運用動量和能量觀點解題的思路

鐘梓鳴

摘要：眾所周知，物理學(xué)具有廣泛的云圖，在諸多實際的工程問題的解決過程中，多不可避免的地會設(shè)計到對物理知識的使用。其中，尤以動量和能量觀點最為常見，尤其是在航天航空等方面，是許多問題的主要解決方式。同時，也是今年物理高考中進場考察的解題思路。本文分別就動量和能量觀點在高中物理解題中的運用進行簡要討論，以期與同行交流。

關(guān)鍵詞：動量；能量；解題思路

動量與能量是物理學(xué)中最為重要的內(nèi)容之一，這兩種思想觀點也會解決一些復(fù)雜物理問題的主要方法。通過對該思想的運用，可有效避免對復(fù)雜的物理過程的分析，從而大大簡化解題步驟和解題過程，使問題簡單化。與此同時，動量和能量觀點也是近年來高考重點考察的內(nèi)容，主要原因就是其在實際生產(chǎn)生活中具有廣泛的用途，是解決許多工程問題的關(guān)鍵思想。因此，筆者結(jié)合高中生的學(xué)生實際，對這兩種觀點在物理解題的具體運用進行簡要介紹，以期對提高高中學(xué)生的物理解題效率，加深對這兩種觀點的理解有所幫助。

一、動量和能量觀點理論基礎(chǔ)

（一）動量理論基礎(chǔ)

在高中物理中，動量觀點主要包括動向定理和動量守恒兩方面內(nèi)容。物理學(xué)中，動量的定義為：物體的質(zhì)量m和速度v的乘積叫做動量，用公式表示為：p=mv，單位為kg·m/s。

動量定理：物體所受合外力的沖量等于物體動量的增量，用公式表示為：Ft=mv′-mv，或者I=Δp。解釋為物體動量發(fā)生變化的原因。

動量守恒：指一個系統(tǒng)所受合外力為零或者不受外力，那么這個系統(tǒng)的總動量保持不變。有公式表示為：m1v1+m2v2=m1v′1+m2v′2，其主要研究對象為物理系統(tǒng)。

（二）能量理論基礎(chǔ)

高中物理中的能量觀點主要動能定理和能量守恒以及轉(zhuǎn)化的觀點。其中，動能定理主要用于量化物體運動時的能量，數(shù)值上表示為：12mv2，單位為焦耳（J），其特點是能夠?qū)ξ矬w運動的任何瞬間的動能進行量化處理。能量守恒與轉(zhuǎn)化的觀點通常涉及到動能與勢能之間的相互轉(zhuǎn)化問題，在具體使用過程中，要根據(jù)具體情況而定。

二、動量和能量觀點的具體運用

動量與能量是高中物理中十分重要的思想之一，也是考試中重點考察的內(nèi)容之一。在一些題型中，若采用傳統(tǒng)的牛頓運動定理進行求解，不但過程復(fù)雜，而且難以求解，甚至是無法求解。但如果巧用動量和能量觀點，往往能使問題變得簡單。需要注意的是，在大多數(shù)問題的解決過程中，這兩種觀點是同時使用的，不能機械的將二者分開。

例1：如圖1所示，其中小球和滑塊的質(zhì)量均為m，滑塊在水平放置的光滑固定軌道上課自由滑動，小球與懸點O由輕繩相連，該輕繩長為l且不可伸長。開始時，輕繩水平拉直，小球和滑塊靜止，現(xiàn)將小球由靜止釋放，當(dāng)小球達到最低點時，滑塊剛好被擋住，其速度在瞬間變?yōu)榱悖∏騽t繼續(xù)向左擺動，當(dāng)繩與豎直方向夾角為θ=60度時，小球達到最高點。

求：（1）滑塊與擋板接觸到速度剛降為0時，擋板阻力對滑塊的沖量；（2）小球從釋放到第一次到達最低點的過程中，繩的拉力對小球做的功。

分析：該題型是一道典型的考察動量與能量的題型。首先對系統(tǒng)進行受力分析，小球在下落過程中，滑塊受到拉力，方向斜向右下方，滑塊向右運動，小球不再做圓周運動，受力發(fā)生變化，因此需用動量和能量的相關(guān)知識求解。

因此，小球在這一過程中，輕繩拉力對小球做的功的大小為12mgl。

點評：不論是利用動量還是能量的觀點，在解題的過程中，首先應(yīng)根據(jù)題意對物體的運動過程以及受力情況進行分析。再根據(jù)具體的問題，對已知條件進行劃分，明確問題涉及到的物理運動過程，找到解題所需的關(guān)鍵狀態(tài)，根據(jù)相關(guān)的理論知識列出相應(yīng)的方程式，進而求解。

例2：如圖2所示，現(xiàn)有完全一樣的滑塊A和滑塊B，水平面光滑，其中A的運動方向如圖所示，B位于平面邊緣且靜止，當(dāng)A與B發(fā)生碰撞時，A的速度為，碰撞中無機械能損失，且碰撞后B的運動軌跡如圖所示。求：已知滑塊質(zhì)量為m，碰撞時間為Δt，求碰撞過程中A對B的平均沖力的大小。

分析：由題意可知，物體A和B共同構(gòu)成了一個運動系統(tǒng)，且在系統(tǒng)中，題干所提供的信息均與物體在關(guān)鍵點的運動狀態(tài)相關(guān)，由此可見，此題最好的解題方式就是運用動量和能量守恒的觀點進行求解。

點評：該題重點考察對動量和能量守恒的運用，在解決此類問題的時候，同學(xué)們應(yīng)當(dāng)避免陷入對具體過程的思考，而是應(yīng)該從整體進行把握，找準(zhǔn)方程所需的幾個關(guān)鍵物理狀態(tài)點，列出方程進而求解即可。

結(jié)束語：

能量與動量觀點是高中物理解題中常見的觀點，也是重要的考點。學(xué)生在運用此類觀點解題時，要根據(jù)題意，認真分析，根據(jù)問題找到關(guān)鍵物理狀態(tài)點，再根據(jù)相關(guān)知識點，列出方程求解。但一定要注意該理論方法的適用對象，不能亂用。

參考文獻：

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