讓生活走進(jìn)物理高考
——2012年高考專題研究

金 劍 陳憑心

（靈璧中學(xué) 安徽 宿州 234200）

新的一輪課程改革，對生活與物理課程的關(guān)系要求是“注重理論聯(lián)系實(shí)際，關(guān)注科學(xué)、技術(shù)和社會(huì)的聯(lián)系，注重物理知識在生產(chǎn)、生活等方面的廣泛應(yīng)用”（高中課標(biāo)），“物理課程應(yīng)注重與生產(chǎn)、生活實(shí)際及時(shí)代、發(fā)展的聯(lián)系”，“有將科學(xué)技術(shù)應(yīng)用于日常生活、社會(huì)實(shí)踐的意識、樂于研究日常用品或新產(chǎn)品中的物理學(xué)原理”（初中課標(biāo)），教學(xué)實(shí)踐中形成了“讓生活走進(jìn)物理，讓物理走向社會(huì)”的理念.2012年高考物理試題中無論是全國卷，還是省市卷都充分體現(xiàn)了物理與生活的密切聯(lián)系，據(jù)筆者不完全統(tǒng)計(jì)，10套試題中，有30多道以生活現(xiàn)象或用具為素材的物理試題，呈現(xiàn)了豐富多彩的生活中的物理，體現(xiàn)了物理就在身邊、物理知識就在生活現(xiàn)象中.

1 小用具大道理

生活中的很多小用具，隱含很多物理原理及豐富的物理知識，是很好的物理試題原型，使考生倍感熟悉和親切.如全國新課標(biāo)卷第16題：木板與墻之間夾住小球，考查了受力分析、平衡條件及動(dòng)態(tài)變化；第24題：拖把；山東卷第17題：墻壁夾木板；福建卷第20題：水平轉(zhuǎn)臺；江蘇卷第5題：鐵夾夾物塊等.

【例1】（2012年高考江蘇卷第5題）如圖1所示，一夾子夾住木塊，在力F作用下向上提升.夾子和木塊的質(zhì)量分別為m和M，夾子與木塊兩側(cè)間的最大靜摩擦力均為f.若木塊不滑動(dòng)，力F的最大值是

圖1

解析：本題中的夾子，生活中十分常見，炭夾子，拴垃圾夾子，饃夾子，實(shí)驗(yàn)室鑷子等隨處可見，甚至用手指鑷起物體亦與此相同.以木塊以及夾子為研究對象受力如圖，木塊受摩擦力最大時(shí)，拉力向下最大，取系統(tǒng)向上加速度為a，有

對木塊有

可解得

選項(xiàng)A正確.

【例2】（2012年高考全國新課標(biāo)卷第24題）拖把是由拖桿和拖把頭構(gòu)成的擦地工具（如圖2）.設(shè)拖把頭的質(zhì)量為m，拖桿質(zhì)量可以忽略；拖把頭與地板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為常數(shù)μ，重力加速度為g，某同學(xué)用該拖把在水平地板上拖地時(shí)，沿拖桿方向推拖把，拖桿與豎直方向的夾角為θ.

圖2

（1）若拖把頭在地板上勻速移動(dòng)，求推拖把的力的大小.

（2）設(shè)能使該拖把在地板上從靜止剛好開始運(yùn)動(dòng)的水平推力（推力的水平分量）與此時(shí)地板對拖把的正壓力的比值為λ.已知存在一臨界角θ0，若θ≤θ0，則不管沿拖桿方向的推力多大，都不可能使拖把從靜止開始運(yùn)動(dòng).求這一臨界角的正切tanθ0.

解析：拖把是學(xué)生生活中最常用的物品，學(xué)生如果帶著物理問題去生活的話，應(yīng)考慮拖把受力情況，受力圖如圖2所示，拖把勻速移動(dòng)，合外力為零

解得

生活中的拖把，如果拖桿與豎直方向夾角大小為θ，無論用多大的力也不能使拖把運(yùn)動(dòng)，在此情況下，滿足條件是Fsinθ≤λN，即可等tanθ0＝λ.

2 家用電器頻繁出現(xiàn)

無論城市和農(nóng)村，家用電器已普遍使用，對家用電器的原理分析及某些數(shù)據(jù)計(jì)算，在2012年高考試題中頻繁出現(xiàn)，如新課標(biāo)卷第17題：家庭調(diào)壓器（自耦變壓器）工作原理；全國大綱卷第19題：電風(fēng)扇有效值計(jì)算；山東卷第18題：火燃?xì)鉅t點(diǎn)火；浙江卷第17題：節(jié)能燈；江蘇卷第12題：自燃燈發(fā)光特征，第7題：家用電器保護(hù)裝置工作原理；北京卷第15題：電熱器；重慶卷第22題：果汁電池等.

【例3】（2012年高考浙江卷第17題）功率為10 W的發(fā)光二極管（LED燈）的亮度與功率為60W的白熾燈相當(dāng).根據(jù)國家節(jié)能戰(zhàn)略，2016年前普通白熾燈應(yīng)被淘汰.假設(shè)每戶家庭有2只60W的白熾燈，均用10W的LED燈替代.估算出全國一年節(jié)省的電能最接近

A.8×108kW·h B.8×1010kW·h

C.8×1011kW·h D.8×1013kW·h

解析：本題解答要緊扣生活經(jīng)驗(yàn)，家庭用兩只白熾燈或節(jié)能燈，每天亮燈約6h，全國人口13億約4億戶，即可估算出全國一年白熾燈換為節(jié)能燈可節(jié)能約8.76×1010kW·h，本題滲透著節(jié)能教育、低碳生活的教育.

【例4】（2012年高考北京卷第23題）摩天大樓中一部直通高層的客運(yùn)電梯.行程超過百米.電梯的簡化模型如圖3（a）所示.考慮安全、舒適、省時(shí)等因索，電梯的加速度a隨時(shí)間t變化.已知電梯在t＝0時(shí)由靜止開始上升，a-t圖像如圖3（b）所示.電梯總質(zhì)量m＝2.0×103kg.忽略一切阻力.重力加速度g取10m／s2.求：

（1）電梯在上升過程中受到的最大拉力F1和最小拉力F2；

（2）類比是一種常用的研究方法.對于直線運(yùn)動(dòng)，教科書中講解了由v-t圖像求位移的方法.請你借鑒此方法，對比加速度和速度的定義，根據(jù)圖3所示a-t圖像，求電梯在第1s內(nèi)的速度改變量Δv1和第2s末的速率v2；

（3）求電梯以最大速率上升時(shí)，拉力做功的功率P；再求在0～11s時(shí)間內(nèi)，拉力和重力對電梯所做的總功W.

圖3

解析：（1）生活中學(xué)生經(jīng)常乘電梯，感受電梯的運(yùn)行，結(jié)合圖像，電梯的最大加速度為a1＝1.0 m／s2，對應(yīng)的最大壓力為F1－mg＝ma1，得F1＝2.2×104N；而電梯的最小加速度為a2＝ －1.0 m／s2，對應(yīng)最小拉力mg－F2＝ma2，得F2＝1.8×104N.第（2）問，類比v-t圖像，vt為位移，即圖線下方面積；a-t圖像，at為速度，亦為圖線與坐標(biāo)軸圍成的面積為

由圖像可知，11～30s內(nèi)速率最大，其值等于0～11s內(nèi)a-t圖線下方面積，vm＝10m／s.（3）電梯勻速運(yùn)行，拉力等于重力

3 在生活活動(dòng)中感悟物理

生活是動(dòng)態(tài)的，生活中存在著眾多的物理運(yùn)動(dòng)，故在物理試題中，有著大量的貼近生活的物理運(yùn)動(dòng)，甚至有些是趣味性活動(dòng).如大綱卷第26題：山坡上的跳崖運(yùn)動(dòng)；安徽卷第22題：彈性小球下落；福建卷第21題：拉船；北京卷第22題：木塊飛離桌面；第17題：人在行駛的木板上向后跳車，第25題：端球比賽；廣東卷第17題：空氣壓縮點(diǎn)火器等.

【例5】（2012年高考重慶卷第25題）某校舉行托乒乓球跑步比賽，賽道為水平直道，比賽距離為s.比賽時(shí)，某同學(xué)將球置于球拍中心，以大小為a的加速度從靜止開始做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，當(dāng)速度達(dá)到v0時(shí)，再以v0做勻速直線運(yùn)動(dòng)跑至終點(diǎn).整個(gè)過程中球一直保持在球拍中心不動(dòng).比賽中，該同學(xué)在勻速直線運(yùn)動(dòng)階段保持球拍的傾角為θ0，如圖4所示.設(shè)球在運(yùn)動(dòng)中受到空氣阻力大小與其速度大小成正比，方向與運(yùn)動(dòng)方向相反，不計(jì)球與球拍之間的摩擦，球的質(zhì)量為m，重力加速度為g.

（1）求空氣阻力大小與球速大小的比例系數(shù)k；

（2）求在加速跑階段球拍傾角θ隨速度v變化的關(guān)系式；

（3）整個(gè)勻速跑階段，若該同學(xué)速度仍為v0，而球拍的傾角比θ0大了β并保持不變，不計(jì)球在球拍上的移動(dòng)引起的空氣阻力變化，為保證到達(dá)終點(diǎn)前球不從球拍上距離中心為r的下邊沿掉落，求β應(yīng)滿足的條件.

圖4

4 很多物理模型實(shí)際是生活中的原型

物理模型是物理學(xué)的依托，建模能力是學(xué)好物理的重要能力之一，實(shí)際上我們身邊存在著大量的、典型的物理模型，如斜面、滑梯、傳送帶、圓軌道等等，在2012年高考試題中，山東卷22題為斜面模型，安徽卷第24題為傳送帶模型，浙江卷第18題過山車模型，廣東卷第17題斜面模型等.

【例6】（2012年高考天津卷第10題）如圖5所示，水平地面上固定有高為h的平臺，臺面上固定有光滑坡道，坡道頂端距臺面高也為h，坡道底端與臺面相切.小球A從坡道頂端由靜止開始滑下，到達(dá)水平光滑的臺面后與靜止在臺面上的小球B發(fā)生碰撞，并粘連在一起，共同沿臺面滑行并從臺面邊緣飛出，落地點(diǎn)與飛出點(diǎn)的水平距離恰好為臺高的一半.兩球均可視為質(zhì)點(diǎn)，忽略空氣阻力，重力加速度為g.求：

（1）小球A剛滑至水平臺面的速度vA；

（2）A，B兩球的質(zhì)量之比mA∶mB.

圖5

解析：物理模型，除了有結(jié)構(gòu)模型外，還有語言模型——物化的語言；規(guī)律模型—— 代表一類規(guī)律，如自由落體，代表所有初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)；平拋，代表恒定的合外力與初速度垂直的所有勻變速曲線運(yùn)動(dòng)等，本題中光滑坡道，是典型的結(jié)構(gòu)模型，小球自高為h的光滑坡道滑下，機(jī)械能守恒

求得

A與B碰撞粘在一起，是典型的完全非彈性碰撞模型，mAvA＝（mA＋mB）v；粘在一起后飛出臺面，是典型的平拋模型，豎直方向