思想方法提煉

牛頓運(yùn)動(dòng)定律與動(dòng)量觀點(diǎn)和能量觀點(diǎn)通常稱作解決問題的三把金鑰匙.其實(shí)它們是從三個(gè)不同的角度來研究力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系.解決力學(xué)問題時(shí)，選用不同的方法，處理問題的難易、繁簡(jiǎn)程度可能有很大差別，但在很多情況下，要三把鑰匙結(jié)合起來使用，就能快速有效地解決問題.

一、能量

1.概述

能量是狀態(tài)量，不同的狀態(tài)有不同的數(shù)值的能量，能量的變化是通過做功或熱傳遞兩種方式來實(shí)現(xiàn)的，力學(xué)中功是能量轉(zhuǎn)化的量度，熱學(xué)中功和熱量是內(nèi)能變化的量度.

高中物理在力學(xué)、熱學(xué)、電磁學(xué)、光學(xué)和原子物理等各分支學(xué)科中涉及到許多形式的能，如動(dòng)能、勢(shì)能、電能、內(nèi)能、核能，這些形式的能可以相互轉(zhuǎn)化，并且遵循能量轉(zhuǎn)化和守恒定律，能量是貫穿于中學(xué)物理教材的一條主線，是分析和解決物理問題的主要依據(jù)。在每年的高考物理試卷中都會(huì)出現(xiàn)考查能量的問題。并時(shí)常發(fā)現(xiàn)“壓軸題”就是能量試題。

2.能的轉(zhuǎn)化和守恒定律在各分支學(xué)科中表達(dá)式

(1)W合=△Ek包括重力、彈簧彈力、電場(chǎng)力等各種力在內(nèi)的所有外力對(duì)物體做的總功，等于物體動(dòng)能的變化。(動(dòng)能定理)

(2)WF=△E除重力以外有其它外力對(duì)物體做功等于物體機(jī)械能的變化。(功能原理)

注：(1)物體的內(nèi)能(所有分子熱運(yùn)動(dòng)動(dòng)能和分子勢(shì)能的總和)、電勢(shì)能不屬于機(jī)械能

(2)WF=0時(shí)，機(jī)械能守恒，通過重力做功實(shí)現(xiàn)動(dòng)能和重力勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化。

(3)WG=-△EP重力做正功，重力勢(shì)能減小;重力做負(fù)功，重力勢(shì)能增加。重力勢(shì)能變化只與重力做功有關(guān)，與其他做功情況無關(guān)。

(4)W電=-△EP

電場(chǎng)力做正功，電勢(shì)能減小;電場(chǎng)力做負(fù)功，電勢(shì)能增加。在只有重力、電場(chǎng)力做功的系統(tǒng)內(nèi)，系統(tǒng)的動(dòng)能、重力勢(shì)能、電勢(shì)能間發(fā)生相互轉(zhuǎn)化，但總和保持不變。

注：在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，克服安培力做功等于回路中產(chǎn)生的電能，電能再通過電路轉(zhuǎn)化為其他形式的能。

(5)W+Q=△E物體內(nèi)能的變化等于物體與外界之間功和熱傳遞的和(熱力學(xué)第一定律)。

(6)mv02/2=hν-W光電子的最大初動(dòng)能等于入射光子的能量和該金屬的逸出功之差。

(7)△E=△mc2在核反應(yīng)中，發(fā)生質(zhì)量虧損，即有能量釋放出來。(可以以粒子的動(dòng)能、光子等形式向外釋放)

動(dòng)量與能量的關(guān)系

1.動(dòng)量與動(dòng)能

動(dòng)量和能量都與物體的某一運(yùn)動(dòng)狀態(tài)相對(duì)應(yīng)，都與物體的質(zhì)量和速度有關(guān).但它們存在明顯的不同：動(dòng)量的大小與速度成正比p=mv;動(dòng)能的大小與速度的平方成正比Ek=mv2/2兩者的關(guān)系：p2=2mEk

動(dòng)量是矢量而動(dòng)能是標(biāo)量.物體的動(dòng)量發(fā)生變化時(shí)，動(dòng)能不一定變化;但物體的動(dòng)能一旦發(fā)生變化，則動(dòng)量必發(fā)生變化.

2.動(dòng)量定理與動(dòng)能定理

動(dòng)量定理：物體動(dòng)量的變化量等于物體所受合外力的沖量.△p=I，沖量I=Ft是力對(duì)時(shí)間的積累效應(yīng)

動(dòng)能定理：物體動(dòng)能的變化量等于外力對(duì)物體所做的功.△Ek=W，功W=Fs是力對(duì)空間的積累效應(yīng).

3.動(dòng)量守恒定律與機(jī)械能守恒定律

動(dòng)量守恒定律與機(jī)械能守恒定律所研究的對(duì)象都是相互作用的物體系統(tǒng)，(在研究某個(gè)物體與地球組成的系統(tǒng)的機(jī)械能守恒時(shí)，通常不考慮地球的影響)，且研究的都是某一物理過程.動(dòng)量守恒定律的內(nèi)容是：一個(gè)系統(tǒng)不受外力或者所受外力之和為0，這個(gè)系統(tǒng)的總動(dòng)量保持不變;機(jī)械能守恒定律的內(nèi)容是：在只有重力和彈簧彈力做功的情形下，系統(tǒng)機(jī)械能的總量保持不變。

運(yùn)用動(dòng)量守恒定律值得注意的兩點(diǎn)是：(1)嚴(yán)格符合動(dòng)量守恒條件的系統(tǒng)是難以找到的.如：在空中爆炸或碰撞的物體受重力作用，在地面上碰撞的物體受摩擦力作用，但由于系統(tǒng)間相互作用的內(nèi)力遠(yuǎn)大于外界對(duì)系統(tǒng)的作用，所以在作用前后的瞬間系統(tǒng)的動(dòng)量可認(rèn)為基本上是守恒的.(2)即使系統(tǒng)所受的外力不為0，但沿某個(gè)方向的合外力為0，則系統(tǒng)沿該方向的動(dòng)量是守恒的。

動(dòng)量守恒定律的適應(yīng)范圍廣，不但適應(yīng)常見物體的碰撞、爆炸等現(xiàn)象，也適應(yīng)天體碰撞、原子的裂變，動(dòng)量守恒與機(jī)械能守恒相結(jié)合的綜合的試題在高考中多次出現(xiàn)，是高考的熱點(diǎn)內(nèi)容.