跨学科综合实践主题1“嫦娥六号”飞天 采样再返回 课件-2025年海南省中考物理二轮复习

主题一　“嫦娥六号”飞天　采样再返回 2024年5月3日17时27分，我国“长征五号遥八”运载火箭搭载着“嫦娥六号”探测器，在我国文昌航天发射场成功发射。本次“嫦娥六号”实现了人类首次在月球背面南极——艾特肯盆地采样并返回。本节课我们将根据“嫦娥六号”飞天、采样、返回全过程，从机械运动、力与运动、压强、功和能四个方面解读，感知物理知识在科技生活中的重要性。 知识要点归纳 情境大串讲 知识展示 2024年5月3日，“长征五号遥八”运载火箭搭载着“嫦娥六号”探测器，在我国文昌航天发射场成功发射，准确进入地月转移轨道。如图甲所示是火箭发射升空时的情景。 情境1 甲 　　　　　　火箭的外壳材料和燃料应具备哪些条件？火箭顶端为什么要设计成“子弹头”形？ (1)为增大火箭的运载能力，应减小火箭自身的质量，所以火箭的外壳应采用密度①____、硬度②____、熔点③____的材料制作。 (2)热值是燃料的一种特性，热值越④____，完全燃烧相同质量的燃料时，释放出的热量越多，所以在选择火箭燃料时应该考虑燃料的热值大小。 (3)火箭的顶端设计成“子弹头”形，有助于⑤______(选填“增大”或“减小”)与空气的摩擦，提高飞行效率。 问题1 小 大 高 大 减小 　　　　　　为什么火箭向下喷射燃气，却能向上运动？火箭发射台底部的大水池有什么作用，火箭发射时大水池中涌出的大量“白气”是怎样形成的？ (1)火箭发射时火箭尾部喷管向下喷射高温燃气，火箭给燃气向下的力，由于物体间力的作用是⑥______的，则高温燃气给火箭向上的力，从而推动火箭上升。在推力作用下，火箭速度越来越大，说明力可以改变物体的⑦__________(选填“运动状态”或“形状”)。 问题2 相互   运动状态 (2)为了保护发射台，在火箭发射台底部建有大水池，火箭尾部喷射高温燃气时，使水发生⑧______从而吸收巨大的热量；而“白气”主要是水蒸气⑨______形成的。(均填物态变化名称) 汽化 液化 　　　　　　在运载火箭升空的过程中，能否说明运动和静止的相对性？ 根据参照物判断物体的运动状态 问题3 在运载火箭发射升空的过程中，若以火箭为参照物，“嫦娥六号”是⑩______的；而以地面为参照物，“嫦娥六号”是⑪______的；“嫦娥六号”与火箭成功分离后进入预定轨道，此时相对于火箭，“嫦娥六号”是⑫______的。综上可知，运动和静止是⑬______(选填“绝对”或“相对”)的。 静止 运动 运动 相对 　　　　　　　火箭点火加速升空的过程中存在哪些能量转化？ 机械能及其转化 问题4 (1)火箭加速升空过程中(燃料燃烧引起的质量变化忽略不计)，火箭的质量不变、高度增大、速度增大，动能⑭______，重力势能⑮______，而动能和势能统称为机械能，所以火箭的机械能⑯______。(均选填“增大”“减小”或“不变”) (2)火箭点火升空过程中将燃料的化学能转化为⑰____能，最终转化为火箭的机械能。 增大 增大 增大 内 　　　　 　如何测量火箭的速度？ 情境5 速度是表示物体运动快慢的物理量，等于路程与时间之比，用公式表达为v＝。 因为火箭的体积过大，且我们一般不具备测量“火箭速度”的条件，因此在老师的带领下我们可以利用生活中或实验室中的常见仪器来测量物体运动的速度。接下来利用如图乙所示的装置测量小车的运动速度。 乙 (1)实验原理：用刻度尺测量小车运动的路程s，用停表测量小车通过这段路程所用的时间t，依据公式⑱________计算出小车在这段时间(或这段路程)内运动的平均速度。 (2)实验器材：斜面(由长木板与小木块搭建组成)、小车、刻度尺、停表、金属片。 v＝ (3)实验注意事项： ①用刻度尺测量时要明确所用刻度尺的分度值，读数时要估读到分度值的⑲________。 ②在测量小车运动的距离时，要“头对头”或“尾对尾”测量。 ③释放小车的同时开始计时，发生碰撞时立即停止计时。 下一位 (4)实验数据表格及图像。 ①数据表格 路程/cm 运动时间/s 平均速度/(cm·s－1) 全程s1＝80.0 t1＝5 v1＝16 上半段s2＝40.0 t2＝3 v2＝13.3 ②如图丙所示的图像中能正确反映小车在斜面上运动情况的是⑳____(填序号)。 B 　　　　　　 由于“嫦娥六号”的着陆点位于月球背面，受到月球遮挡无法直接与地球通信，需要通过“鹊桥二号”中继卫星来转发月面航天器与地球之间的通信，如图丁(a)所示，“鹊桥二号”中继卫星受月球引力作用，目前正在环月大椭圆冻结轨道上稳定运行。环月大椭圆冻结轨道离月球最近的一点叫近月点，最远的一点叫远月点，如图丁(b)所示。 情境2 　　　　　　“鹊桥二号”环绕月球飞行时是否处于平衡状态？当从远月点向近月点运行时，“鹊桥二号”的势能如何变化，势能和动能之间如何转化？ 如果只有动能和势能相互转化，尽管动能、势能的大小会变化，但机械能的总和㉑______，或者说，机械能是㉒______的。 问题6 不变 守恒 (1)“鹊桥二号”环绕月球飞行时，运动方向不断变化，处于㉓________(选填“平衡”或“非平衡”)状态。 (2)“鹊桥二号”在环月大椭圆冻结轨道上从远月点向近月点运行时，结合图丁(b)可知，“鹊桥二号”中继卫星质量不变，高度降低，势能减小；速度增大，动能增大，势能转化为动能。 非平衡 　　　　　　“鹊桥二号”如何与“嫦娥六号”和地球取得联系？ “鹊桥二号”通过㉔________与“嫦娥六号”和地球取得联系。 问题7 电磁波 　　　　　　　“嫦娥六号”将沿用“嫦娥五号”的采集方式，通过钻具钻取和机械臂表取两种采样方式，获得不同层面和深度的样品，并在月球背面同步开展科学探测。 情境3 　　　　　　如图戊所示是“嫦娥六号”在月球“挖土”时的情景，为什么把“嫦娥六号”四个腿都设计成了“大脚丫”？ (1)增大压强的方法：a.压力一定时，㉕______受力面积；b.受力面积一定时，㉖______压力；c.条件允许时，增大压力，同时减小受力面积。 问题8 戊 减小 增大 (2)减小压强的方法：a.压力一定时，㉗______受力面积；b.受力面积一定时，㉘______压力；c.条件允许时，减小压力，同时增大受力面积。 “嫦娥六号”四个腿都设计成了“大脚丫”，这是为了在压力一定时，通过增大㉙__________来㉚______压强。 增大 减小 受力面积 减小 　　　　　　如图己所示是“嫦娥六号”采样时的情景，即先从月球表面采样点D挖取质量为1.5 kg 的月壤，由机械臂在10 s内将月壤提升到离月表3 m的E点，通过5 s水平旋转到达放样点F完成封装(图己中虚线DEF仅为样品简化的运动轨迹)。则将样品从采样点D运送到放样点F的过程中，机械臂的平均功率是多少？ 问题9 (1)重力是由于地球对物体的吸引而产生的。重力公式G＝mg。其中G表示重力，单位是N；m表示质量，单位是kg；g＝9.8 N/kg，在粗略计算时，g可以取10 N/kg。 (2)功的公式W＝㉛_____。其中W表示功，单位为焦耳，简称焦，符号是㉜____；F表示力，单位为N；s表示物体在㉝__________上移动的距离，单位为m。 Fs J 力的方向 (3)功率公式：P＝㉞。其中W表示力做的功，单位为J；t表示做这些功所用的时间，单位为s；P表示这个力做功的功率，单位为㉟____。 月球对它表面附近的物体也有引力，这个引力大约是地球表面附近同一物体所受重力的，即g月＝g，月壤在月球上的重力G月壤＝m壤g＝×1.5 kg×10 N/kg＝2.5 N， 机械臂做的功W＝G月壤h＝2.5 N×3 m＝7.5 J， 机械臂的平均功率P＝＝＝0.5 W。 W 　　　　　　 2024年6月25日，“嫦娥六号”返回器携带1 935.3 g采集来自月球背面的月球样品返回地球。 情境4 　　　　　　将月球样品带回地球后，其质量和惯性是否会发生变化？ 问题10 (1)质量是物体本身的一种属性，不随物体的形状、状态、温度、位置的改变而改变。 将月球样品带回地球后，其质量㊱______(选填“变大”“变小”或“不变”)。 不变 (2)惯性是物体本身的一种性质，惯性只与物体的质量有关。 将月球样品带回地球后，其惯性将㊲______(选填“变大”“变小”或“不变”)。 不变 在跨学科实践课上，某小组开展了“探究汽车急刹车时车轮经常处于抱死(车轮不转)状态时的物理知识”的项目化学习活动。下面是该小组同学的实践过程，请帮助他们完成下列内容。 【项目名称】 模拟车轮抱死状态下影响刹车印迹长短因素的实验。 知识要点归纳 项目化练习 【项目实施】 汽车急刹车时车轮经常处于抱死(车轮不转)状态，在路面上留下长长的印迹，小组同学猜想可能是滑动摩擦力和滚动摩擦力大小不同，因而影响汽车运动的效果不同。于是做了如下模拟实验。 (1)比较滑动摩擦力和滚动摩擦力的大小。 ①为测量滚动摩擦力的大小，将小车置于水平长木板上，用弹簧测力计沿______方向拉动小车做匀速直线运动，发现弹簧测力计示数很小，无法准确读数。 ②将毛巾铺在水平长木板上，重复①中的操作，如图甲所示，此时弹簧测力计示数为_____N。 水平 0.4 甲 ③为了测量滑动摩擦力的大小应将车轮______(选填“卡住”或“拆下”)，在毛巾表面重复①中的操作。当弹簧测力计示数为0.5 N时，小车处于静止状态，当弹簧测力计示数增大到0.8 N时，小车恰好做匀速直线运动。请推理如果弹簧测力计示数增大到1 N时，小车受到的滑动摩擦力为_____N。 甲 卡住 0.8 实验表明：同一表面上，小车受到的滑动摩擦力比滚动摩擦力大。 (2)探究水平面上阻力对小车运动的影响。 如图乙所示，让小车从斜面顶端由静止自由下滑，观察小车在水平长木板上运动的距离。 乙 ①通过(1)中的实验还发现，小车运动时接触面越粗糙，滚动摩擦力越大，于是将毛巾铺在____________表面，再次让小车从斜面顶端由静止自由下滑，观察小车在水平面上运动的距离。 ②实验发现，小车在毛巾表面上运动的距离较小，这表明小车运动时所受阻力越大，速度减小得越____(选填“快”或“慢”)。 水平长木板 快 综合两个实验可知：紧急刹车时处于抱死的车轮是用滑动摩擦代替滚动摩擦的方式来增大摩擦力的，进而减小刹车距离。但是物理老师提醒他们，真实汽车刹车系统非常复杂，紧急刹车时如果车轮长时间抱死会导致汽车转向失灵、侧向漂移，非常危险。 【项目拓展】 实验结束后，实践小组的同学们跟随老师了解了汽车安全带结构、原理及使用的相关知识，并分别绘制了汽车碰撞前车时，安全带对人的拉力随时间变化的图像，如图丙所示，你认为正确的是____(填序号)。 B $$