有关高中阶段势能的深度剖析

陈 宇

(陕西省西安市灞桥区西安国际港务区铁一中陆港高级中学)

能量是高考物理的重点内容,贯穿高中始终,高中阶段所涉及的能量可分为势能、动能和其他能量,而势能是其中的难点。势能是相互作用的物体凭借其相对位置而具有的能量,又称位能。势能可分为重力势能、弹性势能、引力势能和电势能。这四种势能在高考中以何种形式考查,如何进行突破。本文就此问题从高考真题出发,对几种势能进行深入分析,剖析难点,让学生能够游刃有余地处理有关势能的问题。

一、知识点梳理及重构

(一)重力势能

物体由于被举高(即地球和地面上的物体的相对位置的变化)而具有的能叫作重力势能,即Ep=mgh(h为相对参考平面的高度,一般规定地面为参考平面),重力势能是学生最熟练掌握的一种势能。物体升高,重力做负功,重力势能增加;物体降低,重力做正功,重力势能减少。

(二)弹性势能

发生弹性形变的物体的各部分之间,由于有弹力的相互作用(即弹性形变的物体各部分间相对位置的变化)具有势能,这种势能叫作弹性势能。在高中阶段通用课本,人教版新旧教材均未给出弹性势能的表达式,但根据高中阶段所掌握的知识,弹性势能的表达式可以推导出来。以下是推导过程:如图1所示,弹簧右端点位于A点时处于原长,在弹簧拉伸至B点时弹性势能是多少?图2为弹簧从A到B弹簧弹力随形变量的关系。

图1

图2

W弹AB=-ΔEpAB=EpA-EpB=-EpB(一般规定原长处弹性势能为0)

(三)引力势能

综上所述，在水利工程中，面板堆石坝因其具有防渗性能强，施工成本低等优点，在水利工程中的应用日渐广泛，其施工质量的高低也备受社会各界的关注。而面板堆石坝的碾压技术在选择过程中，碾压参数的不同，对面板堆石坝的干密度、渗透性能等的影响也不尽相同。因此，相关工作者在进行面板堆石坝施工过程中，必须重视碾压技术的选择，通过科学的试验和计算，选择符合当前年水利工程实际情况的碾压技术，提高面板堆石坝的施工质量，确保水利工程的可持续发展。

(四)电势能

电势能区别于以上几种势能,电势能的计算有两种方式,一种是通过电场力做功,WAB=EqdAB=-ΔEpAB=EpA-EpB,另一种是通过电势与电势能之间的关系Ep=φq。有关电场力做功、电势变化、电势能变化务必记住一句话:沿着电场线,电势降低,正电荷的电势能减小,负电荷的电势能升高。

有关电势能,高中阶段牵扯到匀强电场电势能的定量计算和非匀强电场电势能定性分析两种。

国际竞争力最弱的是9类产品，比较优势指数小于0.1。通过对中、约两国的比较优势分析，可以发现中国再制成品、机械设备等方面具有优势，而约旦在原材料等方面具有优势，中约贸易的互补性较强。

匀强电场的电势能变化我们根据电场力做功即可求解,WAB=EqdAB=-ΔEpAB=EpA-EpB或Ep=φq。

非匀强电场电势能的变化,在这我们讨论一个点电荷形成的非匀强电场周围电势能的表示。(Q表示场源电荷的电荷量,q表示试探电荷的电荷量,规定无穷远处电势为0)

新疆和什托洛盖煤田地震勘探技术使用的成功经验，推广到了新疆邻区及其他地区的煤炭资源勘查工作中，加快了新疆煤炭资源开发进度，提高了报告研究程度和资料可靠程度。

1.零势能面:重力场通常规定地面为零势能面,h为物体距地面的高度;引力场规定无穷远处为零势能面,r为物体距地心的距离;电场规定无穷远处为零势能面,r为距离场源点电荷的距离。

学生初学电场时往往将电场类比重力场,除弹性势能外,将以上重力场、引力场和点电荷周围的电场进行类比见下表,加深学生对这几种场的理解,同时更进一步理解这几种势能。

她说，我梦见依旧睡在她卧房旁边。凌晨时分，工作间里响起织布的声音，间歇持续，是从小熟悉的声音。醒不过来，心里想着她已回来，不禁内心释然。我期待她带我上路。期待她从背后拿出一束石竹花。她离去后，我便不知道可以跟随谁。我爱她。在爱她的同时，又轻视她。我站在岸边旁观她如何堕落于海水之中，我看到她死去。

几点理解:

目前对针叶树种水培技术的研究主要集中在生长调节剂、无机营养液和环境条件等方面，随着科研的不断深入，水培技术自动化、筛选优良生根无性系及对生根针叶树种加强移植管理将成为主要技术突破方向。这些研究对促进水培技术在针叶树种繁殖中的应用和推广具有重要意义。

D.将正试探电荷q0从T点移到P点,静电力做正功

3.引力场和正点电荷电场的对比:①结构基本相同,周围场的分布特点是一样的。②可看出物体的质量m体现了物体能的性质,试探电荷的电荷量q体现了试探电荷能的性质,因此能是场中物体的性质,而场势体现的是场的性质。③这里有负号的不同,原因是引力场中是引力,正电荷周围的正试探电荷是斥力。

4.以上力包括弹簧弹力均为保守力,即做功只与物体的初末位置有关,与具体路径无关,同样势能也只与相对于参考平面的位置有关。

二、高考考向及具体分析

以上,我们整理了有关重力势能、弹性势能、引力势能和电势能的知识点,并对高考需要达到的能力进行了补充,下面我们对高考真题进行分析并进一步理解。

(一)重力势能

它一般较为容易理解,高考中一般也不单独命题,会以考查多过程的功能关系为重点,在这不单独讨论。

(二)弹性势能

图3

A.带负电

C.运动至a点的加速度大小为2g

开普勒第二定律:

有专家称乙肝表面抗原(HBsAg与前S1抗原在乙肝病变中一同产生,但是前S1抗原在病情转归方面更具优势性。本研究结果也表明前S1抗原相对于乙肝病毒血清标志物而言其敏感度更高,与专家研究结果相同。可见,在监测和诊断乙肝疾病上可以使用前S1抗原作为新的标志物和指标[5]。

通过以上研究发现,在街头无偿献血过程中,通过加强对献血者的健康宣教,加大对献血相关知识的宣传力度,加强对采血人员的培训,做好献血者的心理护理工作,营造良好的献血环境,能够有效防范献血不良反应的发生,有利于充分满足临床的用血需求。

(三)引力势能

( )

图4

【特点】从以上可以看出,高考在引力势能方面的考向是当作信息题的材料给予考生的,让考生再以此为已知条件,利用功能关系求解相关问题。

图5

根据轨道的势能,对于椭圆轨道我们可知的信息便更多一些。如图5已知椭圆轨道2近地点离地心R1,远地点离地心R3,引力常量G,地球质量M,可计算出vA和vB。

椭圆轨道上机械能守恒:

1.识字材料选择难度化。人教版教材的识字材料文字中大量的韵语、成语、四字词语虽然有助于学生传统文化知识水平的提升，但有违背学生识字心理的可能性。见形而知音义，低年级的识字教学应以在学生头脑中建立字形为重难点，如果此时音义联系的陌生化再插入其中，无疑是给予识字教学当头一棒，使之难上加难。这种教学模式违背了第一学段学生的识字心理，有碍于识字教学的顺利开展，同样不利于学生语文学科素养的整体性提升。

由公式1和公式2可得到

马克思主义与功利主义（实用主义）的论争也即“问题与主义”之争，是在科学社会主义传入中国之后，马克思主义与反马克思主义进行的第一次比较著名的论战，对马克思主义及其公平思想的传播产生了较大影响。

C.除无穷远处外,MN直线上还存在两个电场强度为零的点

(四)电势能

【例3】(2020·山东卷·10)真空中有两个固定的带正电的点电荷,电荷量不相等。一个带负电的试探电荷置于二者连线上的O点时,仅在电场力的作用下恰好保持静止状态。过O点作两正电荷连线的垂线,以O点为圆心的圆与连线和垂线分别交于a、c和b、d,如图6所示。以下说法正确的是( )

图6

A.a点电势低于O点

B.b点电势低于c点

C.该试探电荷在a点的电势能大于在b点的电势能

D.该试探电荷在c点的电势能小于在d点的电势能

【解析】由题意可知O点合场强为零,可知aO之间电场线由a到O,故a点电势高于O点电势,故A错误;同理可得,c点电势高于O点电势,两个固定电荷在bO射线上的点电场方向斜向上,故b点电势低于O点电势,则b点电势低于c点,故B正确;a点电势高于O点电势,b点电势低于O点电势,则a点电势高于b点,试探电荷为负电荷,故该试探电荷在a点的电势能小于在b点的电势能,故C错误;根据点电荷电场的对称分布可得,b、d两点电势相同,则c点电势高于d点,试探电荷为负电荷,则该试探电荷在c点的电势能小于在d点的电势能,故D正确。

【例4】(2013·江苏卷·6)将一电荷量为+Q的小球放在不带电的金属球附近,所形成的电场线分布如图7所示,金属球表面的电势处处相等。a、b为电场中的两点,则( )

图7

A.a点的电场强度比b点的大

B.a点的电势比b点的高

C.检验电荷-q在a点的电势能比在b点的大

D.将检验电荷-q从a点移到b点的过程中,电场力做负功

【解析】a处的电场线比b处的电场线密集,所以a点的场强大于b点的场强,故A正确;a点的电势高于金属球的电势,金属球的电势高于b点的电势,即a点的电势比b点的高,故B正确;电势越高的地方,负电荷具有的电势能越小,即负电荷在a点的电势能比在b点小,故C错误;由上知,-q在a点的电势能比在b点小,则把电荷-q从电势能小的a点移动到电势能大的b点,电势能增大,电场力做负功,故D正确。

【例5】(2022·河北卷·6)如图8,真空中电荷量为2q和-q(q>0)的两个点电荷分别位于M点与N点,形成一个以MN延长线上O点为球心,电势为零的等势面(取无穷远处电势为零),P为MN连线上的一点,S为等势面与直线MN的交点,T为等势面上的一点,下列说法正确的是( )

图8

A.P点电势低于S点电势

B.T点电场强度方向指向O点

即可得:E3>E2>E1

置身其中，每一位师生都能充分认识到：校园里最美的风景是大家美好的心灵、优雅的举止和积极向上的正能量，是大家在日常工作、学习和生活中自然流露出的书香气质和儒雅风范。从而不断地唤醒广大师生胸怀大爱，情系校园，心系社会。在教学策略上，李林校长带领学校领导班子成员深入教研组、深入班级调查研究，不断寻找适合学生的教育途径与方法。指导老师们着力培养学生良好的学习习惯和自主学习的能力。通过因材施教，分层考核，多元评价等教育原则和手段引导每一位学生“每天进步一点点”，从而营造“以学习为乐，以进步为荣”的良好氛围。

连线上:

图10

注意:

3) 天麻种子的培育。优质天麻为培育优质的天麻种子提供保障，在天麻开花期基质的温度控制在19～20摄氏度，湿度控制在50%，空气相对湿度控制在70%，空气温度控制为20～23摄氏度，通风换气，人为补光。因天麻花自身不能授粉，采用人工异株授粉方法，使天麻花结实，产生前果，授粉完成18～20天，果实成熟，适时采收。通过伴萌发菌种植。如暂时不种植，可保存在4摄氏度的冰箱中7天左右，保证种籽有足够的萌发率。

对照组仅选择盐酸二甲双胍治疗,取贵州天安药业生产的盐酸二甲双胍肠溶片(国药准字H52020960),每日给药3次,每次0.25g。观察组在此基础上联合应用吡格列酮治疗,取四川迪康科技药业生产的盐酸吡格列酮片(国药准字H20052156),每日给药1次,每次2片。两组均连续用药30天,观察血糖及糖化血红蛋白水平变化。

中华民族远古不同的部落有不同的图腾，在部落融合的过程中，其图腾也实现融合。中华民族主要图腾龙和凤均是融合了诸多动物元素的产物。良渚人对鸟的崇拜应看成是中华民族凤崇拜的先声。

不等量异种电荷连线上除无穷远处还有两点电势为0,一点为连线间,另一点为连线外侧靠近电荷量小的电荷。除无穷远有一处电场强度为0,靠近电荷量小的电荷。

以上为电势和电势能相关高考真题的深度剖析。在我们知道了点电荷周围的电势表达式,则任何由点电荷组成的叠加场都可用场强叠加、电势叠加来分析场强的大小和方向、电势的大小,包括电势能变化、电场力作用的情况。

三、总结

《中国高考评价体系》的正式颁布标志着我国高考进入了一个无考纲的新时代,高考对素养能力的考查成为命题的重点,单从与势能有关的高考真题考查方向,比如例2、例3、例5以及2022年重庆卷第8题可以窥见在新课改下高考发生了变化,定积分的微元和极限思想是高中阶段学生必须掌握的物理核心素养之一。高考改革后独立自主命题的省份,高考中信息题的比例大大增加,信息题背后有与当今社会最前沿的科技结合的命题,也有超越高中课本的新定义,这对如今学生的能力要求大大提高。作为一线教师在日常教学中不能急功近利让学生记忆一些所谓的二级公式,需要抓物理核心思想的本质,要带着学生多见多了解一些科技前沿。