【预测题18】2008年2月22日,2008年跳水世界杯在“水立方”展开第四日角逐。在男子双人十米台决赛中，中国组合林跃/火亮优势明显，最终以总分482.46分成功折桂，帮助中国队夺得第五枚金牌。如图甲是林跃/火亮在跳台上腾空而起的英姿。中国组合林跃/火亮站在距水面10m高的跳台跳板上的最边缘端，他们的重心离跳板板面的高度大约为1m，当他们腾空跃起后其重心离跳板板面最大高度为2m，下降到手触及水面时伸直双臂做一个翻掌压水花的动作,如图乙所示，这时他们的重心离水面大约为1m。(g取10m/s2,保留三位有效数字)
(1)请问运动员在空中是依靠什么力来完成各种难度较大动作的?这些力相互作用力对运动员的整体运动过程有影响吗?为什么?请试探究性回答;
(2)不计空气阻力，试估算从跃起到手触及水面的过程中运动员完成一系列动作可利用的时间多长;
(3)忽略运动员进入水面过程中受力的变化，入水后，运动员的重心能下沉到离水面约2.2m处，试估算水对运动员的平均阻力约是运动员自身重力的几倍。
图乙
图甲
【解析】本题重点考查将实际问题转化为所学的物理模型，考查竖直上抛运动规律及研究方法，动能定理的应用。
(1)通过肌肉收缩或舒展，产生的内力作用，完成各种高难度的动作。力的作用是相互的，所有内力的合力等于零，运动员只受重力作用，因此，这些内力对运动的整体运动没有影响。 ①
(2)运动员在空中的运动可等效为竖直上抛运动。
运动员从跃起升到最高处，重心升高了 ②
这个过程可逆向看做自由落体运动，因此此过程历时 ③
运动员从最高处自由下落到手触及水面的过程中下落的高度为 ④
这个过程历时 ⑤
故运动员要完成一系列动作可利用的时间为 ⑥
(3)运动员手触及水面到她的重心下沉到离水面约2.2m处所经历的位移为
⑦
手触及水面时瞬时速度为 ⑧
因此，从手触及水面到重心下沉2.2m的过程中，由动能定理可得
⑨
故可得 ，因此 ⑩
或者将整个过程作为研究对象，由功能定义
， 动能定理得： 故可得 ，因此 【预测题19】
潮汐能是一种有待开发新能源，利用涨、落潮位差，可以把潮汐势能转化为动能再通过水轮机发电。如图所示为双向型潮汐电站示意图，在海湾建一拦水坝，使海湾与大海隔开构成水库, 在坝上安装水轮发电机组，利用潮汐造成的坝内、外水位差, 引导高水位的海水通过水轮发电机, 将机械能转变成电能。海水密度 =1.0 103 kg/m2, g =10m/s2。
(1)试用图中规定的符号，画出涨潮和落潮时，海水双向流动的路径。
(2)已知某潮汐电站海湾水库面积约2.5 106 m2, 假设电站的总能量转换效率为10% ，该电站的年发电总量1.0 107 kW·h ，电站发电功率为3.2 103 kW。试推算出大坝两侧涨、落潮的平均潮差及日满负荷工作的时间。
【解析】本题以潮汐能的开发利用为背景命题，考查学生运用所学科分析和解决实际问题的综合能力。 (1)涨潮、落潮时海水双向流动的路径应从两方面考虑：一是涨潮时海水从外海流向水库(虚线所示), 落潮时海水从水库流向外海(实线所示), 二是应使水流从同一方向流过水轮机。海水双向流动的路径如右图。
(2)设大坝两侧涨、落潮的平均潮差为h(m)。
每天海水涨、落两次，双向潮汐电站做功4次，由题意列式
1
其中W=1.0 107 103 3600=3.6 1013J, 1.0 103 2.5 106h=2.5 109 h (kg),
将数据代入1式, 求得 h = 4.4m 。
设每日满负荷工作的时间为t 小时)。由题意列式 2
其中W=1.0 107 kW·h ，P=3.2 103 kW, 将数据代入2式, 求得 t =8.6h
【点评】利用涨、落潮位差发电，应从涨潮、落潮两方面考虑.。推算出大坝两侧涨、落潮的平均潮差及日满负荷工作的时间, 要注意选择合适的物理规律, 在运算中各物理量要统一采用SI制单位。
【错解剖析】学生解题中常见错误是：只画出了落潮时海水从水库流向外海的一条线路, 漏掉海水从外海流向水库的一条线路。计算涨潮、落潮时海水重力做功时误用h作为重心降低高度. 避错技巧：在平时应关注生产、生活中的实际问题，用学到的知识去分析解释它，对一些疑难点，可与同学一起讨论或者请教老师，也可以通过阅读相关科普资料来扩展自己的知识面。
