20版物理《学习方略》必修二浙江配套课件：核心素养评价案例.7.pptVIP

核心素养评价案例 第七章 【核心素养·样题示范】 情境　公园里的过山车既惊险又刺激,给人们留下了深 刻的印象。某物理兴趣小组制作了一个类似过山车的 游戏装置,其简化模型如图乙所示。选手在A点用一弹 射装置可将小滑块以水平速度弹射出去,沿水平直轨道 运动到B点后,进入半径R=0.3 m的光滑竖直圆形轨道, 运行一周后自B点向C点运动,C点右侧有一陷阱,C、D两 点的竖直高度差h=0.2 m,水平距离s=0.6 m,水平轨道AB长为L1=1 m,BC长为L2=2.6 m,小滑块与水平轨道间的动摩擦因数μ=0.5,重力加速度g取10 m/s2。 设问 (1)若小滑块恰能通过圆形轨道的最高点,求小滑块在A点被弹射出时的速度大小。 (2)若游戏规则为小滑块沿着圆形轨道运行一周后只要不掉进陷阱即为选手获胜。求获胜选手在A点将小滑块弹射出的速度大小的范围。 (3)当圆形轨道的最低点B向A点移动(B点仍在A、C间的位置),其他条件不变,要使小滑块通过圆周后能越过陷阱,则小滑块在A点被弹射出去的最小速度会变化吗? 【解析】(1)设小滑块恰能通过圆形轨道最高点时的速 度为v,由牛顿第二定律有 mg=m 从B点到最高点,小滑块机械能守恒,有 由A点到B点由动能定理得 由以上三式解得小滑块在A点的速度为v1=5 m/s。 (2)若小滑块刚好停在C处,从A到C点由动能定理得 -μmg(L1+L2)=0- 解得A点的速度为v2=6 m/s 若小滑块停在BC段,应满足5 m/s≤vA≤6 m/s 若小滑块能通过C点并恰好越过陷阱,利用平抛运动规 律有竖直方向: h= gt2, 水平方向:s=vCt 从A点到C点由动能定理得 -μmg(L1+L2)= 解得v3=3 m/s 所以初速度的范围需满足 5 m/s≤vA≤6 m/s或vA≥3 m/s。 (3)由以上分析知,当小滑块在A点被弹射出去的最小速 度vA =3 m/s时,小滑块通过圆周后,运动到C点做平抛 运动恰好落在D点。若B点位置向A点移动,当小滑块在A 点被弹射出的最小速度仍为vA =3 m/s时,小滑块能通 过圆周,且到达C点时的速度不变,滑块在C点平抛后仍落 在D点。故小滑块在A点被弹射出去的最小速度不会变化。 答案:(1)5 m/s　(2)5 m/s≤vA≤6 m/s或vA≥ 3 m/s　(3) 不变 【案例评析·素养任务】 【素养及质量水平评析】 设问(1):科学思维——水平2 能在熟悉的“过山车”情境中,应用所学过的常见的圆周运动与平抛运动模型。 设问(2):科学思维——水平3 科学态度与责任——水平3 能在熟悉的问题情境中根据游戏获胜的规则,运用所学过的圆周运动和平抛运动,通过推理分析出两个临界状态,获得结论。 设问(3):科学思维——水平3 科学态度与责任——水平3 能对竖直平面内的圆周运动与平抛运动的双临界状态进行分析,对小滑块在A点射出去的最小速度会随B点位置变化作出定性解释,形成较强的学习和研究物理的兴趣,提升学术责任感。