2022年高考物理一轮复习第五章机械能习题课新教材真情境折射出的命题新导向学案新人教版.doc

PAGE 6 - 习题课　新教材、真情境折射出的命题新导向 (一)变力做功在动能定理中的应用 (选自人教版新教材必修第二册P88) 　　 [精要解读] 1．运动员踢球时脚对球的力，子弹打穿木板时子弹所受的阻力都是变力。 2．应用动能定理可以计算运动员踢球对足球做的功，也可以计算子弹射穿木板过程中受到的平均阻力。 [创新训练] 1．运动员把质量为400 g的足球踢出后，某人观察它在空中的飞行情况，估计上升的最大高度是5 m，在最高点的速度为20 m/s。不考虑空气阻力，g取10 m/s2。请你根据以上数据，估计运动员踢球时对足球做的功是(　　) A．20 J　　 　B．80 J　　 　C．60 J　 　　D．100 J 解析：选D　设运动员踢球时对球做的功为W，根据动能定理W－mgh＝eq \f(1,2)mv2，解得W＝100 J，D正确。 2．质量为8 g的子弹，以300 m/s的速度射入厚度为5 cm的固定木板，射穿后的速度是100 m/s。子弹射穿木板的过程中受到的平均阻力是(　　) A．3 200 N　　 　B．6 400 N C．3 600 N D．4 000 N 解析：选B　设子弹所受平均阻力为f，根据动能定理有，－f·d＝eq \f(1,2)mv22－eq \f(1,2)mv12，解得f＝6 400 N，故B正确。 (二)研究沿斜面下滑物体的机械能 (选自人教版新教材必修第二册P97) 　　 [精要解读] 1．利用气垫导轨和数字计时器记录下滑块沿光滑斜面下滑的运动过程。 2．测量滑块下降的高度Δh和初末速度v1、v2就可以验证机械能是否守恒。 [创新训练] 1．某实验小组利用如图所示的实验装置来验证钩码和滑块所组成的系统机械能守恒，装置中的气垫导轨工作时可使滑块悬浮起来，以减小滑块运动过程中的阻力。实验前已调整气垫导轨底座保持水平，实验中测量出的物理量有：钩码的质量m、滑块的质量M、滑块上遮光条由图示初始位置到光电门的距离x。 (1)若用游标卡尺测得遮光条的宽度为d，实验时挂上钩码，将滑块从图示初始位置由静止释放，由计时器读出遮光条通过光电门的时间Δt，则可计算出滑块经过光电门时的速度为________。 (2)要验证系统的机械能守恒，除了已经测量出的物理量外，还需要知道________________。 (3)本实验通过比较________和____________(用物理量符号表示)在实验误差允许的范围内相等，即可验证系统的机械能守恒。 解析：(1)根据极短时间内的平均速度等于瞬时速度，可知滑块经过光电门的速度v＝eq \f(d,Δt)。 (2)以钩码和滑块所组成的系统为研究对象，其重力势能的减少量为mgx，系统动能的增加量为eq \f(1,2)(M＋m)v2＝eq \f(1,2)(M＋m)eq \f(d2,Δt2)，可知还需要知道当地的重力加速度。 (3)验证重力势能的减少量mgx和动能的增加量eq \f(d2,2Δt2)(M＋m)是否相等即可。 答案：(1)eq \f(d,Δt)　(2)当地的重力加速度　(3)mgx　eq \f(d2,2Δt2)(M＋m) 2．某研究性学习小组利用气垫导轨验证机械能守恒定律，实验装置如图甲所示。在气垫导轨上相隔一定距离的两处安装两个光电传感器A、B，滑块P上固定一遮光条，若光线被遮光条遮挡，光电传感器会输出高电压，两光电传感器采集数据后与计算机相连。滑块在细线的牵引下向左加速运动，遮光条经过光电传感器A、B时，通过计算机可以得到如图乙所示的电压U随时间t变化的图像。 (1)实验前，接通气源，将滑块(不挂钩码)置于气垫导轨上，轻推滑块，当图乙中的Δt1________Δt2(选填“”“＝”或“”)时，说明气垫导轨已经水平。 (2)用游标卡尺测遮光条宽度d，测量结果如图丙所示，则d＝________ mm。 (3)滑块P用细线跨过气垫导轨左端的定滑轮与钩码Q相连，钩码Q的质量为m。将滑块P由图甲所示位置释放，通过计算机得到的图像如图乙所示，若Δt1、Δt2和d已知，要验证滑块和钩码组成的系统机械能是否守恒，还应测出____________________(写出物理量的名称及符号)。 (4)若上述物理量间满足关系式____________________，则表明在上述过程中，滑块和钩码组成的系统机械能守恒。 解析：(1)实验前，接通气源，将滑块(不挂钩码)置于气垫导轨上，轻推滑块，当题图乙中的Δt1＝Δt2时，说明滑块已经匀速运动，说明气垫导轨已经水平。 (2)用游标卡尺测遮光条宽度d，由题图知d＝5.0 mm。 (3)滑块经过两个光电门的速度分别为：eq \f(d,Δt2)和eq \f(d,Δt1)，钩码重力势能的减少量为mgL，要验证的关系是mgL＝eq \f(1