高中物理動量和能量知識點學(xué)習(xí)

胡文超

摘要：高中物理動量和能量的知識點是理念物理高考試題的熱點與重點，但是學(xué)生在學(xué)習(xí)動量和能量知識點時，由于方法正確，導(dǎo)致自身的物理考試成績相對較低。因此，我們在學(xué)習(xí)物理動量與能量知識點時，應(yīng)該掌握合適的學(xué)習(xí)方法，先從物理動量和能量的概念入手，然后學(xué)習(xí)相關(guān)定律，在對典型例題進行強化練習(xí)，以此提高自身的物理考試成績。筆者對自己高中物理動量與能量知識點的學(xué)習(xí)經(jīng)驗進行了總結(jié)，希望能夠為廣大高中生提供一定的參考。

關(guān)鍵詞：高中物理；動量；能量；知識點

一、前言

動量與能量知識點是高中物理學(xué)習(xí)的重點與難點，動量定理與能量定理、動量守恒定律與動能量守恒定律歷來都是物理高考試題的熱點。但是，與動量和能量相關(guān)的題型靈活性高、綜合性強以及難度相對較大，這就要求我們在學(xué)習(xí)動量和能量知識點時，需要對動量與能量的所有知識點進行整合，為物理動量和能量知識點的學(xué)習(xí)和解題提供可靠、有效的幫助，筆者根據(jù)自身的經(jīng)驗，對物理動量與能量知識點的學(xué)習(xí)思路和經(jīng)驗進行了總結(jié)，具體如下文所示。

二、動量和能量的概念

1、動量和動能。動量與動能都能夠用于描述物體的運動狀態(tài)，雖然兩者都與參考系數(shù)有關(guān)，但是存在明顯的差別，動量屬于矢量，動能屬于標量，一定質(zhì)量物體的動能發(fā)生改變，其動量也隨之改變；一定質(zhì)量物體的動量發(fā)生改變，但是動能不一定發(fā)生改變。給定物體的質(zhì)量為m，其動能與動量之間的關(guān)系表示為：

2、沖量和功。沖量用于表示對時間的累積，會對物體的動量產(chǎn)生影響；功用于表示對位移的累積，會對物體的能量產(chǎn)生影響。沖量屬于矢量，功屬于標量。沖量和功具有共同的特點，即都是過程量。

沖量的計算過程表現(xiàn)為：①沖量的定義式表示為I=Ft（公式2），高中物理中該公式只能用于恒力沖量的計算。②按照沖量效果進行計算，根據(jù)動量定理I合=ΔP（公式3）。③合力沖量的計算包括兩種方法：其一，先對各力F1、F2、F3…的沖量進行計算，然后計算矢量和；其二，先計算各力的合力，然后再利用F合t=I合（公式4），對沖量進行計算。

功的計算過程表示為：①按照公式W=Fscosα（公式5）進行功的計算，高中物理中該公式只能用于計算恒力做功。②功的計算利用W=Pt（公式6），如果已知某個力的功率，那么在t時間內(nèi)做的功就是W，并且時間t內(nèi)該力的功率是一個定值。③功的作用效果通常根據(jù)能量轉(zhuǎn)化量度進行計算，利用功能關(guān)系或者動能定理進行功的計算，在計算的過程中需要注意不同力做功與不同能量變化的關(guān)系。例如，彈力做功后，彈簧的彈性勢能將會發(fā)生改變；重力做功后，物體的重力勢能將會發(fā)生改變；分子力做功后，分子勢能將會發(fā)生改變；合力做功后，物體的功能也發(fā)生改變。④合力功的計算，以質(zhì)點為研究對象，其合力計算過程包括兩種：其一，先對各力所做的功進行計算，然后求代數(shù)和，公式表示為W1+W2+W3+…=W合（公式7）；其二，先對合力進行計算，然后利用公式F合scosα=W合（公式8）進行合力功的計算。通常狀況，對于由若干物體組成的系統(tǒng)，需要利用隔離法對所有物體所受合力的功進行計算，不能采用整體法進行合力功的計算，特別是系統(tǒng)中物體之間發(fā)生了相對運動，因為合力為零，但是合力功不一定為零。⑤作用力與反作用力功的計算，一對相互作用力，力的大小相同，方向相反，并且作用力與反作用力同時發(fā)生與消失，作用力和反作用力的沖量也存在上述關(guān)系。值得注意的是，因為作用力與反作用力作用在不同物體上，物體的位移不僅受加速的影響，還受初始條件（初始速度、初始位置）的影響，因此，兩個物體的位移矢量不一定相同。

三、動量和能量的規(guī)律

1、動量定理與動能定理。動能定理與動能定理都是能夠?qū)?fù)雜過程轉(zhuǎn)化呈簡單的狀態(tài)，以便于研究，兩個定理都是由牛頓運動定律與運動學(xué)公式推導(dǎo)出來的。動量定理與動能定理既能夠適用于物體的單個過程，也能夠適用于多個過程；既能夠適用于直線運動，也能夠適用于曲線運動；既能夠適用于恒力狀況，也適用于變力狀況。在應(yīng)用動量定理與動能定理時，需要了解兩個定理之間的差別，動量定理屬于矢量方程，通過創(chuàng)建坐標系列出相應(yīng)的分量式；動能定理屬于標量方程，不能夠列出分量式。在處理位移問題時，應(yīng)該采用動能定理，在處理時間問題時，應(yīng)該采用動量定理。因為互為作用力和反作用力的沖量總和為零，因此，動能定理僅僅適用于單個質(zhì)點，不適用于整個系統(tǒng)，而動量定理既能夠適用于單個質(zhì)點，也適用于整個系統(tǒng)。

2、動量守恒與能量守恒。動量守恒定律與能量守恒定律用于研究系統(tǒng)或者物體運動變化過程中狀態(tài)的變化，在進行系統(tǒng)或者物體運動過程研究時，只需要對引起變化的原因和改變的結(jié)果量進行研究，并不需要對過程的具體變化細節(jié)進行分析，也就是說，在求解問題時，只需要了解始末狀態(tài)能量、動量與力在過程中的沖量。對于一個物體系統(tǒng)，物體系統(tǒng)內(nèi)部存在相互作用時，需要利用動量守恒定律與能量守恒定律，尤其是相對路程問題，需要優(yōu)先考慮能量守恒定律。在運用守恒定律時需要注意以下幾個方面：①機械能守恒定律成立條件，機械能守恒定律的成立條件主要包括以下幾個方面：其一，只受彈力，只有彈力做功，彈性勢能與動能之間相互轉(zhuǎn)化，例如，物體在光滑水平面運動時撞到彈簧，彈簧勢能與重力勢能發(fā)生轉(zhuǎn)變，對于整個系統(tǒng)來說，機械能守恒；其二，只受重力，只有重力做功，只發(fā)生重力勢能與動能之間的相互轉(zhuǎn)化，例如，拋體運動；其三，物體不僅受到彈力作用，還受重力作用，彈力與重力共同做功，只發(fā)生重力勢能、彈性勢能以及動能的轉(zhuǎn)化，例如，物體在自由下落過程中碰到彈簧，對于整個系統(tǒng)而言，機械能守恒；其四，雖然受其他力作用，但是只有重力、彈力做功，例如，物體在恒定拉力作用下斜面上勻速運動，雖然存在摩擦力，但是摩擦力與拉力大小相同，整個系統(tǒng)機械能守恒。②動能守恒定律成立條件，動能守恒定律成立的條件主要包括以下幾個方面：其一，整個系統(tǒng)不受外力作用，或者外力合力為零；其二，雖然整個系統(tǒng)外力合力不為零，但是對于整個系統(tǒng)來說，外力非常小，例如，爆炸過程中，重力作為外力，和內(nèi)力相比非常小，可以不略不計；其三，整個系統(tǒng)外力合力不為零，但是在某一個方向的分量合力為零，在該方向上可以采用動能守恒定律。

3、典型例題分析。為了強化自身對動量和能量知識點的學(xué)習(xí)，我們還應(yīng)該重點對典型例題進行練習(xí)，具體表現(xiàn)為：

以彈簧系統(tǒng)為例，彈簧伸縮過程的彈力方向、大小、相連物體的運動狀態(tài)具有系統(tǒng)性、綜合性，在整個過程中多種狀態(tài)參量（動量、沖量、能、功等）都發(fā)生了變化，在進行彈簧類問題解題時，需要注意以下幾個方面：①彈簧壓縮和拉伸變形過程中，當(dāng)變形量絕對值相同，則表明彈簧的彈力大小以及彈性勢能也相同；②需要對和彈簧相連物體內(nèi)部機械能的變化進行分析，與彈簧相連的物體在做功時，將會發(fā)生彈性勢能與其他能量的相互轉(zhuǎn)換；③重視對彈簧變形與關(guān)聯(lián)物運動關(guān)系分分析。

例1：如圖1所示，長木條M的左端固定一個彈簧，彈簧右端和小物塊m連接，兩個作用面的摩擦力均為零，開始時M與m處于靜止狀態(tài)，同時對m、M施加大小相同、方向相反的水平恒力F1、F2，整個系統(tǒng)運動過程中，以下說法正確的是（）。

A.當(dāng)彈簧大小和水平恒力大小相同時，M、m的動能達到最大值。

B.因為F1、F2分別對m、M做功，因此整個系統(tǒng)的機械能越來越大。

C.因為F1、F2分別對m、M做功，因此整個系統(tǒng)的動量越來越大。

D.因為F1、F2大小相同、方向相反，因此整個系統(tǒng)機械能守恒。

解析過程：當(dāng)F1=F2>kx時，M、m在F1、F2的作用下，分別向左、向右左勻加速運動；當(dāng)F1=F2

四、結(jié)語

綜上所述，動量和能量知識結(jié)構(gòu)復(fù)雜，知識點眾多，需要我們對動量和能量的概念、規(guī)律進行全面、深入的了解，值得注意的是，還應(yīng)該加強典型試題練習(xí)，在練習(xí)習(xí)題的過程中掌握如何巧妙的運用動量、能量觀點對復(fù)雜問題進行簡單化處理，實現(xiàn)快速、高效、準確解題，進而提高自身的物理成績。

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