高考物理動(dòng)量知識(shí)點(diǎn)
高考物理動(dòng)量知識(shí)點(diǎn)1
一、電源和電流
1、電流產(chǎn)生的條件：
(1)導(dǎo)體內(nèi)有大量自由電荷(金屬導(dǎo)體——自由電子;電解質(zhì)溶液——正負(fù)離子;導(dǎo)電氣體——正負(fù)離子和電子)
(2)導(dǎo)體兩端存在電勢(shì)差(電壓)
(3)導(dǎo)體中存在持續(xù)電流的條件：是保持導(dǎo)體兩端的電勢(shì)差。
2電流的方向
電流可以由正電荷的定向移動(dòng)形成，也可以是負(fù)電荷的定向移動(dòng)形成，也可以是由正負(fù)電荷同時(shí)定向移動(dòng)形成。習(xí)慣上規(guī)定：正電荷定向移動(dòng)的方向?yàn)殡娏鞯姆较颉?/p>
說(shuō)明：(1)負(fù)電荷沿某一方向運(yùn)動(dòng)和等量的正電荷沿相反方向運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的效果相同。金屬導(dǎo)體中電流的方向與自由電子定向移動(dòng)方向相反。
(2)電流有方向但電流強(qiáng)度不是矢量。
(3)方向不隨時(shí)間而改變的電流叫直流;方向和強(qiáng)度都不隨時(shí)間改變的電流叫做恒定電流。通常所說(shuō)的直流常常指的是恒定電流。
二、電動(dòng)勢(shì)
1.電源
(1)電源是通過(guò)非靜電力做功把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電勢(shì)能的裝置。
(2)非靜電力在電源中所起的作用：是把正電荷由負(fù)極搬運(yùn)到正極，同時(shí)在該過(guò)程中非靜電力做功，將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電勢(shì)能。
【注意】在不同的電源中，是不同形式的能量轉(zhuǎn)化為電能。
2.電動(dòng)勢(shì)
(1)定義：在電源內(nèi)部，非靜電力所做的功W與被移送的電荷q的比值叫電源的電動(dòng)勢(shì)。
(2)定義式：E=W/q
(3)物理意義：表示電源把其它形式的能(非靜電力做功)轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)大小。電動(dòng)勢(shì)越大，電路中每通過(guò)1C電量時(shí)，電源將其它形式的能轉(zhuǎn)化成電能的數(shù)值就越多。
【注意】：①電動(dòng)勢(shì)的大小由電源中非靜電力的特性(電源本身)決定，跟電源的體積、外電路無(wú)關(guān)。
②電動(dòng)勢(shì)在數(shù)值上等于電源沒(méi)有接入電路時(shí)，電源兩極間的電壓。
③電動(dòng)勢(shì)在數(shù)值上等于非靜電力把1C電量的正電荷在電源內(nèi)從負(fù)極移送到正極所做的功。
3.電源(池)的幾個(gè)重要參數(shù)
①電動(dòng)勢(shì)：它取決于電池的正負(fù)極材料及電解液的化學(xué)性質(zhì)，與電池的大小無(wú)關(guān)。
②內(nèi)阻(r):電源內(nèi)部的電阻。
③容量：電池放電時(shí)能輸出的總電荷量。其單位是：A·h，mA·h.
【注意】：對(duì)同一種電池來(lái)說(shuō)，體積越大，容量越大，內(nèi)阻越小。
高考物理動(dòng)量知識(shí)點(diǎn)2
1.動(dòng)量和沖量
(1)動(dòng)量：運(yùn)動(dòng)物體的質(zhì)量和速度的乘積叫做動(dòng)量，即p=mv。是矢量，方向與v的方向相同。兩個(gè)動(dòng)量相同必須是大小相等，方向一致。
(2)沖量：力和力的作用時(shí)間的乘積叫做該力的沖量，即I=Ft。沖量也是矢量，它的方向由力的方向決定。
2.★★動(dòng)量定理：物體所受合外力的`沖量等于它的動(dòng)量的變化。表達(dá)式：Ft=p′-p或Ft=mv′-mv
(1)上述公式是一矢量式，運(yùn)用它分析問(wèn)題時(shí)要特別注意沖量、動(dòng)量及動(dòng)量變化量的方向。高三物理一輪復(fù)習(xí)中也需要特別注意。
(2)公式中的F是研究對(duì)象所受的包括重力在內(nèi)的所有外力的合力。
(3)動(dòng)量定理的研究對(duì)象可以是單個(gè)物體，也可以是物體系統(tǒng)。對(duì)物體系統(tǒng)，只需分析系統(tǒng)受的外力，不必考慮系統(tǒng)內(nèi)力。系統(tǒng)內(nèi)力的作用不改變整個(gè)系統(tǒng)的總動(dòng)量。
(4)動(dòng)量定理不僅適用于恒定的力，也適用于隨時(shí)間變化的力。對(duì)于變力，動(dòng)量定理中的力F應(yīng)當(dāng)理解為變力在作用時(shí)間內(nèi)的平均值。
★★★3.動(dòng)量守恒定律：一個(gè)系統(tǒng)不受外力或者所受外力之和為零，這個(gè)系統(tǒng)的總動(dòng)量保持不變。
表達(dá)式：m1v1+m2v2=m1v1′+m2v2′
(1)動(dòng)量守恒定律成立的條件
�、傧到y(tǒng)不受外力或系統(tǒng)所受外力的合力為零。
�、谙到y(tǒng)所受的外力的合力雖不為零，但系統(tǒng)外力比內(nèi)力小得多，如碰撞問(wèn)題中的摩擦力，爆炸過(guò)程中的重力等外力比起相互作用的內(nèi)力來(lái)小得多，可以忽略不計(jì)。
③系統(tǒng)所受外力的合力雖不為零，但在某個(gè)方向上的分量為零，則在該方向上系統(tǒng)的總動(dòng)量的分量保持不變。
(2)動(dòng)量守恒的速度具有“四性”：①矢量性;②瞬時(shí)性;③相對(duì)性;④普適性。
4.爆炸與碰撞
(1)爆炸、碰撞類問(wèn)題的共同特點(diǎn)是物體間的相互作用突然發(fā)生，作用時(shí)間很短，作用力很大，且遠(yuǎn)大于系統(tǒng)受的外力，故可用動(dòng)量守恒定律來(lái)處理。
(2)在爆炸過(guò)程中，有其他形式的能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，系統(tǒng)的動(dòng)能爆炸后會(huì)增加，在碰撞過(guò)程中，系統(tǒng)的總動(dòng)能不可能增加，一般有所減少而轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。
(3)由于爆炸、碰撞類問(wèn)題作用時(shí)間很短，作用過(guò)程中物體的位移很小，一般可忽略不計(jì)，可以把作用過(guò)程作為一個(gè)理想化過(guò)程簡(jiǎn)化處理。即作用后還從作用前瞬間的位置以新的動(dòng)量開(kāi)始運(yùn)動(dòng)。
5.反沖現(xiàn)象：反沖現(xiàn)象是指在系統(tǒng)內(nèi)力作用下，系統(tǒng)內(nèi)一部分物體向某方向發(fā)生動(dòng)量變化時(shí)，系統(tǒng)內(nèi)其余部分物體向相反的方向發(fā)生動(dòng)量變化的現(xiàn)象。噴氣式飛機(jī)、火箭等都是利用反沖運(yùn)動(dòng)的實(shí)例。顯然，在反沖現(xiàn)象里，系統(tǒng)的動(dòng)量是守恒的。
高考物理動(dòng)量知識(shí)點(diǎn)3
動(dòng)量定理是力對(duì)時(shí)間的積累效應(yīng)，使物體的動(dòng)量發(fā)生改變，適用的范圍很廣，它的研究對(duì)象可以是單個(gè)物體，也可以是物體系;它不僅適用于恒力情形，而且也適用于變力情形，尤其在解決作用時(shí)間短、作用力大小隨時(shí)間變化的打擊、碰撞等問(wèn)題時(shí)，動(dòng)量定理要比牛頓定律方便得多，本文試從幾個(gè)角度談動(dòng)量定理的應(yīng)用。
[一、 用動(dòng)量定理解釋生活中的現(xiàn)象]
[例 1] 豎立放置的粉筆壓在紙條的一端.要想把紙條從粉筆下抽出，又要保證粉筆不倒，應(yīng)該緩緩、小心地將紙條抽出，還是快速將紙條抽出?說(shuō)明理由。
[解析] 紙條從粉筆下抽出，粉筆受到紙條對(duì)它的滑動(dòng)摩擦力μmg作用，方向沿著紙條抽出的方向.不論紙條是快速抽出，還是緩緩抽出，粉筆在水平方向受到的摩擦力的大小不變.在紙條抽出過(guò)程中，粉筆受到摩擦力的作用時(shí)間用t表示，粉筆受到摩擦力的沖量為μmgt，粉筆原來(lái)靜止，初動(dòng)量為零，粉筆的末動(dòng)量用mv表示.根據(jù)動(dòng)量定理有:μmgt=mv。
如果緩慢抽出紙條，紙條對(duì)粉筆的作用時(shí)間比較長(zhǎng)，粉筆受到紙條對(duì)它摩擦力的沖量就比較大，粉筆動(dòng)量的改變也比較大，粉筆的底端就獲得了一定的速度.由于慣性，粉筆上端還沒(méi)有來(lái)得及運(yùn)動(dòng)，粉筆就倒了。
如果在極短的時(shí)間內(nèi)把紙條抽出，紙條對(duì)粉筆的摩擦力沖量極小，粉筆的動(dòng)量幾乎不變.粉筆的動(dòng)量改變得極小，粉筆幾乎不動(dòng)，粉筆也不會(huì)倒下。
[二、 用動(dòng)量定理解曲線運(yùn)動(dòng)問(wèn)題]
[例 2] 以速度v0 水平拋出一個(gè)質(zhì)量為1 kg的物體，若在拋出后5 s未落地且未與其它物體相碰，求它在5 s內(nèi)的動(dòng)量的變化.(g=10 m/s2)。
[解析] 此題若求出末動(dòng)量，再求它與初動(dòng)量的矢量差，則極為繁瑣.由于平拋出去的物體只受重力且為恒力，故所求動(dòng)量的變化等于重力的沖量.則
Δp=Ft=mgt=1×10×5=50 kg·m / s。
[點(diǎn)評(píng)] ① 運(yùn)用Δp=mv-mv0求Δp時(shí)，初、末速度必須在同一直線上，若不在同一直線，需考慮運(yùn)用矢量法則或動(dòng)量定理Δp=Ft求解Δp.②用I=F·t求沖量，F(xiàn)必須是恒力，若F是變力，需用動(dòng)量定理I=Δp求解I。
[三、 用動(dòng)量定理解決打擊、碰撞問(wèn)題]
打擊、碰撞過(guò)程中的相互作用力，一般不是恒力，用動(dòng)量定理可只討論初、末狀態(tài)的動(dòng)量和作用力的沖量，不必討論每一瞬時(shí)力的大小和加速度大小問(wèn)題。
[例 3] 蹦床是運(yùn)動(dòng)員在一張繃緊的彈性網(wǎng)上蹦跳、翻滾并做各種空中動(dòng)作的運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目.一個(gè)質(zhì)量為60 kg的運(yùn)動(dòng)員，從離水平網(wǎng)面3.2 m高處自由落下，觸網(wǎng)后沿豎直方向蹦回到離水平網(wǎng)面1.8 m高處.已知運(yùn)動(dòng)員與網(wǎng)接觸的時(shí)間為1.4 s.試求網(wǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)員的平均沖擊力.(取g=10 m/s2)
[解析] 將運(yùn)動(dòng)員看成質(zhì)量為m的質(zhì)點(diǎn)，從高h(yuǎn)1處下落，剛接觸網(wǎng)時(shí)速度方向向下，大小 。
彈跳后到達(dá)的高度為h2，剛離網(wǎng)時(shí)速度方向向上，大小，
接觸過(guò)程中運(yùn)動(dòng)員受到向下的重力mg和網(wǎng)對(duì)其向上的彈力F.選取豎直向上為正方向，由動(dòng)量定理得: 。
由以上三式解得:，
代入數(shù)值得: F=1.2×103 N。
[四、 用動(dòng)量定理解決連續(xù)流體的作用問(wèn)題]
在日常生活和生產(chǎn)中，常涉及流體的連續(xù)相互作用問(wèn)題，用常規(guī)的分析方法很難奏效.若構(gòu)建柱體微元模型應(yīng)用動(dòng)量定理分析求解，則曲徑通幽，“柳暗花明又一村”。
[[例 4]] 有一宇宙飛船以v=10 km/s在太空中飛行，突然進(jìn)入一密度為ρ=1×10-7 kg/m3的微隕石塵區(qū)，假設(shè)微隕石塵與飛船碰撞后即附著在飛船上.欲使飛船保持原速度不變，試求飛船的助推器的助推力應(yīng)增大為多少?(已知飛船的正橫截面積S=2 m2)
[解析] 選在時(shí)間Δt內(nèi)與飛船碰撞的微隕石塵為研究對(duì)象，其質(zhì)量應(yīng)等于底面積為S，高為vΔt的直柱體內(nèi)微隕石塵的質(zhì)量，即m=ρSvΔt，初動(dòng)量為0，末動(dòng)量為mv.設(shè)飛船對(duì)微隕石的作用力為F，由動(dòng)量定理得，
則 根據(jù)牛頓第三定律可知，微隕石對(duì)飛船的撞擊力大小也等于20 N.因此，飛船要保持原速度勻速飛行，助推器的推力應(yīng)增大20 N。
[五、 動(dòng)量定理的應(yīng)用可擴(kuò)展到全過(guò)程]
物體在不同階段受力情況不同，各力可以先后產(chǎn)生沖量，運(yùn)用動(dòng)量定理，就不用考慮運(yùn)動(dòng)的細(xì)節(jié)，可“一網(wǎng)打盡”，干凈利索。
[[例 5]] 質(zhì)量為m的物體靜止放在足夠大的水平桌面上，物體與桌面的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，有一水平恒力F作用在物體上，使之加速前進(jìn)，經(jīng)t1 s撤去力F后，物體減速前進(jìn)直至靜止，問(wèn):物體運(yùn)動(dòng)的總時(shí)間有多長(zhǎng)?
[[解析]] 本題若運(yùn)用牛頓定律解決則過(guò)程較為繁瑣，運(yùn)用動(dòng)量定理則可一氣呵成，一目了然.由于全過(guò)程初、末狀態(tài)動(dòng)量為零，對(duì)全過(guò)程運(yùn)用動(dòng)量定理，有
故。
[點(diǎn)評(píng)] 本題同學(xué)們可以嘗試運(yùn)用牛頓定律來(lái)求解，以求掌握一題多解的方法，同時(shí)比較不同方法各自的特點(diǎn)，這對(duì)今后的學(xué)習(xí)會(huì)有較大的幫助。
[六、 動(dòng)量定理的應(yīng)用可擴(kuò)展到物體系]
盡管系統(tǒng)內(nèi)各物體的運(yùn)動(dòng)情況不同，但各物體所受沖量之和仍等于各物體總動(dòng)量的變化量。
[[例 6]] 質(zhì)量為M的金屬塊和質(zhì)量為m的木塊通過(guò)細(xì)線連在一起，從靜止開(kāi)始以加速度a在水中下沉，經(jīng)時(shí)間t1，細(xì)線斷裂，金屬塊和木塊分離，再經(jīng)過(guò)時(shí)間t2木塊停止下沉，此時(shí)金屬塊的速度多大?(已知此時(shí)金屬塊還沒(méi)有碰到底面.)
[[解析]] 金屬塊和木塊作為一個(gè)系統(tǒng)，整個(gè)過(guò)程系統(tǒng)受到重力和浮力的沖量作用，設(shè)金屬塊和木塊的浮力分別為F浮M和F浮m，木塊停止時(shí)金屬塊的速度為vM，取豎直向下的方向?yàn)檎较�，�?duì)全過(guò)程運(yùn)用動(dòng)量定理得
�、�
細(xì)線斷裂前對(duì)系統(tǒng)分析受力有
， ②
聯(lián)立①②得 。
綜上，動(dòng)量定量的應(yīng)用非常廣泛.仔細(xì)地理解動(dòng)量定理的物理意義，潛心地探究它的典型應(yīng)用，對(duì)于我們深入理解有關(guān)的知識(shí)、感悟方法，提高運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和方法分析解決實(shí)際問(wèn)題的能力很有幫助.
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