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(共30张PPT)
　　　　　　
核心素养提升(四)
一　新教材经典素材
[素材展示]
新教材人教版必修第二册第五章第12页拓展学习——用传感器和计算机描绘物体做平抛运动的轨迹
设计原理如图所示，物体A在做平抛运动，它能够在竖直平面内向各个方向同时发射超声波脉冲和红外线脉冲。在它运动的平面内安放着超声—红外接收装置B。B盒装有B1、B2两个超声—红外接收器，并与计算机相连。B1、B2各自测出收到超声脉冲和红外脉冲的时间差，并由此算出它们各自与物体A的距离。从图可以看出，在这两个距离确定之
　　　　　　
后，由于B1、B2两处的距离是已知的，所以物体A的位置也就确定了。计算机可以即时给出A的坐标。除此之外，计算机还能直接给出平抛运动的初速度等其他物理量。
　　　　　　
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1．(2022·山东青岛期末)如图甲所示，研究平抛运动规律的实验装置放置在水平桌面上，利用光电门传感器和碰撞传感器可以测得小球的水平初速度v0和飞行时间t，底板上的标尺可以测得水平位移d。
　　　　　　
(1)控制斜槽轨道的水平槽口高度h不变，让小球从斜槽的不同高度处滚下，以不同的速度冲出水平槽口。下列说法正确的是________。
A．落地点的水平距离d与初速度v0成反比
B．落地点的水平距离d与初速度v0成正比
C．飞行时间t与初速度v0大小无关
D．飞行时间t与初速度v0成正比
　　　　　　
BC
(2)另一位同学做实验时根据实验画出的平抛小球的运动轨迹如图乙所示，O为抛出点。在轨迹上任取两点A、B，分别测得A点的竖直坐标y1＝4.90 cm、B点的竖直坐标y2＝44.10 cm，A、B两点水平坐标间的距离Δx＝40.00 cm，g取9.80 m/s2，则平抛小球的初速度 v0为________m/s。
　　　　　　
2.0
　　　　　　
2．如图所示，研究平抛运动规律的实验装置放置在水平桌面上，利用光电门传感器和碰撞传感器可测得小球的水平初速度和飞行时间，底板上的标尺可以测得水平位移。保持水平槽口距底板高度h＝0.420 m不变。改变小球在斜槽导轨上下滑的起始位置，测出小球做平抛运动的初速度v0、飞行时间t和水平位移d，记录在表中。
　　　　　　
(1)由表中数据可知，在h一定时，小球水平位移d与其初速度v0成________。
正比
查，实验及测量无误，其原因是__________________________________
________ 。
(3)另一位同学分析并纠正了上述偏差后，另做了这个实验，竟发现测量值t′依然大于自己得到的理论值t理′，但二者之差在3～7 ms之间，且初速度越大差值越小。对实验装置的安装进行检查，确认斜槽槽口与底座均水平，则导致偏差的原因是___________________________________
____________________________________________________________________________________________________________________________。
　　　　　　
计算时重力加速度取值(10 m/s2)大于
实际值
解析：(1)由题表中数据可知，h一定时，小球的水平位移d与初速度v0成正比。
(2)该同学计算时重力加速度取的是10 m/s2，一般情况下应取9.8 m/s2，从而导致约3 ms的偏差。
(3)小球直径过大、小球飞过光电门需要时间或光电门传感器置于槽口的内侧，使测量值大于理论值。
答案：　(3)见解析
二　情境化主题突破
[情境展示]
天体运动是牛顿运动定律的延伸，以万有引力提供向心力为背景，考查圆周运动的基本规律及高中阶段与生活、科技、航空航天、卫星导航等结合紧密的知识点。
资料1　空间站建设
中国载人空间站，简称中国空间站，是一个在轨组装成的具有中国特色的空间实验室系统。初期将建造三个舱段，包括一个核心舱和两个
　　　　　　
实验舱，每个规模20多吨。基本构型为T字形，核心舱居中，实验舱Ⅰ和实验舱Ⅱ分别连接于两侧。核心舱前端设两个对接口，接纳载人太空船对接和停靠；后端设后向对接口，用于货运飞船停靠补给。站上设气闸舱用于太空人出舱，配置机械臂用于辅助对接、补给、出舱和科学实验。
2021年4月29日，长征五号B遥二火箭把天和核心舱精准送入预定轨道。后续，长征五号B系列火箭还要将实验舱——“问天”和“梦天”发射升空，与天和核心舱完成对接，直至建成完整的空间站。
　　　　　　
资料2　北斗导航系统
中国北斗卫星导航系统(BeiDou Navigation Satellite System，BDS)是中国自行研制的全球卫星导航系统，是继美国全球定位系统(GPS)、俄罗斯格洛纳斯卫星导航系统(GLONASS)之后第三个成熟的卫星导航系统。北斗卫星导航系统(BDS)和美国GPS、俄罗斯GLONASS、欧盟GALILEO，是联合国卫星导航委员会已认定的供应商。
北斗卫星导航系统由空面段、地面段和用户段三部分组成，可在全球范围内全天候、全天时为各类用户提供高精度高可靠定位、导航、授时服务，并具短报文通信能力，已经初步具备区域导航、定位和授时能力，定位精度10米，测速精度0.2米/秒，授时精度10纳秒。
2018年12月26日，“北斗三号”基本系统开始提供全球服务。2019年9月，北斗系统正式向全球提供服务，在轨39颗卫星中包括21颗“北斗三号”卫星：有18颗运行于中圆轨道、1颗运行于地球静止轨道、2颗运行于倾斜地球同步轨道。2019年9月23日5时10分，在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭，成功发射第四十七、四十八颗北斗导航卫星。2019年11月5日凌晨1点43分，成功发射第四十九颗北斗导航卫星，“北斗三号”系统最后一颗倾斜地球同步轨道(IGSO)卫星全部发射完毕，12月16日15时22分，在西昌卫星发射中心以“一箭双星”方式成功发射第五十二、五十三颗北斗导航卫星。至此，所有中圆地球轨道卫星全部发射完毕。
　　　　　　
2020年3月9日19时55分，中国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭，成功发射北斗系统第五十四颗导航卫星。2020年6月23日9时43分，我国在西昌卫星发射中心用长征三号
乙运载火箭，成功发射北斗系统第五十五颗导
航卫星，暨北斗三号最后一颗全球组网卫星。
至此，北斗三号全球卫星导航系统星座部署比
原计划提前半年全面完成。
资料3　火星探测
火星探测是指人类通过向火星发射空间探测
器，对火星进行的科学探测活动。 中国于2020
年实施首次火星探测任务，后续还将实施3次深
空探测任务。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着陆，在火星上首次留下中国印迹，迈出了我国星际探测征程的重要一步。
　　　　　　
[情境链接]
1．神舟八号飞船与天宫一号目标飞行器成功实现了对接。对接前，它们在离地面三百多公里的同一轨道上一前一后绕地球做匀速圆周运动，则(　　)
A．它们的运行速度相同
B．它们的加速度小于9.8 m/s2
C．运行的周期可能大于24小时
D．若神舟八号点火加速，即可与天宫一号实现对接
B
　　　　　　
　　　　　　
2．大喇叭滑梯是游客非常喜爱的大型水上游乐设施，一次最多可坐4人的浮圈，从高为h的平台由静止开始沿滑梯滑行，到达底部时水平冲入半径为R开口向上的碗状盆体中，做半径逐渐减小的圆周运动。重力加速度为g。下列说法正确的是(　　)
　　　　　　
答案：D
3．(2021·浙江卷)空间站在地球外层的稀薄大气中绕行，因气体阻力的影响，轨道高度会发生变化。空间站安装有发
动机，可对轨道进行修正。图中给出了国际空间
站在2020.02～2020.08期间离地高度随时间变化
的曲线，则空间站(　　)
A．绕地运行速度约为2.0 km/s
B．绕地运行速度约为8.0 km/s
C．在4月份绕行的任意两小时内机械能可视为守恒
D．在5月份绕行的任意两小时内机械能可视为守恒
　　　　　　
D
解析：近地卫星的运行速度为7.9 km/s，地球同步卫星的运行速度为3.1 km/s，此空间站的运行速度v应满足的条件为3.1 km/s4．(2022·湖北襄阳五中高三模拟)我国首次发
射的火星探测器天问一号经过长达半年的航行，于
2021年2月10日成功被火星引力捕获，绕火星赤道
平面椭圆轨道Ⅰ运行(如图所示)。为了观测火星的
南北极，2月15日探测器运行到轨道Ⅰ的远火点，短时间内启动探测器上发动机，成功实施了轨道平面机动，完成“侧手翻”，转移到与轨道Ⅰ平面垂直的椭圆轨道Ⅱ上运行。假设变轨前后两椭圆轨道的近火点P与远火点Q相同，远火点距离火星中心距离为r，探测器在远火点的速率为v，忽略探测器在Q点的变轨时间且变轨后发动机关闭，不考虑阻力、其他天体的影响。下列说法正确的是(　　)
　　　　　　
解析：探测器在远火点Q变轨前后瞬间的速度大小均为v，受到火星的万有引力与v垂直，万有引力不做功，由动能定理知，发动机对探测器做的总功为零，选项A错误；由矢量的运算法则知，变轨过程中，
　　　　　　
答案：B

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