2019-2020学年度人教新课标版高中物理必修二教师用书:7章末整合提升7第七章 机械能守恒定律

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章末整合提升

机械能守恒定律

专题一功和功率的计算

1.功的计算方法

(1)定义法求功:公式W=Fl cosα。

(2)利用功率求功:此方法主要用于在发动机功率保持恒定的条件下,求牵引力做的功.求机车发动机的牵引力做功实际上是求变力做功,一般不能用定义法求解,可由功率定义式变形求解,即W=Pt。

(3)利用动能定理求功:此方法主要用于求变力在短时间内做的功,或在曲线运动中随路径变化的外力的功,或在连续多个物理过程中求外力的功.其优点在于将上述情况中外力做功的复杂过程变为在合力作用下物体动能的变化.

(4)微元法求功

当力的大小不变,力的方向时刻与速度同向(或反向)时,把物体的运动过程分为很多小段,这样每一小段可看成直线,先求每一小段上的功,再求和即可.其结果等于力与物体运动的路程之积.

(5)用图象法求外力做的功.若横坐标表示位移,纵坐标表示力,则可用图线与横坐标围成的面积表示功.

2.功率的计算方法

(1)P=错误!:此式是功率的定义式,适用于任何情况下功率的计算,但常用于求解某段时间内的平均功率.

(2)P=Fv cosα:当v是瞬时速度时,此式计算的是F的瞬时功率;当v是平均速度时,此式计算的是F的平均功率.

【典例1】用铁锤把小铁钉钉入木板,设木板对铁钉的阻力与铁钉进入木板的深度成正比.已知铁锤第一次使铁钉进入木板的深度为d,接着敲第二锤,如果铁锤第二次敲铁钉时对铁钉做的功与第一次相同,那么,第二次使铁钉进入木板的深度为()

A.(错误!-1)d B.(错误!-1)d

C。错误!D。错误!d

[解析] 解法一:根据题意可得W=错误!1d=错误!d①,W=错误!2d′=错误! d′②,联立①②式解得d′=(错误!-1)d。故选B。

解法二:用图象法来求解,在F-l图象中,图线与位移轴所围的面积表示功.对于方向不变、大小随位移变化的力,可作出F-l图象,求出图线与位移轴所围的面积,就求出了变力所做的功.

由题意知,木板对铁钉的阻力与铁钉进入木板的深度成正比,则有F=kl,其中k为常数,作出F-l图象,如图所示.

铁锤两次对铁钉做的功相同,则△OAB的面积与梯形BACD的面积相等,即错误!d×(kd)=错误![kd+k(d+d′)]×d′

解得d′=(错误!-1)d,故选项B正确.

[答案]B

用平均值法求变力做功问题时,若变力是时间的线性函数,则不能通过求变力F对时间的平均值来计算功。若某大小恒定的变力方向始终与运动方向相同或相反,则该力做功的绝对值等于力与物体运动路程的乘积。

[针对训练1](多选)质量为m的物体静止在光滑水平面上,从t =0时刻开始受到水平力的作用.水平力F与时间t的关系如图所示,力的方向保持不变,则()

A.3t0时刻,物体的速度为错误!

B.3t0时刻,水平力F的瞬时功率为错误!

C.在t=0到3t0这段时间内,水平力F的平均功率为错误!

D.在t=0到3t0这段时间内,水平力F的平均功率为错误!

[解析]0~2t0时间内,物体的加速度a1=错误!,位移s1=错误!a1(2t0)2=错误!,2t

v1=a1·2t0=错误!;2t0~3t0时间内,物体的加速度0时刻的速度

a2=错误!,位移s2=v1t0+错误!a2t错误!=错误!,3t0时刻的速度v2=v1+a2t0=错误!,所以3t0时刻,水平力F的瞬时功率P=2F0v2=错误!,选项A错误,B正确;0~3t0时间内,水平力F的平均功率错误!=错误!=错误!=错误!,选项C正确,D 错误.

[答案]BC

专题二动能定理和机械能守恒定律

机械能守恒定律与动能定理的比较

【典例2】如图所示,在竖直平面内有一固定光滑轨道,其中AB是长为R的水平直轨道,BCD是圆心为O、半径为R的错误!圆弧轨道,两轨道相切于B点.在外力作用下,一小球从A点由静止开始做匀加速直线运动,到达B点时撤除外力.已知小球刚好能沿圆弧轨道经过最高点C,重力加速度大小为g。求:

(1)小球在AB段运动的加速度的大小;

(2)小球从D点运动到A点所用的时间.

[解析] (1)小球在BCD段运动时,受到重力mg、轨道的正压力N作用,受力分析如图所示.由题意知N≥0,且小球在最高点C所受轨道的正压力为零,即N C=0.设小球在C点的速度大小为v C,根据牛顿第二定律有mg=m错误!

小球从B点运动到C点的过程中,机械能守恒.以地面为零势能面,设小球在B点的速度大小为v B,则有

1

mv错误!=错误!mv错误!+2mgR

2

小球在AB段由静止开始做匀加速运动,设加速度大小为a,由运动学公式得v错误!=2aR

联立以上各式解得a=错误!g。

(2)设小球在D点的速度大小为v D,下落到A点时的速度大小为v,根据机械能守恒定律,小球从B点运动到D点的过程,有

1

mv错误!=错误!mv错误!+mgR

2

小球从B点运动到A点的过程,根据机械能守恒,有错误!mv错误!=错误!mv2设小球从D点运动到A点所用的时间为t,根据运动学公式有

gt=v-v D

解得t=(错误!-错误!)错误!.

[答案](1)错误!g(2)(错误!-错误!) 错误!

机械能守恒定律多与其他知识相结合进行综合命题,一般为多过程问题,难度较大.解答此类题目时一定要注意机械能守恒的条件,分析在哪个过程中机械能守恒,然后列式求解,不能盲目使用机械能守恒定律。

[针对训练2] 如图所示,小球沿倾角α=30°的粗糙斜面顶端由静止开始滑下,与位于斜面底端A处且垂直于斜面的木板碰撞后反向弹回,假设每次与木板碰撞后都能弹回本次下滑距离的错误!,空气阻力不计,小球与木板碰撞后无动能损失,且A、B间距离l0=6 m,求小球在静止前所通过的总路程为多少.

[解析] 设小球与斜面间的动摩擦因数为μ,球沿斜面下滑过程的受力分析图如图所示,研究小球第一次由静止从距A端l0处的B点下滑和碰撞弹回上升到速度为零的全过程,由动能定理得

mg错误!sinα-μmg错误!cosα=0

即μ=错误!tanα

球最终一定停在A处,研究球从B处静止下滑到最终停在A处的全过程,由动能定理得mgl0sinα-μmg cosα·l总=0

所以小球通过的总路程l总=错误!=5l0=30 m。

[答案]30 m

专题三解决力学问题的两条途径

1.动力学的观点

这是从分析物体的运动情况和受力情况入手解决力学问题的方法,其

核心是牛顿运动定律和运动学公式的应用.利用牛顿第二定律可以就某一状态建立合力与加速度的关系,利用运动学公式可以建立v、x、t、a之间的关系.它们之间联系的桥梁是物体的加速度.

2.能量的观点

这是从分析力对物体做功与物体的能量转化情况入手解决问题的方法,其核心是利用常见的功能关系与能量守恒定律求解物理问题.【典例3】如图所示,质量为m=1 kg的物体以v0=2 m/s的速度滑到水平传送带上的A点,物体和传送带之间的动摩擦因数为μ=0。2,传送带AB之间的距离为L=5 m,传送带一直以v=4 m/s的速度匀速运动,求:(g取10 N/kg)

(1)物体从A运动到B的过程中,摩擦力对物体做了多少功?

(2)物体从A运动到B的过程中产生的热量.

(3)物体从A运动到B的过程中,带动传送带转动的电动机多做了多少功?

(4)若传送带逆转,摩擦力对物体做了多少功?

[解析](1)设物体加速到v=4 m/s时,位移为s,则s=v2-v2,0 2μg

=3 m<5 m,所以物体末速度为4 m/s。从A运动到B的过程摩擦力对物体做的功W f=错误!mv2-错误!mv错误!=6 J.

(2)传送带一直做匀速运动,在物体加速运动的时间内通过的位移s 带=

vt=v错误!=4 m,产生的热量Q=fs相对=μmg(s带-s)=2 J.

(3)物体从A到B的过程中,电动机多做的功一部分增加了物体的动能,另一部分转化为内能,有W=W f+Q=8 J。

(4)物体冲上逆转的传送带时,摩擦力为μmg,与物体运动方向相反,物体做a=μg的匀减速运动直至速度为零,然后在摩擦力μmg作用下反向仍做a=μg的匀加速运动,返回A点时速度仍为v0,根据动能定理可知,摩擦力做功为零.

[答案](1)6 J (2)2 J (3)8 J (4)0

力学问题的求解方法往往比较多,一般而言,涉及力的作用、运动时间及运动状态的变化时用牛顿运动定律求解,若涉及力的作用及位移时,常用能量的观点求解,而涉及恒力作用时可用多种方法求解,涉及变力作用时通常考虑用动能定理求解。

[针对训练3]如图所示为一自动卸货矿车工作时的示意图,矿车空载时的质量为m.装好货物后,从与水平成α=30°角的斜面上A点由静止下滑.设斜面对矿车的阻力为车重的0。25,矿车下滑一段距离后,压缩固定在适当位置的缓冲弹簧,当矿车使弹簧产生最大压缩形变时(仍在弹性限度内),矿车立即自动卸完全部货物,然后矿车借助弹簧的弹力作用,使之返回原位置A,此时速度刚好为零,矿车再次装货.重力加速度为g,求:

(1)矿车沿斜面下滑的过程中(与弹簧接触前)加速度的大小;

(2)矿车所装货物的质量.

[解析](1)矿车沿斜面下滑的过程中,根据牛顿第二定律得:mg sin30°-0.25mg=ma,解得a=0.25g。

(2)设矿车所装货物的质量为M.设弹簧压缩最大时的弹性势能为E p,下滑过程由能量守恒定律得:(m+M)g sin30°·s=0。25(m+M)g·s+E p,上滑过程,由能量守恒定律得:E p=mg sin30°·s+0.25mg·s,联立解得M =2m.

[答案](1)0.25g(2)2m

质量检测(三)

(时间:90分钟满分:100分)

一、选择题(本题共10小题,每小题4分,共40分)

1.(多选)如下图所示,质量为m的飞机在水平甲板上,在与竖直方向成θ角的斜向下的恒定拉力F作用下,沿水平方向移动了距离s,飞机与水平甲板之间的摩擦力大小恒为f,则在此过程中( )

A.摩擦力做的功为-fs

B.力F做的功为Fs cosθ

C.重力做的功为mgs

D.力F做的功为Fs sinθ

[解析]摩擦力大小为f,且摩擦力方向与位移方向相反,则摩擦力所做的功W f=-fs,A正确;由题意可知,拉力的方向与位移方向的夹角为90°-θ,则根据功的公式可得W F=Fs cos(90°-θ)=Fs sinθ,B错误,D正确;由于飞机在竖直方向上没有位移,故重力不做功,C错误.[答案] AD

2.用力将重物竖直提起,先是从静止开始匀加速上升,紧接着匀速上升,如果前后两过程的运动时间相同,不计空气阻力,则下列说法正确的是()

A.匀加速上升拉力做功多B.匀速上升拉力做功多

C.两个过程拉力做功一样多D.以上三种情况都有可能

[解析]重物在竖直方向上只受两个力的作用:重力G、拉力F.匀加速提升重物时,设拉力为F1,加速度为a,根据牛顿第二定律有F1-G=

ma,得F1=G+ma=m(g+a)

又知位移l1=错误!

所以匀加速提升重物时,拉力F1所做的功W1=F1l1=m(g+a)·错误!

匀速提升重物时,设拉力为F2,根据平衡条件得

F2=G=mg

匀速运动的位移l2=vt=at2

所以匀速提升重物时拉力做的功W2=F2l2=mg·at2

比较两种情况下拉力做功的表达式可知:当a〉g时,W1>W2;

当a=g时,W1=W2;当a〈g时,W1〈W2,故D项正确.

[答案]D

3.某车以相同的功率在两种不同的水平路面上行驶,受到的阻力分别为车重的k1和k2倍,最大速率分别为v1和v2,则()

A.v2=k1v1B.v2=k1 k2 v1

C.v2=错误!v1D.v2=k2v1

[解析] 根据机车的启动规律可知,当牵引力等于阻力时,车速最大,有v m=错误!,又F f=kmg,则错误!=错误!=错误!,B项正确.

[答案] B

4.质量为m的汽车在平直路面上启动,启动过程的速度-时间图象如图所示,从t1时刻起汽车的功率保持不变,整个运动过程中汽车所受阻力恒为F f,则()

A.t1~t2时间内,汽车的平均速度等于错误!

B.0~t1时间内,汽车的牵引力等于m错误!

C.t1~t2时间内,汽车的功率等于错误!v1

D.汽车运动的过程中最大速度v2=错误!

[解析]t1~t2时间内,汽车做加速运动,平均速度不等于错误!,故A 错误;0~t1时间内,汽车的加速度a=错误!,根据牛顿第二定律知,汽车所受的合力F合=ma=m错误!,则牵引力大于m错误!,故B错误;汽车做匀加速运动,有F-F f=ma,解得F=F f+m错误!,则汽车的功率P=Fv1=错误!v1,故C正确;汽车的额定功率P=错误!v1,当速度最大时,牵引力等于阻力,则最大速度v2=错误!=错误!,故D错误.

[答案] C

5.从空中以40 m/s的初速度平抛一重为10 N的物体,物体在空中运动3 s落地,不计空气阻力,取g=10 m/s2,则物体落地前瞬间,重力的瞬时功率及落地过程中重力势能的变化量分别为( )

A.300 W 450 J B.400 W 150 J

C.500 W 300 J D.700 W 0

[解析] 物体落地瞬间v y=gt=30 m/s,∴P G=mgv y=300 W.ΔE p =mgh=mg·错误!gt2=450 J.

[答案]A

6.如图所示是半径为r的竖直光滑圆形轨道,将一玩具小车放到与轨道圆心O处于同一水平面的A点,并给小车一竖直向下的初速度,使小车沿轨道内侧做圆周运动.要使小车不脱离轨道,则在A处使小车获得竖直向下的最小初速度应为()

A。7gr B。5gr C.错误! D。错误!

[解析] 小车恰好不脱离轨道的条件是在最高点满足mg=m错误!。小车沿轨道内侧做圆周运动的过程中,只有重力做功,机械能守恒.设小车在A 处获得的最小初速度为v A,以A点所在水平面为零势能面,由机械能守恒定律得错误!mv错误!=mgr+错误!mv2,解得v A=错误!.故选项C正确.[答案] C

7.如图所示,质量为m的物块与转台之间能出现最大静摩擦力,且为物块重力的k倍,它与转轴OO′相距R,物块随转台由静止开始转动,当转速缓慢地增加到某一定值时,物块即将在转台上滑动.在物块由静止到开始滑动前的这一过程中,转台对物块做的功为()

A.0 B.2πmgR

C.2kmgR D.错误!kmgR

[解析] 设物块开始滑动时的速度大小为v,则kmg=m v2

R

,而根据动

能定理W=错误!mv2,故转台对物块做的功W=错误!kmgR,D正确.[答案]D

8.(多选)如图所示,利用倾角为α的传送带把一个质量为m的木箱匀速传送L距离,这时木箱升高h,木箱和传送带始终保持相对静止.关于此过程,下列说法正确的是( )

A.木箱克服重力做功mgh

B.摩擦力对木箱做功为零

C.摩擦力对木箱做功为μmgL cosα,其中μ为摩擦因数

D.摩擦力对木箱做功为mgh

[解析] 木箱和传送带间的摩擦力为静摩擦力,对木箱做正功,木箱匀速运动,根据动能定理,摩擦力对木箱做的功等于木箱克服重力做的功mgh,A、D正确.

[答案] AD

9.(多选)如图所示,某段滑雪雪道倾角为30°,总质量为m(包括雪具在内)的滑雪运动员从距底端高为h处的雪道上由静止开始匀加速下滑,

加速度为1

3

g.在他从上向下滑到底端的过程中,下列说法正确的是( )

A.运动员减少的重力势能全部转化为动能

B.运动员获得的动能为错误!mgh

C.运动员克服摩擦力做功为错误!mgh

D.下滑过程中系统减少的机械能为错误!mgh

[解析]运动员的加速度为错误!g,沿斜面:mg sin30°-F f=m·错误!g,F f=错误!mg,W f=错误!mg·2h=错误!mgh,所以A、C项错误,D项正确;E k=mgh -错误!mgh=错误!mgh,B项正确.

[答案] BD

10.(多选)地下矿井中的矿石装在矿车中,用电机通过竖井运送到地面.某竖井中矿车提升的速度大小v随时间t的变化关系如图所示,其中图线①②分别描述两次不同的提升过程,它们变速阶段加速度的大小都相同;两次提升的高度相同,提升的质量相等.不考虑摩擦阻力和空气阻力.对于第①次和第②次提升过程,( )

A.矿车上升所用的时间之比为4∶5

B.电机的最大牵引力之比为2∶1

C.电机输出的最大功率之比为2∶1

D.电机所做的功之比为4∶5

[解析] 由题意可知两次提升过程位移相等,故图线①、②所围面积相等,有错误!t0·错误!v0=错误!v0(t-2t0),解得t=错误!t0,两次上升时间之比为4∶5,A正确;加速阶段牵引力F最大且恒定,两次提升加速度相等,由牛顿第二定律a=错误!可知,两次牵引力大小相等,B错误;由电机输出的功率P=Fv可知,加速阶段F最大且相等,此时v最大则P最大,两阶段最大速度之比为2∶1,所以最大功率之比为2∶1,C正确;由功能关系可知,电机做的功W=mgh+E k,而E k=0,提升的高度相同,故电机做的功相等,D 错误.

[答案]AC

二、填空题(本题共2小题,共16分)

11.(6分)某同学用如下图所示的实验装置探究外力做功与小车动能变化的关系.

(1)实验中,该同学让小车从静止开始运动一段位移,利用打点计时器测得了小车的速度v和位移x,读取了弹簧测力计的示数T,还测得了小车的质量M,沙桶的质量m,则细线对车做的功可以用W=________来计算.

(2)实验中,该同学改变拉力,仍让小车从静止开始运动,保持位移一定,测得W与v对应的多组数据,得到如右图所示的W-v2关系图象,但与预期的过原点直线不符,经检查测量、计算与作图均无误.你认为主要原因是______________________;实验操作中改进的具体措施是_______________________________________________________________ _________________________________.

[解析](1)细线的拉力等于弹簧测力计的示数T,则细线对车所做的功W=Tx。

(2)因没有平衡小车的摩擦力,故细线拉力对小车所做的功W=错误!Mv2+W f。(其中W f为小车克服阻力所做的功).

[答案] (1)Tx(2)小车受到了阻力将平板左端适当垫高平衡小车受到的摩擦力

12.(10分)在验证机械能守恒定律的实验中:

(1)实验中动能的增加量应略________(选填“大于"、“小于”或“等于”)重力势能的减少量,其主要原因是________.

A.重物下落的实际距离大于测量值

B.重物下落的实际距离小于测量值

C.重物下落受到阻力

D.重物的实际末速度大于计算值

(2)甲、乙两位同学分别得到A、B两条纸带,他们的前两个点间的距离分别是1.9 mm、4。0 mm.那么应该选用________同学的纸带,一定存在操作误差的同学是________,可能的错误原因是________________________.

(3)如下图所示,有一条纸带,各点距A点的距离分别为d1,d2,d3,…,

各相邻点间的打点时间间隔为T,当地重力加速度为g。要用它来验证重物从B到G处的机械能是否守恒,则B点的速度表达式为v B=________,G 点的速度表达式为v G=________,若B点和G点的速度v B、v G及BG间的距离h均为已知量,则当满足________________时,重物的机械能守恒.

[解析](1)做验证机械能守恒定律的实验时,由于空气阻力以及纸带与限位孔之间的摩擦,重物动能的增加量要略小于重力势能的减少量,选项C正确.

(2)当重物自由下落时,第一、二两点之间的距离h=错误!gT2≈2 mm,由此可知甲同学的纸带最为理想,乙同学所得出的纸带,开始两点之间的距离明显大于2 mm,这说明他在操作过程中开始打点时,纸带已经具有了速度,可能原因是乙同学在实验时先释放重物,后接通电源(或释放纸带的初速度不为零等).

(3)根据匀变速直线运动中,时间中点的瞬时速度等于该过程中的平均速度,得出B、G两点的瞬时速度大小分别为v B=错误!,v G=错误!,若机械能守恒,则有mgh+错误!mv错误!=错误!mv错误!,即有v错误!-v错误!=2gh。

[答案](1)小于 C (2)甲乙乙同学在实验时先释放重物,后接通电源(或释放纸带的初速度不为零等) (3)错误!错误!v错误!-v错误!=2gh

三、计算题(本题共4小题,共44分.要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要注明单位,只写结果的,不能得分)

13.(10分)如图所示,绳的一端固定在天花板上,通过一动滑轮将质量m=10 kg的物体由静止开始以2 m/s2的加速度提升3 s.求绳的另一端拉力F在3 s内所做的功.(g取10 m/s2,滑轮和绳的质量及摩擦均不计)

[解析]解法一:物体受到两个力的作用:拉力F′和重力mg,由牛顿第二定律得F′-mg=ma,所以F′=m(g+a)=10×(10+2) N=120 N,则力F=错误!F′=60 N.

物体从静止开始运动,3 s内的位移为

l=错误!at2=错误!×2×32 m=9 m,

力F作用在绳的端点,而在物体发生9 m位移的过程中,绳的端点的位移为2l=18 m,

所以力F做的功W=F·2l=60×18 J=1080 J。

解法二:本题还可用等效法求力F的功.

由于滑轮和绳的质量及摩擦均不计,所以拉力F做的功和拉力F′对物体做的功相等,即W F=W F′=F′l=120×9 J=1080 J.

[答案] 1080 J

14.(10分)汽车的质量为4×103kg,额定功率为30 kW,运动中阻力大小恒为车重的0。1。汽车在水平路面上从静止开始以8×103N的牵引力出发,(g取10 m/s2)求:

(1)汽车所能达到的最大速度v max;

(2)汽车能保持匀加速运动的最长时间t m;

(3)汽车加速度为0.6 m/s2时的速度v;

(4)在匀加速运动的过程中发动机做的功W。

[解析] (1)汽车在水平路面上匀速行驶时,此时达到最大速度,汽车的功率达到额定功率P额,则有F牵=F阻,P额=F牵v max=F阻v max,所以v max =错误!,代入数据得v max=7.5 m/s.

(2)当汽车以恒定的牵引力启动,即以加速度a匀加速启动,根据牛顿第二定律可得:F牵-F阻=ma,又由v=at知汽车的速度不断增加.所以可得:汽车的输出功率将不断增大,当P出=P额时,汽车功率不再增加,此时汽车的匀加速运动将结束,速度为v t,则有P额=F牵v t=F牵at m,t m=错误!=错误!,代入数据解得t m=3.75 s。

(3)汽车的加速度为0.6 m/s2时的牵引力F′=F阻+ma′,

代入数据可解得F′=6.4×103N<8×103 N。

说明匀加速运动过程已经结束,此时汽车的功率为P额,

所以由P额=F′v可得v=P额

F′

=错误! m/s=4。7 m/s.

(4)汽车在匀加速运动过程中,发动机做的功,也就是牵引力所做的功为:W=F牵x max=F牵·错误!·错误!t错误!,代入数据可得W=5.6×104 J。

[答案] (1)7.5 m/s (2)3.75 s (3)4。7 m/s (4)5.6×104J 15.(12分)如图甲所示,质量m=1 kg的物体静止在光滑的水平面上,t=0时刻,物体受到一个变力F作用,t=1 s时,撤去力F,某时刻物体滑上倾角为37°的粗糙斜面;已知物体从开始运动到斜面最高点的v-t 图象如图乙所示,不计其他阻力,求:

(1)变力F做的功.

(2)物体从斜面底端滑到最高点过程中克服摩擦力做功的平均功率.

(3)物体回到出发点的速度.

[解析] (1)物体1 s末的速度v1=10 m/s,根据动能定理得:

W F=错误!mv错误!=50 J

(2)物体在斜面上升的最大距离:

x=错误!×1×10 m=5 m

人教版(2019)高一物理必修第二册第七章新教材新习题学案设计专题七:机械能守恒定律 无答案

高一物理复习专题七:机械能守恒定律 【功与功率】 1. 如图表示物体在力F 的作用下水平发生了一段位 移l,分别计算这三种情形下力F对物体做的功。设这 三种情形下力F和位移l的大小都是一样的:F=10 N, l=2 m。角θ的大小如图所示。 2. 用起重机把质量为2.0×103 kg的物体匀速地提高了5 m,钢绳的拉力做了多少功?重力做了多少功?这些力做的总功是多少? 3. 一位质量为60 kg 的滑雪运动员从高为10 m 的斜坡自由下滑。如果运动员在下滑过程中受到的阻力为50 N,斜坡的倾角为30°,运动员滑至坡底的过程中,所受的几个力做的功各是多少?这些力做的总功是多少? 4. 有一个力F,它在不断增大。某人以此为条件,应用P=Fv进行了如下推导: 根据P=Fv,F增大则P增大;又根据v=F/P,P增大则v增大;再根据v=F/P,v增大则F减小。这个人推导的结果与已知条件相矛盾。他错在哪里? 5. 一台电动机工作时的输出功率是10 kW,要用它匀速提升2.7×104 kg的货物,提升的速度将是多大? 6. 一台抽水机每秒能把30 kg 的水抽到10 m 高的水塔上,这台抽水机输出的功率至少多大?如果保持这一输出功率,半小时内能做多少功? 7. 质量为m的汽车在平直公路上行驶,阻力F保持不变。当它以速度v、加速度a加速前进时,发动机的实际功率正好等于额定功率,从此时开始,发动机始终在额定功率下工作。 (1)汽车的加速度和速度将如何变化?说出理由。 (2)如果公路足够长,汽车最后的速度是多大?

【重力势能】 1. 图中的几个斜面,它们的高度相同、倾角不同。 让质量相同的物体沿斜面从顶端运动到底端。试根据 功的定义计算沿不同斜面运动时重力做的功,它的大 小与斜面的倾角是否有关? 2. 如图,质量为m的足球在地面1的位置被踢出后落到地面3的位置,在空中达到的最高点2的 高度为h。重力加速度为g。 (1)足球由位置1运动到位置2时,重力做了多少功?足球的重力势能增加了多少? (2)足球由位置2运动到位置3时,重力做了多少功?足球的重力势能减少了多少? 3. 以下说法是否正确?如果正确,说出一种可能的实际情况;如果不正确,说明这种说 法为什么错误。 (1)物体受拉力作用向上运动,拉力做的功是1 J,但物体重力势能的增加量不是1 J。 (2)物体受拉力作用向上匀速运动,拉力做的功是1 J,但物体重力势能的增加量不是1 J。(3)物体运动,重力做的功是-1 J,但物体重力势能的增加量不是1 J。 (4)没有摩擦时物体由A沿直线运动到B,重力做的功是-1 J ; 有摩擦时物体由A沿曲线运动到B,重力做的功大于-1 J。 4. 如图,质量为0.5 kg 的小球,从A点下落到地面上的B点,h1为1.2 m, 桌面高h2为0.8 m。 (1)在表格的空白处按要求填入数据。 (2)如果下落时有空气阻力,表中的数据是否会改变? 【动能和动能定理】 例题1:一架喷气式飞机,质量:m为7.0×104 kg,起飞过程中从静止开始滑跑。当位移l达到2.5×103 m时,速度达到起飞速度80 m/s。在此过程中,飞机受到的平均阻力是飞机所受重力的1/50。g取10 m/s2,求飞机平均牵引力的大小。

新人教版高中物理必修二第七章《万有引力与宇宙航行》检测卷(含答案解析)

一、选择题 1.如下图所示,惯性系S中有一边长为l的立方体,从相对S系沿x方向以接近光速匀速飞行的飞行器上观察该立方体的形状是() A.B. C.D. 2.“坦普尔一号”彗星绕太阳运行的轨道是一个椭圆,其运动周期为5.74年,则关于“坦普尔一号”彗星的下列说法中正确的是() A.彗星绕太阳运动的角速度不变 B.彗星在近日点处的线速度大于远日点处的线速度 C.彗星在近日点处的加速度小于远日点处的加速度 D.彗星在近日点处的机械能小于远日点处的机械能 3.2020年11月24日4时30分,长征五号遥五运载火箭在中国海南文昌航天发射场成功发射,飞行约2200s后,顺利将探月工程“嫦娥五号”探测器送入预定轨道,开启中国首次地外天体采样返回之旅。如图所示为“嫦娥五号”运行的示意图,“嫦娥五号”首先进入近地圆轨道I,在P点进入椭圆轨道Ⅱ,到达远地点Q后进入地月转移轨道,到达月球附近后,经过一系列变轨进入环月轨道。近地圆轨道I的半径为r1,“嫦娥五号”在该轨道上的运行周期为T1;椭圆轨道Ⅱ的半长轴为a,“嫦娥五号”在该轨道上的运行周期为T2;环月轨道Ⅲ的半径为r3,“嫦娥五号”在该轨道上的运行周期为T3。地球半径为R,地球表面重力加速度为g。“嫦娥五号”在轨道I、Ⅱ上运行时月球引力的影响不计,忽略地球自转,忽略太阳引力的影响。下列说法正确的是()

A .33331222123 r r a T T T == B .“嫦娥五号”在轨道I 的运行速度等于1gr C .“嫦娥五号”在轨道Ⅱ上运行时,在Q 点的速度小于在P 点的速度 D .“嫦娥五号”在轨道I 上P 点的加速度小于在轨道Ⅱ上P 点的加速度 4.我国即将展开深空探测,计划在2020年通过一次发射,实现火星环绕探测和软着陆巡视探测,已知太阳的质量为M ,地球、火星绕太阳做匀速圆周运动的轨道半径分别为R 1和R 2,速率分别为v 1和v 2,地球绕太阳的周期为T 。当质量为m 的探测器被发射到以地球轨道上的A 点为近日点,火星轨道上的B 点为远日点的轨道上围绕太阳运行时(如图),只考虑太阳对探测器的作用,则( ) A .探测器在A 点加速度的值大于2 11 v R B .探测器在B 点的加速度小于2 2GM R C .探测地在B 点的加速度22 2 v R D .探测器沿椭圆轨道从A 飞行到B 的时间为3 122 1 1( )2R R T R + 5.2020年诺贝尔物理学奖授予黑洞研究。黑洞是宇宙空间内存在的一种密度极大而体积较小的天体,黑洞的引力很大,连光都无法逃逸。在两个黑洞合并过程中,由于彼此间的强大引力作用,会形成短时间的双星系统。如图所示,黑洞A 、B 可视为质点,不考虑其

【高中物理】高中物理新课标人教版必修2:7.7动能和动能定理

7 动能和动能定理 整体设计 动能定理是本章教学重点,也是整个力学的重点,《课程标准》要求“探究恒力做功与物体动能变化的关系.理解动能和动能定理,用动能定理解释生活和生产中的现象”.因此,在实际教学中要注重全体学生的发展,改变学科本位的观念,注重科学探究,提倡学习方式的多样化、强调过程和方法的学习,以培养学生的“创新意识、创新精神和实践能力”为根本出发点,激励学生“在教学过程中的主动学习和探究精神”,调动学生学习的主动性、积极性,促进其个性全面健康地发展和情感态度与价值观的自我体现. 在实际学习中学生对动能概念的理解较为容易,能够掌握外力对物体做的功与物体动能的变化之间的定性关系,能够理论推导它们之间的定量关系,但真正从深层次理解存在困难.在前几节的学习中,学生已经建立了一种认识,那就是某个力对物体做功一定对应着某种能量形式的变化.本节就来寻找动能的表达式.因为有前几节的基础,本节可以放手让学生自己去推理和定义动能的表达式.让学生经过感性认识到理性认识的过程,教学的起始要求不能太高,要循序渐进,从生活中众多实例出发,通过分析、感受真正体验动能定理的内涵.通过实例分析、实验设计、器材选择、动手操作、教师演示等环节,让每一位同学都积极参与课堂教学,每一位同学都能享受成功的喜悦. 动能定理是一条适用范围很广的物理定理,但教材在推导这一定理时,由一个恒力做功使物体的动能变化,得出力在一个过程中所做的功等于物体在这个过程中动能的变化.然后逐步扩大几个力做功和变力做功及物体做曲线运动的情况.这个梯度是很大的,为了帮助学生真正理解动能定理,教师可以设置一些具体的问题,让学生寻找物体动能的变化与哪些力做功相对应. 教学重点 理解动能的概念;会用动能的定义式进行计算. 教学难点 1.探究功与物体速度变化的关系,知道动能定理的适用范围. 2.会推导动能定理的表达式. 课时安排 1课时 三维目标 知识与技能 1.理解动能的概念. 2.熟练计算物体的动能. 3.会用动能定理解决力学问题,掌握用动能定理解题的一般步骤. 过程与方法 1.运用演绎推导方式推导动能定理的表达式,体会科学探究的方法. 2.理论联系实际,学习运用动能定理分析解决问题的方法. 情感态度与价值观 1.通过演绎推理的过程,培养对科学研究的兴趣. 2.通过对动能和动能定理的演绎推理,使学生从中领略到物理等自然学科中所蕴含的严谨的逻辑关系,反映了自然界的真实美. 教学过程 导入新课 视频导入 利用大屏幕投影展示风力发电与龙卷风的视频片断,让学生观察、自主提问、分组探讨.

人教版(2019)高中物理必修第二册第七章《万有引力与航天》测试卷

第七章《万有引力与航天》测试卷 一、单选题(共15小题) 1.甲、乙两颗人造卫星均绕地球做匀速圆周运动,已知卫星甲的轨道半径为r,卫星乙的轨道半径为2r,若卫星乙的线速度大小为v,则卫星甲的线速度大小为() A. 2v B.v C.v D.v 2.通过一个加速装置对电子加一很大的恒力,使电子从静止开始加速,则对这个加速过程,下列描述正确的是() A.根据牛顿第二定律,电子将不断做匀加速直线运动 B.电子先做匀加速直线运动,后以光速做匀速直线运动 C.电子开始近似于匀加速直线运动,后来质量增大,牛顿运动定律不再适用 D.电子是微观粒子,整个加速过程根本就不能用牛顿运动定律解释 3.在气象卫星中有极地卫星,在导航通讯卫星中有同步卫星.若某极地卫星通过了南北极的极点,周期为2.5 h.则关于它与同步卫星的关系,下列说法正确的是() A.极地卫星的绕行轨道平面与同步卫星的轨道平面互相垂直 B.极地卫星的速率可能比同步卫星的速率小 C.同步卫星的发射速度一定比极地卫星小 D.极地卫星的绕行轨迹与地球的某条经线在同一平面内 4.关于万有引力定律和引力常量的发现历程,下列说法正确的是() A.万有引力定律是由开普勒发现的,而引力常量是由伽利略测定的 B.万有引力定律是由开普勒发现的,而引力常量是由卡文迪许测定的 C.万有引力定律是由牛顿发现的,而引力常量是由胡克测定的 D.万有引力定律是由牛顿发现的,而引力常量是由卡文迪许测定的 5.火星是地球的近邻,已知火星的轨道半径约为地球轨道半径的1.5倍,火星的质量和半径分别约为地球的0.1倍和0.5倍,则太阳对地球的引力和太阳对火星的引力的比值为() A. 10 B. 20 C. 22.5 D. 45

人教版(2019)高一物理必修第二册第七章新教材新习题学案专题六:万有引力和宇宙航行 无答案

高一物理复习专题六:万有引力与宇宙航行 【行星的运动】 1. 地球公转轨道的半径在天文学上常用来作为长度单位,叫作天文单位,用来量度太阳系内天体与太阳的距离。(这只是个粗略的说法。在天文学中,“天文单位”有严格的定义,用符号AU表示。)已知火星公转的轨道半径是1.5 AU,根据开普勒第三定律,火星公转的周期是多少个地球日? 2. 开普勒行星运动定律不仅适用于行星绕太阳的运动,也适用于卫星绕行星的运动。如果一颗人造地球卫星沿椭圆轨道运动,它在离地球最近的位置(近地点)和最远的位置(远地点),哪点的速度比较大? 3. 在力学中,有的问题是根据物体的运动探究它受的力,有的问题则是根据物体所受的力推测它的运动。这一节的讨论属于哪一种情况?你能从过去学过的内容或做过的练习中各找出一个例子吗? 4. 对于这三个等式来说,有的可以在实验室中验证,有的则不能,这个无法在实验室验证的规律是怎么得到的? 【万有引力定律】 1.既然任何物体间都存在着引力,为什么当两个人接近时他们不会吸在一起?我们通常分析物体的受力时是否需要考虑物体间的万有引力?请你根据实际情况,应用合理的数据,通过计算说明以上两个问题。 2. 你在读书时,与课桌之间有万有引力吗?如果有,试估算一下这个力的大小,它的方向如何? 3.大麦哲伦云和小麦哲伦云是银河系外离地球最近的星系(很遗憾,在北半球看不见)。大麦哲伦云的质量为太阳质量的1010倍,即2.0×1040 kg,小麦哲伦云的质量为太阳质量的109倍,两者相距5×104光年,求它们之间的引力。 4.太阳质量大约是月球质量的2.7×107倍,太阳到地球的距离大约是月球到地球距离的3.9×102倍,试比较太阳和月球对地球的引力。 5. 木星有4颗卫星是伽利略发现的,称为伽利略卫星,其中三颗卫星的周期之比为1∶2∶4。小华同学打算根据万有引力的知识计算木卫二绕木星运动的周期,她收集到了如下一些数据。木卫二的数据:质量4.8×1022 kg、绕木星做匀速圆周运动的轨道半径 6.7×108 m。 木星的数据:质量1.9×1027 kg、半径7.1×107 m、自转周期9.8 h。 但她不知道应该怎样做,请你帮助她完成木卫二运动周期的计算。

2019-2020学年人教版物理必修二新素养浙江专用学案:第七章 第7节 动能和动能定理 Word版含答案

第7节 动能和动能定理 1.明确动能的表达式及其含义. 2.会用牛顿运动定律结合运动学规律推导出动能定理.(难点) 3.理解动能定理及其含义,并能利用动能定理解决单个物体的有关问题.(重点) 一、动能的表达式 1.动能:E k =12mv 2. 2.单位:国际单位制单位为焦耳,1 J =1 N ·m =1 kg ·m 2/s 2. 3.标矢性:动能是标量,只有大小. 二、动能定理 1.内容:力在一个过程中对物体做的功,等于物体在这个过程中动能的变化. 2.表达式:W =E k2-E k1=12mv 22-12 mv 21. 判一判 (1)速度大的物体动能也大.( ) (2)某物体的速度加倍,它的动能也加倍.( ) (3)两质量相同的物体,动能相同,速度一定相同.( ) (4)做匀速圆周运动的物体,速度改变,动能不变.( ) (5)合外力做功不等于零,物体的动能一定变化.( ) (6)物体的速度发生变化,合外力做功一定不等于零.( ) (7)物体的动能增加,合外力做正功.( ) 提示:(1)× (2)× (3)× (4)√ (5)√ (6)× (7)√ 做一做 (2019·宁波质检)篮球比赛中一运动员在某次投篮过程中对篮球做功为W ,出手高度为h 1,篮筐距地面高度为h 2,球的质量为m ,不计空气阻力,则篮球进筐时的动能为( ) A .W +mgh 1-mgh 2 B .mgh 2-mgh 1-W C .mgh 1+mgh 2-W D .W +mgh 2-mgh 1 提示:选A .投篮过程中,篮球上升的高度h =h 2-h 1,根据动能定理得W -mgh =E k

-0,故篮球进筐时的动能E k =W -mg (h 2-h 1)=W +mgh 1-mgh 2,A 正确. 想一想 歼-15战机是我国自主研发的第一款舰载战斗机, 如图所示. (1)歼-15战机起飞时,合力做什么功?速度怎么变化?动能怎么 变化? (2)歼-15战机着舰时,动能怎么变化?合力做什么功?增加阻拦索的原因是什么? 提示:(1)正功 增加 变大 (2)减小 负功 使动能减少的更快 对动能的理解 1.动能的“三个性质” (1)动能的标矢性:动能是标量,只有大小,没有方向.动能的取值可以为正值或零,但不会为负值. (2)动能的瞬时性:动能是状态量,对应物体在某一时刻的运动状态.速度变化时,动能不一定变化,但动能变化时,速度一定变化. (3)动能的相对性:由于瞬时速度与参考系有关,所以E k 也与参考系有关.在一般情况下,如无特殊说明,则取大地为参考系. 2.动能的变化量 某一物体动能的变化量是指末状态的动能与初状态的动能之差,即ΔE k =E k2-E k1=12 mv 22-12 mv 21. 关于物体的动能,下列说法中正确的是( ) A .物体速度变化,其动能一定变化 B .物体所受的合外力不为零,其动能一定变化 C .物体的动能变化,其运动状态一定发生改变 D .物体的速度变化越大,其动能一定变化也越大 [思路点拨] 动能与物体速度大小有关,与物体速度方向无关,而物体速度变化既可能是大小变化,也可能是方向变化.动能与物体的受力情况无关,仅由质量与速度大小决定. [解析] 选项A 中,若速度的方向变化而大小不变,则其动能不变化,故选项A 错误;选项B 中,物体所受合外力不为零,只要速度大小不变,其动能就不变化,如匀速圆周运动中,物体所受合外力不为零,但速度大小始终不变,动能不变,故选项B 错误;选项C

人教版高中物理必修二第七章《机械能守恒定律》单元检测题(解析版)

《机械能守恒定律》单元检测题 一、单选题 1.如图所示,人站在电动扶梯的水平台阶上,假定人与扶梯一起沿斜面加速上升,在这个过程中,人脚所受的静摩擦力( ) A.等于零,对人不做功 B.水平向左,对人做负功 C.水平向右,对人做正功 D.沿斜面向上,对人做正功 2.如图所示,一个物体自光滑圆弧面下滑后冲上水平粗糙传送带,传送带顺时针匀速转动,则物体受到的摩擦力对物体做功情况不可能是( ) A.不做功 B.先做负功后不做功 C.先做负功后做正功 D.先做正功后不做功 3.如图所示,在一直立的光滑管内放置一轻质弹簧,上端O点与管口A的距离为2x0,一质量为m的小球从管口由静止下落,将弹簧压至最低点B,压缩量为x0,不计空气阻力,则( ) A.小球从接触弹簧开始速度一直减小 B.小球运动过程中最大速度等于2 C.弹簧最大弹性势能为3mgx0

D.弹簧劲度系数等于 4.一汽车在平直公路上行驶.从某时刻开始计时,发动机的功率P随时间t的变化如图所示.假定汽车所受阻力的大小F f恒定不变.下列描述该汽车的速度v随时间t变化的图线中,可能正确的是( ) A. B. C. D. 5.一个质量为m的物体在水平恒力F的作用下,沿水平面从静止开始做匀加速直线运动,向前移动了一段距离s,那么在前半程s1=及后半程s2=中,F做功的平均功率之比为( ). A. (-1)∶1 B. (-2)∶1 C.1∶ D.1∶(-1) 6.关于运动物体所受的合外力、合外力做的功、物体动能的变化,下列说法正确的是( ) A.运动物体所受的合外力不为零,合外力必做功,物体的动能肯定要变化 B.运动物体所受的合外力为零,则物体的动能肯定不变 C.运动物体的动能保持不变,则该物体所受合外力一定为零 D.运动物体所受合外力不为零,则该物体一定做变速运动,其动能要变化 7.如图所示,在水平的船板上有一人拉着固定在岸边树上的绳子,用力使船向前移

【高中物理】高中物理(人教版)必修2同步教师用书: 第7章 7.动能和动能定理

7.动能和动能定理 学 习 目 标 知 识 脉 络 1.知道动能的概念及定义式,会比较、计算物体的动能. 2.理解动能定理的推导过程、 含义及适用范围,并能灵活 应用动能定理分析问题.(重 点) 3.掌握利用动能定理求变力 的功的方法.(重点、难点) 动能的表达式 [先填空] 1.定义 物体由于运动而具有的能量. 2.表达式 E k =12m v 2. 3.单位 与功的单位相同,国际单位为焦耳. 1 J =1_kg·m 2·s -2. 4.物理量特点 (1)具有瞬时性,是状态量. (2)具有相对性,选取不同的参考系,同一物体的动能一般不同,通常是指物体相对于地面的动能. (3)是标量,没有方向,E k ≥0.

[再判断] 1.两个物体中,速度大的动能也大.(×) 2.某物体的速度加倍,它的动能也加倍.(×) 3.做匀速圆周运动的物体的动能保持不变.(√) [后思考] 图7-7-1 (1)滑雪运动员从坡上由静止开始匀加速下滑,运动员的动能怎样变化? 【提示】增大. (2)运动员在赛道上做匀速圆周运动,运动员的动能是否变化? 【提示】不变. [合作探讨] 歼-15战机是我国自主研发的第一款舰载战斗机,如图7-7-2所示: 图7-7-2 探讨1:歼-15战机起飞时,合力做什么功?速度怎么变化?动能怎么变化? 【提示】歼-15战机起飞时,合力做正功,速度、动能都不断增大. 探讨2:歼-15战机着舰时,动能怎么变化?合力做什么功?增加阻拦索的原因是什么? 【提示】歼-15战机着舰时,动能减小.合力做负功.增加阻拦索是为了加大对飞机的阻力. [核心点击] 1.动能的特征

人教版高中物理必修第二册第七章2万有引力定律习题含答案

2万有引力定律 A级必备知识基础练 1.月球在如图所示的轨道上绕地球运行,近地点、远地点受地球的万有引力分别为F1、F2,则F1、F2的大小关系是() A.F1F2 C.F1=F2 D.无法确定 2.关于万有引力定律,下列说法正确的是() A.牛顿是在开普勒揭示的行星运动规律的基础上,发现了万有引力定律,因此万有引力定律仅适用于天体之间 B.卡文迪什首先用实验比较准确地测定了引力常量G的数值 C.两物体各自受到对方引力的大小不一定相等,质量大的物体受到的引力也大 D.万有引力定律对质量大的物体适用,对质量小的物体不适用 3.(2021北京延庆高一期中)如有两艘轮船,质量都是1.0×107 kg,相距10 km,已知引力常量 G=6.67×10-11 N·m2/kg2,则它们之间的万有引力() A.大小为6.67×10-5 N,相比于船自身的重力,该引力可忽略 B.大小为6.67×10-5 N,相比于船自身的重力,该引力不能忽略 C.大小为6.67×106 N,相比于船自身的重力,该引力可忽略 D.大小为6.67×106 N,相比于船自身的重力,该引力不能忽略 4.图甲是用来“显示桌(或支持)面的微小形变”的演示实验;图乙是用来“测量引力常量”的实验。由图可知,两个实验共同的物理思想方法是() A.极限的思想方法 B.放大的思想方法 C.控制变量的思想方法 D.猜想的思想方法

5.地球对月球具有相当大的引力,可它们没有靠在一起,这是因为 ( ) A.不仅地球对月球有引力,月球对地球也有引力,这两个力大小相等,方向相反,互相抵消了 B.不仅地球对月球有引力,太阳系中的其他星球对月球也有引力,这些力的合力为零 C.地球对月球的引力还不算大 D.地球对月球的引力不断改变月球的运动方向,使得月球围绕地球做圆周运动 6.(2021四川遂宁二中高一期中)已知地球可视为半径为R 、质量分布均匀的球体,且均匀球壳对壳内质点的引力为零。若地球表面的重力加速度为g ,当探测器位于地面以下深0.5R 处时,该处的重力加速度大小为( ) A.0.25g B.0.5g C.2g D.4g 7.(2021湖北黄石高一期末)地球表面的重力加速度g 地取10 m/s 2,某星球质量为地球质量的9倍,半径为地球半径的一半,在该星球表面从某一高度以20 m/s 的初速度竖直向上抛出一物体,从抛出到落回原地需要的时间为( ) A.1 s B.19 s C.118 s D.136 s 8.现代宇宙学理论告诉我们,恒星在演变过程中,可能会形成一种密度很大的天体——中子星。某一中子星物质的密度约为1.5×1017 kg/m 3,若中子星的半径为10 km,求此中子星表面的重力加速度大小。 B 级 关键能力提升练 9.(2021河南许昌高一期末)2021年5月15日,我国首次火星探测任务天问一号探测器在火星乌托邦平原南部预选着陆区成功软着陆。用h 表示着陆器与火星表面的距离,用F 表示它所受的火星引力大小,则在着陆器从火星上空向火星表面软着陆的过程中,能够描述F 随h 变化关系的大致图像是 ( )

2019-2020学年度人教新课标版高中物理必修二教师用书:7-4 重力势能 Word版含答案

姓名,年级: 时间:

4 重力势能 知识点一重力做的功 (1)做功表达式:W G=mgh=mgh1-mgh2,式中h指初位置与末位置的高度差;h1、h2分别指初位置、末位置的高度. (2)做功的正负:物体下降时重力做正功;物体被举高时重力做负功.(3)做功的特点:物体运动时,重力对它做的功只跟它的起点和终点的位置有关,而跟物体运动的路径无关. 知识点二重力势能 (1)重力势能 ①定义:物体由于被举高而具有的能. ②公式:E p=mgh,式中h是物体重心到参考平面的高度. ③单位:焦耳;符号:J。 (2)重力做功与重力势能之间的关系:W G=E p1-E p2。 知识点三重力势能的相对性和系统性 (1)相对性:E p=mgh中的h是物体重心相对参考平面的高度.参考平面选择不同,则物体的高度h不同,重力势能的大小也就不同.(2)系统性:重力是地球与物体相互吸引产生的,所以重力势能是地球与物体所组成的“系统”所共有的,平时所说的“物体"的重力势能只是

一种简化说法. 1.同一物体在不同高度时,重力势能不同.() [答案]√ 2.不同物体在同一高度,重力势能可以不同.( ) [答案]√ 3.重力做功与位移有关.( ) [答案] × 4.同一物体的重力势能E p1=2 J,E p2=-3 J,则E p1>E p2。( )[答案] √ 5.重力做功W G=-20 J时,物体的重力势能减小20 J.( ) [答案] × 1.如图所示,幼儿园小朋友们正在兴高采烈地玩滑梯. (1)小朋友在滑梯最高点时的重力势能一定为正值吗?在地面上时的重力势能一定为零吗? (2)小朋友沿滑梯下滑时,重力势能怎么变化?小朋友从最高点滑落到地面过程中重力势能的变化与参考平面的选取有关吗? [提示](1)重力势能是有相对性的,其数值的正、负表示的是物体

新教材 人教版高中物理必修第二册 第七章 万有引力与宇宙航行 知识点考点重点难点提炼汇总

第七章万有引力与宇宙航行 7.1行星的运动 ....................................................................................................................... - 1 - 7.2万有引力定律 ................................................................................................................... - 6 - 7.3万有引力理论的成就...................................................................................................... - 14 - 7.4宇宙航行 ......................................................................................................................... - 21 - 7.5相对论时空观与牛顿力学的局限性.............................................................................. - 30 - 7.1行星的运动 一、地心说和日心说开普勒定律 1.地心说 地球是宇宙的中心,是静止不动的,太阳、月亮以及其他星体都绕地球运动。 2.日心说 太阳是静止不动的,地球和其他行星都绕太阳运动。 [注意]古代两种学说都是不完善的,因为不管是地球还是太阳,它们都在不停地运动,并且行星的轨道是椭圆,其运动也不是匀速率的。鉴于当时人们对自然科学的认识能力,日心学比地心说更进一步。 3.开普勒定律 定律内容公式或图示 开普勒第一定律所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆,太阳处在椭圆的一个焦点上 开普勒第二定律对任意一个行星来说,它与太阳的连线在相等的时间内扫过的面积相等 开普勒第三定律所有行星轨道的半长轴的三次方 跟它的公转周期的二次方的比都 相等 公式: a3 T2=k,k是一个与行星 无关的常量

高一物理课后习题精准解析(新教材人教版必修第二册)第7章__万有引力与宇宙航行复习与提高

第 7章万有引力与宇宙航行复习与提高(解析版)—2019版新教科书物理必修第二册“复习与提高”习题详解 A组 1.一位同学根据向心力公式 F=m 说,如果人造地球卫星的质量不变,当轨道半径增大到 2 倍时,人造地球卫星需要的向心力减小为原来的,;另一位同学根据卫星的向心力是地球对 它的引力,由公式 F=G 推断,当轨道半径增大到 2倍时,人造地球卫星需要的向心力减小为原来的。哪位同学的看法对?说错了的同学错在哪里?请说明理由。 【解析】另一位同学对。因为需要的向心力等于提供的向心力,通过的向心力减小为原来的。 一位同学错误。因为该同学只看到r增大为原来的2倍,没看到速度也要变化。实际上,当股东半径增大到2倍时,根据,得,所以速度减小为,根据所以向心力减小为。 2.发射人造地球卫星时将卫星以一定的速度送入预定轨连。发射场一般选择在尽可能靠 近赤道的地方。这样选址有什么优点? 【解析】因为,靠近赤道的地方,半径R大,初速度v就大,发射到需要的速度可以节约能源。3.你所受太阳的引力是多大?和你所受地球的引力比较一下,可得出怎样的结论 ?已知太阳的 质量是 1.99x1030kg,地球到太阳的距高为 1.5×10" m,设你的质量是 60 kg. 【解析】 。结论:人所受太阳的引力比地球的引力小得多。因为太阳远的多。 4.地球质量大约是月球质量的 81倍,一个飞行器在地球与月球之间。当地球对它的引力 和月球对它的引力大小相等时,该飞行器距地心的距离与距月心的距高之比为多少? 【解析】根据,得。 5.海王星的质量是地球的 I7倍,它的半径是地球的 4倍。绕海王星表面做圆周运动的宇 宙飞船,其运行速度有多大?

人教版高中物理必修2 第七章机械能专题重难点突破(含解析)

人教版高中物理必修2机械能专题重难点突破 (一)对功的认识 1. 做功与否的判断问题 物体受到力的作用,如果物体在力的方向上发生位移,我们就说力对物体做了功。可见做功与否的判断,依据的是功的两个要素:力与力的方向上的位移。 2. 做功多少的计算问题 做功多少是根据功的公式来计算的,功的公式为:αcos Fs W =,其中各个物理量的含义如下:F 是做功的力;s 是力所作用的那个物体的位移;而α则是力F 与位移s 之间的夹角。 3. 做功快慢的描述问题 做功的快慢程度用功率来描述,功率的定义式是: t W P = 功率的导出式是:αcos Fv P = 前者用于计算某段时间内的平均功率,后者则用于计算某个时刻瞬时功率。 4. 对功的物理含义的理解 关于功我们不仅要从定义式αcos Fs W =进行理解和计算,还应理解它的物理含义。功是能量转化的量度,即:做功的过程是能量的一个转化过程,这个过程做了多少功,就是多少能量发生了转化。对物体做正功,物体的能量增加。对物体做了多少正功,物体的能量 输出了能量。 [例1] 如图1析与解:条件得,F N =夹角为180(-︒2=mg W N F

由t 可知,功率的大小只与其“比值”有直接联系,与做功多少和时间长短无直接关联,比较功率的大小就要比较功与完成这些功的所用时间之“比值”。“比值”大,功率就大,做功就快,“比值”小,功率就小,做功就慢。 物体做功功率是描述物体做功的一个状态;做功的多少是一个过程,所以不能说功率大,做功就多。物体做功多少是做功物体在做功过程中的一个积累,随着做功过程的积累时间越长,这个物体做功就越多,Pt W =就是一个积累的意思。即P 在时间t 上的积累就是物体做功的多少。 2. 对力的功率的认识 由t W P =、αcos Fs W =可得:αcos Fv P =,此式中α为力F 与速度v 之间的夹角。把αcos v 当作整体来看是物体在力的方向上的分速度,即:作用在物体上的力与物体在力的方向上分速度的乘积叫做力的功率。 对一个动力机械,当功率P 一定时,由αcos Fv P =可知:降低运动速度可以增大牵引力;反过来,若阻力很小,可以加快运动速度。这一点在各种机械设备中有着广泛的应用。 任何机械都有一个铭牌,铭牌上所注功率为这部机械的额定功率。它是提供人们对机械进行选择、配置的一个重要参数,它反映了机械的做功能力或机械所能承担的“任务”。机械运行过程中的功率是实际功率。机械的实际功率可以小于其额定功率(俗称机械没吃饱),可以等于其额定功率(称满负荷运行),还可以在短时间内略大于其额定功率(称超负荷运行)。机械不能长时间超负荷运行,那样会损坏机械设备,缩短其使用寿命。 3. 机车的两种启动 (1)机车以恒定功率启动,牵引力随速度的增大而减小,机车做加速度逐渐减小的变加速运动。当加速度减小到零时速度最大,以后机车做匀速运动(牵引力等于阻力)。如图3所示机车以恒定功率启动的P —t 图和v —t 图。(机车在水平面运动,阻力视为恒定)

2020-2021学年高一下学期物理人教版(2019)必修第二册第七章 万有引力与宇宙航行含答案

2020--2021(新教材)人教物理必修第二册第七章万有引力与宇宙航行含答案(新教材)必修第二册第七章万有引力与宇宙航行 一、选择题 1、(多选)16世纪,哥白尼根据天文观测的大量资料,经过40多年的天文观测和潜心研究,提出“日心说”的如下四个基本论点,这四个论点目前看存在缺陷的是() A.宇宙的中心是太阳,所有行星都绕太阳做匀速圆周运动 B.地球是绕太阳做匀速圆周运动的行星,月球是绕地球做匀速圆周运动的卫星,它绕地球运转的同时还跟地球一起绕太阳运动 C.天空不转动,因为地球每天自西向东转一周,造成太阳每天东升西落的现象 D.与日地距离相比,恒星离地球都十分遥远,比日地间的距离大得多 2、一物体在地球表面重16 N,它在以5__m/s2的加速度加速上升 满足牛顿第二定律 的火箭中的视重(即物体对火箭竖直向下的压力)为9 N,则此火箭离地球表面的距离为地球半径的(地球表面重力加速度取10 m/s2)() A.2倍 B.3倍 C.4倍 D.0.5倍 3、火星直径约为地球的一半,质量约为地球的十分之一,它绕太阳公转的轨道半径约为地球公转半径的1.5倍。根据以上数据,以下说法中正确的是() A.火星表面重力加速度的数值比地球表面的大 B.火星公转的周期比地球的长 C.火星公转的线速度比地球的大 D.火星公转的向心加速度比地球的大 4、2018年11月1日,我国在西昌卫星发射中心成功发射第四十一颗北斗导航卫星,是我国北斗三号系统第十七颗组网卫星,它是地球同步卫星,设地球自转角速度一定,下面关于该卫星的说法正确的是() A.它绕地球运动的角速度等于地球自转的角速度 B.它沿着与赤道成一定角度的轨道运动 C.运行的轨道半径可以有不同的取值 D.如果需要可以发射到北京上空 5、(多选)用相对论的观点判断,下列说法正确的是()

2019—2020学年新教材物理人教必修第二册第7章 万有引力与宇宙航行提升练习及答案

2019—2020新教材物理人教必修第二册第7章 万有引力与宇宙航行提升练习及答案 (新教材)必修第二册第七章 万有引力与宇宙航行 一、选择题 1、如图所示,某人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动,其轨道半径为月球绕地球运转半径的1 9,设月球绕地球运动的周期为27天,则此卫星的运转周期大约是( ) A.19天 B.1 3天 C.1天 D.9天 2、地球质量大约是月球质量的81倍,在“嫦娥三号”探月卫星通过月、地之间某一位置时,月球和地球对它的引力大小相等,该位置到月球中心和地球中心的距离之比为( ) A.1∶3 B.1∶9 C.1∶27 D.9∶1 3、(双选)一质量为m 1的卫星绕地球做匀速圆周运动,其轨道半径为r ,卫星绕地球做匀速圆周运动的周期为T ,已知地球的半径为R ,地球表面的重力加速度为g ,引力常量为G ,则地球的质量M 可表示为( ) A.4π2r 3GT 2 B.4π2R 3GT 2 C.gR 2G D.gr 2G 4、(双选)人造地球卫星绕地球表面附近做匀速圆周运动,设地球半径为R ,地面处的重力加速度为g ,人造地球卫星( )

A.绕行的线速度最大为gR B.绕行的周期小于2πR g C.在距地面高为R处的绕行速度为Rg 2 D.在距地面高为R处的周期为2π2R g 5、下列说法正确的是() A.经典力学能够说明微观粒子的规律性 B.经典力学适用于宏观物体的低速运动问题,不适用于高速运动的物体C.相对论与量子力学的出现,说明经典力学已失去意义 D.对于宏观物体的高速运动问题,经典力学仍适用 6、(多选)地球绕地轴自转时,对静止在地面上的某一个物体,下列说法正确的是() A.物体的重力并不等于它随地球自转所需要的向心力 B.在地面上的任何位置,物体向心加速度的大小都相等,方向都指向地心 C.在地面上的任何位置,物体向心加速度的方向都垂直指向地球的自转轴 D.物体随地球自转的向心加速度随着地球纬度的减小而增大 7、(双选)通过观测冥王星的卫星,可以推算出冥王星的质量。假设卫星绕冥王星做匀速圆周运动,除了引力常量外,至少还需要两个物理量才能计算出冥王星的质量。这两个物理量可以是() A.卫星的速度和角速度 B.卫星的质量和轨道半径 C.卫星的质量和角速度 D.卫星的运行周期和轨道半径 8、2017年11月21日,我国以“一箭三星”方式将吉林一号视频04、05、06星成功发射。其中吉林一号04星的工作轨道高度约为535 km,比同步卫星轨道低很多,同步卫星的轨道又低于月球的轨道,其轨道关系如图所示。下列说法正确的是()

物理人教2019必修第二册第7章:万有引力与宇宙航行 练习附答案

物理人教2019必修第二册第7章:万有引力与宇宙航行练习附答案 一、选择题。 1、如图所示,地球在椭圆轨道上运动,太阳位于椭圆的一个焦点上。A、B、C、D是地球运动轨道上的四个位置,其中A距离太阳最近,C距离太阳最远;B和D点是弧线ABC和ADC的中点。则地球绕太阳() A.做匀速率的曲线运动 B.经过A点时的加速度最小 C.从B经A运动到D的时间小于从D经C运动到B的时间 D.从A经D运动到C的时间大于从C经B运动到A的时间 2、地球绕太阳运动的轨道是椭圆,因而地球与太阳之间的距离随季节变化。若认为冬至这天地球离太阳最近,夏至最远。则下列关于地球在这两天绕太阳公转时速度大小的说法中正确的是() A.地球公转速度是不变的B.冬至这天地球公转速度大 C.夏至这天地球公转速度大D.无法确定 3、对于万有引力定律的数学表达式F=G m1m2 r2,下列说法中正确的是() A.只要是两个球体,就可用上式计算万有引力 B.r趋近0时,万有引力趋于无穷大 C.m1、m2受到的万有引力总是大小相等 D.m1、m2受到的万有引力总是大小相等、方向相反,是一对平衡力 4、一艘宇宙飞船绕一个不知名的行星表面飞行,要测定该行星的密度,仅仅需要() A.测定飞船的运行周期B.测定飞船的环绕半径 C.测定行星的体积D.测定飞船的运行速度

5、(多选)利用三颗位置适当的地球同步卫星,可使地球赤道上任意两点之间保持无线电通讯,目前地球同步卫星的轨道半径r 约为地球半径R 的6.6倍,假设地球的自转周期变小,若仍然用三颗同步卫星来实现上述目的,则以下说法正确的是( ) A .同步卫星的周期将变小 B .同步卫星的轨道半径最小可为2R C .地球自转周期最小值约为8h D .地球自转周期的最小值约为4h 6、(多选)用相对论的观点判断,下列说法正确的是( ) A .时间和空间都是绝对的,在任何参考系中一个事件发生的时间和一个物体的长度总不会改变 B .在地面上的人看来,高速运动的飞船中的时钟会变慢,但是飞船中的宇航员却看到时钟是准确的 C .在地面上的人看来,高速运动的飞船在运动方向上会变窄,而飞船中的宇航员却感觉到地面上的人看起来比飞船中的人扁一些 D .当物体运动的速度v ≪c 时,“时间延缓”和“长度收缩”效应可忽略不计 7、(双选)地球同步卫星离地心的距离为r ,运行速率为v 1,加速度为a 1,地球赤道上的物体随地球自转的向心加速度为a 2,地球的第一宇宙速度为v 2,半径为R ,则下列比例关系中正确的是( ) A.a 1a 2=r R B.a 1a 2=⎝ ⎛⎭⎪⎫r R 2 C.v 1v 2=r R D.v 1v 2=R r 8、登上火星是人类的梦想,“嫦娥之父”欧阳自远透露:中国计划于2020年登陆火星.地球和火星公转视为匀速圆周运动,忽略行星自转影响.根据下表,火星和地球相比( ) A. C .火星表面的重力加速度较大 D .火星的第一宇宙速度较大 9、开普勒的行星运动规律也适用于其他天体或人造卫星的运动规律,某一人造

人教版(2019)高一物理 必修 第二册 第七章 万有引力和宇宙航行 单元测试(含答案)

专题三:万有引力与宇宙航行 丰台二中 1.海王星是绕太阳运动的一颗行星,它有一颗卫星叫海卫1。若将海王星绕太阳的运动和海卫1 绕海王星的运动均看作匀速圆周运动,则要计算海王星的质量,需要知道的量是(引力常量G 为已知量) A.海卫 1 绕海王星运动的周期和半径 B.海王星绕太阳运动的周期和半径 C.海卫 1 绕海王星运动的周期和海卫 1 的质量 D.海王星绕太阳运动的周期和太阳的质量 答案:A 2.“嫦娥一号”成功发射后,探月成为同学们的热门话题.一位同学为了测算卫星在月球表面附近做匀速圆周运动的环绕速度,提出了如下实验方案:在月球表面以初速度v 0竖直上抛一个物体,测出物体上升的最大高度h ,已知月球的半径为R ,便可测算出绕月卫星的环绕速度.按这位同学的方案,绕月卫星的环绕速度为 A .h R v 20 B .R h v 20 C .h R v 20 D .R h v 20 答案:A 3.如图所示,a 、b 、c 是在地球大气层外同一平面内的圆形轨道上绕逆时针方向运动的3颗卫星,下列说法正确的是( ) A .b 、c 的线速度大小相等,且大于a 的线速度 B .b 、c 的向心加速度大小相等,且大于a 的向心加速度 C .c 加速可追上同一轨道上的b ,b 减速可等候同一轨道上的c D .a 卫星由于某原因,轨道半径缓慢减小,其线速度将增大 答案:D 4. 我国发射的神州五号载人宇宙飞船的周期约为90min ,如果把它绕地球的运动看做是匀速圆周运动,飞船的运动和人造地球同步卫星的运动相比,下列判断中正确的是( ) A .飞船的轨道半径大于同步卫星的轨道半径 B .飞船的运行速度小于同步卫星的运行速度 C .飞船运动的向心加速度大于同步卫星运动的向心加速度 D .飞船运动的角速度小于同步卫星运动的角速度 答案: C 5.星球上的物体脱离星球引力所需要的最小速度称为第二宇宙速度。星球的第二宇宙速度 v 2与第一宇宙速度v 1的关系是v 2=2v 1。已知某星球的半径为r ,它表面的重力加速 度为地球表面重力加速度g 的1/6。不计其它星球的影响。则该星球的第二宇宙速度为 A .gr B . gr 61 C .gr 31 D .gr 3 1 答案: C 6. A 、B 是两颗不同的行星,各有一颗在其表面附近运行的卫星。若这两颗卫星分别绕A 、

人教版(2019)高中物理必修第二册:第七章综合测试(含答案与解析)

第七章综合测试 一、选择题(本题共10个小题,每小题4分,共40分,1~7题为单选,8~10题为多选。多选题中,全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错或未选的不得分) 1.人造地球卫星在运行中,与卫星尚未分离的火箭沿线速度方向的反方向喷气,喷气后在新的轨道上仍能做匀速圆周运动,则( ) A .a 减小,T 增大,r 减小 B .a 减小,T 减小,r 减小 C .a 减小,T 增大,r 增大 D .a 增大,T 减小,r 增大 2.两颗靠得很近的天体称为双星,它们都绕两者连线上某点做匀速圆周运动,因而不至于由于万有引力吸引而相撞,以下说法中正确的是( ) A .它们做圆周运动的角速度与它们的总质量成反比 B .它们做圆周运动的线速度大小与它们的质量成正比 C .它们做圆周运动的半径与各自质量的乘积相等 D .它们做圆周运动的半径与各自线速度大小的乘积相等 3.倍,这个关系对于天体普遍适用。若某“黑洞”的半径约为45km ,逃逸速度可近似认为是真空中光速。已知引力常量 11226.6710N m /kg G -=⨯⋅,真空中光速8310m/s c =⨯。根据以上数据,估算此“黑洞”质量的数量级约为 ( ) A .3110kg B .2810kg C .2310kg D .2210kg 4.我国古代神话传说:地上“凡人”过一年,天上的“神仙”过一天。如果把看到一次日出就当作“一天”,在距离地球表面约393km 高度环绕地球飞行的“天宫二号”中的航天员24h 内在太空中度过的“天”数约为(已知地球半径6400km R =,地球表面处重力加速度g 取210m/s )( ) A .16天 B .8天 C .1天 D .24天 5.一卫星经过多次变轨后,在距地心为R 的地球同步轨道上凝望地球。该卫星由半径为A R 的圆轨道1经椭圆轨道2变轨到同步轨道3时的情况如图7-1所示,已知此卫星在轨道1上运行的周期为1T ,已知地球半径0A R R <,

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