高中物理動量和能量知識點學習

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，但是學生在學習動量和能量知識點時，由于方法正確，導致自身的物理考試成績相對較低。因此，我們在學習物理動量與能量知識點時，應該掌握合適的學習方法，先從物理動量和能量的概念入手，然后學習相關定律，在對典型例題進行強化練習，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習經驗進行了總結，希望能夠為廣大高中生提供一定的參考。

關鍵詞：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習的重點與難點，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，這就要求我們在學習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習和解題提供可靠、有效的幫助，筆者根據自身的經驗，對物理動量與能量知識點的學習思路和經驗進行了總結，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，雖然兩者都與參考系數有關，但是存在明顯的差別，動量屬于矢量，動能屬于標量，一定質量物體的動能發生改變，其動量也隨之改變；一定質量物體的動量發生改變，但是動能不一定發生改變。給定物體的質量為m，其動能與動量之間的關系表示為：

2、沖量和功。沖量用于表示對時間的累積，會對物體的動量產生影響；功用于表示對位移的累積，會對物體的能量產生影響。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時間內做的功就是W，并且時間t內該力的功率是一個定值。③功的作用效果通常根據能量轉化量度進行計算，利用功能關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系。例如，彈力做功后，彈簧的彈性勢能將會發生改變；重力做功后，物體的重力勢能將會發生改變；分子力做功后，分子勢能將會發生改變；合力做功后，物體的功能也發生改變。④合力功的計算，以質點為研究對象，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，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，特別是系統中物體之間發生了相對運動，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生與消失，作用力和反作用力的沖量也存在上述關系。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、動量和能量的規律

1、動量定理與動能定理。動能定理與動能定理都是能夠將復雜過程轉化呈簡單的狀態，以便于研究，兩個定理都是由牛頓運動定律與運動學公式推導出來的。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，通過創建坐標系列出相應的分量式；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，應該采用動能定理，在處理時間問題時，應該采用動量定理。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點，不適用于整個系統，而動量定理既能夠適用于單個質點，也適用于整個系統。

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或者物體運動變化過程中狀態的變化，在進行系統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果量進行研究，并不需要對過程的具體變化細節進行分析，也就是說，在求解問題時，只需要了解始末狀態能量、動量與力在過程中的沖量。對于一個物體系統，物體系統內部存在相互作用時，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生轉變，對于整個系統來說，機械能守恒；其二，只受重力，只有重力做功，只發生重力勢能與動能之間的相互轉化，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，只發生重力勢能、彈性勢能以及動能的轉化，例如，物體在自由下落過程中碰到彈簧，對于整個系統而言，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，整個系統不受外力作用，或者外力合力為零；其二，雖然整個系統外力合力不為零，但是對于整個系統來說，外力非常小，例如，爆炸過程中，重力作為外力，和內力相比非常小，可以不略不計；其三，整個系統外力合力不為零，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習，我們還應該重點對典型例題進行練習，具體表現為：

以彈簧系統為例，彈簧伸縮過程的彈力方向、大小、相連物體的運動狀態具有系統性、綜合性，在整個過程中多種狀態參量（動量、沖量、能、功等）都發生了變化，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，將會發生彈性勢能與其他能量的相互轉換；③重視對彈簧變形與關聯物運動關系分分析。

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，同時對m、M施加大小相同、方向相反的水平恒力F1、F2，整個系統運動過程中，以下說法正確的是（）。

A.當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，因此整個系統機械能守恒。

解析過程：當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F1=F2

四、結語

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

參考文獻

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