版浙江高中物理学业水平考试物理讲义必修2 第七章 机械能守恒定律.docx
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版浙江高中物理学业水平考试物理讲义必修2第七章机械能守恒定律
考点及考点要求
知识内容
必考要求
追寻守恒量——能量
b
功
c
功率
c
重力势能
c
弹性势能
b
动能和动能定理
d
机械能守恒定律
d
能量守恒定律与能源
c
实验:
探究做功与物体速度变化的关系
√
实验:
验证机械能守恒定律
√
考点一 追寻守恒量——能量
1.伽利略理想斜面实验
伽利略在斜面实验中(如图1所示),发现一个启发性的事实:
无论斜面陡些或缓些,小球最后总会在斜面上的某点速度变为0,这点距斜面底端的竖直高度与它出发时的高度________.在物理学中,我们把这一事实说成是“某个量是________的”.并且把这个量叫做________或______.
图1
2.守恒的含义
有某一个量,我们把它称为能量,在自然界经历的____________的变化中它不变化,总是守恒的.
3.动能、势能
(1)物体由于________而具有的能量叫做动能.
(2)相互作用的物体凭借其________而具有的能量叫做势能.
(3)动能和势能相互转化
从伽利略斜面实验可以体会到势能和动能可以相互转化,但是能的总和是不变的.
1.在伽利略的斜面实验中,小球从斜面A上距斜面底端为h高处滚下斜面,通过最低点后继续滚上另一个斜面B,小球最后会在斜面B上某点速度变为零,这点距斜面底端的竖直高度仍为h.在小球运动过程中,下面的叙述正确的是( )
①小球在A斜面上运动时,距斜面底端的竖直高度越来越小,小球的运动速度越来越大
②小球在A斜面上运动时,动能越来越小,势能越来越大
③小球在B斜面上运动时,速度越来越大,距斜面底端的高度越来越小
④小球在B斜面上运动时,动能越来越小,势能越来越大
A.①②B.②③
C.①④D.③④
2.在室内滑雪场,游客们足不出户即可享受滑雪的乐趣,游客先乘自动扶梯至雪坡顶端,然后顺坡滑下,滑到平地上后很快停下来,从雪坡顶端到最后停下来的整个过程中,下列说法正确的是( )
A.人的动能先增加后减小,但动能与势能之和不变
B.人的动能先增加后减小,但动能与势能之和一直减小
C.人的动能先增加后减小,动能与势能之和先变大后不变
D.人的动能先增加后减小,动能与势能之和先变大后减小
3.物质、能量、信息构成世界的基本要素,下面关于能量的认识中错误的是( )
A.能量是一个守恒量
B.同一个物体可能同时具有多种形式的能量
C.物体对外做了功,它一定具有能量
D.地面上滚动的足球最终停下来,说明能量消失了
考点二 功
1.功与能量转化的关系
做功的过程也存在能量转化的过程,能量的转化与力对物体做功有关.
2.功
(1)做功的两个要素:
力和物体在力的方向上的位移.
(2)功的公式:
____________.
(3)功的单位________,简称______,符号:
J.
(4)功的公式的适用条件:
恒力的功.
(5)正功和负功:
0≤α<90°,力F对物体做______功,
α=90°,力F对物体________,
90°<α≤180°,力F对物体做______功.
(6)负功的两种说法:
一个力对物体做负功,可以说成物体____________做了功.
3.功的计算
(1)一个恒力F做功的两种处理方法.
①用力F乘以力的方向上的分位移____________.
②用位移l乘以位移方向上的分力____________.
(2)多个力做的总功的计算方法.
①先求合力F合,再利用W合=F合lcosα求功.
②先由W=Flcosα求出各个力的功W1、W2…Wn,再将各个力所做的功求代数和,即
W合=W1+W2+…+Wn.
1.关于功的概念,下列说法正确的是( )
A.功有正、负之分,说明功有方向
B.力是矢量,位移是矢量,所以功也是矢量
C.若某一个力对物体不做功,说明该物体一定没有发生位移
D.一个恒力对物体做的功由力的大小和物体在该力的方向上发生的位移决定
2.(2014·浙江1月学考·11)质量为m的物体受一水平力F作用,在光滑的水平面上通过的位移为x,该力做功为W;若把该物体放在某一粗糙的水平面上,受同样水平力F作用做匀速直线运动,通过相同的位移x,则该力做功为( )
A.大于WB.小于W
C.WD.0
3.如图2所示,小朋友在弹性较好的蹦床上跳跃翻腾,尽情嬉耍.在小朋友接触床面向下运动的过程中,床面对小朋友的弹力做功情况是( )
图2
A.先做负功,再做正功
B.先做正功,再做负功
C.一直做负功
D.一直做正功
4.如图3甲为一女士站立在台阶式自动扶梯上正在匀速上楼,如图乙为一男士站立在乘履带式自动人行道上正在匀速上楼.下列关于两人受到的力做功判断正确的是( )
图3
A.甲图中支持力对人做正功
B.乙图中支持力对人做正功
C.甲图中摩擦力对人做负功
D.乙图中摩擦力对人做负功
5.如图4所示,下列过程中人对物体做了功的是( )
图4
A.小华用力推石头,但没有推动
B.小明举起杠铃后,在空中停留3秒的过程中
C.小红提着书包,随电梯一起匀速上升的过程中
D.运动员将冰壶推出后,冰壶在水平冰面上滑行了5米的过程中
图5
6.(2013·浙江6月学考·16)如图5所示,坐在雪撬上的人与雪橇的总质量为m,在与水平面成θ角的恒定拉力F作用下,沿水平地面向右移动了一段距离l.已知雪橇与地面间的动摩擦因数为μ,雪橇受到的( )
A.支持力做功为mglB.重力做功为mgl
C.拉力做功为FlcosθD.滑动摩擦力做功为-μmgl
考点三 功率
1.功率
(1)物理意义:
表示力做功的快慢.
(2)定义式:
________________.
(3)单位:
________,简称瓦,符号:
______.
2.额定功率
动力机械长时间正常工作时的________________.
3.公式P=Fv的推导
由P=,W=Fl,v=可得________,其中F与v的方向在同一条直线上.
(1)若v为瞬时速度,P为力F做功的瞬时功率.
(2)若v为平均速度,P为力F做功的平均功率.
1.关于功率,以下说法中正确的是( )
A.根据P=可知,机器做功越多,其功率就越大
B.根据P=Fv可知,汽车牵引力一定与速度成反比
C.根据P=可知,只要知道时间t内机器所做的功,就可求得这段时间内任一时刻机器做功的功率
D.根据P=Fv可知,发动机功率一定时,汽车的牵引力与运动速度成反比
图6
2.如图6所示,汽车上坡时,在发动机的功率P不变的情况下,要想增大牵引力F,应该怎样改变速度的大小v( )
A.增大vB.减小v
C.维持v不变D.与v的变化无关
3.质量为1kg的物体从足够高处自由下落,不计空气阻力,取g=10m/s2,则开始下落1s末重力的功率是( )
A.100WB.50W
C.200WD.150W
4.起重机把2.0×104N的重物匀速提升10m,其输出功率是5.0×104W.已知g=10m/s2,则起重机( )
A.用时4sB.用时5s
C.做功8.0×105JD.做功5.0×105J
5.(2013·浙江6月学考·22)如图7所示,某同学的质量为50kg,所骑自行车的质量为15kg,设该同学在平直路面上正常骑行时脚踏自行车的功率为40W.若人与车受到的阻力是其重力的0.02倍,则正常骑行时的速度大小约为( )
图7
A.3m/sB.4m/s
C.13m/sD.30m/s
6.快艇在运动中受到的阻力与速度平方成正比(即Ff=kv2).若油箱中有20L燃油,当快艇以10m/s的速度匀速行驶时,还能行驶40km,假设快艇发动机的效率保持不变,则快艇以20m/s的速度匀速行驶时,还能行驶( )
A.80kmB.40km
C.10kmD.5km
考点四 重力势能
1.重力做功的特点
重力做功与物体运动的路程无关,只跟物体始末位置的____________有关.
2.重力势能
(1)表达式:
______________,其中h是物体相对参考平面的高度.
(2)单位:
焦耳,简称焦,符号:
J.
3.重力做功与重力势能变化的关系
(1)表达式:
____________________________________.
(2)两种情况
①当物体从高处运动到低处时,重力做正功,重力势能减小,即WG>0,Ep1>Ep2.
②当物体由低处运动到高处时,重力做负功,重力势能增加,即WG<0,Ep1<Ep2.重力做负功,也叫做物体克服重力做功.
4.重力势能的相对性
重力势能具有____________,其大小与所选的参考面有关,同一物体在同一位置,所选的参考面不同,其重力势能的数值也不同.
1.(2015·浙江7月学考·17)如图8所示是跳高运动员正在飞越横杆时的情景.对运动员从起跳到图示位置的过程,下列说法正确的是( )
图8
A.运动员的重心升高
B.运动员的重力势能减小
C.运动员所受重力不做功
D.运动员所受重力做正功
2.如图9所示,质量为m的小球从高为h处的斜面上的A点滚下经过水平面BC后,再滚上另一斜面,当它到达的D点时,速度为零,在这个过程中,重力做功为( )
图9
A.B.
C.mghD.0
3.关于重力做功和物体的重力势能,下列说法中错误的是( )
A.当重力对物体做正功时,物体的重力势能一定减少
B.物体克服重力做功时,物体的重力势能一定增加
C.地球上任何一个物体的重力势能都有一个确定值
D.重力做功的多少与参考平面的选取无关
4.如图10所示,一小孩从公园中的滑梯上加速滑下,对于其机械能变化情况,下列说法中正确的是( )
图10
A.重力势能减小,动能不变
B.重力势能减小,动能增加
C.重力势能减小,动能减小
D.重力势能增加,动能增加
5.质量为m的小陶同学助跑跳起后,手指刚好能摸到篮球架的球筐.该同学站立举臂时,手指触摸到的最大高度为h1,已知篮球筐距地面的高度约为h2,则在助跑、起跳和摸筐的整个过程中,该同学重力势能的增加量最接近( )
A.mgh1B.mgh2
C.mg(h2-h1)D.mg(h1+h2)
6.一棵树上有一个质量为0.3kg的熟透了的苹果P,该苹果从树上A先落到地面C最后滚入沟底D.已知AC、CD的高度差分别为2.2m和3.0m,以地面C为零势能面,A、B、C、D、E面之间竖直距离如图11所示.算出该苹果从A落下到D的过程中重力势能的减少量和在D处的重力势能分别是(g取10m/s2)( )
图11
A.15.6J和9JB.9J和-9J
C.15.6J和-9JD.15.6J和-15.6J
考点五 弹性势能
1.弹性势能
发生弹性形变的物体的各部分之间,由于有弹力的相互作用而具有的势能.
2.弹力做功与弹性势能的关系
表达式:
W弹=-(Ep2-Ep1)
弹力做正功弹性势能________,弹力做负功弹性势能________.
1.关于弹性势能,下列说法中正确的是( )
A.任何发生弹性形变的物体,都具有弹性势能
B.具有弹性势能的物体,不一定发生弹性形变
C.物体只要发生形变,就一定具有弹性势能
D.弹簧的弹性势能只跟弹簧被拉伸或压缩的长度有关
2.如图12所示,在光滑水平面上有一物体,它的左端连一弹簧,
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