有關高中階段勢能的深度剖析

陳 宇

(陜西省西安市灞橋區西安國際港務區鐵一中陸港高級中學)

能量是高考物理的重點內容,貫穿高中始終,高中階段所涉及的能量可分為勢能、動能和其他能量,而勢能是其中的難點。勢能是相互作用的物體憑借其相對位置而具有的能量,又稱位能。勢能可分為重力勢能、彈性勢能、引力勢能和電勢能。這四種勢能在高考中以何種形式考查,如何進行突破。本文就此問題從高考真題出發,對幾種勢能進行深入分析,剖析難點,讓學生能夠游刃有余地處理有關勢能的問題。

一、知識點梳理及重構

(一)重力勢能

物體由于被舉高(即地球和地面上的物體的相對位置的變化)而具有的能叫作重力勢能,即Ep=mgh(h為相對參考平面的高度,一般規定地面為參考平面),重力勢能是學生最熟練掌握的一種勢能。物體升高,重力做負功,重力勢能增加;物體降低,重力做正功,重力勢能減少。

(二)彈性勢能

發生彈性形變的物體的各部分之間,由于有彈力的相互作用(即彈性形變的物體各部分間相對位置的變化)具有勢能,這種勢能叫作彈性勢能。在高中階段通用課本,人教版新舊教材均未給出彈性勢能的表達式,但根據高中階段所掌握的知識,彈性勢能的表達式可以推導出來。以下是推導過程:如圖1所示,彈簧右端點位于A點時處于原長,在彈簧拉伸至B點時彈性勢能是多少?圖2為彈簧從A到B彈簧彈力隨形變量的關系。

圖1

圖2

W彈AB=-ΔEpAB=EpA-EpB=-EpB(一般規定原長處彈性勢能為0)

(三)引力勢能

綜上所述，在水利工程中，面板堆石壩因其具有防滲性能強，施工成本低等優點，在水利工程中的應用日漸廣泛，其施工質量的高低也備受社會各界的關注。而面板堆石壩的碾壓技術在選擇過程中，碾壓參數的不同，對面板堆石壩的干密度、滲透性能等的影響也不盡相同。因此，相關工作者在進行面板堆石壩施工過程中，必須重視碾壓技術的選擇，通過科學的試驗和計算，選擇符合當前年水利工程實際情況的碾壓技術，提高面板堆石壩的施工質量，確保水利工程的可持續發展。

(四)電勢能

電勢能區別于以上幾種勢能,電勢能的計算有兩種方式,一種是通過電場力做功,WAB=EqdAB=-ΔEpAB=EpA-EpB,另一種是通過電勢與電勢能之間的關系Ep=φq。有關電場力做功、電勢變化、電勢能變化務必記住一句話:沿著電場線,電勢降低,正電荷的電勢能減小,負電荷的電勢能升高。

有關電勢能,高中階段牽扯到勻強電場電勢能的定量計算和非勻強電場電勢能定性分析兩種。

國際競爭力最弱的是9類產品，比較優勢指數小于0.1。通過對中、約兩國的比較優勢分析，可以發現中國再制成品、機械設備等方面具有優勢，而約旦在原材料等方面具有優勢，中約貿易的互補性較強。

勻強電場的電勢能變化我們根據電場力做功即可求解,WAB=EqdAB=-ΔEpAB=EpA-EpB或Ep=φq。

非勻強電場電勢能的變化,在這我們討論一個點電荷形成的非勻強電場周圍電勢能的表示。(Q表示場源電荷的電荷量,q表示試探電荷的電荷量,規定無窮遠處電勢為0)

新疆和什托洛蓋煤田地震勘探技術使用的成功經驗，推廣到了新疆鄰區及其他地區的煤炭資源勘查工作中，加快了新疆煤炭資源開發進度，提高了報告研究程度和資料可靠程度。

1.零勢能面:重力場通常規定地面為零勢能面,h為物體距地面的高度;引力場規定無窮遠處為零勢能面,r為物體距地心的距離;電場規定無窮遠處為零勢能面,r為距離場源點電荷的距離。

學生初學電場時往往將電場類比重力場,除彈性勢能外,將以上重力場、引力場和點電荷周圍的電場進行類比見下表,加深學生對這幾種場的理解,同時更進一步理解這幾種勢能。

她說，我夢見依舊睡在她臥房旁邊。凌晨時分，工作間里響起織布的聲音，間歇持續，是從小熟悉的聲音。醒不過來，心里想著她已回來，不禁內心釋然。我期待她帶我上路。期待她從背后拿出一束石竹花。她離去后，我便不知道可以跟隨誰。我愛她。在愛她的同時，又輕視她。我站在岸邊旁觀她如何墮落于海水之中，我看到她死去。

幾點理解:

目前對針葉樹種水培技術的研究主要集中在生長調節劑、無機營養液和環境條件等方面，隨著科研的不斷深入，水培技術自動化、篩選優良生根無性系及對生根針葉樹種加強移植管理將成為主要技術突破方向。這些研究對促進水培技術在針葉樹種繁殖中的應用和推廣具有重要意義。

D.將正試探電荷q0從T點移到P點,靜電力做正功

3.引力場和正點電荷電場的對比:①結構基本相同,周圍場的分布特點是一樣的。②可看出物體的質量m體現了物體能的性質,試探電荷的電荷量q體現了試探電荷能的性質,因此能是場中物體的性質,而場勢體現的是場的性質。③這里有負號的不同,原因是引力場中是引力,正電荷周圍的正試探電荷是斥力。

4.以上力包括彈簧彈力均為保守力,即做功只與物體的初末位置有關,與具體路徑無關,同樣勢能也只與相對于參考平面的位置有關。

二、高考考向及具體分析

以上,我們整理了有關重力勢能、彈性勢能、引力勢能和電勢能的知識點,并對高考需要達到的能力進行了補充,下面我們對高考真題進行分析并進一步理解。

(一)重力勢能

它一般較為容易理解,高考中一般也不單獨命題,會以考查多過程的功能關系為重點,在這不單獨討論。

(二)彈性勢能

圖3

A.帶負電

C.運動至a點的加速度大小為2g

開普勒第二定律:

有專家稱乙肝表面抗原(HBsAg與前S1抗原在乙肝病變中一同產生,但是前S1抗原在病情轉歸方面更具優勢性。本研究結果也表明前S1抗原相對于乙肝病毒血清標志物而言其敏感度更高,與專家研究結果相同?？梢?在監測和診斷乙肝疾病上可以使用前S1抗原作為新的標志物和指標[5]。

通過以上研究發現,在街頭無償獻血過程中,通過加強對獻血者的健康宣教,加大對獻血相關知識的宣傳力度,加強對采血人員的培訓,做好獻血者的心理護理工作,營造良好的獻血環境,能夠有效防范獻血不良反應的發生,有利于充分滿足臨床的用血需求。

(三)引力勢能

( )

圖4

【特點】從以上可以看出,高考在引力勢能方面的考向是當作信息題的材料給予考生的,讓考生再以此為已知條件,利用功能關系求解相關問題。

圖5

根據軌道的勢能,對于橢圓軌道我們可知的信息便更多一些。如圖5已知橢圓軌道2近地點離地心R1,遠地點離地心R3,引力常量G,地球質量M,可計算出vA和vB。

橢圓軌道上機械能守恒:

1.識字材料選擇難度化。人教版教材的識字材料文字中大量的韻語、成語、四字詞語雖然有助于學生傳統文化知識水平的提升，但有違背學生識字心理的可能性。見形而知音義，低年級的識字教學應以在學生頭腦中建立字形為重難點，如果此時音義聯系的陌生化再插入其中，無疑是給予識字教學當頭一棒，使之難上加難。這種教學模式違背了第一學段學生的識字心理，有礙于識字教學的順利開展，同樣不利于學生語文學科素養的整體性提升。

由公式1和公式2可得到

馬克思主義與功利主義（實用主義）的論爭也即“問題與主義”之爭，是在科學社會主義傳入中國之后，馬克思主義與反馬克思主義進行的第一次比較著名的論戰，對馬克思主義及其公平思想的傳播產生了較大影響。

C.除無窮遠處外,MN直線上還存在兩個電場強度為零的點

(四)電勢能

【例3】(2020·山東卷·10)真空中有兩個固定的帶正電的點電荷,電荷量不相等。一個帶負電的試探電荷置于二者連線上的O點時,僅在電場力的作用下恰好保持靜止狀態。過O點作兩正電荷連線的垂線,以O點為圓心的圓與連線和垂線分別交于a、c和b、d,如圖6所示。以下說法正確的是( )

圖6

A.a點電勢低于O點

B.b點電勢低于c點

C.該試探電荷在a點的電勢能大于在b點的電勢能

D.該試探電荷在c點的電勢能小于在d點的電勢能

【解析】由題意可知O點合場強為零,可知aO之間電場線由a到O,故a點電勢高于O點電勢,故A錯誤;同理可得,c點電勢高于O點電勢,兩個固定電荷在bO射線上的點電場方向斜向上,故b點電勢低于O點電勢,則b點電勢低于c點,故B正確;a點電勢高于O點電勢,b點電勢低于O點電勢,則a點電勢高于b點,試探電荷為負電荷,故該試探電荷在a點的電勢能小于在b點的電勢能,故C錯誤;根據點電荷電場的對稱分布可得,b、d兩點電勢相同,則c點電勢高于d點,試探電荷為負電荷,則該試探電荷在c點的電勢能小于在d點的電勢能,故D正確。

【例4】(2013·江蘇卷·6)將一電荷量為+Q的小球放在不帶電的金屬球附近,所形成的電場線分布如圖7所示,金屬球表面的電勢處處相等。a、b為電場中的兩點,則( )

圖7

A.a點的電場強度比b點的大

B.a點的電勢比b點的高

C.檢驗電荷-q在a點的電勢能比在b點的大

D.將檢驗電荷-q從a點移到b點的過程中,電場力做負功

【解析】a處的電場線比b處的電場線密集,所以a點的場強大于b點的場強,故A正確;a點的電勢高于金屬球的電勢,金屬球的電勢高于b點的電勢,即a點的電勢比b點的高,故B正確;電勢越高的地方,負電荷具有的電勢能越小,即負電荷在a點的電勢能比在b點小,故C錯誤;由上知,-q在a點的電勢能比在b點小,則把電荷-q從電勢能小的a點移動到電勢能大的b點,電勢能增大,電場力做負功,故D正確。

【例5】(2022·河北卷·6)如圖8,真空中電荷量為2q和-q(q>0)的兩個點電荷分別位于M點與N點,形成一個以MN延長線上O點為球心,電勢為零的等勢面(取無窮遠處電勢為零),P為MN連線上的一點,S為等勢面與直線MN的交點,T為等勢面上的一點,下列說法正確的是( )

圖8

A.P點電勢低于S點電勢

B.T點電場強度方向指向O點

即可得:E3>E2>E1

置身其中，每一位師生都能充分認識到：校園里最美的風景是大家美好的心靈、優雅的舉止和積極向上的正能量，是大家在日常工作、學習和生活中自然流露出的書香氣質和儒雅風范。從而不斷地喚醒廣大師生胸懷大愛，情系校園，心系社會。在教學策略上，李林校長帶領學校領導班子成員深入教研組、深入班級調查研究，不斷尋找適合學生的教育途徑與方法。指導老師們著力培養學生良好的學習習慣和自主學習的能力。通過因材施教，分層考核，多元評價等教育原則和手段引導每一位學生“每天進步一點點”，從而營造“以學習為樂，以進步為榮”的良好氛圍。

連線上:

圖10

注意:

3) 天麻種子的培育。優質天麻為培育優質的天麻種子提供保障，在天麻開花期基質的溫度控制在19～20攝氏度，濕度控制在50%，空氣相對濕度控制在70%，空氣溫度控制為20～23攝氏度，通風換氣，人為補光。因天麻花自身不能授粉，采用人工異株授粉方法，使天麻花結實，產生前果，授粉完成18～20天，果實成熟，適時采收。通過伴萌發菌種植。如暫時不種植，可保存在4攝氏度的冰箱中7天左右，保證種籽有足夠的萌發率。

對照組僅選擇鹽酸二甲雙胍治療,取貴州天安藥業生產的鹽酸二甲雙胍腸溶片(國藥準字H52020960),每日給藥3次,每次0.25g。觀察組在此基礎上聯合應用吡格列酮治療,取四川迪康科技藥業生產的鹽酸吡格列酮片(國藥準字H20052156),每日給藥1次,每次2片。兩組均連續用藥30天,觀察血糖及糖化血紅蛋白水平變化。

中華民族遠古不同的部落有不同的圖騰，在部落融合的過程中，其圖騰也實現融合。中華民族主要圖騰龍和鳳均是融合了諸多動物元素的產物。良渚人對鳥的崇拜應看成是中華民族鳳崇拜的先聲。

不等量異種電荷連線上除無窮遠處還有兩點電勢為0,一點為連線間,另一點為連線外側靠近電荷量小的電荷。除無窮遠有一處電場強度為0,靠近電荷量小的電荷。

以上為電勢和電勢能相關高考真題的深度剖析。在我們知道了點電荷周圍的電勢表達式,則任何由點電荷組成的疊加場都可用場強疊加、電勢疊加來分析場強的大小和方向、電勢的大小,包括電勢能變化、電場力作用的情況。

三、總結

《中國高考評價體系》的正式頒布標志著我國高考進入了一個無考綱的新時代,高考對素養能力的考查成為命題的重點,單從與勢能有關的高考真題考查方向,比如例2、例3、例5以及2022年重慶卷第8題可以窺見在新課改下高考發生了變化,定積分的微元和極限思想是高中階段學生必須掌握的物理核心素養之一。高考改革后獨立自主命題的省份,高考中信息題的比例大大增加,信息題背后有與當今社會最前沿的科技結合的命題,也有超越高中課本的新定義,這對如今學生的能力要求大大提高。作為一線教師在日常教學中不能急功近利讓學生記憶一些所謂的二級公式,需要抓物理核心思想的本質,要帶著學生多見多了解一些科技前沿。