2019-2020高中物理 第四章 机械能和能源 核心素养评价案例课件 粤教版必修2

核心素养评价案例第四章【核心素养·样题示范】情境如图所示,水平传送带上A、B两端点间距L=4m,半径R=1m的光滑半圆形轨道固定于竖直平面内,下端与传送带B相切。传送带以v0=4m/s的速度沿图示方向匀速运动,质量m=1kg的小滑块由静止放到传送带的A端,经一段时间运动到B端,滑块与传送带间的动摩擦因数μ=0.5,g取10m/s2。设问(1)求滑块到达B端的速度。(2)求滑块由A运动到B的过程中,滑块与传送带间摩擦产生的热量。(3)仅改变传送带的速度,其他条件不变,计算说明滑块能否通过圆轨道最高点C,如果不能,可以采取什么措施?【解析】(1)滑块在传送带上先向右做加速运动,设当速度为v=v0时已运动的距离为x,根据动能定理,有:μmgx=解得:x=1.6mL所以滑块到达B端时的速度为4m/s。201mv02(2)设滑块与传送带发生相对运动的时间为t,则:v0=μgt滑块与传送带之间产生的热量:Q=μmg(v0t-x)解得:Q=8J。(3)设滑块通过最高点C的最小速度为vC经过C点,根据向心力公式,有:mg=从B到C过程,根据动能定理,有:-mg·2R=解得:vB=m/s2CmvR22CB11mvmv2250从A到B过程,若滑块一直加速,根据动能定理,有:μmgL=-0解得:vm=m/s由于速度vmvB,所以仅改变传送带的速度,滑块不能通过圆轨道最高点。2m1mv240在传送带转动速度足够大的情况下,vm与传送带的长度有关,所以可以采取的措施有:增大传送带的长度。答案:(1)4m/s(2)8J(3)见解析【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“物体在传送带上”的运动情境中,应用所学过的常见的传送带模型。设问(2):科学思维——水平3能在给定的问题情境中根据物体间的“相对运动”,选用所学过的恰当的两个过程模型——匀速直线运动和匀加速直线运动,通过推理,获得结论。设问(3):科学思维——水平3科学态度与责任——水平3能对常见的“圆周运动”的临界问题进行分析,获得结论并作出解释,形成较强地学习和研究物理的兴趣,提升社会责任感。【素养达成任务要求】设问(1):任务1:小滑块放在传送带上后,相对传送带向哪个方向运动,所受摩擦力的方向是向左还是向右?提示:小滑块相对传送带向左运动,所受滑动摩擦力的方向向右。任务2:小滑块一直做匀加速运动吗?小滑块的速度如何变化?提示:不是,小滑块先做匀加速,再做匀速运动。设问(2):任务1:滑块与传送带产生相对滑动的时间与什么因素有关。提示:与动摩擦因数和传送带的速度有关。任务2:滑块与传送带间摩擦产生热量与什么因素有关?提示:与滑动摩擦力大小和相对滑动距离有关。设问(3):任务1:滑块通过C点时的速度与什么因素有关?提示:在C点,根据重力完全提供向心力,可知,C点速度与半圆轨道的半径有关。任务2:滑块通过B点的最大速度与什么因素有关?提示:在传送带转动速度足够大的情况下,与传送带的长度有关。