物理新課程標(biāo)準(zhǔn)要求:“高中物理課程應(yīng)體現(xiàn)物理學(xué)自身及其與文化、經(jīng)濟和社會互動發(fā)展時代性要求,肩負(fù)起提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)、促進學(xué)生全面發(fā)展的重任?!碧岢隽酥袑W(xué)物理教學(xué)中運用物理知識與方法解決生活與實際問題的新理念,倡導(dǎo)將物理學(xué)習(xí)與生產(chǎn)生活及實踐活動相結(jié)合,引導(dǎo)學(xué)生用物理的眼光觀察世界,用物理的思想思考生活與生產(chǎn)實踐、思考世界。2011年全國各地高考物理試題顯著特點之一是注意聯(lián)系考生生活實際和社會實際,注意聯(lián)系現(xiàn)代科技,很好地體現(xiàn)了新課程的理念。本文就2011年各地高考物理聯(lián)系實際試題的考查特點,進行歸類賞析。
一、以生活問題為背景的聯(lián)系實際題
例1.(江蘇物理4)如圖所示,演員正在進行雜技表演。由圖可估算出他將一只雞蛋拋出的過程中對雞蛋所做的功最接近于(?搖?搖)。
A.0.3J
B.3J
C.30J
D.300J
解析:本題考查功能關(guān)系及對估算問題的處理。一只雞蛋的質(zhì)量大約為0.06kg,由圖結(jié)合人的身高與身體各部分的比例可知雞蛋上升的最大高度約為0.5m,雞蛋從速度為零開始到最高點的過程中,人對雞蛋做功轉(zhuǎn)化為雞蛋的重力勢能,故有W=mgh=0.06×10×0.5J=0.3J,A項正確(估算題只要數(shù)量級對應(yīng)即可)。
點評:本題是一類很好的估算題,不過分追求數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性,只要能保證數(shù)量級吻合就可以,還要能夠?qū)㈩}目轉(zhuǎn)換為物理模型,并能通過物理方法進行處理。處理好本題需要考生對一些生活中的物理量有清楚的認(rèn)識(例如雞蛋的質(zhì)量),另外要有較好的觀察能力(雞蛋上升的最大高度)。
例2.(重慶理綜)某汽車后備箱內(nèi)安裝有撐起箱蓋的裝置,它主要由氣缸和活塞組成。開箱時,密閉于氣缸內(nèi)的壓縮氣體膨脹,將箱蓋頂起,如圖所示。在此過程中,若缸內(nèi)氣體與外界無熱交換,忽略氣體分子間相互作用,則缸內(nèi)氣體()。
A.對外做正功,分子的平均動能減小
B.對外做正功,內(nèi)能增大
C.對外做負(fù)功,分子的平均動能增大
D.對外做負(fù)功,內(nèi)能減小
解析:改變內(nèi)能有兩種方式:做功和熱傳遞,當(dāng)氣體體積膨脹時,氣體對外做功,又沒有熱傳遞,所以氣體內(nèi)能減少,溫度降低。而溫度又是分子平均動能的標(biāo)志,所以選A。
點評:本題以汽車生活中汽車后備箱內(nèi)安裝有撐起箱蓋的裝置為背景,重點考查了熱學(xué)基本概念及熱力學(xué)第一定律的應(yīng)用。
例3.(廣東理綜21)圖為靜電除塵器除塵機理的示意圖。塵埃在電場中通過某種機制帶電,在電場力的作用下向集塵極遷移并沉積,以達到除塵目的。下列表述正確的是(?搖?搖)。
A.到達集塵極的塵埃帶正電荷
B.電場方向由集塵極指向放電極
C.帶電塵埃所受電場力的方向與電場方向相同
D.同一位置帶電荷量越多的塵埃所受電場力越大
解析:電子吸附塵埃使塵埃帶負(fù)電,受力與電場方向相反,AC錯。F=Eq,故BD正確。
點評:靜電除塵器是我們?nèi)粘I钪谐S玫臋C器,內(nèi)部靜電除塵原理盡管考生接觸不是很多,但本題命題者所考查的知識都是高考中要求的基本知識點,本題需要考生建立電場模型并運用電場有關(guān)知識進行求解。
二、以自然界現(xiàn)象為背景的聯(lián)系實際題
例4.(全國理科綜合16)雨后太陽光入射到水滴中發(fā)生色散而形成彩虹。設(shè)水滴是球形的,圖中的圓代表水滴過球心的截面,入射光線在過此截面的平面內(nèi),a、b、c、d代表四條不同顏色的出射光線,則它們可能依次是(?搖?搖)。
A.紫光、黃光、藍(lán)光和紅光
B.紫光、藍(lán)光、黃光和紅光
C.紅光、藍(lán)光、黃光和紫光
D.紅光、黃光、藍(lán)光和紫光
解析:由太陽光第一次進入水珠時的色散即可做出判斷,把水珠看做棱鏡片,向下偏折程度最大的光線一定是紫光,偏折程度最小的是紅光,從圖上可看出,a是紫光,d是紅光,則b是藍(lán)光,c是黃光,所以正確答案是B。
點評:彩虹是自然界中常見的現(xiàn)象,本題通過太陽光射到水滴后,把水珠看做棱鏡片作出光線進入水珠后作出光路圖。注意:水珠對不同顏色的光折射率不同。
例5.(全國理科綜合17)通常一次閃電過程歷時0.2—0.3s,它由若干個相繼發(fā)生的閃擊構(gòu)成。每個閃擊持續(xù)時間僅40—80μs,電荷轉(zhuǎn)移主要發(fā)生在第一個閃擊過程中。在某一次閃電前云地之間的電勢差約為1.0×10V,云地間距離約為1km;第一個閃擊過程中云地間轉(zhuǎn)移的電荷量約為6C,閃擊持續(xù)時間約為60μs。假定閃電前云地間的電場是均勻的。根據(jù)以上數(shù)據(jù),下列判斷正確的是(?搖?搖)。
A.閃電電流的瞬時值可達到1×10A
B.整個閃電過程的平均功率約為l×10W
C.閃電前云地間的電場強度約為l×10V/m
D.整個閃電過程向外釋放的能量約為6×10J
解析:I=q/t=6/(6×10)=10A,可知A正確;W=qU=6×10,可知D錯誤;E=U/d=10V/m,可知C正確,所以選AC。
點評:本題以自然界中常見閃電現(xiàn)象為背景,從題中提取有用信息,建立云和地間勻強電場??疾殡娏鳌㈦姽β?、電場強度等有關(guān)知識及規(guī)律,是一道理論聯(lián)系實際的好題。
三、以體育運動為背景的聯(lián)系實際題
例6.(浙江理綜卷27)如圖所示,甲、乙兩人在冰面上“拔河”。兩人中間位置處有一分界線,約定先使對方過分界線者為贏。若繩子質(zhì)量不計,冰面可看成光滑,則下列說法正確的是(?搖?搖)。
A.甲對繩的拉力與繩對甲的拉力是一對平衡力
B.甲對繩的拉力與乙對繩的拉力是作用力與反作用力
C.若甲的質(zhì)量比乙大,則甲能贏得“拔河”比賽的勝利
D.若乙對繩的速度比甲快,則乙能贏得“拔河”比賽的勝利
解析:甲對繩的拉力與繩對甲的拉力是作用力和反作用力,故A錯誤;甲對繩的拉力與乙對繩的拉力的一對平衡力,故B錯誤;若甲的質(zhì)量比乙大,則甲的加速度比乙的小,可知乙先到分界線,故甲能贏得“拔河”比賽的勝利,故C正確;收繩速度的快慢并不能決定“拔河”比賽的輸贏,故D錯誤。
點評:本題是典型的考查學(xué)生理解能力的好題,它考查了學(xué)生對相互作用力與平衡力的理解情況。題目借助于生活中的實際情境,要求學(xué)生將物理知識遷移到物理問題的解決過程中來。本題以常見的“拔河”比賽為背景,考查考生理解相互作用力與平衡力的區(qū)別,同時理解質(zhì)量是慣性大小的唯一量度。
例7.(全國課標(biāo)理綜16)一蹦極運動員身系彈性蹦極繩從水面上方的高臺下落,到最低點時距水面還有數(shù)米距離。假定空氣阻力可忽略,運動員可視為質(zhì)點,下列說法正確的是(?搖?搖)。
A.運動員到達最低點前重力勢能始終減小
B.蹦極繩張緊后的下落過程中,彈性力做負(fù)功,彈性勢能增加
C.蹦極過程中,運動員、地球和蹦極繩所組成的系統(tǒng)機械能守恒
D.蹦極過程中,重力勢能的改變與重力勢能零點的選取有關(guān)
解析:本題主要考查功和能的關(guān)系。運動員到達最低點過程中,重力做正功,所以重力勢能始終減少,A項正確。蹦極繩張緊后的下落過程中,彈性力做負(fù)功,彈性勢能增加,B項正確。蹦極過程中,運動員、地球和蹦極繩所組成的系統(tǒng),只有重力和彈性力做功,所以機械能守恒,C項正確。重力勢能的改變與重力勢能零點選取無關(guān),D項錯誤。故選ABC。
點評:本題以蹦極運動為背景,考查了重力勢能、彈性勢能、機械能的有關(guān)概念,同時還考查了機械能守恒的條件的判斷。
四、以宇宙航天為背景的聯(lián)系實際題
例8.(四川理綜卷17)據(jù)報道,天文學(xué)家近日發(fā)現(xiàn)了一顆距地球40光年的“超級地球”,名為“55 Cancri e”,該行星繞母星(中心天體)運行的周期約為地球繞太陽運行周期的,母星的體積約為太陽的60倍。假設(shè)母星與太陽密度相同,“55 Cancri e”與地球均做勻速圓周運動,則“55 Cancri e”與地球的(?搖?搖)。
A.軌道半徑之比約為
B.軌道半徑之比約為
C.向心加速度之比約
D.向心加速度之比約為
解析:選B。由公式G=m()r,可得通式r=,從而判斷A錯B對;再由G=ma得通式a=G,可知C、D皆錯。
點評:本題以天文現(xiàn)象為背景,解決此類問題應(yīng)注意根據(jù)題中所給信息,建立兩個物理情景,即:行星繞母星運動、地球繞太陽運動。利用萬有引力定律及圓周運動知識求解。
例9.(全國卷理科綜合19)衛(wèi)星電話信號需要通地球同步衛(wèi)星傳送。如果你與同學(xué)在地面上用衛(wèi)星電話通話,則從你發(fā)出信號至對方接收到信號所需最短時間最接近于(可能用到的數(shù)據(jù):月球繞地球運動的軌道半徑約為3.8×10km,運行周期約為27天,地球半徑約為6400km,無線電信號的傳播速度為3×10km)(?搖?搖)。
A.0.1s?搖?搖B.0.25s?搖?搖C.0.5s?搖?搖D.1s
解析:主要考查開普勒第三定律。月球、地球同步衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動,根據(jù)開普勒第三定律有=,解得r=r?,代入數(shù)據(jù)求得r=4.2×10m。如圖所示,發(fā)出信號至對方接收到信號所需最短時間為t==,代入數(shù)據(jù)求得t=0.28s。所以正確答案是B。
點評:本題主要考查估算能力與技巧,涉及勻速直線運動及近似計算。估算問題中,關(guān)鍵是模型的建立。相比地球表面到衛(wèi)星距離,兩同學(xué)在底面的距離可忽略。同時要知道同步衛(wèi)星的周期為1天,月亮繞地球運行周期為27天等這些常識。
2011年全國各地高考物理試題體現(xiàn)了從生活及實踐中學(xué)習(xí)物理,運用物理知識與方法解決生活與實際問題的理念,有效發(fā)揮了高考試題對學(xué)生學(xué)習(xí)方式及行為的導(dǎo)向作用。試題注重對基礎(chǔ)知識與基本能力的考查,注重對定性分析、定性定量相結(jié)合分析能力的考查,注重綜合能力的考查,注重理論聯(lián)系實際問題的考查,體現(xiàn)了高考試題“能力立意”的宗旨。平時在物理教學(xué)中既要注重基礎(chǔ)知識與基本能力的教學(xué),又要注重學(xué)生對基本概念、規(guī)律、法則的理解,更要注重培養(yǎng)學(xué)生對日常生活過程的參與與體驗。應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生將已有的生活經(jīng)驗同物理問題緊密結(jié)合,使學(xué)生感到物理來源于生活;引導(dǎo)學(xué)生將學(xué)到的物理知識應(yīng)用到實際中去,使學(xué)生感到物理是有用的,從而對物理學(xué)習(xí)產(chǎn)生興趣。