2022年高一物理期末总复习机械能 .pdf

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1、高一物理期末总复习机械能本章考查重点是：一 .功和功率；二 .动能定理；三 .机械能守恒定律一.功和功率(一)功的计算方法：1.利用功的定义WFScos求力所做的功。此式只适用恒力的功。2.利用功率的公式求功PWtW=Pt。此式主要用于求在一个功率不变力所做的功。3.利用动能定理求力所做的功。主要用于解决变力做的功。曲线运动中各力做的功；在连续的多个过程中， 求各外力功的代数和； 解决抛出物体的瞬时做功的问题。利用动能定理将外力的复杂过程，转换为由受力物体的动能变化量来表示，使问题大为简化。例：如图 1 所示，质量为 m 的物体静止于倾角为 的斜面上，物体与斜面间的摩擦因数为 ，现在使斜面向右

2、水平匀速移动距离L，则摩擦力对物体做功为(物体与斜面保持相对静止) A.0 B.mgLcosC. mgLsincos2D.mgL sincos分析：利用WFScos公式分析问题时，要注意位移必须是相对地面、或静止、或做匀速运动的参照物。同时要注意摩擦力可做正功，负功或不做功。本题是静摩擦力做正功的实例。可分析：f静=mgsin方向沿斜面向上。物体随斜面匀速前进L，实质是物体在静摩擦力做用下前进了L，静摩擦力做正功mgLsincos。即 D 正确。(二)能正确理解功率的概念功率是表示物体做功快慢的物理量。对功率的计算公式要着重理解。1.功率PWt是定义式，表示了在时间t 内的平均功率。2.功率

3、P=Fv的适用条件是 F 与 v 方向相同。当 F 与 v 有夹角 ，应表达为P=Fvcos，v 用瞬时值时， P为瞬时功率； v 为平均值时， P 为平均功率。该公式常用来计算瞬时功率。发动机的功率 P 是指牵引力 F 做功的功率。从 P=Fv 中可知，当发动机的功率一定时牵引力 f 运动速度成反比。3.要区别额定功率(即发动机在正常工作时允许输出的最大功率)和输出功率。当发动机输出功率等于额定功率，且物体在匀速运动时，牵引力F 与阻力 f大小相等，物体将达到最大速度，vm=P/F=P/f。物体达到的最大速度要受到发动机额定功率的约束。例：质量 m=4 吨的卡车额定输出功率P=80 马力，当

4、它从静止出发开上坡度为 0.05(即每行驶 100 米， 升高 5 米)的斜坡时，坡路对卡车的摩擦力为车重的0.1倍(取 g=10)斜坡足够长。 (1 马力=735 瓦) 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 11 页2问：(1)卡车能否保持牵引力为8000牛不变而一直在坡路上行驶；(2)卡车在坡路上行驶时能达到的最大速度多大？这时牵引力多大？(3)若卡车用 4000 牛的牵引力以 12 米/秒的初速度上坡，当卡车到达坡顶时速度为 4 米/秒，那么卡车在这段路程中的最大功率为多大？平均功率多大？到达坡顶的瞬时功率多大？解：如图

5、 2，当 Fmgsin+f 时，卡车加速开上坡路且 ：aFmgfm(sin)(.).80004000100 0501400010400005(米 /秒2) 由于额定功率的限制，在800 牛的牵引力作用下卡车的速度不能超过v =pF8073580007 35.米 / 秒因 此 卡 车 在 坡 路 上 最 多 行 驶 ：Sav2227 3520554( .).所以超过 54 米，卡车就不能保持牵引力为8000牛不变。在坡路上行驶到速度为7.35米/秒时发动机的牵引力必须减少， 如继续以 0.5米/秒2的加速度做速度运动，输出功率就会超过额定功率。(2)从公式 P=Fv 可知，在卡车保持最大输出功率

6、时，则F 要最小，即牵引力等于总阻力时，卡车的最大速度。即F=mgsin+f=6000 牛，v=8073560009 8 .米/秒(3)若卡车以 4000 牛牵引力，以 12 米/秒初速度上坡，由于牵引力小于总阻力，卡车在坡路上作匀速运动，在这段过程中，卡车的最大功率：P1=400012=48000瓦=65.3 马力； 平均功率： P2=4000(12+4)/2=32000瓦=43.5马力；到达坡顶时瞬时功率： P3=40004=16000瓦=21.6 马力二.动能定理动力对物体做正功， 物体的动能增加； 物体克服阻力做功， 即阻力对物体做负功，物体的动能减少。作用在物体上的力既有动力，又有阻

7、力，那么这些力对物体做功的代数和便等于物体动能的变化量，可表示为W合=12122212mmvv1.动能定理只研究力作功造成的始末状态变化，而不追究全过程中运动性质和状态变化等， 对于求变力或曲线运动中为做功及复杂过程中的功能转换，动能定理都提供了方便。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 11 页2.应用动能定理解题时，研究对象一般指某个物体。解题时首先对研究对象进行受力分析及在力作用下移动的位移，这个位移是以地做参照物的。 其次确定该物体的始末态的动能。 从而用各力所做功的代数和来量度动能的变化量，列出方程。3.做功的过程是

8、能量转化或转移的过程。动能定理表达式中“等号”的意义是一种因果联系的数值上相等的符号，它只意味着功引起物体动能的变化。例图 3 所示为一条长轨道，其中AB 段是倾角为 的斜面， CD 段是水平的BC 是与 AB 和 DC 都相切的一小段圆弧，其长度可忽略不计。一质量为m 的小滑块在 A 点从静止状态释放，沿轨道下滑。最后停在D，现用一沿轨道方向的推力推滑块，使它缓慢地由D 点推回 A 点停下，设滑块与轨道间的摩擦因数为，则推力对滑块做的功等于A. mgh B. 2mgh C.mg sh(cos)D.mgsmghctg分析：物体在 A、D 两处静止，在 AB、CD 两段来回运动所受摩擦力大小不变

9、，摩擦力做功相同， 故在 AD 和 DA 的两个过程中分别用动能定理求推力做的功最为简便。AD：mghWf=0 DA：W推Wfmgh=0 可求出 W推=2mgh例：一质量为 M 的长木板，静止在光滑水平面上。一质量为m 的小滑块以水平速度 v0从长木反的一端开始在木板上滑动，直到离开木板。滑块刚离开木板时的速度为13v0。若把此木板固定在水平桌面上，其它各件都不变，求滑块离开木板时的速度 v。解：因为在利用动能定理解题都是以地做参照物的，所以必须画个草图， 弄清长木板和木块都如何运动。如图4，从图上可看出木板滑出距离为s，木块则滑出距离为 L+s。设：木板不固定时，滑块滑离木板时，木板获得的速

10、度为v则根据动量守恒规律可知：mmMvvv0013精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 11 页4由动能定理：对木板：fsM122v对滑块：fLsmm()()123120202vv解得：fLmMm()89491202v设 木 板 固 定 时 ， 滑 块 离 开 木 板 时 的 速 度 为v ， 由 动 能 定 理 可 知fLmm1212202vv将 fL 值代入，可求出 vv0314mM通过上题的解答，我们应该明确以下几点：(1)在应用动能定理解题时，位移、速度都必须以地为参照物进行计算；(2)摩擦力既可做负功，也可以做正功；

11、三.机械能守恒： EEEEKPKP1122或E1=E2=恒量1.机械能守恒是对某研究的系统而言。2.机械能守恒是有条件的： 只有系统内的重力和弹力做功， 没有其它力做功。3.应用机械能守恒定律解题时，要弄清研究的是哪个物体系，确定研究的过程，选定参考平面，确定零势能面。一般选物体运动的最低位置做参考平面。4.应用机械能守恒定律解题时，只需分析动能与势能转化的始末状态，不必讨论过程。例：如图 5 所示，质量均为 m 的小球 A、B、C，用两条长为 L 的细绳相连。置于高为 h 的光滑水平桌面上Lh，开始 A 球刚跨过桌边。若A、B 相继下落后均不反弹，则 C 球离开桌边的速度的大小是。分析：在

12、A、B 相继落地过程中，绳子的拉力是变力，且分别对三个小球做功，故该题只能用机械能守恒定律解。可通过三步进行分析：一是抓住过程的关键状态， 弄清位置变化的几何关系，精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 11 页画出示意图，本题图如图5，图 6。二是选出被研究系统及其运动过程，若只有重力和弹力作用， 则系统机械能守恒。 本题选三个球及地球组成系统，只有重力做功，系统机械能守恒。三.确定零势能点，此题选地较为简单。四.正确分析系统始、末态的机械能，列出守恒方程。设 A 球着地时速度为 v1，如图 6，B 球着地时速度为 v2，如图

13、 7 所示，从 A球开始释放到 A 球着地过程中， A、B、C 三小球与地组成的系统中，A 球减少的势能等于系统增加的动能，即mgh=12(3m)v12v12=2gh/3 B、C 球以 v1为初速到 B 球着地过程中，对B、C 球与地组成的系统，系统机械能守恒其初态：EmEmghEmEmghKPKP112212221221222()()vv其末态即：1222122531222122()()mmghmmghghvvvv将代入可求出第五章机械振动和机械波本章考查重点是：一 .简谐振动；二 .单摆的振动周期；三 .波的图象。一.简谐振动1.回复力：简谐振动的定义式： F=kx 中 k 为比例常数，

14、x 是以平衡位置为起点的位移，因此，简谐振动的回复力的特征是：大小与位移成正比、方向与位移相反，指向平衡位置。2.回复力可能是由一个物体提供，也可能是多个物体提供，并且不一定只是弹力提供回复力，其它力也可能提供物体做简谐振动的回复力。3.简谐振动运动的特征：简谐振动的位移随时间做周期性变化、振动图象。其速度和加速度也随时间作周期性变化。4.表示简谐振动的物理量：(1)振幅(A)：表示振动的幅度和能量的物理量，即振动物体离开平衡位置的最大距离。(2)周期(T)和频率 (f)：表示振动快慢的物理量。5.简谐振动的能量：简谐振动是理想化的振动，认为阻力为0 的等幅振动，由于不受阻力， 振动之初外界提

15、供给振动系统的机械能守恒，据动能量的大小与振幅有关，振幅越大，振动能量越大。6.简谐振动的图象：它是描述简谐振动的一种数字方法，它表示了同一振动质点在不同时刻的位移， 是一条正弦或余弦曲线。 从图象中可求出振幅， 周期和频率。例：一质点作简谐振动，其位移(x)与时间 (t)的关系如图上所示，由图可知，在 t=4 秒时，质点的 ( ) 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 11 页61.速度为正最大，加速度为零；2.速度为负最大，加速度为零；3.速度为零，加速度为正最大；4.速度为零，加速度为负最大；分析：本题主要考查学生对简谐

16、振动图象的理解程度和运用能力。由图上可看出，当在 4 秒时，振动质点在最大位移， 因为回复力与位移成正比， 方向相反，故加速度为负的最大。又因此时刻势能最大，动能为零，速度为零。因为(4)为正确。二.单摆的振动周期：1.单摆振动周期 Tlg2成立的条件：(1)摆线的伸长和质量小到忽略不计，摆球的直径远小于摆线的长度。2.单摆的周期只与 g、l 有关，与摆球质量、振幅等其它因素无关。在同一地点 (g 相同)，不同摆长的单摆周期与摆长平方根成正比。同一单摆，在不同的地方的周期与该地重力加速度的平方根成反比。例：有一挂钟，其摆锤的振动可看成单摆，在正常运动时，摆动周期为2秒，现因调不当使该钟每天快3

17、 分，试求其摆长比正常摆长短了多少？解：钟走快，即为钟摆的振动频率大，设钟摆n 次秒钟走一个格。准确的钟1 昼夜摆动 N1=243600n=86400n次，现在钟一昼夜快3 分钟，所以一昼夜摆动次数为： N2=(86400+180)n 因为 Tlg2LTgfgNg()()()21212222因此LLNN2112228640086580()()已知 T=2 秒的摆叫秒摆，其摆长为1 米。可求出 L2=0.59(厘米) 得到 L1L2=0.41(厘米) 所以走得快的钟的摆长比准确钟的摆长短了0.41 厘米。三.波的图象1.波的图象与振动图象的比较研究对象坐标图象的物理意义可直接读出的物理量振 动

18、图象某质点纵坐标：质点位移横坐标：时间某质点在各个时刻的位移。振幅、同期、某时刻质点的位移波 的 图象介 质 中 各 质点纵坐标：质点位移横坐标：波传播的位移某时刻，介质中各质点的位移振幅、波长、波传播的位移及传播方向2.求解有关波的图象问题，要从波的概念出发，考虑某时刻的波形图、质点的振动方向、 波的传播方向及三者间的相互影响和制约关系，以及质点振动的周期性带来波形图的重复性，从而确定解答的单一性和多解性。例：如图 9 所示，为一列沿 x 轴正方向传播的机械横波在某时刻的图象，从图上可看精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共

19、11 页出这列横波的振幅是米，波长是米，P 点处质点在此时刻的运动方向是。分析：从波形图上可直接读出振幅为0.04 米，波长为 2 米，判断 P 点处质点在此时刻的运动方向可用“波形推移法”画出下时刻的波形图求解。如图10所示，虚线为向前推进的波形图，可看出P 点向上运动。例：如图 11 所示， a、b 是水平绳上的两点，相距42 厘米，一列正弦波沿绳传播，方向从a 到 b，每当 a 点经过平衡位置向上运动时，b 点正好到达上方最大位移处，此波的波长可能是：1.168厘米2.184 厘米3.56厘米4.24 厘米分析：先据题意判断 ab长与波长的关系。 a 点在平衡位置且向上振动， b 点在正

20、最大位移，通过分析可看出Sab为()n34(n=1、2、3) 由此可代入 =Skkab()()344234精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 11 页8当 k=0 时最大=56厘米当 k=1 =24厘米第六章分子动理论热和功本章重点：一 .阿伏伽德罗常数；二 .分子间相互作用力；三 .能的转化和守恒定律一.阿伏伽德罗常数起着沟通宏观量和微观量之间的桥梁作用。描述分子性质的物理量为微观量，如分子体积V分，分子直径d，分子间距 r，分子质量 m等。而物质密度 ，物质的质量 M，物质的摩尔体积 V摩等都是宏观量。它们之间的关系：

21、m0=M/NA，体积 V 中的分子数 nNMAv，质量 m 千克中分子个数为 n=m N/M 例：以下哪组物理量可求出阿伏伽德罗常数( ) 1.水的密度和水分子体积；2.水的摩尔质量和水分子的体积；3.水分子的体积和水分子的质量；4.水分子的质量和水的摩尔质量；分析：从 1 可表示v 只能计算一个分子的质量从 2 可看出无法表示任何量从 3 可看出mv只能计算出水分子的密度只有 4 可算出阿伏伽德罗常数MmNA二.分子间的相互作用力分子间存在着相互作用的引力和斥力，实际表现出的分子力是引力和斥力的合力。注意理解：(1)f引与 f斥都与分子间距离 r 有关，它们都随 r 的减小而增大， 又随 r

22、 的增大而减小，不过 f斥变化要比 f引更显著。故在 r=r0(1010米)时，分子力 F=0；rr0，F 显斥力； rr0，F 显引力。(2)当 r10r0时，F0。(3)不仅同类分子间有相互作用力，不同物质的分子间也有相互作用力。例：用 r 表示两个分子间的距离， EP表示两个分子相互作用的势能，当r=r0时两分子间斥力等于引力，设两分子间距很远时EP=0 则：( ) 1.当 r0r10r0时，EP随 r 的增大而增加；2.当 rr0时，EP随 r 减小而增加；3.当 r=r0时 EP最小；4.当 r=r0时，EP=0 分析：由分子力和分了势能变化规律可知，当rr0时，分子间的引力大于斥力

23、，分子间互相吸引，r 增大，分子克服引力做功，EP增加。因此 1 是对的。当 rr0时，分子间引力小于斥力，分子互相排斥，r 减小，分子克服斥力做功，EP也要增加。因此2 也是正确的。因为分子势能的大小是相对的，选取分子间距很远时EP=0，则 r=r0时 EP最小且为负值，所以3 也是正确的，只是4 是错的。三.能的转换和守恒定律。1.物体的内能：物体中所有分子热运动的分子动能和分子势能的总和。物体内能的大小由物体的物质种类、物体的质量、温度、体积、物态决定。理想气体不考虑分子势能、温度升高，内能增大，反之，内能减小。2.热和功能的转化和守恒定律：做功和热传递是改变物体内能的两种方式。精选学习

24、资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 11 页做功是其它形式能和内能间的转化；热传递是物体间内能的转移。 热量是热传递过程中内能改变的量度。各种形式的能都可相互转化，而且总能量不变。例：关于物体内能及其变化，下列说法中正确的是：1.物体温度改变时，其内能必定改变；2.物体对外做功，其内能不一定改变；向物体传递热量，其内能也不一定改变；3.对物体做功，其内能必定改变；物体向外传出一定热量，其内能也必定改变；4.若物体与外界不发生热交换，则物体的内能必定不改变。分析：物体的内能是物体内所有分子动能和势能的和。物体温度改变， 分子动能改变，

25、 若不知分子势能的变化情况，则不能确定内能是否改变， 因此 1 是错的。虽然做功和热传递都能改变物体的内能，但在只知道做功或热传递的情况下，是不能确定物体内能是否改变的，所以2 是正确的。 3、4 也是错的。第七章气体的性质本章重点：一 .气体的状态参量；二 .理想气体状态方程。一.气体的状态参量：研究气体的状态参量是学习和运用气体定律和状态方程的基础，其中气体压强的计算是个重点。关于气体的压强问题常见的情况有以下两种：1.被一段液柱或活塞封闭的气体的压强：这种情况可通过分析液柱或活塞的受力情况根据运动状态，结合牛顿定律求气体的压强。例：如图 12 四根粗细均匀的玻璃管a、b、c、d 一端封闭

26、，管内各用长为h的水银柱封闭一定质量的气体，其中a、b 静止，c 管做自由落体运动， d 管以加速度 a竖直向上做匀加速直线运动，设外界大气压或为P0，水银密度为 ，重力加速度为 g，根据它们运动的情况，确定玻璃内被封闭气体的压强。分析： a.玻璃管开口向上，大气压强向下做用在水银柱上，PPh ga0b.玻璃管开口向下，大气压强向上做用在水银柱上PPh gb0c.自由下落，水银柱失重，Pc=P0d.加速上升，水银柱超重，PPhgad0()2.U 形管内被封闭气体的压强：依据连通器原理，U 形管内处于同一水平面上的两点，如其上方或下方充满同种液体，则这两点的压强相等。例：如图 13 中，U 型管

27、内均用水银柱封住一定质量的气体，若大气压强为P0，水银密度为 ，重力加速度为 g，则 a、b、c 三个 U 型管内被封气体的压强分别为：精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页，共 11 页10 Pa= PbPc。分析：a.左管水银受大气压P0的作用，且水银柱左比右高h。 PPgha0b.右管开口受大气压P0的作用，水银柱对左产生压力。PPghb0c.大气压作用在容器水银面上，根据压强传递原理，传入管内，两管水银高度差为 h，所以该气体压强为Pc=P0gh。二.气态方程一定质量的理想气体由状态变化到状态的过程遵循的规律是气态方程：PV

28、TPVT111222当 T 不变，即等温变化：则P1V1=P2V2这就是玻意耳定律。当V 不变，即等容变化，则PTPT1122这就是查理定律。 当 P不变，即等压变化，则VTVT1122这是盖吕萨克定律。在应用气态方程解题时，应注意以下问题：1.审明题意之后，应明确要讨论的是哪一部分的气体，先明确研究对象。2.根据题意确定始末状态，弄清在P1、V1、T1，P2、V2、T2这六个物理量中哪些是已知，哪些是未知。3.列出气态方程式，求解。4.在计算过程中各物理量的单位要统一，特别是压强单位的换算，要熟练。5.在开口容器或有活塞的容器中，当达到稳定状态时，气体的压强总等于该地区的大气压。6.气体压强

29、的判断是解题的难点，解题时要特别注意。例：如图 14 所示，两端封闭，粗细均匀的玻璃管坚直放置，管内的空气柱被一段水银柱隔成两部分，下部气柱长为L1，上部气柱长为L2，处于平衡状态且温度相等。现将两部分空气的温度都升高20，忽略水银柱和管的膨胀，则水银柱将 ( ) 1.向上移动；2.向下移动3.不动；4.条件不够，无法确定。分析：先假设水银柱不动，用查理定律求得两气柱压强增量P1和 P2，进而比较压强增量的大小，若P1P2，则水银柱就不动。当 P1P2，则水银柱向上移动。 P1P2，则水银柱向下移动。对 L2气柱进行研究。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - -

30、- - - - -第 10 页，共 11 页PTPTPP TTPPPP TTPPTTTPTT2222222222222222222222对 L1气柱进行研究。PTPTPPTTPPTT111111111111P1=(P2+h)P2, T1=T2P1P2即水银柱上升也可利用图象分析，用PT 图象，更为简捷。先假设水银柱不动，两部分气体做等容变化，如图15 所示，图线、分别表示下、上两部气体等容变化，因为 P1P2，图斜率大于图线的斜率。由于PTtgPTtg1222,所以P1P2水银柱上升。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页，共 11 页