（高考物理）原子的核式结构模型知识和试题详解分析

问题1：关于动能定理，初中形成了怎样的知识基础？答：初中物理学习中，我们通过如图所示的实验探究了物体的动能与哪些因素有关。实验结果表明：物体的动能与物体的质量和速度的大小有关。质量相同的物体，运动的速度越大，它的动能越大；运动速度相同的物体，质量越大，它的动能也越大。问题2：如何利用单位制，猜想动能与质量和速度之间的定量关系？答：根据问题1中的结论，我们猜想物体的动能Ek与质量m、速度v之间可能存在这样的关系：Ek∝mv、Ek∝mv2、Ek∝m2v2…等等。通过单位制来论证物理量之间关系的方法，在科学研究中叫做量纲法。根据动能的单位是J，1J=1kg▪m2/s2，质量的单位为kg，v的单位为m/s，推理可得mv2这个表达式符合单位制的要求，因此物体的动能与质量、速度之间的定量关系可能为Ek=

kmv2，其中k为常数，没有单位。综上所述，如果确定了常数k，我们就能确定动能与质量和速度之间的定量关系。问题3：如何推理得出动能与质量、速度之间的定量关系？答：因为“功是能量转化的量度”，所以在《8.2

重力势能》的学习中，我们通过研究重力做功推导得出了重力势能与高度和质量的定量关系。类比上述研究思路，我们可以通过研究物体动能发生变化的不同情境中力做的功，尝试寻找动能与质量、速度之间的定量关系。①情境1—自由落体运动。如图所示，质量为m的物体做自由落体运动时经过位置1时的速度为v1，经过位置2时的速度是v2。这一过程只有重力做了功，假设位置1到位置2之间的高度为h，则：WG＝mgh

①上述重力做功的表达式中已有质量m，但缺少与速度相关的信息。根据自由落体运动是匀变速直线运动，可将高度h用速度进行表达：在问题2的分析中我们已经知道mv2的单位就是能量的单位J，因此mv2/2表示的应该是某种形式的能量，这种能量的变化等于物体运动过程中重力做的功。这一结论在其他的问题情境中还会成立吗？显然我们需要分析更多的情境才能得到答案。②情境2—光滑水平面上的物体只在拉力作用下的运动。如图所示用力F拉着质量为m的物体在光滑水平面上前进一段距离。物体经过位置1时的速度为v1，经过位置2时的速度是v2，位置1到位置2的位移为l。上述过程只有拉力做了功，拉力做功为WF＝Fl拉力做功的表达式中没有质量，也没有速度。根据牛顿第二定律F=ma和物体做匀变速直线运动位移和速度的关系：①②联立可得

类比情境1中的分析，可知在情境2中mv2/2这种能量的变化等于物体运动过程中拉力做的功。沿着“功是能量转化的量度”这一思路，我们在两个问题情境中得到了一种相同的能量形式，但对“什么力做功量度了这种能量的变化”这一问题没有得到更普遍的结论。继续沿着这样的思路看看更为复杂的情境中，会得到什么样的结论呢？③情境3—物体在水平拉力作用沿粗糙水平面运动。若物体经过位置1时的速度为v1，经过位置2时的速度是v2。位置1到位置2的位移为l。因为物体做匀变速直线运动，所以依然有：根据上述表达式可知，在情境3中mv2/2这个能量的变化等于合力对物体做的功。用这一结论重新分析情境1和2发现，情境1中的重力即为合力，情境2中的拉力也是合力。所以“合力做功量度mv2/2这个能量的变化”这一结论在三个情境都适用。更重要的是，mv2/2这种能量的表达形式与质量和速度的关系不仅符合我们初中通过实验探究得出的结论，也验证了问题2中利用单位制推理得出的猜想，由此我们可以大胆得出结论：mv2/2这个量表示的就是物体的动能。问题4：什么是动能？什么是动能定理？答：根据前面的分析，我们明确得出了动能的定义：质量为m的物体，以速度v运动时的动能：动能的符号Ek的角标k是英文单词kinetic的首字母，kinetic的意思是运动的、运动引起的。通过问题3的分析，我们还得出以下结论：物体运动过程中，合力对物体做的功，等于物体这一过程中动能的变化量，这就是动能定理。用表达式表述为：对于上述表达式中出现的合力的功，你是否有种似曾相识的感觉呢？在《8.1

功》的学习中，我们曾经得出这样的结论：合力做功等于各个力做功的代数和。所以动能定理还可以表示为在解决实际问题时，到底选择哪种方式表达合力的功不仅需要视题目所给的信息而定，更要尽可能遵循使问题的解决过程简单化这一原则。问题5：为什么动能定理可以推广到变加速直线运动和曲线运动？答：以变速直线运动为例，假设质量为m的物体，在变力作用下，沿直线AB运动，速度从vA变为vB，则外力对物体做了多少功？如图所示，利用无限分割法将AB段无穷等分，则物体在每一小段上的受力可视为恒力，每一段的运动可视为匀变速直线运动。则每一段上的力做功为则从A到B合外力做的功为类比处理变加速直线运动的方法，利用无限分割法分析曲线运动可以得到同样的结论。综合上述分析可知：动能定理不仅适用于匀变速直线运动，也适用于变加速直线运动和曲线运动，也就是说，动能定理适用于所有形式的运动。问题6：如何利用动能定理解决问题？答：根据动能定理的表达式，我们不难得出利用动能定理解决问题应当按以下几步进行：步骤①

首先要选择研究对象和研究过程步骤②

接下来对研究对象进行受力分析，表达出每个力在所选研究过程中做的功，然后根据W合=W总，表示出合力的功。步骤③

确定研究对象在所