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2024年高考物理第一轮复习课件：章末提升 核心素养提升(六)
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这是一份2024年高考物理第一轮复习课件：章末提升 核心素养提升(六)，共23页。PPT课件主要包含了答案B，答案4ms等内容，欢迎下载使用。
一 新教材经典素材[素材展示]新教材人教版选择性必修第一册第一章第9页STSE——汽车碰撞实验汽车安全性能是当今衡量汽车品质的重要指标。实车碰撞试验是综合评价汽车安全性能最有效的方法，也是各国政府检验汽车安全性能的强制手段之一。1998年6月18日，国产轿车在清华大学汽车工程研究所进行的整车安全性碰撞试验取得成功，被誉为“中国轿车第一撞”。从此，我国汽车的整车安全性碰撞试验开始与国际接轨。
当汽车以50 km/h左右的速度撞向刚性壁障时，撞击使汽车的动量瞬间变到0，产生了极大的冲击力(如图)。“轰”的一声巨响之后，载着模拟乘员的崭新轿车眨眼间被撞得短了一大截。技术人员马上查看车辆受损情况：安全气囊是否爆开？安全带是否发挥了作用？前挡风玻璃是否破碎？“乘员”是否完好无损？车门是否能够正常开启？……还要取出各种传感器，作进一步处理，通过计算机得到碰撞试验的各项数据。
[素材链接]1．汽车碰撞试验是综合评价汽车安全性能的有效方法之一。设汽车在碰撞过程中受到的平均撞击力达到某个临界值F0时，安全气囊爆开。在某次试验中，质量m1＝1 600 kg的试验车以速度v1＝36 km/h正面撞击固定试验台，经时间t1＝0.10 s碰撞结束，车速减为零，此次碰撞安全气囊恰好爆开，则在本次试验中汽车受到试验台的冲量I0的大小和F0的大小分别为(忽略撞击过程中地面阻力的影响。)( )
A．I0＝5.76×104 N·s，F0＝1.6×105 NB．I0＝1.6×104 N·s，F0＝1.6×105 NC．I0＝1.6×105 N·s，F0＝1.6×105 ND．I0＝5.76×104 N·s，F0＝3.2×105 N
2．一辆质量为2 200 kg的汽车正在以26 m/s的速度行驶，如果驾驶员紧急制动，可在3.8 s内使车停下，如果汽车撞到坚固的墙上，则会在0.22 s 内停下，下列判断正确的是( )A．汽车紧急制动过程动量的变化量大B．汽车撞到坚固的墙上动量的变化量大C．汽车紧急制动过程受到的平均作用力约为15 000 ND.汽车撞到坚固的墙上受到的平均作用力约为15 000 N
3．(2018·全国Ⅱ卷)汽车A在水平冰雪路面上行驶。驾驶员发现其正前方停有汽车B，立即采取制动措施，但仍然撞上了汽车B。两车碰撞时和两车都完全停止后的位置如图所示，碰撞后B车向前滑动了4.5 m，A车向前滑动了2.0 m。已知A和B的质量分别为2.0×103 kg和1.5×103 kg，两车与该冰雪路面间的动摩擦因数均为0.10，两车碰撞时间极短，在碰撞后车轮均没有滚动，重力加速度大小g取10 m/s2。求：(1)碰撞后的瞬间B车速度的大小；(2)碰撞前的瞬间A车速度的大小。
解析：(1)设B车的质量为mB，碰后加速度大小为aB，根据牛顿第二定律有μmBg＝mBaB ①式中μ是汽车与路面间的动摩擦因数。设碰撞后瞬间B车速度的大小为vB′，碰撞后滑行的距离为sB，由运动学公式有vB′2＝2aBsB ②联立①②式并利用题给数据得
vB′＝3.0 m/s ③(2)设A车的质量为mA，碰后加速度大小为aA，根据牛顿第二定律有μmAg＝mAaA ④设碰撞后瞬间A车速度的大小为vA′，碰撞后滑行的距离为sA，由运动学公式有vA′2＝2aAsA ⑤设碰撞前瞬间A车速度的大小为vA。两车在碰撞过程中动量守恒，有
mAvA＝mAvA′＋mBvB′ ⑥联立③④⑤⑥式并利用题给数据得vA＝4.25 m/s。 答案：(1)3.0 m/s (2)4.25 m/s
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 火箭发射要使一个物体从静止开始运动，必须有力作用在物体上，并且作用一定时间T。要使火箭发射，就必须有冲量作用在火箭上。这种冲量是通过燃气的爆炸而产生的。
随着科技的不断发展，科学家们已经发明制造了各种型号的火箭，这些火箭内部构造互不相同而且都相当复杂。但是不管这些火箭内部构造有多复杂，其主要部分都可以归纳为壳体和燃料。壳体是圆筒形的，前端是封闭的尖端，后端有尾喷管，燃料燃烧产生的高温高压燃气从尾喷管迅速喷出，火箭就向前飞去。
发射火箭由地面控制中心倒计数到零便下令第一级火箭发动机点火，加速飞行段由此开始了，经过几十秒钟，运载火箭开始按预定程序缓慢向预定方向转变，100多秒钟后，在70公里左右高度，第一级火箭发动机关机分离，第二级接着点火，继续加速飞行，这时火箭已飞出稠密大气层，可按程序抛掉卫星的整流罩。在火箭达到预定速度和高度时，第三级火箭发动机关机，至此加速飞行段结束。随后，运载火箭靠已获得的能量，在地球引力作用下，开始惯性飞行段，直到与预定轨道相切的位置止。此时第三级火箭发动机点火，开始了最后加速段飞行，当加速到预定速度时第三级发动机关机，火箭的运载使命就全部完成了。
资料2 航天员太空行走太空行走(Walking in space)又称为出舱活动，是载人航天的一项关键技术，是载人航天工程在轨道上安装大型设备、进行科学实验、施放卫星、检查和维修航天器的重要手段。要实现太空行走这一目标，需要诸多的特殊技术保障。
帮助航天员怀特实现太空行走的是自足式手提机动喷射器。这个装置主要由两个氧气储罐和一个压力调节器组成，重3.4千克，其中高压氧气推进剂重约0.13千克。它每秒能产生约181牛的推力，速度为1.82米/秒，相当于普通人慢跑的速度。该装置有3个喷管，2个喷管对着后方，1个喷管对着前方。开动对着后方的2个喷管，即可推着航天员向前移动，开动对着前方的1个喷管，即可停止移动。
[情境链接]1．我国的“长征”系列运载火箭已经成功发射了数百颗不同用途的卫星。火箭升空过程中向后喷出高速气体，从而获得较大的向前速度。火箭飞行所能达到的最大速度是燃料燃尽时火箭获得的最终速度。影响火箭最大速度的因素是 ( )A．火箭向后喷出的气体速度B．火箭开始飞行时的质量C．火箭喷出的气体总质量D．火箭喷出的气体速度和火箭始、末质量比
2．课外科技小组制作一只“水火箭”，用压缩空气压出水流使火箭运动。假如喷出的水流流量保持为2×10－4 m3/s，喷出速度保持为对地10 m/s。启动前火箭总质量为1.4 kg，则启动2 s末火箭的速度可以达到多少？(已知火箭沿水平轨道运动且阻力不计，水的密度是103 kg/m3)
3．一个连同装备总质量为M＝100 kg的航天员，在距离飞船x＝45 m处与飞船处于相对静止状态，航天员背着装有质量为m0＝0.5 kg氧气的贮气筒。筒上装有可以使氧气以v＝50 m/s的速度喷出的喷嘴，航天员必须向着返回飞船的相反方向放出氧气，才能回到飞船，同时又必须保留一部分氧气供途中呼吸用，航天员呼吸的耗氧率为Q＝2.5×10－4 kg/s，不考虑喷出氧气对设备及航天员总质量的影响，则： (1)瞬时喷出多少氧气，航天员才能安全返回飞船？ (2)为了使总耗氧量最低，应一次喷出多少氧气？返回时间又是多少？
解析：(1)由题述可知所求的喷出氧气的质量m应有一个范围，若m太小，航天员获得的速度也小，虽贮气筒中剩余的氧气较多，但由于返回飞船所用的时间太长，将无法满足他途中呼吸所用，若m太大，航天员获得的速度虽然大了，而筒中氧气太少，也无法满足其呼吸作用，所以m对应的最小和最大两个临界值都应是氧气恰好用完的情况，设瞬间喷出氧气质量为m时，航天员恰能安全返回，根据动量守恒定律可得mv＝Mv′ ①
一 新教材经典素材[素材展示]新教材人教版选择性必修第一册第一章第9页STSE——汽车碰撞实验汽车安全性能是当今衡量汽车品质的重要指标。实车碰撞试验是综合评价汽车安全性能最有效的方法，也是各国政府检验汽车安全性能的强制手段之一。1998年6月18日，国产轿车在清华大学汽车工程研究所进行的整车安全性碰撞试验取得成功，被誉为“中国轿车第一撞”。从此，我国汽车的整车安全性碰撞试验开始与国际接轨。
当汽车以50 km/h左右的速度撞向刚性壁障时，撞击使汽车的动量瞬间变到0，产生了极大的冲击力(如图)。“轰”的一声巨响之后，载着模拟乘员的崭新轿车眨眼间被撞得短了一大截。技术人员马上查看车辆受损情况：安全气囊是否爆开？安全带是否发挥了作用？前挡风玻璃是否破碎？“乘员”是否完好无损？车门是否能够正常开启？……还要取出各种传感器，作进一步处理，通过计算机得到碰撞试验的各项数据。
[素材链接]1．汽车碰撞试验是综合评价汽车安全性能的有效方法之一。设汽车在碰撞过程中受到的平均撞击力达到某个临界值F0时，安全气囊爆开。在某次试验中，质量m1＝1 600 kg的试验车以速度v1＝36 km/h正面撞击固定试验台，经时间t1＝0.10 s碰撞结束，车速减为零，此次碰撞安全气囊恰好爆开，则在本次试验中汽车受到试验台的冲量I0的大小和F0的大小分别为(忽略撞击过程中地面阻力的影响。)( )
A．I0＝5.76×104 N·s，F0＝1.6×105 NB．I0＝1.6×104 N·s，F0＝1.6×105 NC．I0＝1.6×105 N·s，F0＝1.6×105 ND．I0＝5.76×104 N·s，F0＝3.2×105 N
2．一辆质量为2 200 kg的汽车正在以26 m/s的速度行驶，如果驾驶员紧急制动，可在3.8 s内使车停下，如果汽车撞到坚固的墙上，则会在0.22 s 内停下，下列判断正确的是( )A．汽车紧急制动过程动量的变化量大B．汽车撞到坚固的墙上动量的变化量大C．汽车紧急制动过程受到的平均作用力约为15 000 ND.汽车撞到坚固的墙上受到的平均作用力约为15 000 N
3．(2018·全国Ⅱ卷)汽车A在水平冰雪路面上行驶。驾驶员发现其正前方停有汽车B，立即采取制动措施，但仍然撞上了汽车B。两车碰撞时和两车都完全停止后的位置如图所示，碰撞后B车向前滑动了4.5 m，A车向前滑动了2.0 m。已知A和B的质量分别为2.0×103 kg和1.5×103 kg，两车与该冰雪路面间的动摩擦因数均为0.10，两车碰撞时间极短，在碰撞后车轮均没有滚动，重力加速度大小g取10 m/s2。求：(1)碰撞后的瞬间B车速度的大小；(2)碰撞前的瞬间A车速度的大小。
解析：(1)设B车的质量为mB，碰后加速度大小为aB，根据牛顿第二定律有μmBg＝mBaB ①式中μ是汽车与路面间的动摩擦因数。设碰撞后瞬间B车速度的大小为vB′，碰撞后滑行的距离为sB，由运动学公式有vB′2＝2aBsB ②联立①②式并利用题给数据得
vB′＝3.0 m/s ③(2)设A车的质量为mA，碰后加速度大小为aA，根据牛顿第二定律有μmAg＝mAaA ④设碰撞后瞬间A车速度的大小为vA′，碰撞后滑行的距离为sA，由运动学公式有vA′2＝2aAsA ⑤设碰撞前瞬间A车速度的大小为vA。两车在碰撞过程中动量守恒，有
mAvA＝mAvA′＋mBvB′ ⑥联立③④⑤⑥式并利用题给数据得vA＝4.25 m/s。 答案：(1)3.0 m/s (2)4.25 m/s
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 火箭发射要使一个物体从静止开始运动，必须有力作用在物体上，并且作用一定时间T。要使火箭发射，就必须有冲量作用在火箭上。这种冲量是通过燃气的爆炸而产生的。
随着科技的不断发展，科学家们已经发明制造了各种型号的火箭，这些火箭内部构造互不相同而且都相当复杂。但是不管这些火箭内部构造有多复杂，其主要部分都可以归纳为壳体和燃料。壳体是圆筒形的，前端是封闭的尖端，后端有尾喷管，燃料燃烧产生的高温高压燃气从尾喷管迅速喷出，火箭就向前飞去。
发射火箭由地面控制中心倒计数到零便下令第一级火箭发动机点火，加速飞行段由此开始了，经过几十秒钟，运载火箭开始按预定程序缓慢向预定方向转变，100多秒钟后，在70公里左右高度，第一级火箭发动机关机分离，第二级接着点火，继续加速飞行，这时火箭已飞出稠密大气层，可按程序抛掉卫星的整流罩。在火箭达到预定速度和高度时，第三级火箭发动机关机，至此加速飞行段结束。随后，运载火箭靠已获得的能量，在地球引力作用下，开始惯性飞行段，直到与预定轨道相切的位置止。此时第三级火箭发动机点火，开始了最后加速段飞行，当加速到预定速度时第三级发动机关机，火箭的运载使命就全部完成了。
资料2 航天员太空行走太空行走(Walking in space)又称为出舱活动，是载人航天的一项关键技术，是载人航天工程在轨道上安装大型设备、进行科学实验、施放卫星、检查和维修航天器的重要手段。要实现太空行走这一目标，需要诸多的特殊技术保障。
帮助航天员怀特实现太空行走的是自足式手提机动喷射器。这个装置主要由两个氧气储罐和一个压力调节器组成，重3.4千克，其中高压氧气推进剂重约0.13千克。它每秒能产生约181牛的推力，速度为1.82米/秒，相当于普通人慢跑的速度。该装置有3个喷管，2个喷管对着后方，1个喷管对着前方。开动对着后方的2个喷管，即可推着航天员向前移动，开动对着前方的1个喷管，即可停止移动。
[情境链接]1．我国的“长征”系列运载火箭已经成功发射了数百颗不同用途的卫星。火箭升空过程中向后喷出高速气体，从而获得较大的向前速度。火箭飞行所能达到的最大速度是燃料燃尽时火箭获得的最终速度。影响火箭最大速度的因素是 ( )A．火箭向后喷出的气体速度B．火箭开始飞行时的质量C．火箭喷出的气体总质量D．火箭喷出的气体速度和火箭始、末质量比
2．课外科技小组制作一只“水火箭”，用压缩空气压出水流使火箭运动。假如喷出的水流流量保持为2×10－4 m3/s，喷出速度保持为对地10 m/s。启动前火箭总质量为1.4 kg，则启动2 s末火箭的速度可以达到多少？(已知火箭沿水平轨道运动且阻力不计，水的密度是103 kg/m3)
3．一个连同装备总质量为M＝100 kg的航天员，在距离飞船x＝45 m处与飞船处于相对静止状态，航天员背着装有质量为m0＝0.5 kg氧气的贮气筒。筒上装有可以使氧气以v＝50 m/s的速度喷出的喷嘴，航天员必须向着返回飞船的相反方向放出氧气，才能回到飞船，同时又必须保留一部分氧气供途中呼吸用，航天员呼吸的耗氧率为Q＝2.5×10－4 kg/s，不考虑喷出氧气对设备及航天员总质量的影响，则： (1)瞬时喷出多少氧气，航天员才能安全返回飞船？ (2)为了使总耗氧量最低，应一次喷出多少氧气？返回时间又是多少？
解析：(1)由题述可知所求的喷出氧气的质量m应有一个范围，若m太小，航天员获得的速度也小，虽贮气筒中剩余的氧气较多，但由于返回飞船所用的时间太长，将无法满足他途中呼吸所用，若m太大，航天员获得的速度虽然大了，而筒中氧气太少，也无法满足其呼吸作用，所以m对应的最小和最大两个临界值都应是氧气恰好用完的情况，设瞬间喷出氧气质量为m时，航天员恰能安全返回，根据动量守恒定律可得mv＝Mv′ ①
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