動(dòng)量守恒定律、機(jī)械能守恒定律、能量守恒定律高考物理專題

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1、動(dòng)量守恒定律、機(jī)械能守恒定律、能量守恒定律1．命題趨勢(shì)本專題涉及的內(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。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。力的積累和效應(yīng)牛頓第二定律F=mal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+m

2、2v2=m1v1’+m2v2’l系統(tǒng)所受合力為零或不受外力l力對(duì)位移的積累效應(yīng)功：W=FScosα瞬時(shí)功率：P=Fvcosα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ΔEk=ΔEP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。2．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

3、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，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

4、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)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

5、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（路程）并涉及摩擦力的，要考慮應(yīng)用能量守恒定律。3．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=80%，則該風(fēng)力發(fā)電機(jī)的電功率多大？【點(diǎn)撥解疑】風(fēng)力發(fā)電是將風(fēng)的動(dòng)能

6、轉(zhuǎn)化為電能，討論時(shí)間t內(nèi)的這種轉(zhuǎn)化，這段時(shí)間內(nèi)通過(guò)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的空氣的空氣是一個(gè)以S為底、v0t為高的橫放的空氣柱，其質(zhì)量為m=Sv0t，它通過(guò)風(fēng)力發(fā)電機(jī)所減少的動(dòng)能用以發(fā)電，設(shè)電功率為P，則代入數(shù)據(jù)解得P=53kW【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A．E1E0????D．p2>p0【點(diǎn)撥解疑】

7、兩鋼球在相碰過(guò)程中必同時(shí)遵守能量守恒和動(dòng)量守恒。由于外界沒(méi)有能量輸入，而碰撞中可能產(chǎn)生熱量，所以碰后的總動(dòng)能不會(huì)超過(guò)碰前的總動(dòng)能，即E1+E2≤E0?，可見(jiàn)A對(duì)C錯(cuò)；另外，A也可寫成，因此B也對(duì)；根據(jù)動(dòng)量守恒，設(shè)球1原來(lái)的運(yùn)動(dòng)方向?yàn)檎较?，有p2-p1=p0，所以D對(duì)。故該題答案為A、B、D。點(diǎn)評(píng)：判斷兩物體碰撞后的情況，除考慮能量守恒和動(dòng)量守恒外，有時(shí)還應(yīng)考慮某種情景在真實(shí)環(huán)境中是否可能出現(xiàn)，例如一般不可能出現(xiàn)后面的球穿越前面的球而超前運(yùn)動(dòng)的情況?！纠}3】?jī)?nèi)燃打樁機(jī)的重錘由氣缸、活塞等若干部件組成，氣缸與活塞間有柴油與空氣

8、的混合物。在重錘與樁碰撞的過(guò)程中，從而使錘、樁均向下運(yùn)動(dòng)?，F(xiàn)把柴油打樁機(jī)和打樁過(guò)程簡(jiǎn)化如下：內(nèi)燃打樁機(jī)錘頭的質(zhì)量m1=1800千克，錘頭從距樁頂端上部1.5米處，（如圖）從靜止開(kāi)始沿豎直軌道自由落下，打在質(zhì)量為,m2=1600千克（包括樁帽）的鋼筋混凝土樁子上，隨后，樁在泥土