高考物理_动量和能量_命题趋向与复习建议.doc

高考物理“动量和能量”命题趋向与复习建议一、 考试大纲变化对比2006年大纲对“动量、机械能”考点的内容和要求没有变化，仍旧如下表：四、动量、机械能 内容 要求 说明 25动量冲量动量定理 动量定量和动量守恒定律的应用只限于一维的情况 26动量守恒定律 28动能做功与动能改变的关系（动能定理） 29重力势能重力做功与重力势能改变的关系 30弹性势能 31机械能守恒定律 32动量知识和机械能知识的应用（包括碰撞、反冲、火箭） 我们可以看到除“弹性势能”考点为级要求外，其余均为级要求，是主干知识。动量和能量的知识贯穿整个物理学，涉及到“力学、热学、电磁学、光学、原子物理学”等，从动量和能量的角度分析处理问题是研究物理问题的一条重要的途径，也是解决物理问题最重要的思维方法之一。所以这部分是历年高考命题的重点和焦点。常以压轴题形式出现，也是大家普遍感到棘手的难点。高考卷中，2004年占20分，2005年占19分。二、 全国2005试题考点列表从年高考各地卷的8套理科试题中，均出现动量、能量考点，具体呈现如下：卷型题序分数考查的知识点全国I2419胡克定律、弹性势能、动能、重力势能、机械能守恒全国II23、2516+20 23、动能定理或功能关系 25、平抛运动、动量守恒、功能关系全国III2519机械能守恒、动量守恒及平抛运动的规律上海19A10动能定理 功能关系广东1817动量守恒 动能定理 功能关系天津18、246+18 动能和电势能 重力势能 冲量 功能关系北京23 24 2554机械能守恒 最小动量 电场力做功 电势能减少 动能定理江苏1816动量守恒定律和机械能守恒定律 圆周运动细分析我们会发现，专家命题十分重视对主干知识的考查，在命题时不避讳常规试题，注重对试题的题境的创新、设问的创新、条件的变化，注重考查学生对概念的理解、规律的应用及学生学习中可能存在的思维障碍。动量、能量考点在历年的高考物理计算题中一定应用，06年也不例外。三、 2006高考热点与冷点展望“动量和能量”问题是高考的主考题型，出现的频率也是比较高的，是高考的一个热点弹性势能的应用性问题虽然是高考的一个冷点，但在备考时也需要我们去关注。动能定理的最大好处就是不需要运动学公式的辅助，只要把物体在运动过程中受到的各种性质力分析出来，判断出各个力的做功情况，找到过程初末状态的动能，就可以列方程求解了！求变力做功的时候不能用求功公式W=FS(只适用于恒力做功)，而使用动能定理则可以方便地求解变力做的功！涉及功和位移时优先考虑动能定理求解！动量定理也不需要运动学公式的辅助，也可以省略对复杂的运动过程的分析，根据运动的初末状态即可列方程求解！所以，在处理变力问题时，动量定理非常方便，例如，用动量定理求小球陷入泥沙过程中泥沙对小球的平均作用力！研究某一物体受到力的持续作用发生运动状态改变时，一般选用动量定理！动量定理与动能定理一样，都是以单个物体为研究对象但所描述的物理内容差别极大动量定理数学表达式：F合t=p，是描述力的时间积累作用效果使动量变化；该式是矢量式，即在冲量方向上产生动量的变化动能定理数学表达式：F合S=EK，是描述力的空间积累作用效果使动能变化；该式是标量式。只有重力（或系统内弹性力做功）做功时，系统的机械能守恒！此时可以用机械能守恒定律来求解动力学问题. 但是很多同学不知道怎么去判断一个系统的机械能是否守恒，其实是因为从来都没有在做题的过程中总结出一些有用的方法：可以对系统的受力进行整体分析，如果有除重力以外的其他力对系统做了功，则系统的机械能不守恒. 此时“判断一个力是否做功”的方法就显得尤为重要了！当系统内的物体或系统与外界发生碰撞时，如果题目没有说明“不计机械能的损失”或“碰撞属于完全弹性碰撞”，系统机械能肯定不守恒.如果系统内部发生“爆炸”，则系统机械能不守恒！系统内部有细绳产生瞬间拉紧的作用时，系统机械能也不守恒. 动量守恒定律是专门用来研究物体的相互作用的，所以在碰撞、反冲、“人船模型”和“人车模型”中通常都是用动量守恒定律进行求解. 而判断系统动量是否守恒却是大家的一个难题. 其实没有什么高深莫测的东西：用整体法对系统进行受力分析（不分析系统内力），如果系统不受合外力或所受合外力为零，则系统动量守恒！虽然系统的合外力不为零，但是系统在某一个方向上的合力为零，这时可以单独在这个方向上运用动量守恒定律！虽然系统受到重力等外力，且合外力不等于零，但是当系统的内力远大于外力的作用时，就可以忽略外力的影响，仍然可以认为系统的动量守恒！如“爆炸”过程. 当系统内部的相互作用“时间极短”时，虽然系统的合外力不为零，但是在这个“极短”的时间内我们仍然可以对系统运用动量守恒定律！所以审题的时候看到“时间极短”的字眼时，可以对这个“时间极短”的过程用动量守恒定律！若研究的对象为一物体系统，且它们之间有相互作用时，优先考虑两大守恒定律，特别是出现相对路程的则优先考虑能量守恒定律.力与运动、动量、能量是解动力学问题的三种观点，一般来说，用动量观点和能量观点比用力的观点解题简便，因此在解题时优先选用这两种观点；但在涉及加速度问题时就必须用力的观点. 有些问题，用到的观点不只一个，特别像高考中的一些综合题，常用动量观点和能量观点联合求解，或用动量观点与力的观点联合求解，有时甚至三种观点都采用才能求解，因此，三种观点不要绝对化.四、 最新模拟信息题1（余姚中学一模）如图所示，一块质量为M的木板B在光滑的水平桌面上以速度v0匀速向右滑行，某时刻把一质量为m的小木块A(初速度为零)放在B上，它将在B上滑行一段距离l后与B相对静止求这个过程中由于摩擦产生的热量解析：设AB间的摩擦力为f，A相对地面发生的位移为s2，B相对于地面发生的位移为s1，已知A相对于B滑行的位移为l，隔离分析A，由动能定理得：fs2隔离分析B，由动能定理得：fs1，其中v为AB的共同速度.对AB系统分析，合外力为零，系统动量守恒，有：Mv0（Mm）v由式可得f（s1s2）又根据能量守恒观点有：Q ，Q为摩擦产生的热量.由两式相比较，可得Qf（s1s2）将代入可得：Q=领悟：由式可以得到一个结论：系统内一对滑动摩擦力做的功等于系统产生的热量，也等于系统机械能的减少量，即QE = fS，这个功能关系就是这样推导出来的！2（湖北二模）电阻为R的矩形导线框abcd,边长ab=l, ad=h,质量为m，自某一高度自由落体,通过一匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里,磁场区域的宽度为h ，如图，若线框恰好以恒定速度通过磁场，则线框内产生的焦耳热为多少？(不考虑空气阻力)解析：解法一： 由能量守恒定律,线框通过磁场时，重力势能减少，产生感应电流，重力势能转化为电能，电流使电路产生焦耳热，电能又转化为内能， 所以有Q2mgh解法二：对线框穿过磁场的过程应用动能定理，此过程中重力做正功，安培力做负功，动能变化量为零，有mg2hW安0， W安mg2h重力做正功，重力势能减少，安培力做负功，线框的感应电能增加，所以线框的焦耳热增加，即Q= W安=mg2h领悟： 用能量守恒的观点思考，理清能量转化和转移的方向，结果自然显现出来！克服安培力做功，感应电能增加，电能又向内能转化，故线框的焦耳热增加.LAv0OBMm3（金华二模）如图所示，质量为M的滑块B套在光滑的水平杆上可自由滑动。一长为L的轻杆，一端固定质量为m的小球A，另一端与B上的O点连接，并可绕O点在竖直平面内自由转动，开始轻杆处于水平位置。（1）固定滑块B，给小球一个竖直向上的初速度，使轻杆能绕O点转过90，求小球最小加速度。（2）若M=2m 不固定滑块B给小球A一竖直向上的初速度V0,则当杆绕O 点恰好转到竖直，球A运动至最高点时，滑块B的速度多大？解：（1）由机械能守恒得：（2）由动量能守恒得：由机械能守恒得：得：PHODBA4. 北京市东城区4月一模（20分）如图所示，ABDO是处于竖直平面内的光滑轨道，AB是半径为R=15m的1/4圆周轨道，半径OA处于水平位置，BDO是直径为15m的半圆轨道，D为BDO轨道的中央。一个小球P从A点的正上方距水平半径OA高H处自由落下，沿竖直平面内的轨道通过D点时对轨道的压力等于其重力的14/3倍。取g=10m/s2。H的大小。试讨论此球能否到达BDO轨道的O点，并说明理由。小球沿轨道运动后再次落到轨道上的速度的大小是多少？参考答案：10m 能 10m/s5南师附中5月原创答案：AB本题以原子物理中夸克为背景，实际上考查的是动量守恒和机械能量守恒知识，考查中力学中常用的分析方法：动态分析法。当弹簧第一次恢复自然长度时，m2的速度最大，动能也最大，这时m2的最大动能8、答案：（1）设小球到B点时，小球的速度为V1，轨道的速度为V2 由动量守恒定律 （2分） 由能量守恒 （2分）（舍去）（1分）（2）小球到最高点C时，设小球的速度V/1，轨道V/2 由动量守恒定律 （1分） 由能量守恒 （1分）（舍去）（1分）小球在最高点 （2分）轨道对地面的压力 （1分） （3）小球离开轨道在空中运动时间t （2分） （2分） 球落在轨道上的位置在A的右侧 处 （1分）llll123nn-1图116（进光中学模拟题） (17分)n个相同、且可视为质点的木块，每块质量都是m，放置在倾角为的固定斜面上，相邻两木块间距离都为，最下端的木块距底端也是，木块与斜面间的动摩擦因数都为。如图11所示。在开始时刻，第一个木块以初速度沿斜面下滑，其余所有木块都静止，由于第一个木块的下滑将依次引起一系列的碰撞。设每次碰撞的时间极短，在每次碰撞后，发生碰撞的木块都粘在一起运动，直到最后第n个木块到达底端时，速度刚好为零。求：(1)第一次碰撞前瞬时第一个木块的动能。(2)第一次由于碰撞时系统所损失的机械能与第一次碰撞前瞬时第一个木块的动能的比值。（3）在整个过程中由于碰撞所损失的总机械能。解：（1）对第一个木块第一次碰前的运动过程，由动能定理有：（2分）解得碰前瞬时的动能：（1分）（2）对1、2两木块碰撞过程，由动量守恒有：（1分）碰撞过程损失的机械能（2分）而（1分）联立，解得：（1分）（3）对n个木块整体下滑、碰撞的全过程研究：重力做的总功（2分）克服摩擦做的总功（2分）由能的转化和守恒定律有（3分）联立解得整个过程中，由于碰撞而损失的总机械能（2分）7 （苏州市5月二模）如图所示，一劲度系数为k的轻弹簧左端固定在长且薄的木板A的左侧，轻弹簧右端与小物块B连接，已知木板A的质量为mA，小物块B的质量为mB。且A、B之间、以及A与水平地面间均光滑开始时，A和B均静止，现同时对A、B施加等大反向的水平恒力F1和F2，即F1=F2=F设整个过程中弹簧的形变不超过其弹性限度，B始终未滑离A求：(1)以地面作为参照系，求当木板A的位移为l A时，物块B的位移 lB的大小；(2)当弹簧的伸长量最大时，木板A的位移lA是多大?并求这时由A、B及弹簧组成的系统所具有的机械能E参考答案：（1）lB=mAlA/mB （2）E=2 F2/k8（2006年全国百校联盟高考考试大纲调研卷） 如图所示 ，有一质量为m，带负电的小球静止在光滑绝缘的水平台上，平台距离质量为M 的绝缘板B的中心O高度为h，绝缘板放在水平地面上，板与地面间的动摩擦因数为，一轻弹簧一端连接在绝缘板的中心，另一端固定在墙面上。边界GH的左边存在着正交的匀强电场和匀强磁场，其电场强度为E，磁感应强度为B。现突然给小球一个水平向左的冲量，小球从平台左边缘垂直于边界GH进入复合场中，运动至O点处恰好与绝缘板发生碰撞，碰撞后小球恰能返回平台，而绝缘板向右从C点运动到D点，C、D间的距离为S，设小球与绝缘板碰撞过程无机械能损失。求：（1）.小球获得向左的冲量Io的大小。（2）.绝缘板从C点运动到D点时，弹簧具有的弹性势能Ep.解析：考点：重力、洛仑兹力、二力平衡、动量与冲量、动量定理、动量守恒定律、功能关系、带电粒子在匀强磁场中的运动、匀速圆周运动（1）.带点小球垂直于边界GH进入复合场，运动到O点恰与绝缘板碰撞，碰后能返回平台，说明小球在复合场中做匀速圆周运动，经过半个圆周到达O点 qE=mg （2分）qvBm （2分）根据几何关系 r=h （2分）根据动量定理 I0=mv （2分）由 式联解得: I0= （2分）（2）.小球与绝缘板碰撞过，以小球和绝缘板为系统、动量守恒 mv = mV+MVm （3分）绝缘板从到的过程中，根据功能关系 EP+MgS=MVm2 （4分）由 式联解得 EP = MgS （2分）评析：本题以带电小球在复合场中作匀速圆周运动与绝缘板碰撞为背景材料，考查学生推理能力和分析综合能力。9（黄冈中学二模）(12分)在相互垂直的匀强磁场和匀强电场中，有一倾角为的足够长的光滑绝缘斜面，磁感应强度为B，方向水平向外，电场强度为E，方向竖直向上，有一质量为m，带电荷量为+q的小滑块静止在斜面顶端时对斜面的正压力恰好为零，如图216所示 (1)如果迅速把电场方向转为竖直向下，求小滑块能在斜面上连续滑行的最远距离L和所用时间t；(2)如果在距A端L4远处的C点放人一个相同质量但不带电的小物体，当滑块从A点由静止下滑到C点时两物体相碰并黏在一起求此黏合体在斜面上还能再滑行多长时间和距离 10（北京市朝阳区一模）（18分）如图一所示，轻弹簧的一端固定，另一端与质量为2m的小物块B相连，B静止在光滑水平面上。另一质量为m的小物块A以速度从右向左与B相碰，碰撞时间极短可忽略不计，碰后两物块粘连在一起运动。求（1）两物块碰后瞬间的共同速度；（2）弹簧的弹性势能最大值；（3）若还已知弹簧的劲度系数为k，弹簧的最大形变为，试在图二给出的坐标系上画出两物块碰撞后物块A所受的合外力F随相对平衡位置的位移x变化的图线，并在坐标上标出位移和合外力的最大值。解：（1）两物块碰后瞬间的共同速度为v由动量守恒（2分）（2分）（2）两物块碰后与弹簧组成的系统机械能守恒，两物块碰后瞬间的动能等于弹簧弹性势能的最大值（6分）（3）11（北京市崇文区4月二模）如图所示，质量为3.0kg的小车以1.0m/s的速度在光滑的水平面上向左运动，车上AD部分是表面粗糙的水平轨道，DC部分是1/4光滑圆弧，整个轨道都是由绝缘材料制成的，小车所在空间内有竖直向上的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场，电场强度E为40N/C，磁感应强度B为2.0T。现有一质量为1.0kg、带负电且电荷量为的滑块以8m/s的水平速度向右冲上小车，当它通过D点时速度为5.0m/s（滑块可视为质点，g取），求：（计算结果保留两位有效数字） （1）滑块从A到D的过程中，小车、滑块组成的系统损失的机械能；（2）如果圆弧轨道半径为1.0m，求滑块刚过D点时对轨道的压力；（3）若滑块通过D点时，立即撤去磁场，要使滑块不冲出圆弧轨道，此圆弧的最小半径。解：（1）（6分）设滑块运动到D点时的速度为，小车在此时的速度为滑块从A运动到D的过程中系统动量守恒2分小车的速度为小车与滑块组成的系统损失的机械能为E2分2分 （2）（6分）设滑块刚过D点时，受到轨道的支持力为N4分得N=35.5N1分滑块对轨道压力1分 （3）（8分）滑块沿圆弧轨道上升到最大高度时，滑块与小车具有共同速度v由动量守恒定律2分2分设圆弧轨道的最小半径为由动量守恒关系2分2分12. （北京市宣武区4月）（18分）如图所示，两组完全相同的电源E1、E2分别通过开关与置于水平桌面上的两对金属板相连，每对金属板的距离均为d，如果分别闭合能够在金属板相对的空间内建立水平和竖直方向的匀强电场。一长为的绝缘细线一端固定在O点，另一端拴着一个质量为m、带有一定电量q的小球，原来都断开，小球在最低点A点处于静止状态。问： （1）若只将闭合并给小球一冲量，它可在竖直平面内绕O点做匀速圆周运动，那么小球带何种电荷？电源的电动势等于多少？ （2）若只将闭合，小球从A点由静止释放，那么，运动过程中细线所受的最大拉力是多少？并在图中标明此时小球的位置。 （3）若只将S2闭合，要使小球从A点开始在竖直平面内做完整的圆周运动，至少在A点给小球多大的瞬时冲量？（已知当地的重力加速度为g）解：（1）由题意分析知：小球必带正电。（2分） 小球受的重力与电场力始终平衡，即： （3分） （2）只将闭合，由题意分析知，小球在细线与竖直方向偏右下方夹角为45时的D点拉力T最大（设为），受力如图所示： （2分） 由能量关系有： （2分） 解得：（1分） 由合场的观点分析知，此时位置如图所示的D点（2分） （3）设：至少给小球的冲量为I，此时对应的速度为 （1分） 如图所示，由合场的观点分析知，小球应在圆周上且与D点对称的C点时，最容易离轨向心运动，所以：在C点有： （2分） 由能量关系分析有： （2分） 解上述三式得： （1分）五、 其他相关的高考动态信息。一、命题趋势 本专题涉及的内容是动力学内容的继续和深化，其中的动量守恒定律、机械能守恒定律、能量守恒定律比牛顿运动定律的适用范围更广泛，是自然界中普遍适用的基本规律，因此是高中物理的重点，也是高考考查的重点之一。高考中年年有，且常常成为高考的压轴题。如2002年、2003年理综最后一道压轴题均是与能量有关的综合题。但近年采用综合考试后，试卷难度有所下降，因此动量和能量考题的难度也有一定下降。要更加关注有关基本概念的题、定性分析现象的题和联系实际、联系现代科技的题。试题常常是综合题，动量与能量的综合，或者动量、能量与平抛运动、圆周运动、热学、电磁学、原子物理等知识的综合。试题的情景常常是物理过程较复杂的，或者是作用时间很短的，如变加速运动、碰撞、爆炸、打击、弹簧形变等。二、知识概要冲量是力对时间的积累，其作用效果是改变物体的动量；功是力对位移的积累，其作用效果是改变物体的能量；冲量和动量的变化、功和能量的变化都是原因和结果的关系，对此，要像熟悉力和运动的关系一样熟悉。在此基础上，还很容易理解守恒定律的条件，要守恒，就应不存在引起改变的原因。能量还是贯穿整个物理学的一条主线，从能量角度分析思考