物理高考有五大大題:
1. 力學部分:包括運動學、動力學以及能量守恒,這是整個力學的基礎,也是高中物理最重要的一個考點。
2. 電磁學部分:主要內容是麥克斯韋電磁場理論,包括電場、磁場、電磁波等。這部分題目難度較大,可能會涉及到一些大學物理的內容。
3. 振動和波:這部分內容可能會以選擇題或者填空題的形式出現。
4. 光學:包括光的干涉、衍射、折射等性質以及光的本性,這部分內容可能會以簡答題的形式出現。
5. 原子物理:這部分內容比較簡單,主要是氫光譜以及波爾理論。這部分內容可能會以填空題或選擇題的形式出現。
此外,大題的類型通常包括實驗題和計算題,其中實驗題通常會涉及到具體的實驗步驟和計算,而計算題則更側重于物理原理的應用和計算。無論哪種大題,都需要將物理原理和實際情況相結合,注重應用性和實踐性。
高考物理大題之一:動量守恒定律的應用
【例題】:一質量為$m$的小球,從高度$H$處自由下落,與水平地面發生多次碰撞后,最終停在地面。忽略空氣阻力的影響,以地面為參考系,寫出小球碰撞過程中動能的變化和動量的變化。
【分析】
1. 自由下落過程:小球做自由落體運動,由機械能守恒定律可求得小球落地時的速度。
2. 碰撞過程:由于小球與地面發生的是彈性碰撞,因此碰撞過程中動量守恒,根據動量守恒定律和碰撞前后的動能表達式可求得碰撞過程中動能的變化。
【解答】
1. 小球自由下落過程:由機械能守恒定律得:
$mgH = \frac{1}{2}mv^{2}$
解得:$v = \sqrt{\frac{2gH}{m}}$
2. 碰撞過程:設小球與地面碰撞n次,每次碰撞后速度大小不變,方向相反,取碰撞前小球的末速度方向為正方向,則小球與地面碰撞過程中動量守恒,有:
$mv = - mv_{n} + \underset{n}{\underbrace{m( - v) + \cdots + m( - v)}}$
其中第$n$次碰撞前的速度為$v_{n - 1}$,第$n$次碰撞后的速度為$- v_{n}$。
設小球最終靜止時的速度為零,則有:
$- mv = 0$
即:$mv_{n} = mv_{n - 1}$
設碰撞過程中總能量損失為$\Delta E$,則有:
$\Delta E = \frac{1}{2}mv^{2} - \underset{n}{\underbrace{\frac{1}{2}m( - v)^{2} + \cdots + \frac{1}{2}m( - v)^{2}}}$
根據以上分析,可得:動能的變化量為$\Delta E = \frac{mgH}{m}$;動量的變化量為$\Delta p = 0$。
【總結】
本題考查了動量守恒定律的應用,解題的關鍵是要理解并掌握動量守恒定律和能量守恒定律。在碰撞過程中要注意能量損失的情況,并正確運用動能表達式進行計算。