物體由于相對運(yùn)動而摩擦產(chǎn)生的熱(機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能),等于摩擦力大小與兩物體相對滑動的路程的乘積(由于摩擦力是耗散力,摩擦生熱跟路徑有關(guān),所以這里應(yīng)該用路程,而不是用位移)。

由上式不難求得平均阻力的大。

至于木塊前進(jìn)的距離s2,可以由以上②、③相比得出:

從牛頓運(yùn)動定律和運(yùn)動學(xué)公式出發(fā),也可以得出同樣的結(jié)論。試試推理。

由于子彈和木塊都在恒力作用下做勻變速運(yùn)動,位移與平均速度成正比:

   

一般情況下,所以s2<<d。這說明在子彈射入木塊過程中木塊的位移很小,可以忽略不計(jì)。這就為分階段處理問題提供了依據(jù)。象這種運(yùn)動物體與靜止物體相互作用,動量守恒,最后共同運(yùn)動的類型,

全過程動能的損失量可用公式:………………………………④

    當(dāng)子彈速度很大時(shí),可能射穿木塊,這時(shí)末狀態(tài)子彈和木塊的速度大小不再相等,但穿透過程中系統(tǒng)動量仍然守恒,系統(tǒng)動能損失仍然是ΔEK= f žd(這里的d為木塊的厚度),但由于末狀態(tài)子彈和木塊速度不相等,所以不能再用④式計(jì)算ΔEK的大小。

    做這類題目時(shí)一定要畫好示意圖,把各種數(shù)量關(guān)系和速度符號標(biāo)在圖上,以免列方程時(shí)帶錯(cuò)數(shù)據(jù)。

    以上所列舉的人、船模型的前提是系統(tǒng)初動量為零。如果發(fā)生相互作用前系統(tǒng)就具有一定的動量,那就不能再用m1v1=m2v2這種形式列方程,而要利用(m1+m2)v0= m1v1+ m2v2列式。

特別要注意各種能量間的相互轉(zhuǎn)化

 

 

附:

 

高考物理力學(xué)常見幾類計(jì)算題的分析

高考題物理計(jì)算的常見幾種類型

題型常見特點(diǎn)

考查的主要內(nèi)容

解題時(shí)應(yīng)注意的問題

牛頓運(yùn)動定律的應(yīng)用與運(yùn)動學(xué)公式的應(yīng)用

(1)一般研究單個(gè)物體的階段性運(yùn)動。

(2)力大小可確定,一般僅涉及力、速度、加速度、位移、時(shí)間計(jì)算,通常不涉及功、能量、動量計(jì)算問題。

(1)運(yùn)動過程的階段性分析與受力分析

(2)運(yùn)用牛頓第二定律求a

(3)選擇最合適的運(yùn)動學(xué)公式求位移、速度和時(shí)間。

(4)特殊的階段性運(yùn)動或二物體運(yùn)動時(shí)間長短的比較常引入速度圖象幫助解答。

(1)學(xué)會畫運(yùn)動情境草,并對物體進(jìn)行受力分析,以確定合外力的方向。

(2)加速度a計(jì)算后,應(yīng)根據(jù)物體加減速運(yùn)動確定運(yùn)動學(xué)公式如何表示(即正負(fù)號如何添加)

(3)不同階段的物理量要加角標(biāo)予以區(qū)分。

力學(xué)二大定理與二大定律的應(yīng)用

二大定理應(yīng)用:(1)一般研究單個(gè)物體運(yùn)動:若出現(xiàn)二個(gè)物體時(shí)隔離受力分析,分別列式判定。

(2)題目出現(xiàn)“功”、“動能”、“動能增加(減少)”等字眼,常涉及到功、力、初末速度、時(shí)間和長度量計(jì)算。

(1)功、沖量的正負(fù)判定及其表達(dá)式寫法。

(2)動能定理、動量定理表達(dá)式的建立。

(3)牛頓第二定律表達(dá)式、運(yùn)動學(xué)速度公式與單一動量定理表達(dá)是完全等價(jià)的;牛頓第二定律表達(dá)式、運(yùn)動學(xué)位移公式與單一動能定理表達(dá)是完全等價(jià)的;二個(gè)物體動能表達(dá)式與系統(tǒng)能量守恒式往往也是等價(jià)的。應(yīng)用時(shí)要避免重復(fù)列式。

(4)曲線運(yùn)動一般考慮到動能定理應(yīng)用,圓周運(yùn)動一般還要引入向心力公式應(yīng)用;勻變速直線運(yùn)動往往考查到二個(gè)定理的應(yīng)用。

(1)未特別說明時(shí),動能中速度均是相對地而言的,動能不能用分量表示。

(2)功中的位移應(yīng)是對地位移;功的正負(fù)要依據(jù)力與位移方向間夾角判定,重力和電場力做功正負(fù)有時(shí)也可根據(jù)特征直接判定。

(3)選用牛頓運(yùn)動定律及運(yùn)動學(xué)公式解答往往比較繁瑣。

(4)運(yùn)用動量定理時(shí)要注意選取正方向,并依據(jù)規(guī)定的正方向來確定某力沖量,物體初末動量的正負(fù)。

二大定律應(yīng)用:(1)一般涉及二個(gè)物體運(yùn)動

(2)題目常出現(xiàn)“光滑水平面”(或含“二物體間相互作用力等大反向”提示)、“碰撞”、“動量”、“動量變化量”、“速度”等字眼,給定二物體質(zhì)量,并涉及共同速度、最大伸長(壓縮量)、最大高度、臨界量、相對移動距離、作用次數(shù)等問題。

(1)系統(tǒng)某一方向動量守恒時(shí)運(yùn)用動量守恒定律。

(2)涉及長度量、能量、相對距離計(jì)算時(shí)常運(yùn)用能量守恒定律(含機(jī)械能守恒定律)解題。

(3)等質(zhì)量二物體的彈性碰撞,二物體會交換速度。

(4)最值問題中常涉及二物體的共同速度問。

(1)運(yùn)用動量守恒定律時(shí)要注意選擇某一運(yùn)動方向?yàn)檎较颉?/p>

(2)系統(tǒng)合外力為零時(shí),能量守恒式要力爭抓住原來總能量與后來總能量相等的特點(diǎn)列式;當(dāng)合外力不為零時(shí),常根據(jù)做多少功轉(zhuǎn)化多少能特征列式計(jì)算。

(3)多次作用問題逐次分析、列式找規(guī)律的意識。

萬有引力定律的應(yīng)用(一般出在選擇題中)

(1)涉及天體運(yùn)動問題,題目常出現(xiàn)“衛(wèi)星”、“行星”、“地球”、“表面”等字眼。

(2)涉及衛(wèi)星的環(huán)繞速度、周期、加速度、質(zhì)量、離地高度等計(jì)算

(3)星體表面環(huán)繞速度也稱第一宇宙速度。

(1)物體行星表面處所受萬有引力近似等于物體重力,地面處重力往往遠(yuǎn)大于向心力

(2)空中環(huán)繞時(shí)萬有引力提供向心力。

(3)物體所受的重力與緯度和高度有關(guān),涉及火箭豎直上升(下降)時(shí)要注意在范圍運(yùn)動對重力及加速度的影響,而小范圍的豎直上拋運(yùn)動則不用考慮這種影響。

(4)當(dāng)涉及轉(zhuǎn)動圈數(shù)、二顆衛(wèi)星最近(最遠(yuǎn)距離)、覆蓋面大小問題時(shí),要注意幾何上角度聯(lián)系、衛(wèi)星到行星中心距離與行星半徑的關(guān)系。

(1)注意萬有引力定律表達(dá)式中的兩天體間距離r與向心力公式中物體環(huán)繞半徑r的區(qū)別與聯(lián)系。

(2)雙子星之間距離與轉(zhuǎn)動半徑往往不等,列式計(jì)算時(shí)要特別小心。

(3)向心力公式中的物體環(huán)繞半徑r是所在處的軌跡曲率半徑,當(dāng)軌跡為橢圓時(shí),曲率半徑不一定等于長半軸或短半軸。

(4)地面處重力或萬有引力遠(yuǎn)大于向心力,而空中繞地球勻速圓周運(yùn)動時(shí)重力或萬有引力等于向心力。

 


同步練習(xí)冊答案