《高一物理必修第二册复习》教案

《高一物理必修第二册复习》教案教学目标及教学重点、难点【教学目标】复习、整合物理必修第二册的基本知识和方法带领学生体会必修第二册是如何拓展和加深对力与物体运动关系的认识培养学生从能量的角度观察物理过程，用物理语言描述状态和过程的关系【难点】对一个复杂的过程，怎样从力和运动以及能量的角度去分析【重点】用动能定理、机械能守恒定律描述能量的关系教学过程(表格描述)教学环节主要教学活动设置意图环节一：对必修二所学知识的整合、回顾环节二：通过问题一问题二复习对复杂问题的多角度分析，主要突出能量分析，渗透运动的合成分解的方法，渗透微元法的应用环节三：通过问题三，复习万有引力部分的知识以及综合运动力、运动、能量来分析变轨过程环节四：梳理力的作用效果，提出新内容幻灯片1同学们，大家好！在前一段的学习中，我们学习了物理必修第二册的内容，今天我们一起来复习学习过的知识和方法，看看我们有哪些收获。在必修第二册里，学习内容大致涉及的三个方面是：力、运动和能量。下面展开具体复习。幻灯片2翻看教材的目录，我们学习了四个章节的内容，它们是：第五章《抛体运动》、第六章《圆周运动》、第七章《万有引力》、第八章《机械能守恒定律》整合一下，我们可以说主要学习曲线运动和万有引力定律、以及机械能守恒定律两大块知识，其中牛顿力学的局限性与相对论初步，作为选学内容幻灯片3相比较必修第一册，我们学到的关于物体的直线运动和相互作用，以及牛顿运动定律的知识，必修第二册的学习，首先给我们拓展了和加深了关于力和运动的关系的认识我们看到曲线运动的各种情况：在重力的作用下，滑雪运动员以一定的初速度在赛道上做抛体运动；制作一个圆锥摆，用手拉住一端，可以使另一端的小球在重力和绳子的人拉力的作用下，做匀速圆周运动；万有引力提供向心力，使地球等行星绕太阳做椭圆运动等等，在这些运动中，我们知道力的作用，除了可以改变物体运动速度的大小，还可以改变物体运动速度的方向无论速度的大小的改变和速度方向的改变，都需要力的作用；当力的方向与运动的方向不共线时，物体的运动方向要发生改变这样，我们对“力是物体运动状态改变的原因”有了更加完整的理解。另一方面，我们在必修二中学习了万有引力及它取得的重大成就，视线扩展到了整个宇宙，加深了对重力的理解，以上这部分内容是对关于力和运动的关系的拓展和加深幻灯片4通过必修二的学习，我们还加深了对能量的认识，逐渐学会从能量的角度观察、分析问题看左边的图片给我们展示的情景，从能量的角度看，运动员一脚把球踢出，对足球做的功转化为足球的动能；足球在空中飞行的过程中会受到重力和来自于空气的阻力作用，它们对小球做功，又将能量分别转化为重力势能和内能；我们看右边的图片，这是一个工地上“打夯的”情景：两个人同时施力做功，将重物“悠”起来，最后，在重力作用下，重物砸在地上对地面做功，将地面夯实；同学们观察生活中的方方面面，像这样生产生活中的场景，还有很多。大家试着用能量的角度来观察，会发现力做功转化能量的秘密。比如，足球飞起来，重力做功负100焦耳，不是自然界中凭空少了或者是多了100焦；而是足球的重力势能增加了100焦；足球的动能减少了100焦，一份功，对应一份能量的转化；我们把这个关系叫做“功是能量转化的量度，”时间关系，老师这里不再一一举例同学们拿这个观点去分析每一个力做功的情景，找到对应的两种能量的转化，学会从能量的角度观察和分析生活中的问题幻灯片5学会从能量的角度看问题，还体现在对能量关系深入的思考中。我们看伽利略曾经研究过的小球在斜面上的运动，重力使小球从斜面A上滚下来，在斜面底部，小球由于惯性而滚上斜面B。这是从力和运动的角度来分析注意到一个重要的事实：如果空气阻力和摩擦力小到可以忽略，小球必将准确的终止于他开始运动时的高度，不会更高一点，也不会更低一点。有某种“东西”在小球运动过程中是不变的事实上，能量概念的引入就解释和概括了这一大类自然现象如运动员从跳板上弹起的过程中，跳板的弹性势能转化成运动员的动能，继而动能再与运动员重力势能发生转化，在此过程中机械能守恒；如滑雪者沿斜面下滑时，若阻力做功较少可以忽略，我们认为这种情况下机械能守恒若阻力做功不可忽略，将引起系统机械能向内能的转化，机械能和内能的总和守恒总之，物理世界千变万化，守恒量的发现，让我们看到了复杂变化中的深刻规律。下面我们来具体讨论几个问题幻灯片6问题一：质量为0.5kg的石块从10m高处以30o角斜向上方抛出，初速度v0大小为5m/s，不计空气阻力，g=10m/s2.石块落地的速度有多大？幻灯片7我们首先可以从力和运动的角度分析这个问题：人将石块斜抛出去，不计空气阻力，石块在空中做抛体运动，设落地的速度为v回想一下，我们解决曲线运动常用的方法是什么呢？是运动的分解和合成。抛出的石块在空中只受重力，将石块的初速度按照水平方向和竖直方向分解，可以得到水平的初速度v1和竖直方向的初速度v2，石块在空中受到重力的作用因此，石块的运动可分解为：水平方向的匀速直线运动，和竖直方向的竖直上抛运动落地时，水平方向速度不变为v1；竖直方向速度变为v2’，落地速度v为二者的合速度幻灯片8水平方向：匀速直线运动，速度v1等于。。。。。。竖直方向：速度v2等于。。。。。。根据运动学公式。。。。。。。石块落地速度为15m/s幻灯片9解这类问题就一种方法么？除了用运动的合成和分解来解这个问题我们还可以从能量的角度来看从石块被抛出到落地整个过程中，石块受到的重力对物体做正功，石块重力势能减少，动能增加。用动能定理来描述这个过程，有（念公式）只有重力做功，机械能守恒用机械能守恒定律来描述这个过程，抛出和落地两个状态下机械能的总量相等，以地面为零势能面，有（念公式）不难看出，虽然依据的是不同的定理定律列式，但是等式中一些量移项之后，它们是等价的，可以求出，落地速度为15m/s同学们看看，学习了能量之后，求解速度的大小是不是显得更为快捷了？当然，能量的角度不能解决落地速度方向的问题，要求速度的方向，还要再结合运动的分解来看。幻灯片10在刚才的问题中，同学们还可以思考：如果空气阻力不能忽略不计，石块落地速度大小有何变化？这个问题结论不难下，关键是你从哪个角度来解释呢？我们是不是也可以分别从力和运动的角度，以及能量的角度想一想。从力和运动的角度来解释，运动分解后，阻力阻碍物体的运动，必然使得水平方向和竖直方向的速度都会变小；这样，落地时的合速度必然小于不计阻力时的落地速度；从能量的角度想，整个过程阻力做负功，动能的变化量变小，落地动能、落地速度减小从能量守恒看，石块的机械能有一部分要转化成摩擦生热，机械能减少。像这样，分析这样较复杂的问题，同学们不妨都可以试着从这样两个视角来看，从而得到更完整的物理情景。幻灯片11现在我们来看问题二：如图所示，竖直弹簧固定在水平地面上，弹簧的劲度系数为k，原长为l。质量为m的铁球由弹簧的正上方h高处自由下落，与弹簧接触后压缩弹簧，直至运动到最低点。已知重力加速度为g，求铁球的动能在哪个位置最大？幻灯片12首先，我们从力和运动的角度来考虑思考：小球从下落到讲弹簧压缩到最短，经历了几个运动过程？每个过程都做怎样的运动？在哪个位置速度最大？为了方便研究，我们标出几个具体位置来讨论：位置1下落点位置2弹簧原长位置3弹簧弹力与重力相等处，位置4最低点下面我们来分析，铁球在不同位置间运动的特点幻灯片13铁球从位置1—位置2，只受重力，做自由落体运动铁球从位置2—位置3，受到重力和弹簧弹力的作用，这段过程，由于弹力尚小于重力，因此，加速度仍然向下，铁球加速；同时因为压缩弹簧，弹簧弹力增大，加速度（念公式）减小，铁球做加速度减小的加速运动；直到位置3，铁球加速度大小为零铁球越过位置3—位置4，弹力大于重力，这个阶段加速度方向向上，加速度大小（念公式）增大，铁球加速度增大的减速运动，直至位置4，铁球速度减为零，运动到最低点由以上分析可知，铁球的速度方向一直向下，但是铁球的加速度方向先向下后向上，铁球在到达位置3之前一直加速度，越过位置3开始减速位置三这个地方为铁球速度最大，即动能最大处，不难求出该位置离地面距离为（念公式）幻灯片14再从能量的角度看。思考：小铁球运动的过程中所受各力做功的情况如何？重力势能如何变化？系统的弹性势能如何变化？铁球的动能如何变化？幻灯片15铁球一直向下运动，重力一直做正功，铁球压缩弹簧，弹簧弹力对铁球做负功两个力做的总功等于铁球动能的增量这一过程用动能定理来描述就是：设铁球将弹簧压缩x时，铁球的速度为v（念公式）求出了动能最大时对应的x，就求出了最大动能对应的位置重力做功为（念公式），弹簧弹力做功如何求呢？求出弹簧弹力做的功，就可以求出动能最大的位置了。下面我们来研究弹簧弹力做功的问题。相比较重力做功，弹簧弹力做功求解更加困难，原因在于重力是恒力，而弹簧弹力随着压缩量变化，是变力。幻灯片16如何求解这样一个变力做功？教材上没有直接给出答案，但是给出了方法。我们来看我们在研究物体沿曲面滑下重力做功的时候，采用过这样一种方法：如图所示我们把整个路径分成许多段很小的间隔，经过的路程分别为。。。。。。由于每一段都很小，因而都可以近似的看成一段倾斜的直线。设每段小斜线的高度差分别是。。。。。。。则物体通过每段小斜线时重力做的功分别为。。。。。。。。物体通过整个路径时重力做的功，等于重力在每小段上做功的代数和，即。。。。。。。。。。。这是一种分割和积累的方法幻灯片17我们可以把这种方法迁移到求解弹簧弹力做功的问题上来如图，用手拉开弹簧，将弹簧的一端从A拉到B,将这个路径分成很多小段，他们的长度为。。。。。在各个小段上，弹力可以近似认为是不变的，他们分别是。。。。。。。所以，在各个小段上，弹力做的功分别为。。。。。。。弹力在整个过程中做的功可以用它在各小段做功之和来表示等于。。。。。。那么，弹簧弹力做功的总和是多少呢？幻灯片18我们借助图像来求弹力做功的总和首先根据胡克定律（念公式），画出弹力随形变量的增大而变化的图像，再将形变量x细分成很多小段，相应的弹力可认为是恒力，做功的值就可以用图中的小矩形的面积来表示将这些面积加和，就可以近似算出弹力做功的值；将形变x划分的越细，这些面积加和，就越接近弹力做功的准确值，当划分的极小极小时，这些矩形面积的和，就是图线所围的三角形的面积了考虑到这个过程，弹力做负功，用这种方法求出的弹力做功为（念公式）这种方法也并不陌生，同学们回忆一下，我们在研究匀加速直线运动物体的位移时，是不是就采用过这种方法呢？这种方法可以用12个字来概括：化整为零以恒代变，积零为整幻灯片19好，我们现在回到刚才的问题，根据动能定理假设铁球将弹簧压缩长度为x时，动能最大，有：*（念公式）有数学知识可知：念公式动能最大处位置，距离地面（念公式）到此，我们得到了用力和运动来分析的同样的结论幻灯片20由于整个过程，对铁球、地球、弹簧组成的系统，只有重力和弹簧做功，该系统机械能守恒也就是说，（念公式）其中，重力做正功，重力势能减少，变化量为。。。。。弹簧弹力做负功，弹性势能增大，变化量为。。。。。。铁球先加速后减速，动能先增大后减少，动能为1/2mv2减零有（念公式），有数学知识，可求出x=。。。。动能最大处距离地面为。。。。。。。大家看：从不同的角度来思考一个同一个物理问题，是不是对于这样一种典型的物理情景，你的了解更全面了呢？幻灯片21必修二中我们还学到一处重要的内容，它对人类智慧的影响至为深远，在天体的运动中起着决定性的作用，它就是万有引力定律。我们来看问题三已知地球半径为R，地球表面的重力加速度为g，地球自转的周期为T,求地球同步卫星离地球表面的高度h。幻灯片22对于人造地球卫星，受力特点是地球的万有引力提供向心力，来看地球同步卫星的运动学特点地球同步卫星，是相对地面静止的卫星，它的功能包括通讯、气象、广播电视、导弹预警、数据中继等方面，以实现对同一地区的连续工作。地球同步卫星与地球以相同的角速度转动，周期与地球自转周期相同，要求相对地面保持静止因此，同步卫星轨道一定在地球赤道平面，并且周期为86400秒幻灯片23根据万有引力提供向心力，可列式（念公式）从公式中解得（念公式）忽略地球自转，地表处任意质量为m0物体，都有万有引力等于向心力（念公式）这样我们就得到了同步卫星距离地表高度的表达式幻灯片24同步卫星的轨道到底离地面有多远呢？我们带入地球相关的一些数据进行计算已知地球半径为R≈6400km，地球表面的重力加速度为g=9.8m/s2，地球自转的周期为T=86400s，地球同步卫星离地球表面的高度大约为36000km处，是地球半径的大约5.6倍。按比例大致画出地球同步轨道，如图所示。毫无疑问，地球同步卫星是一颗离地面很远的高轨道卫星。我国1984年就发射了第一颗地球同步卫星。地球同步卫星这么远，是怎么被发射上去的呢？幻灯片25在万有引力定律的学习中，我们知道了物体能挣脱地面，环绕地球的条件，正如牛顿设想的那样，把物体从高山上水平抛出，速度一次比一次大，落点也一次比一次远，抛出的速度足够大，物体就不会落回地面，成为人造地球卫星。我们知道了这个挣脱地球表面的速度，就是第一宇宙速度，他的大小为7.9km/s；不仅如此，根据力和运动的关系，我们还知道，当卫星进入近地轨道，环绕地球飞行的速度达到第一宇宙速度时，卫星所受的向心力刚好等于它在这个位置所受的地球引力；如果卫星进入近地轨道速度大于7.9km/s；它所需要的向心力大于地球提供的万有引力，卫星将做离心运动，只要速度不超过11.2km/s时，卫星的轨道是围绕地球的椭圆，速度越大，远地点离地球越远；当卫星进入近地轨道的速度超过11.2km/s，也就第二宇宙速度时，它就会克服地球的引力，永远离开地球；当卫星进入近地轨道的速度达到16.7km/s，也就是第三宇宙速度时，它就可以脱离太阳的引力，飞到太阳系外。了解了这样一些知识，同学们肯定会想到，要离地球远，就得速度大。但是在近地轨道速度大于7.9km/s，卫星围绕地球做椭圆运动，而同步卫星轨道是赤道平面确定距离的一个圆形轨道，这个问题如何解决呢？幻灯片26确实，人造地球卫星的发射，是一个很复杂的系统工程但是从原理上来讲，掌握了万有引力定律和牛顿第二定律的知识，就可以实现对卫星轨道的控制在这里，我们将发射同步卫星的过程进行简化处理，建立一个比较简单的模型来给大家介绍高轨道卫星的发射第一步，将卫星发射到近地轨道，如图中的轨道1，卫星在近地轨道上，以速度v1环绕地球飞行第二步，待卫星环绕稳定后，利用火箭推进技术，是卫星加速到一个速度v2，卫星速度变大，做离心运动，进入椭圆轨道，如图中所示的轨道2，做椭圆运动；加速的位置为近地点，将远地点设置在同步轨道处，在远地点，卫星速度减小为v3。此时地球对卫星的引力大于卫星所需要的向心力，卫星做向心运动，又回到近地点；这样，卫星就在这条椭圆轨道上作周期性运动，地球在这个椭圆轨道的一个焦点上，这个椭圆轨道，也叫做转移轨道；第三步，待卫星在椭圆轨道上运行稳定后，在远地点利用火箭推进技术，使得卫星加速至v4，在这个速度下，卫星所需要的向心力刚好等于此处地球对卫星的万有引力，卫星环绕地球做匀速圆周运动这样，通过两次变轨，就实现了高轨道卫星的发射。幻灯片27刚才，我们了解了高轨道卫星的发射，现在，请同学们利用所学到的能量的知识，分析在卫星上述变轨过程中，能量的变化地球和卫星组成的系统，它的机械能，由卫星的动能和其与地球组成的系统的引力势能组成。在圆轨道上运动时，卫星做匀速圆周运动；万有引力对卫星不做功，卫星与地球之间的距离也不改变，因此引力势能也保持不变；火箭推进，使卫星具有更多的动能，从而进入到离心轨道，机械能增大，使得卫星在椭圆轨道上运动，情况就复杂些了：具体分析椭圆轨道卫星能量的变化：在这里，设近地点是A，远地点是B从近地点A到远地点B的过程中，地球的引力对卫星做负功，引力势能增大，根据引力做功和引力势能变化的关系，可写出：（念公式）同时，根据动能定理，地球引力做负功，卫星的动能减小，可写出：（念公式）联立这两个关系式，我们发现卫星在近地点时，这个系统的动势能之和，与卫星在远地点时，这个系统的动势能之和相等，即两个状态下的机械能守恒这里我们用演绎和推理的方法，发现了卫星在椭圆轨道上运动时的一个守恒量！我们在初中，就知道近地点的速度要大于远地点的速度，现在我们可以从能量的角度来解释了。就发射高轨道卫星的全过程而言，有利用火箭推进加速短暂过程，这使得系统的机械能总的来讲是增大的，卫星从低轨道运动到高轨道，动能减少，势能增加，总机械能增加。幻灯片28几个典型的问题我们就分析到这里最后来做个小结通过必修二的学习我们加深了对力的理解，力，就是物体之间的相互作用这个相互作用有时体现为是物体产生加速度，改变物体运动速度的大小和方向；加速度和力具有瞬时性，这是力的瞬时作用效果；这个相互作用在空间上可以积累体现为对物体做功，改变物体某种能量，做功是一个过程，这是力的积累效果比如重力做功，改变物体的重力势能弹簧弹力做功，改变弹性势能万有引力做功，改变引力势能物体所受的合力做功，改变物体的动能由此发散开来，摩擦力做功也会带来能量的变化，比如，一对滑动摩擦力做功，会是的系统内能增大这些都是力作用效果幻灯片29再进一步思考：相互作用的瞬时效果是使物体产生加速度，引起物体运动状态的变化；在空间的积累效果是引起物体能量的变化；那么，时间也是一个可以积累的过程，相互作用的时间积累效果对应于物体那个量的变化呢？物理必修二的学习，不仅丰富了我们对物理世界的认知，还启发了我们对相互作用、运动、能量，以及未知的物理量、物理规律的更进一步的思考希望同学们能体会！今天就讲到这里，同学们再见！～课后测评一、单项选择题(本题共7小题,每小题4分,共28分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的)1.(2021山西浑源五中月考)在田径运动会投掷项目的比赛中,投掷链球、铅球、铁饼和标枪等都是把物体斜向上抛出的运动,如图所示,若不计空气阻力,这些物体从被抛出到落地的过程中()A.物体的机械能先减小后增大B.物体的机械能先增大后减小C.物体的动能先增大后减小,重力势能先减小后增大D.物体的动能先减小后增大,重力势能先增大后减小答案D解析不计空气阻力,这些物体从被抛出到落地过程中机械能守恒,A、B均错误;物体斜向上飞行过程中,动能减小,重力势能增大,物体下落过程中,动能增大,重力势能减小,D正确,C错误。2.(2021山东潍坊模拟)在篮球比赛中,某位同学获得罚球机会,他站在罚球线处用力将篮球投出,篮球以约1m/s的速度撞击篮筐。已知篮球质量约为0.6kg,篮筐离地高度约为3m,忽略篮球受到的空气阻力,则该同学罚球时对篮球做的功大约为()A.1J B.10J C.50J D.100J答案B解析该同学将篮球投出时的高度约为h1=1.8m,根据动能定理有W-mg(h-h1)=12mv2,解得W=7.5J,B项最接近,故选项B3.一运动员穿着飞翔装备从飞机上跳出后的一段运动过程可近似认为是匀变速直线运动,如图运动员的运动方向与水平方向的夹角为53°,运动员做匀变速直线运动的加速度大小为3g4。已知运动员(包含装备)的质量为m,则在运动员下落高度为h的过程中,正确的(A.运动员动能的增加量为15mgℎB.运动员动能的增加量为3C.运动员重力势能的减少量为3mgℎD.运动员的机械能减少了15答案A解析运动员下落的高度是h,则飞行的距离L=ℎsin53°=54h,运动员受到的合外力F合=ma=34mg,动能的增加等于合外力做的功,即ΔEk=W=34mg×54h=1516mgh,故A正确,B错误;运动员下落的高度是h,则重力做功为WG=mgh,所以运动员重力势能的减少量为mgh,故C错误;运动员重力势能的减少量为mgh,动能的增加量为154.如图所示,小车以较大的速度冲上斜坡,受阻力作用,则在这个过程中,下列关于小车的说法正确的是()A.机械能增加B.克服阻力做的功等于机械能的减少量C.减少的动能等于增加的重力势能D.因为要克服阻力做功,故克服重力做的功小于克服阻力做的功答案B解析以较大的速度冲上斜坡时,受阻力作用,部分的机械能转化为内能,所以机械能减小,故A错误;除重力外,只有阻力做功,小车克服阻力做的功等于机械能的减少量,故B正确;由于阻力做负功,所以减少的动能大于增加的重力势能,故C错误;克服重力做功,与克服阻力做功的大小无法比较,故D错误。5.(2021安徽合肥一中检测)弹簧发生弹性形变时,其弹性势能的表达式为Ep=12kx2,其中k是弹簧的劲度系数,x是形变量。如图所示,一质量为m的物体位于一直立的轻弹簧上方h高度处,该物体从静止开始落向弹簧。设弹簧的劲度系数为k,忽略空气阻力,则物体的最大动能为(弹簧形变在弹性限度内)(A.mgh+m2g22kC.mgh+m2g2k 答案A解析物体和弹簧组成的系统机械能守恒,当弹簧压缩h1时物体受力平衡,mg=kh1,此时动能最大,由机械能守恒定律得mg(h+h1)=12kℎ12+Ekm,故E6.(2021北京丰台区一模)摩天轮是游乐场里的大型娱乐项目,它的直径可以达到几百米。乘客乘坐时,转轮始终不停地匀速转动,下列说法正确的是()A.在最高点,乘客处于超重状态B.任一时刻乘客受到的合力都不等于零C.乘客在乘坐过程中对座椅的压力始终不变D.乘客在乘坐过程中的机械能始终保持不变答案B解析在最高点,乘客具有向下的加速度,处于失重状态,选项A错误;乘客做圆周运动,任一时刻受到的合力都不等于零,选项B正确;乘客在乘坐过程中匀速转动,向心力时刻指向圆心,大小不变,向心力由座椅对乘客的作用力与乘客的重力的合力提供,由力的合成与牛顿第三定律可知乘客对座椅的压力不可能始终不变,选项C错误;乘客在乘坐过程中匀速转动,动能不变,但重力势能在变化,所以机械能也在变化,选项D错误。7.如图所示的拖轮胎跑是一种体能训练活动。某次训练中,轮胎的质量为5kg,与轮胎连接的拖绳与地面夹角为37°,轮胎与地面间的动摩擦因数是0.8。若运动员拖着轮胎以5m/s的速度匀速前进,则10s内运动员对轮胎做的功最接近的是(sin37°=0.6,cos37°=0.8,g取10m/s2)()A.500J B.750J C.1250J D.2000J答案C解析对轮胎受力分析如图所示,Fcosθ=Ff,FN+Fsinθ=mg,Ff=μFN,得F=μmgcosθ+μsinθ=0.8×500.8+0.8×0.6N=31.25N,10s内运动员对轮胎做功W=Fcosθ·vt=31二、多项选择题(本题共3小题,每小题6分,共18分。在每小题给出的四个选项中,有多项符合题目要求。全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分)8.如图所示,在发射地球同步卫星的过程中,卫星首先进入椭圆轨道Ⅰ,然后在Q点通过改变卫星速度,让卫星进入地球同步轨道Ⅱ。下列说法正确的是()A.在轨道Ⅱ上,卫星的运行速度大于7.9km/sB.在轨道Ⅰ上,卫星在P点的速度大于在Q点的速度C.卫星在Q点通过加速实现由轨道Ⅰ进入轨道ⅡD.在轨道Ⅰ上运行的过程中,卫星、地球组成的系统的机械能不守恒答案BC解析据GMmr2=mv2r得v=GMr,第一宇宙速度v1=GMR地=7.9km/s,因r>R地,故A错误。卫星在轨道Ⅰ上运行过程中只受地球引力,它与地球组成的系统机械能守恒,因rP<rQ,故vP>vQ,故D错误,BGMmrQ2故vQ2>vQ1,C正确。9.(2021山东菏泽月考)在抢险救灾工作中常见到直升机的身影。如图为直升机抢救伤员的情景,直升机悬停在空中,用绳索将伤员由静止向上吊起,绳索对伤员做功的功率恒定,不计空气阻力,则在伤员加速上升的过程中()A.绳索对伤员的拉力越来越小B.伤员克服重力做功的功率恒定C.伤员运动的速度变化越来越慢D.合力对伤员做功的功率越来越大答案AC解析绳索对伤员的拉力做功的功率不变,而伤员加速上升,速度增大,由P=Fv可知,绳索对伤员的拉力F越来越小,A项正确;由P1=mgv可知,伤员克服重力做功的功率不断增大,B项错误;由F-mg=ma可知,伤员运动的加速度越来越小,速度变化得越来越慢,C项正确;合力对伤员做功的功率(F-mg)v=P-mgv,由于P不变,速度越来越大,则合力对伤员做功的功率越来越小,D项错误。10.中学科技小组制作的利用太阳能驱动小车的装置如图所示。当太阳光照射到小车上方的光电板时,光电板中产生的电流经电动机作用带动小车前进。若质量为m的小车在平直的水泥路上行驶,某时刻的速度为v0,从该时刻起小车开始加速,经过时间t前进的距离为s,且速度达到最大值vmax。设这一过程中电动机的输出功率恒为P,小车所受阻力恒为Ff,那么这段时间内牵引力所做的功为()A.Pt B.FfvmaxtC.Ffs D.12mvmax答案ABD解析牵引力的功率恒为P,则牵引力做的功W=Pt,A正确;当牵引力等于阻力时,小车速度达到最大值,则有P=Ffvmax,B正确;小车加速阶段牵引力大于阻力,C错误;对小车加速阶段,由动能定理得W-Ffs=12m三、非选择题(本题共5小题,共54分)11.(8分)(2021河南洛阳模拟)某实验小组进行“验证机械能守恒定律”的实验。(1)实验室提供了铁架台、夹子、导线、纸带等器材。为完成此实验,除了所给的器材,从图中还必须选取的实验器材是。

(2)下列方法有助于减小实验误差的是。

A.在重物的正下方地面铺海绵B.必须从纸带上第一个点开始计算验证机械能是否守恒C.重复多次实验,重物必须从同一位置开始下落D.重物的密度尽量大一些(3)完成实验后,小明用刻度尺测量纸带上点间距离时如图所示,已知打点计时器每隔0.02s打一个点,则B点对应的速度vB=m/s。

若H点对应的速度为vH,重物下落的高度为hBH,重物质量为m,当地重力加速度为g,为得出实验结论,需要比较mghBH与的大小关系(用题中字母表示)。

答案(1)AEF(2)D(3)1.351解析(1)实验中需要用刻度尺测量纸带上点间距离,从而可知重物下降的距离,以及各点对应的瞬时速度。纸带上相邻两计数点的时间间隔已知,所以不需要秒表。实验时不必测重物的质量和所受力,故不需要天平和测力计。必须选取的实验器材为重物、打点计时器、刻度尺。(2)在重物的正下方地面铺海绵可以防止摔坏实验器材,但对减小实验误差没有帮助,故A不符合题意;不一定要从纸带上第一个点开始计算验证机械能是否守恒,故B不符合题意;重复多次实验时,重物不需要从同一位置开始下落,故C不符合题意;重物的密度尽量大一些,可以相对减小阻力的影响,以减小实验误差,故D符合题意。(3)B点的瞬时速度等于A、C两点间的平均速度,vB=xAC2T=5.40×1如果机械能守恒,重物减少的重力势能等于增加的动能,则mghBH=1212.(10分)“利用自由落体运动验证机械能守恒定律”的实验如图甲所示。甲(1)下列器材中不必要的一项是(填字母代号)。

A.天平B.低压交流电源C.毫米刻度尺(2)某同学在该实验中得到了一条如图乙所示的纸带,图中O点为打点计时器打下的第一点,可以看做是重物运动的起始点,从后面某点起选取连续打下的三个点A、B、C,各点间距离为s0、s1、s2。已知相邻两点之间的时间间隔为T,重力加速度为g,设所用重物的质量为m,则从起点O到打下B点的过程中,重物动能的增加量ΔEk=,重物重力势能的减少量ΔEp=。(用题目中的字母表示)

乙(3)通过计算,在数值上ΔEpΔEk(填“>”“=”或“<”),原因是重物在下落过程中,除重力做功之外还有。

丙(4)某同学想利用该实验装置测定当地的重力加速度,他打出了一条纸带后,利用纸带测量出了各计数点到打点计时器打下的第一个点的距离h,算出了各计数点对应的速度v,以h为横轴,以12v2为纵轴画出了如图丙所示的图线。由于图线没有过原点,他又检查了几遍,发现测量和计算都没有出现问题,其原因可能是;该同学测出该图线的斜率为k,如果不计一切阻力,则当地的重力加速度g(选填“>”“=”或“<”)k答案(1)A(2)m(s1+s2)28T2mg(=解析(1)由于动能和势能的表达式中都有物体的质量可以消去,不必测量,因此不必要的仪器是天平。(2)由于B点为AC的中间时刻,因此打B点的速度等于AC段的平均速度vB=s因此物体增加的动能ΔEk=1重物重力势能的减小量ΔEp=mgh=mg(s0+s1)。(3)减小的重力势能大于增加的动能,原因是除重力做功外还有空气阻力做功,导致机械能减少。(4)根据mgh=12mv2-12mv02,整理得可知g=k图线不过坐标原点就是打第一个点时速度不为零,可能的原因是先释放重物,再接通电源。13.(10分)(2021山东泰安高一检测)一辆汽车正以20m/s的速度向东匀速行驶在某水平路面的AB段上,汽车前方的BC段,由于刚刚维修过比较粗糙。小明观察汽车中控屏并记录下汽车通过整个ABC路段的不同时刻的速度,作出了v