高中物理动量和能量知识点学习

　　摘要：高中物理动量和能量的知识点是理念物理高考试题的热点与重点，但是学生在学习动量和能量知识点时，由于方法正确，导致自身的物理考试成绩相对较低。因此，我们在学习物理动量与能量知识点时，应该掌握合适的学习方法，先从物理动量和能量的概念入手，然后学习相关定律，在对典型例题进行强化练习，以此提高自身的物理考试成绩。笔者对自己高中物理动量与能量知识点的学习经验进行了总结，希望能够为广大高中生提供一定的参考。
　　关键词：高中物理；动量；能量；知识点
　　一、前言
　　动量与能量知识点是高中物理学习的重点与难点，动量定理与能量定理、动量守恒定律与动能量守恒定律历来都是物理高考试题的热点。但是，与动量和能量相关的题型灵活性高、综合性强以及难度相对较大，这就要求我们在学习动量和能量知识点时，需要对动量与能量的所有知识点进行整合，为物理动量和能量知识点的学习和解题提供可靠、有效的帮助，笔者根据自身的经验，对物理动量与能量知识点的学习思路和经验进行了总结，具体如下文所示。
　　二、动量和能量的概念
　　1、动量和动能。动量与动能都能够用于描述物体的运动状态，虽然两者都与参考系数有关，但是存在明显的差别，动量属于矢量，动能属于标量，一定质量物体的动能发生改变，其动量也随之改变；一定质量物体的动量发生改变，但是动能不一定发生改变。给定物体的质量为m，其动能与动量之间的关系表示为：
　　2、冲量和功。冲量用于表示对时间的累积，会对物体的动量产生影响；功用于表示对位移的累积，会对物体的能量产生影响。冲量属于矢量，功属于标量。冲量和功具有共同的特点，即都是过程量。
　　冲量的计算过程表现为：冲量的定义式表示为IFt（公式2），高中物理中该公式只能用于恒力冲量的计算。按照冲量效果进行计算，根据动量定理I合P（公式3）。合力冲量的计算包括两种方法：其一，先对各力F1、F2、F3的冲量进行计算，然后计算矢量和；其二，先计算各力的合力，然后再利用F合tI合（公式4），对冲量进行计算。
　　功的计算过程表示为：按照公式WFscos（公式5）进行功的计算，高中物理中该公式只能用于计算恒力做功。功的计算利用WPt（公式6），如果已知某个力的功率，那么在t时间内做的功就是W，并且时间t内该力的功率是一个定值。功的作用效果通常根据能量转化量度进行计算，利用功能关系或者动能定理进行功的计算，在计算的过程中需要注意不同力做功与不同能量变化的关系。例如，弹力做功后，弹簧的弹性势能将会发生改变；重力做功后，物体的重力势能将会发生改变；分子力做功后，分子势能将会发生改变；合力做功后，物体的功能也发生改变。合力功的计算，以质点为研究对象，其合力计算过程包括两种：其一，先对各力所做的功进行计算，然后求代数和，公式表示为W1W2W3W合（公式7）；其二，先对合力进行计算，然后利用公式F合scosW合（公式8）进行合力功的计算。通常状况，对于由若干物体组成的系统，需要利用隔离法对所有物体所受合力的功进行计算，不能采用整体法进行合力功的计算，特别是系统中物体之间发生了相对运动，因为合力为零，但是合力功不一定为零。作用力与反作用力功的计算，一对相互作用力，力的大小相同，方向相反，并且作用力与反作用力同时发生与消失，作用力和反作用力的冲量也存在上述关系。值得注意的是，因为作用力与反作用力作用在不同物体上，物体的位移不僅受加速的影响，还受初始条件（初始速度、初始位置）的影响，因此，两个物体的位移矢量不一定相同。
　　三、动量和能量的规律
　　1、动量定理与动能定理。动能定理与动能定理都是能够将复杂过程转化呈简单的状态，以便于研究，两个定理都是由牛顿运动定律与运动学公式推导出来的。动量定理与动能定理既能够适用于物体的单个过程，也能够适用于多个过程；既能够适用于直线运动，也能够适用于曲线运动；既能够适用于恒力状况，也适用于变力状况。在应用动量定理与动能定理时，需要了解两个定理之间的差别，动量定理属于矢量方程，通过创建坐标系列出相应的分量式；动能定理属于标量方程，不能够列出分量式。在处理位移问题时，应该采用动能定理，在处理时间问题时，应该采用动量定理。因为互为作用力和反作用力的冲量总和为零，因此，动能定理仅仅适用于单个质点，不适用于整个系统，而动量定理既能够适用于单个质点，也适用于整个系统。
　　2、动量守恒与能量守恒。动量守恒定律与能量守恒定律用于研究系统或者物体运动变化过程中状态的变化，在进行系统或者物体运动过程研究时，只需要对引起变化的原因和改变的结果量进行研究，并不需要对过程的具体变化细节进行分析，也就是说，在求解问题时，只需要了解始末状态能量、动量与力在过程中的冲量。对于一个物体系统，物体系统内部存在相互作用时，需要利用动量守恒定律与能量守恒定律，尤其是相对路程问题，需要优先考虑能量守恒定律。在运用守恒定律时需要注意以下几个方面：机械能守恒定律成立条件，机械能守恒定律的成立条件主要包括以下几个方面：其一，只受弹力，只有弹力做功，弹性势能与动能之间相互转化，例如，物体在光滑水平面运动时撞到弹簧，弹簧势能与重力势能发生转变，对于整个系统来说，机械能守恒；其二，只受重力，只有重力做功，只发生重力势能与动能之间的相互转化，例如，抛体运动；其三，物体不仅受到弹力作用，还受重力作用，弹力与重力共同做功，只发生重力势能、弹性势能以及动能的转化，例如，物体在自由下落过程中碰到弹簧，对于整个系统而言，机械能守恒；其四，虽然受其他力作用，但是只有重力、弹力做功，例如，物体在恒定拉力作用下斜面上匀速运动，虽然存在摩擦力，但是摩擦力与拉力大小相同，整个系统机械能守恒。动能守恒定律成立条件，动能守恒定律成立的条件主要包括以下几个方面：其一，整个系统不受外力作用，或者外力合力为零；其二，虽然整个系统外力合力不为零，但是对于整个系统来说，外力非常小，例如，爆炸过程中，重力作为外力，和内力相比非常小，可以不略不计；其三，整个系统外力合力不为零，但是在某一个方向的分量合力为零，在该方向上可以采用动能守恒定律。
　　3、典型例题分析。为了强化自身对动量和能量知识点的学习，我们还应该重点对典型例题进行练习，具体表现为：
　　以弹簧系统为例，弹簧伸缩过程的弹力方向、大小、相连物体的运动状态具有系统性、综合性，在整个过程中多种状态参量（动量、冲量、能、功等）都发生了变化，在进行弹簧类问题解题时，需要注意以下几个方面：弹簧压缩和拉伸变形过程中，当变形量绝对值相同，则表明弹簧的弹力大小以及弹性势能也相同；需要对和弹簧相连物体内部机械能的变化进行分析，与弹簧相连的物体在做功时，将会发生弹性势能与其他能量的相互转换；重视对弹簧变形与关联物运动关系分分析。
　　例1：如图1所示，长木条M的左端固定一个弹簧，弹簧右端和小物块m连接，两个作用面的摩擦力均为零，开始时M与m处于静止状态，同时对m、M施加大小相同、方向相反的水平恒力F1、F2，整个系统运动过程中，以下说法正确的是（）。
　　A。当弹簧大小和水平恒力大小相同时，M、m的动能达到最大值。
　　B。因为F1、F2分别对m、M做功，因此整个系统的机械能越来越大。
　　C。因为F1、F2分別对m、M做功，因此整个系统的动量越来越大。
　　D。因为F1、F2大小相同、方向相反，因此整个系统机械能守恒。
　　解析过程：当F1F2gt；kx时，M、m在F1、F2的作用下，分别向左、向右左匀加速运动；当F1F2kx，m、m速度变为零后，沿着与原来运动相反的方向做加速运动，然后再做减速运动，速度变为零后，重复上述过程反复的运动。因此，当f1f2kx时，整个系统的动能最大。虽然在f1、f2作用下，m、m有减速运动，也有加速运动，机械能既有增加的时候，也有减少的时候，但是因为f1f2，整个系统所受外力的总和为零，整个系统动量守恒，因此a选项正确。p
　　四、结语
　　综上所述，动量和能量知识结构复杂，知识点众多，需要我们对动量和能量的概念、规律进行全面、深入的了解，值得注意的是，还应该加强典型试题练习，在练习习题的过程中掌握如何巧妙的运用动量、能量观点对复杂问题进行简单化处理，实现快速、高效、准确解题，进而提高自身的物理成绩。
　　参考文献
　　〔1〕郑春旺。巧用动量与能量的观点处理高中物理问题〔J〕。高中数理化，2013，（4）：29。
　　〔2〕崔伟健。浅谈一题多解在高中物理教学中的应用〔J〕。中学物理，2013，（11）：223224。
　　〔3〕佟玉满。新课程理念下高中物理有效教学的实践研究〔D〕。东北师范大学，2012。
　　〔4〕黄伟，徐高本。动量定理动量守恒定律〔J〕。高中生学习（高三版），2011，（4）：4546。
　　kx，m、m速度变为零后，沿着与原来运动相反的方向做加速运动，然后再做减速运动，速度变为零后，重复上述过程反复的运动。因此，当f1f2kx时，整个系统的动能最大。虽然在f1、f2作用下，m、m有减速运动，也有加速运动，机械能既有增加的时候，也有减少的时候，但是因为f1f2，整个系统所受外力的总和为零，整个系统动量守恒，因此a选项正确。