高一物理期末复习（二）人教实验版

高一物理期末复习（二）人教实验版

高一物理期末复习（二）人教实验版 ‎【本讲教育信息】‎ 一. 教学内容：‎ 期末复习（二）‎ 一、变力功的计算 ‎1. 等值代换法：即若某一变力的功和某一恒力的功相等，则可以通过计算该恒力的功，求出该变力的功。‎ ‎2. 图像法：如果力F随位移的变化关系明确，始末位置清楚，可在平面直角坐标系内画出F—x图象，图象下方与坐标轴所围的“面积”即表示功。‎ ‎3. 动能定理法：如果我们所研究的多个力中，只有一个力是变力，其余的都是恒力，而且这些恒力所做的功比较容易计算，研究对象本身的动能增量也比较容易计算时，用动能定理就可以求出这个变力所做的功。‎ ‎4. 功能关系法：如果这些力中只有一个变力做功，且其他力所做的功及系统的机械能的变化量都比较容易求解时，就可用功能原理求解变力所做的功。‎ ‎5. 用公式求变力做功。‎ 二、汽车的两种启动过程 ‎1. 汽车的两种启动过程 ‎（1）以恒定的功率启动 ‎①运动特点：汽车做加速度越来越小的变加速直线运动，最终做匀速直线运动。‎ ‎②功率特点：汽车的瞬时功率始终等于汽车的额定功率，汽车的牵引力F和瞬时速度始终满足，启动过程刚结束时有。‎ ‎③动力学特点：汽车的牵引力F和阻力始终满足牛顿第二定律：。‎ ‎④能量特点：从能的角度看，启动过程中牵引力与阻力做的总功全部用来增加汽车的动能。‎ ‎（2）以恒定牵引力启动 ‎①运动特点：汽车的启动过程经历了两个阶段：一是匀加速直线运动阶段，二是变加速直线运动阶段，最终做匀速直线运动。‎ ‎②功率特点：汽车在匀加速直线运动的过程中，瞬时速度，做匀加速直线运动所能维持的时间，汽车的瞬时功率。在匀加速直线运动结束时的瞬时功率等于额定功率，且满足。在变加速直线运动的过程中，输出功率恒为，且满足。‎ ‎③动力学特点：汽车的牵引力F和阻力。始终满足牛顿第二定律：。‎ ‎④能量转化特点：匀加速阶段：；变加速阶段：，其中。‎ 三、动能定理及其应用 ‎1. 动能定理的应用要点 ‎（1）动能定理的计算式为标量式，为相对同一参考系的速度。‎ ‎（2）动能定理的研究对象是单一物体，或者可以看成单一物体的物体系。‎ ‎（3）动能定理适用于物体的直线运动，也适用于曲线运动；适用于恒力做功，也适用于变力做功。‎ ‎（4）若物体运动过程中包含几个不同过程，应用动能定理时，可以分段考虑，也可以全过程为整体来处理。‎ ‎2. 动能定理的应用技巧 ‎（1）一个物体的动能变化与合外力对物体所做的功W具有等量代换关系。‎ 若，表示物体的动能增加，其增加量等于合外力对物体所做的正功；‎ 若，表示物体的动能减少，其减少量等于合外力对物体所做的负功；‎ 若，表示物体的动能不变，其合外力对物体所做的功等于零，反之亦然，这种等量代换关系提供了一种计算变力做功的简便方法。‎ ‎（2）动能定理中涉及的物理量有F、s、m、v、W、等。‎ 当题给条件涉及力的位移效应，而不涉及加速度和时间，用动能定理求解比用牛顿第二定律和运动学公式求解简便。‎ 四、机械能守恒定律及其应用 ‎1. 机械能守恒定律的表达式 ‎（1），系统原来的机械能等于系统后来的机械能；‎ ‎（2），系统变化的动能大小等于系统变化的势能的大小；‎ ‎（3），系统内A物体增加的机械能等于B物体减少的机械能。‎ 第一种表达式是从“守恒”的角度反映机械能守恒，解题时必须选取零势能面，而后两种表达式都是从“转化”的角度来反映机械能守恒，不必选取零势能面。‎ ‎2. 机械能守恒定律应用的思路 ‎（1）根据要求的物理量确定研究对象和研究过程；‎ ‎（2）分析外力和内力的做功情况，确认机械能守恒；‎ ‎（3）选取参考面，表示出初、末状态的机械能；‎ ‎（4）列出机械能守恒定律方程及相关辅助方程；‎ ‎（5）求出未知量。‎ 说明；参考面的选取原则：在研究的过程中，物体所能达到的最低位置。‎ ‎【典型例题】‎ 例l 质量为m=500t的列车，额定功率为360kW，在额定功率下从车站出发，行驶5min速度达到72km／h。‎ ‎（1）在这段时间内列车行驶的距离 A. 一定等于‎3km B. 一定大于3km C. 一定小于‎3km D. 不能确定 ‎（2）若阻力是恒定不变的，经过15min速度达到最大值108km／h，求这段时间内通过的距离。‎ 解析 （1）在额定功率下运动时，由于速度逐渐增大，牵引力逐渐减小，加速度逐渐减小，定性画出列车的图线如图所示，与匀加速运动在相同时间内速度达到72km／h比较得出结论。‎ ‎（2）该过程中牵引力是变力，牵引力的功用功率与时间的乘积来确定，阻力做的功与列车通过的距离密切相关，根据动能定理得 解得s＝8250m＝8.25km 答案 （1）B （2）8.25km 例2 一质点放在光滑水平面上，在水平恒力F作用下由静止开始运动，当速度达到时，立即换成一个方向相反、大小为3F的恒力作用，经过一段时间后回到出发点。求质点回到出发点时的速度。‎ 解析 在F作用阶段，设通过的位移为L，由动能定理得 在3F作用阶段，质点发生的位移为L，由于恒力做功与路径无关，由动能定理得 联立解得，应取V＝－2v。‎ 答案：－2v 例3 一个人站在距地面20m的高处，将质量为0.2kg的石块以＝12m／s的速率斜向上抛出，石块的初速度方向与水平方向之间的夹角为，g取l0m／s2，求：‎ ‎（1）上抛石块过程对石块做多少功?‎ ‎（2）若不计空气阻力，石块落地时的速度大小是多少?‎ ‎（3）若落地时的速度大小为22m／s，石块在空中运动过程中克服阻力做多少功?‎ 解析 （1）根据动能定理 ‎ ‎（2）不计空气阻力时机械能守恒，取地面为零势能面，则 ‎ 解得 ‎（3）由动能定理得 解得 例4 如图所示，一个质量为M的物体，放在水平地面上，物体上方安装一个长度为L、劲度系数为K的轻弹簧，现用手拉着弹簧上端的P点缓慢向上移动，直到物体离开地面一段距离，在这一过程中，P点的位移（开始时弹簧处于原长）是H，则物体重力势能增加量为 A. B. C. D. ‎ 解析 设P点缓慢向上移动H，弹簧伸长，物体距离地面高为h，如图，有H＝h+，物体增加的重力势能等于克服重力所做的功，即。‎ P点缓慢向上移动中，物体处于平衡状态，物体受到重力Mg和弹簧的弹力，则有：‎ 由此可知弹簧的伸长量为：‎ P点向上移动的距离： ‎ 所以物体上升的高度为：‎ 则物体重力势能的增加量为：‎ 答案 C 例5 如图，用恒力F通过光滑定滑轮，把静止于水平面上的物体从位置A拉到位置B，物体可视为质点，定滑轮离物体的竖直距离为h，物体在位置A、B时。细绳与水平面的夹角分别为和，求绳的拉力对物体做的功。‎ 解析 绳对物体的拉力F/是一个变力，大小不变方向变化。不能直接用公式W＝求。但变力F对物体做的功与恒力F拉绳做的功相同，所以本题可用恒力F的功来间接表达变力F，做的功。‎ 设物体由A到B，绳长的变化量为，‎ 则 说明 公式W＝仅适用于求恒力做的功，若力为变力，则需借助其他途径求功。‎ ‎【模拟试题】‎ ‎1. 甲、乙两物体在同一直线上运动，它们的v-t图象如图，可知（ ）‎ A. 在t1时刻，甲、乙的速度相同 B. 在t1时刻，甲和乙的速度大小相等，方向相反 C. 在t2时刻，甲和乙的速度方向相同，加速度方向相反 D. 在t2时刻，甲和乙的速度相同，加速度也相同 ‎2、物体从静止开始做匀加速直线运动，测得它在第ns内的位移为s，则物体运动的加速度为（ ）‎ A. B. C. s/2n D. 2s/（2n-1）‎ ‎3. 关于路程和位移，下列说法中正确的是（ ）‎ A. 某一段时间内质点运动的位移为零，该质点不一定是静止的 B. 在某一段时间内质点运动的路程为零，该质点一定是静止的 C. 在直线运动中，质点位移的大小一定等于其路程 D. 曲线运动中，质点位移的大小一定不等于路程 ‎4. 下列关于力和运动关系的几种说法，正确的是 （ ）‎ A. 物体所受的合外力不为零时，其速度不可能为零 B. 物体所受的合外力很大，物体速度变化一定快 C. 物体所受的合外力为零，速度一定不变 D. 物体所受的合外力不为零，则加速度一定不为零 ‎5. 一个物体从斜面上匀速下滑，如图所示，它的受力情况是（ ）‎ A. 重力、弹力、下滑力和摩擦力的作用 B. 重力、弹力和下滑力的作用 C. 重力、弹力和摩擦力的作用 D. 弹力、摩擦力和下滑力的作用 ‎6. 如图所示，位于水平地面上的质量为M的小木块，在大小为F，方向与水平方向成a角的拉力作用下沿地面做匀加速运动。若木块与地面之间的动摩擦因数为，则木块的加速度为 A. F／M B. Fcosa／M C. （Fcosa－Mg）／M D. [Fcosca－（Mg—Fsina）]／M ‎7. 某同学身高‎1.8m，在运动会上他参加跳高比赛，起跳后身体横着越过了‎1.8m的横杆，据此可估算出他起跳时竖直向上的速度大约为（取g=‎10m／s2） （ ）‎ A. ‎2m／s B. ‎4m／s C. ‎6m／s D. ‎8m／s ‎8. 两个互相垂直的力与作用在同一物体上，使物体运动，物体通过一段位移时，力对物体做功为4J。力对物体做功为3J，则力与的合力对物体做功为 （ ）‎ A. 7J B. 1J C. 5J D. 35J ‎9. 设汽车行驶时所受的阻力和它的速率成正比，如果汽车以速率V匀速行驶时发动机的功率为P，那么当它以2V的速率匀速行驶时，它的功率为 （ ）‎ A. P B. 2P C. 3P D. 4P ‎10. 如图所示，A、B两小球质量相等，A系在长为L的轻绳一端，B系在轻弹簧—端，绳与弹簧的另一端都固定在等高的悬点处。现将两球拉至与悬点同一水平线上，并让弹簧保持原长，绳处于伸直状态，然后由静止自由释放，B球通过最低点时弹簧刚好伸长到L，不计阻力，则 （ ）‎ A. 在此过程中重力对两小球做功相等 B. 在此过程中两小球的机械能守恒 C. 通过最低点时，两小球的动能相等 D. 通过最低点时，两小球的速度相等 ‎11. 如图所示为重物系一纸带通过打点计时器做自由落体运动时得到的实际点迹，测得A、B、C、D、E五个连续点与第一个点O之间的距离分别是19.50、23.59、28.07、32.94、38.20（单位：cm）。已知当地的重力加速度的值为g＝‎9.8m／s2，交流电的频率＝50Hz，重物的质量为mkg。以D点为例，从O点到D点重物的重力势能减少了 J，动能增加了 J。‎ ‎12. 在“验证机械能守恒定律”实验中，如果以为纵轴，以h为横轴，根据实验数据绘出的图线应是 ，才能验证机械能守恒定律，其斜率等于 的数值。‎ ‎13.一人骑自行车上坡，坡高‎2m、坡长‎100m，人与车的总质量为‎125kg，人蹬车产生的牵引力为140N，设上坡过程所受阻力恒为重力的0.1倍，当人与车以某速度从底端向上时，到达坡顶速度为‎3m／s，g＝‎10m／s2，求：‎ ‎（1）上坡时的初速度。‎ ‎（2）以该速度上坡，若人不蹬车，自行车能沿坡上行多远?‎ ‎14. 如图所示，水平的传送带以速度＝‎6m／s顺时针运转。两传动轮M、N之间的距离为L1＝‎10m。若在M轮的正上方，将一质量为m＝‎3kg的物体轻放在传送带上，已知物体与传递带之间的动摩擦因数＝0.3，在物体由M处传送到N处的过程中，传送带对物体的摩擦力做了多少功?（g取‎10m／s2）‎ ‎15. 如图所示，为某游乐场的翻滚过山车，现有一节单车厢的过山车（可视为质点）从高处滚下，不计摩擦和空气阻力，求过山车通过半径为R的圆弧轨道的最高点时的速度大小。‎ ‎【试题答案】‎ ‎1. AC 2. D 3. ABD 4.CD 5. C 6. D 7. B 8. A 9. D 10. A ‎11. ‎3.228m 3.208m ‎12. 过原点的直线 g ‎13. （1） ‎5m/s （2） ‎‎10.4m ‎14. 54J ‎15. ‎