第8章 第2课时 动能定理、机械能守恒定律-【学考一号】2025年高中物理学业水平复习方略课堂精讲

课堂精讲 学考一号 高中学业水平复习方略 物理 C. 物体在运动过程中的加速度先变小后 不变 D. 因推力是变力袁无法确定推力做功的 大小 知识点三 功率 1. 定义院功与完成这些功所用时间之比遥 2. 物理意义院描述力对物体做功的快慢遥 3. 公式院 渊1冤P越 Wt 遥 渊2冤P越Fv遥 淤v 为平均速度袁则 P为平均功 率曰于v 为瞬时速度袁则 P为瞬时功率曰盂当力 F和速度 v 不在同一直线上时袁可以将力 F分 解或者将速度 v 分解遥 对点典例 咱2024窑湖州测试暂把 A尧B 两 相同小球在离地面同一高度处以相同大小的 初速度 v0分别沿水平方向和竖直方向抛出袁不 计空气阻力袁如图所示袁则下列说法正确的是 渊 冤 A. 两小球落地时速度相同 B. 两小球落地时袁重力的瞬时功率相同 C. 从开始运动至落地袁重力对两小球做功 相同 D. 从开始运动至落地袁重力对两小球做功 的平均功率相同 对点训练 高台跳水被认为是世界上最 难尧最美的运动项目之一遥 运动员在十米跳台 跳水比赛中袁触水时重力的功率约为 渊 冤 A. 7 000 W B. 700 W C. 70 W D. 7 W B A v0 v0 第 2 课时 动能定理尧机械能守恒定律 揖课程要求铱 殷理解动能定理袁会用动能定理解决一些基本问题遥 殷理解重力势能和弹性势能袁以及势能与对应力做功的关系遥 殷理解机械能守恒的条件遥 能应用机械能守恒定律解决具体问题遥 揖学业要求铱 殷理解动能定理袁会用动能定理求变力做功尧以及分析曲线运动和多 过程运动遥 殷知道重力势能具有相对性袁理解势能与做功的关系遥 殷会判断物体运动过程机械能是否守恒袁能应用机械能守恒定律解决 具体问题遥 课 程 标 准 考点 真题归类 2022.1袁12袁3分 2022.1袁13袁3分 2022.1袁23袁12分 2023.1袁12袁3分 2023.1袁18袁3分 2023.1袁23袁12分 动能尧动能 定理 势能 机械能尧机 械能守恒 36 知识点一 动能尧动能定理 1. 动能 渊1冤定义院物体由于运动而具有的能量叫 作动能遥 渊2冤公式院Ek越 12 mv2袁单位院焦耳渊J冤遥 1 J越1 N窑 m越1 kg窑m2/s2遥 渊3冤动能是标量尧状态量遥 2. 动能定理 渊1冤内容院力在一个过程中对物体做的功袁 等于物体在这个过程中动能的变化遥 渊2冤表达式院W越驻Ek越Ek2原Ek1越 12 mv22原 12 mv12遥 渊3冤物理意义院合力做的功是物体动能变 化的量度遥 渊4冤适用情景院淤动能定理既适用于直线 运动袁也适用于曲线运动曰于动能定理既适用 于恒力做功袁也适用于变力做功曰盂力可以是 各种性质的力袁既可以同时作用袁也可以分阶 段作用遥 对点典例 如图所示的游戏装置由同一 竖直面内的两个轨道组成遥 轨道玉光滑且固定 在水平地面上袁依次由足够长的倾斜直轨道 A BC尧圆心为 O1的圆弧形轨道 CDE尧倾斜直轨 道 EF组成遥 O1C与 BC垂直袁BCD段与 DEF段 关于 O1D对称遥轨道域形状与轨道玉的 BCDEF 段完全相同袁C尧E尧I尧K 在同一水平线上袁J是最 低点袁B尧O1尧F与 H尧O2尧L 在同一水平线上遥 轨 道域可按需要沿水平地面平移袁HI和 KL 段粗 糙袁IJK 段光滑遥 AC的倾角 兹=37毅袁圆弧段半径 R=1 m遥游戏时袁质量 m=0.1 kg的滑块从 AC上 高为 h的某处静止释放袁调节 F尧H 的间距 x袁使 滑块从 F滑出后恰能从 H 沿 HI方向切入轨道 域袁且不从 L 端滑出袁则游戏成功遥 滑块渊可视 为质点冤与 HI和 KL 段的动摩擦因数 滋= 1516 袁空 气阻力可不计袁重力加速度 g取 10 m/s2袁sin 37毅= 0.6袁cos 37毅=0.8遥 学·知识清单 表达式 Ek= 12 mv2 机 械 能 守 恒 机 械 能 守 恒 定 律 机 械 能 动能 势能 条件 既适用于单个运动过程袁也适用于多个运动过程 既适用于恒力做功袁也适用于变力做功 既适用于直线运动袁也适用于曲线运动 适用情景 动能定理 表达式 W=驻Ek=Ek2-Ek1= 12 mv22- 12 mv12 W 弹=-驻Ep弹力做功与弹性势能变化的关系 弹性势能 重力势能的值与选取的参考面有关相对性 Ep=mgh 重力势能 表达式 W G=-驻Ep重力做功与重力势能变化的关系 发生弹性形变的物体之间袁由于有弹力的相互作用而具有的势能定义 只有重力做功单个对象 只有重力尧弹簧弹力做功物体和弹簧的系统 驻EA 增=驻EB 减 驻Ek=-驻Ep E1=E2 表达式 构·网络体系 第八章 机械能守恒定律 37 课堂精讲 学考一号 高中学业水平复习方略 物理 渊1冤当 h=1.5 m 时院淤求滑块经过 D 的速 度大小 vD及所受支持力大小 FD曰于求游戏成 功时的 x袁以及滑块经过 J时的动能 Ek遥 渊2冤求游戏成功且滑块经过 J时袁滑块所受 支持力大小 FJ与 h的关系式遥 对点训练 咱2024窑浙江模拟暂如图所示是 高空翼装飞行爱好者在空中滑翔的情景袁在空 中长距离滑翔的过程中滑翔爱好者 渊 冤 A. 机械能守恒 B. 重力势能的减小量小于重力做的功 C. 重力势能的减小量等于动能的增加量 D. 动能的增加量等于合力做的功 知识点二 势能 1. 重力做功与重力势能的关系 渊1冤重力做功的特点 淤重力做功与路径无关袁只与始末位置的 高度差有关遥 于重力做功不引起物体机械能的变化遥 渊2冤重力势能 淤表达式院Ep越mgh遥 于重力势能的特点院重力势能是物体和地 球所共有的袁重力势能的大小与参考平面的选 取有关袁但重力势能的变化与参考平面的选取 无关遥 渊3冤重力做功与重力势能变化的关系 重力对物体做正功袁重力势能减小曰重力 对物体做负功袁重力势能增大袁即 W G越原驻Ep遥 2. 弹性势能 渊1冤定义院发生弹性形变的物体之间袁由于 有弹力的相互作用而具有的势能遥 渊2冤弹力做功与弹性势能变化的关系院弹 力做正功袁弹性势能减小曰弹力做负功袁弹性势 能增加袁即W 弹越原驻Ep遥 对点典例 小张同学把掉在地上的叶物理 必修第二册曳课本捡起放回课桌面袁在此过程 中袁该课本重力势能的增加量最接近的数值是 渊 冤 A. 0.4 J B. 4 J C. 40 J D. 400 J 对点训练 如图所示袁 儿童沿倾斜的滑梯匀加速下 滑遥 下列关于滑板与儿童裤 料之间的动摩擦因数 滋袁儿 童的速度大小 v尧重力势能 Ep和机械能 E随运 动时间 t的变化关系中正确的是 渊 冤 tO 滋 A DC B tO E tO v tO Ep JD 兹 K L O2 I H 轨道域x F E O1 C 兹 轨道玉 B h A 38 知识点三 机械能尧机械能守恒定律 1. 机械能 渊1冤定义院重力势能尧弹性势能与动能都是 机械运动中的能量形式袁统称为机械能遥 渊2冤表达式院E 机=Ek+Ep遥 2. 机械能守恒定律 渊1冤内容院在只有重力或弹力做功的物体 系统内袁动能与势能可以互相转化袁而总的机 械能保持不变遥 渊2冤表达式院mgh1垣 12 mv12越mgh2垣 12 mv22遥 3. 机械能守恒的三种表达式 对点典例 咱2024窑浙江高考暂如图所示袁 质量为 m的足球从水平地面上位置 1 被踢出 后落在位置 3袁 在空中达到最高点 2的高度为 h袁则足球 渊 冤 A. 从 1到 2动能减少 mgh B. 从 1到 2重力势能增加 mgh C. 从 2到 3动能增加 mgh D. 从 2到 3机械能不变 揖点拨铱 机械能是否守恒的三种判断方法 渊1冤利用做功判断院若物体或系统只有重 力渊或弹簧的弹力冤做功袁虽受其他力袁但其他 力不做功渊或做功代数和为 0冤袁则机械能守恒遥 渊2冤利用能量转化判断院若物体或系统与 外界没有能量交换袁物体或系统也没有机械能 与其他形式能的转化袁则机械能守恒遥 渊3冤利用机械能的定义判断院若物体动能尧 势能之和不变袁则机械能守恒遥 对点训练 咱2024窑浙江模拟暂引体向上是 中考体育考试选择项目之一遥 如图所示袁两手 用宽握距正握渊掌心向前冤单杠袁略宽于肩袁两 脚离地袁两臂自然下垂伸直遥 用背阔肌的收缩 力量将身体竖直往上拉起袁当下巴超过单杠时 称为上升过程曰然后逐渐放松背阔肌袁让身体 竖直下降袁 直到恢复完全下垂称为下降过程遥 不计空气阻力袁下列说法正确的是 渊 冤 A. 上升过程杠对两手的支持力合力总大 于重力 B. 下降过程杠对两手的支持力合力总小 于重力 C. 上升和下降过程中杠对两手的支持力 合力均等于重力 D. 上升和下降过程中人的机械能均不守恒 项目 守恒角度 转化角度 转移角度 表达 式 E1越E2 驻Ek越原驻Ep 驻EA 增越驻EB 减 物理 意义 系统初状态 机械能的总 和与末状态 机械能的总 和相等 系统减少渊或 增加冤的重力 势能等于系统 增加渊或减少冤 的动能 系统内 A 部 分物体机械能 的增加量等于 B 部分物体机 械能的减少量 注意 事项 选好重力势 能的参考平 面袁且初尧末 状态必须用 同一参考平 面计算势能 分清重力势能 的增加量或减 少量袁可不选 参考平面而直 接计算初 尧末 状态的势能差 常用于解决两 个或多个物体 组成的系统的 机械能守恒问 题 第八章 机械能守恒定律 3h 2 1 39 gR姨 袁可知汽车能以 gR2姨 顺利通过最高点袁不能以 2gR姨 顺利通过最高点袁C错误袁D正确遥 第七章 万有引力与宇宙航行 揖学窑知识清单铱 知识点一 开普勒三大定律的理解和应用 揖对点典例铱 A揖解析铱根据开普勒第二定律袁卫星和地球 的连线在相同时间内扫过的面积相等袁所以卫星在近地点的 运行速度大于在远地点的运行速度袁A正确袁D错误曰卫星的轨 道是椭圆袁地球在椭圆的一个焦点上袁B 错误曰由开普勒第三 定律可知轨道半径越大袁周期越大袁地球同步卫星的轨道半径 大于卫星的轨道半径袁则卫星的运行周期更小袁C错误遥 揖对点训练铱 B揖解析铱由开普勒第二定律知距离越大速度 越小袁A错误曰各个行星绕太阳公转周期的平方和它们的椭圆 轨道的半长轴的立方成正比袁C错误曰行星与太阳之间的距离 不断变化袁故太阳对行星的引力大小和方向都在变化袁D错误遥 知识点二 万有引力定律 揖对点典例铱 B揖解析铱万有引力定律表达式为 F=G m1m2r2 遥 揖对点训练铱 A揖解析铱根据万有引力定律可知袁对接前空 间站组合体对地球的万有引力大小为 F 引=G Mm渊R+h冤2 遥 知识点三 万有引力定律的应用 揖对点典例铱 C揖解析铱引力与向心力的表达式中均包含环 绕天体质量袁故天问一号的质量无法求出遥 根据近火圆轨道的 周期和轨道半径可求出火星质量袁又因近火圆轨道的轨道半径 可近似等于火星半径袁故可求火星体积袁从而求出火星密度遥根 据开普勒第三定律袁已知近火圆轨道的周期和轨道半径袁椭圆 轨道的周期袁可得椭圆轨道的半长轴袁且已知近火点距离袁故可 求远火点距离遥 揖对点训练铱 C揖解析铱忽略地球自转的影响袁在地球表 面院 GMmR2 =mg袁在离地面的高度为 H 处院 GMm渊R+H冤2 =mg忆袁解得 g忆= gR2渊R+H冤2 遥 知识点四 宇宙航行 揖对点典例铱 B揖解析铱G2卫星做匀速圆周运动袁故加速 度时刻在改变袁A 错误曰G2 卫星从野墓地轨道冶到同步轨道做 近心运动袁需要减速袁B 正确曰对于同一卫星袁轨道半径越大袁 机械能越大袁C错误曰G2卫星环绕地球的速度应小于第一宇宙 速度袁即应该小于 7.9 km/s袁D错误遥 揖对点训练铱 D揖解析铱人造卫星运行速度小于第一宇宙速 度袁A错误曰G Mmr2 =m v 2 r 袁r越大速度越小袁故同步轨道卫星运 行速度比中圆地球轨道卫星速度小袁B错误曰卫星动能与质量 有关袁同轨道速率相等袁质量未知无法比较袁C 错误曰G Mmr2 = m 4仔2T2 r袁r越大周期越大袁D正确遥 第八章 机械能守恒定律 第 1课时 功尧功率 揖学窑知识清单铱 知识点一 功的概念 揖对点典例铱 B揖解析铱由受力分析知袁重力做正功袁支持力 不做功袁摩擦力做负功袁B正确遥 揖对点训练铱 A揖解析铱排球落回原处袁高度不变袁重力对排 球所做总功为零袁A正确曰空气阻力与运动方向始终相反袁空气 阻力对排球所做总功为负功袁不为零袁B尧D错误曰重力方向竖直向 下袁排球先上升后下降袁重力对排球先做负功后做正功袁C错误遥 知识点二 变力做功尧合外力做功 揖对点典例铱 B揖解析铱排球上升时袁重力向下袁阻力向下袁 均做负功袁A错误曰下落过程中袁重力向下袁阻力向上袁重力做正 功袁阻力做负功袁B正确袁C错误曰整个过程中袁重力不做功袁阻 力做负功袁故合力做负功袁D错误遥 揖对点训练铱 B揖解析铱滑动摩擦力 Ff越滋mg越20 N袁物体先 加速运动袁当推力减小到 20 N时袁加速度减小为零袁之后物体 做加速度增大的减速运动袁当推力减小为零后袁物体做匀减速 运动袁A尧C错误曰W越 12 伊100伊4 J越200 J袁B正确袁D错误遥 知识点三 功率 揖对点典例铱 C揖解析铱两个小球在运动的过程中都是只有 重力做功袁机械能守恒袁所以根据机械能守恒可知两小球落地 时速度大小相等袁但方向不同袁A错误曰落地时 A 小球重力与速 度有夹角袁B小球重力与速度方向相同袁所以落地前的瞬间 B 小球重力的瞬时功率大于 A 小球重力的瞬时功率袁B错误曰在 运动的过程重力对两小球做功都为 mgh袁C正确曰从开始运动 至落地袁重力对两小球做功相同袁但过程 A 所需时间小于 B所 需时间袁根据 P= mght 袁可知重力对两小球做功的平均功率不 相同袁D错误遥 揖对点训练铱 A揖解析铱运动员入水前的运动过程可看成自 由落体运动袁故触水时的速度为 v越 2gh姨 袁运动员的质量约为 50 kg袁故触水时重力的瞬时功率为 P越mgv抑7 000 W袁A正确遥 第 2课时 动能定理尧机械能守恒定律 揖学窑知识清单铱 知识点一 动能尧动能定理 揖对点典例铱 渊1冤淤A 到 D有 mgh= 12 mvD2袁在 D由牛顿第 二定律有 FD-mg= mvD2R 袁解得 vD= 30姨 m/s袁FD=4 N曰于A 到 F有 mg渊h-R冤= 12 mvF2袁F到 H过程中 vFsin 兹=gt袁x=2vFcos 兹窑t=0.96 m袁 A 到 J由动能定理有 mgh-滋mg窑cos 兹窑 Rtan 兹 =Ek袁解得 Ek=0.5 J遥 渊2冤滋>tan 兹袁滑块能停在斜面上袁若滑块恰好停在 I袁A 到 I 由动能定理有 mgh1-mgR渊1- cos 兹冤-滋mg cos 兹窑 Rtan 兹 =0袁解得 课堂精讲参考答案与解析 85 课堂精讲 学考一号 高中学业水平复习方略 物理 h1=1.2 m袁若滑块恰好停在 L袁A 到 L 由动能定理有 mgh2-mgR- 2滋mgcos 兹窑 Rtan 兹 =0袁解得 h2=3 m袁A 到 J由动能定理有 mgh- 滋mgcos兹窑 Rtan 兹 = 12 mvJ2袁又 FJ-mg= mvJ 2 R 袁则 FJ=2h-1渊1.2 m臆h臆 3 m冤遥 揖对点训练铱 D揖解析铱滑翔的过程中除重力做功外袁还有 空气阻力做功袁机械能不守恒袁A错误曰重力势能的减小量等于 重力做的功袁B错误曰重力势能的减小量等于动能的增加量和 克服阻力所做的功袁C错误遥 知识点二 势能 揖对点典例铱 B揖解析铱课桌的高度约为 0.8 m袁课本质量约 为 0.5 kg袁则有 驻Ep=-W G=-渊-mgh冤=4 J遥 揖对点训练铱 C揖解析铱儿童下滑过程中做匀加速直线运 动袁即加速度 a不变袁则 v=at袁故 v 与 t成正比袁B错误曰设滑梯 与水平面倾斜角为 兹袁根据牛顿第二定律可知儿童所受合力为 F 合=mgsin 兹-滋mgcos 兹=ma袁则 a=gsin 兹-滋gcos 兹袁加速度不变则 动摩擦因数 滋不变袁A错误曰 设初始重力势能为 Ep0袁 则 mgh= mgx窑sin 兹=mgsin 兹窑12 at2=Ep0-Ep袁整理得 Ep=Ep0-mgsin 兹窑12 at2袁 C正确曰设初始机械能为 E0袁除重力和系统内弹力以外的其他 力做功机械能改变袁即-滋mgxcos 兹=-滋mgcos 兹窑12 at2=E-E0袁整 理得E=E0-滋mgcos 兹窑12 at2袁 可知 E-t图像应该是向下开口的抛 物线袁D错误遥 知识点三 机械能尧机械能守恒定律 揖对点典例铱 B揖解析铱由足球的运动轨迹可知袁足球在空 中运动时一定受到空气阻力作用袁则从 1到 2 重力势能增加 mgh袁动能减少量大于 mgh袁A错误袁B正确曰从 2到 3由于空气 阻力作用袁则机械能减少袁重力势能减少 mgh袁则动能增加量小 于 mgh袁C尧D错误遥 揖对点训练铱 D揖解析铱做引体向上的同学在上升过程中先 向上加速后向上减速曰下降过程中先向下加速后向下减速遥 故 上升过程中先超重后失重袁下降过程中先失重后超重遥 上升过 程中支持力先大于重力袁后小于重力袁下降过程中支持力先小 于重力袁后大于重力袁A尧B尧C错误曰上升和下降过程中内力做 功袁机械能不守恒袁D正确遥 第九章 静电场及其应用 揖学窑知识清单铱 知识点一 电荷及电荷守恒定律 揖对点典例铱 B揖解析铱物体带电有可能是物体具有多余的 电子袁此时物体带负电袁也有可能是物体失去电子袁此时物体带 正电袁A错误曰物体所带电荷量是元电荷的整数倍袁因此袁物体 所带电荷量是分立的尧不连续的袁C错误曰电中和是指等量异种 电荷由于电性相反尧电量相等袁其整体呈现电中性的现象袁而电 荷没有消失袁D错误遥 揖对点训练铱 B揖解析铱蜜蜂吸引带正电的花粉袁蜜蜂带负 电袁与蜜蜂摩擦的空气带正电袁B正确遥 知识点二 电荷间相互作用及库仑定律 揖对点典例铱 C揖解析铱F=k 4Q窑6Qr2 = 24kQ 2 r2 袁若距离变为 2r袁则相互作用力大小为 F忆=k窑4Q窑6Q渊2r冤2 = F4 遥 揖对点训练铱 C揖解析铱由图可知袁小球 N与 M相互排斥袁 可知小球 N带正电袁以小球为对象袁根据受力平衡可得 tan 兹= F mg 袁又 F=k Qqr2 袁由于带电小球 N悬挂在 P1点时袁离 M距离 小袁受到的库仑力大袁则丝线与竖直方向的夹角大袁故有 兹1跃兹2袁 C正确遥 知识点三 电场尧电场强度 揖对点典例铱 kQ 2 r2 kQ4r2 水平向右 正揖解析铱库仑 力大小 F=k Q 2 r2 袁A 处点电荷在 C 点产生的电场强度为 E= k Q渊2r冤2 袁根据点电荷周围的电场分布及电场的叠加原理可知袁 C点的合场强方向为水平向右袁要使 C点场强为零袁D点只能 放正点电荷遥 揖对点训练铱 B揖解析铱电场中某点的电场强度的大小取决 于电场本身的性质袁与是否放入试探电荷尧试探电荷的电荷量 q 无关曰E= Fq 是电场强度的定义式袁 Fq 的比值越大袁E越大遥 知识点四 电场线 揖对点典例铱 C揖解析铱由电场线和等势面的图线可知 A 点与 C点在一个等势面上袁 沿电场线的方向电势逐渐降低袁即 C点电势高于 B点的电势袁所以 A 点的电势高于 B点的电势袁 所以 UCB跃0袁即 UAB跃0袁由 W AB=qUAB可知袁电场力做正功袁所以正 电荷在 A 点移至 B点袁电势能减小袁C正确袁A错误曰因为电场 强度是矢量袁C点与 D点方向不同袁 所以电场强度不同袁B 错 误曰C尧D在同一等势面上袁所以负电荷从 C点移至 D点袁电势 能不变袁D错误遥 揖对点训练铱 A揖解析铱O点处电场线最密袁场强最大遥 知识点五 静电现象 揖对点典例铱 D揖解析铱静电除尘装置两极板间存在非匀强 电场袁A错误曰验电器能检测物体是否带电袁不能直接检测出带 电物体的电性袁B错误曰话筒线使用金属网状编织层包裹着导 线是为了屏蔽外部干扰袁实现高保真信号传输袁C错误遥 揖对点训练铱 B揖解析铱C对外界电场有静电屏蔽作用袁使 处于 C内部的 A 不受外界电场影响袁 所以 A 的位置不变曰但 A 在 C的外表面感应出正电荷袁所以 B将向右偏遥 第十章 静电场中的能量 揖学窑知识清单铱 知识点一 电场力做功尧电势能尧电势差尧电势 揖对点典例铱 D揖解析铱电场线越密处场强越大袁因此 B点 86