2013年高考物理STS試題賞析

徐志兵

STS是科學(xué)science、技術(shù)Technology、社會society三個單詞的第一個字母的縮寫.物理學(xué)作為自然科學(xué)中的一門基礎(chǔ)學(xué)科，它和自然現(xiàn)象以及生產(chǎn)、生活是緊密相聯(lián)的，科學(xué)的發(fā)展、技術(shù)的進(jìn)步以及一些重大社會問題的解決都離不開物理知識.近年的高考題中出現(xiàn)了不少與社會生活和科學(xué)技術(shù)發(fā)展相聯(lián)系的試題.這類試題“立足物理學(xué)科，反映科技進(jìn)步，闡釋實(shí)際生活，透視社會熱點(diǎn)”，選材靈活，立意新穎，要求考生對試題所展示的實(shí)際情景進(jìn)行分析、判斷，弄清楚物理情景，抽象出物理模型，然后運(yùn)用相應(yīng)的物理知識解答.它能較好對學(xué)生進(jìn)行能力考查，同時引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注身邊發(fā)生的事情，關(guān)注科技進(jìn)步和社會發(fā)展.隨著新課程改革，“STS”試題將成為高考試題中不可或缺的一類題型.下面對2013年全國各省市高考卷中這類問題進(jìn)行分類賞析，以期對物理教學(xué)和高考備考能有所幫助和啟發(fā).

一、與日常生活有關(guān)的問題

例1(重慶卷第1題)如圖1所示，某人靜躺在椅子上，椅子的靠背與水平面之間有圖1固定傾斜角θ.若此人所受重力為G，則椅子各部分對他的作用力的合力大小為().

A．G B．Gsinθ

C．Gcosθ D．Gtanθ

解析本題以人躺在椅子上這一情境考查受力分析和平衡條件的應(yīng)用. 以人為研究對象進(jìn)行受力分析，他受到豎直向下的重力和椅子對他豎直向上的合力而處于靜止?fàn)顟B(tài).由人受力平衡可知：椅子各部分對他的作用力的合力大小與重力大小相等，故選項(xiàng)A正確．

例2(安徽卷第18題)由消防水龍帶的噴嘴噴出水的流量是0.28 m3/min，水離開噴口時的速度大小為163m/s，方向與水平面夾角為60°，在最高處正好到達(dá)著火位置，忽略空氣阻力，則空中水柱的高度和水量分別是（）（重力加速度g取10 m/s2）

A．28.8m1.12×10-2m3

B．28.8m0.672m3

C．38.4m1.29×10-2m3

D．38.4m0.776m3

解析本題利用消防背景考查斜拋運(yùn)動相關(guān)規(guī)律的應(yīng)用.水離開噴口時豎直分速度為v⊥=vsin60°=24 m/s，在豎直方向上升的高度H=v2⊥2g=28.8m，水離開噴口到達(dá)著火位置所用時間為t=v⊥g=2.4 s，空中水柱的水量為V=Qt=0.2860×0.24m3=1.12×10-2m3.正確選項(xiàng)：A

例3(全國大綱卷第21題)在學(xué)校運(yùn)動場上50 m直跑道的兩端，分別安裝了由同一信號發(fā)生器帶動的兩個相同的揚(yáng)聲器．兩個揚(yáng)聲器連續(xù)發(fā)出波長為5 m的聲波．一同學(xué)從該跑道的中點(diǎn)出發(fā)，向某一端點(diǎn)緩慢行進(jìn)10 m，在此過程中， 他聽到揚(yáng)聲器聲音由強(qiáng)變?nèi)醯拇螖?shù)為().

A．2B．4C．6D．8

解析本題以生活中廣播的聲音考查根據(jù)波的疊加規(guī)律，波程差為波長整數(shù)倍的點(diǎn)振動加強(qiáng)，波程差為半波長奇數(shù)倍的點(diǎn)振動減弱，因此，相鄰的振動加強(qiáng)點(diǎn)(或振動減弱點(diǎn))的波程差相差一個波長，向某一端點(diǎn)行進(jìn)10 m時，該點(diǎn)距兩個端點(diǎn)的波程差為(25＋10)m－(25－10)m＝20 m，為波長的4倍，這樣聽到由強(qiáng)變?nèi)醯拇螖?shù)總共為4次.選項(xiàng)B正確．

點(diǎn)評盛夏中人躺在椅子上乘涼，消防水帶向外噴水，操場上兩個喇叭聲音的加強(qiáng)與減弱.這些都是生活中再平常不過的事情，但這其中就蘊(yùn)含了許多物理基礎(chǔ)知識.我們在平時的物理教學(xué)中就要引導(dǎo)學(xué)生多關(guān)注生活中的點(diǎn)點(diǎn)滴滴，多從物理的角度去思考生活中的問題，真正體現(xiàn)“從生活走向物理，從物理走向社會”這一理念.那么，學(xué)生在解決這一類問題就能如魚得水，游刃有余.

二、與社會熱點(diǎn)事件有關(guān)的問題

例4(全國新課標(biāo)卷1第20題) 2012年6月18日，神州九號飛船與天宮一號目標(biāo)飛行器在離地面343 km的近圓軌道上成功進(jìn)行了我國首次載人空間交會對接.對接軌道所處的空間存在極其稀薄的空氣，下面說法正確的是().

A.為實(shí)現(xiàn)對接，兩者運(yùn)行速度的大小都應(yīng)介于第一宇宙速度和第二宇宙速度之間

B.如不加干預(yù)，在運(yùn)行一段時間后，天宮一號的動能可能會增加

C. 如不加干預(yù)，天宮一號的軌道高度將緩慢降低

D.航天員在天宮一號中處于失重狀態(tài)，說明航天員不受地球引力作用

解析我國航天事業(yè)近年迅猛發(fā)展，“神舟”、“嫦娥”、“北斗”，幾花齊放，以相關(guān)背景知識進(jìn)行命題層出不窮.本題考查萬有引力定律、衛(wèi)星的運(yùn)動、第一宇宙速度、機(jī)械能、失重等基礎(chǔ)知識點(diǎn)，意在考查考生應(yīng)用相關(guān)知識定量分析物理問題，解決問題的能力.為實(shí)現(xiàn)對接，兩者運(yùn)行速度的大小都小于第一宇宙速度，選項(xiàng)A錯誤.如不加干預(yù)，在運(yùn)行一段時間后，天宮一號的機(jī)械能減小，天宮一號的軌道高度將緩慢降低，重力做功，動能可能會增加，選項(xiàng)BC正確.航天員在天宮一號中處于失重狀態(tài)，但是航天員仍受地球引力作用，選項(xiàng)D錯誤.答案：BC

例5(新課標(biāo)卷1第21題)2012年11月，“殲15”艦載機(jī)在“遼寧號”航空母艦上著艦成功.圖2圖(a)中是利用阻攔系統(tǒng)讓艦載機(jī)在飛行甲板上快速停止的原理示意圖.飛機(jī)著艦并成功鉤住阻攔索后，飛機(jī)的動力系統(tǒng)立即關(guān)閉，阻攔系統(tǒng)通過阻攔索對飛機(jī)施加一作用力，使飛機(jī)在甲板上短距離滑行后停止.某次降落，以飛機(jī)著艦為計(jì)時零點(diǎn)，飛機(jī)在t=0.4 s時恰好鉤住阻攔索中間位置．其著艦到停止的速度一時間圖線如圖(b)所示.假如無阻攔索，飛機(jī)從著艦到停止需要的滑行距離約為1000 m.已知航母始終靜止．重力加速度的大小為g，則().

A.從著艦到停止，飛機(jī)在甲板上滑行的距離約為無阻攔索時的1/10

B.在0.4 s～2.5 s時間內(nèi)，阻攔索的張力幾乎不隨時間變化

C.在滑行過程中，飛行員所承受的加速度大小會超過2.5 g

D.在0.4～0.5 s時間內(nèi).阻攔系統(tǒng)對飛機(jī)做功的功率幾乎不變

圖2解析本題以我國“殲15”艦載機(jī)在“遼寧號”航空母艦上著艦成功為背景考查相關(guān)運(yùn)動學(xué)問題.設(shè)著艦時艦載機(jī)的速度為v,無阻攔索時艦載機(jī)加速度大小為a,所以a=v22x1=7022×1000=2.45 （m/s2），速度一時間圖線面積表示位移，從著艦到停止飛機(jī)在甲板上滑行的距離x2=70×0.4-12×2.45×0.42+70-2.45×0.4+102×2.1+12×10×0.5=113.28 （m）,A選項(xiàng)正確； 0.4 s～2.5 s時間內(nèi)艦載機(jī)做勻減速直線運(yùn)動，阻攔索的張力的合力一定，阻拉索之間的夾角變小，阻拉索的張力變小，B選項(xiàng)錯誤；0.4 s～2.5 s時間內(nèi)飛行員所承受的加速度大小a=70-2.45×0.4-102.1m/s2=28.1m/s2，C選項(xiàng)正確；0.4 s～2.5 s時間內(nèi)，由P=Fv知，阻攔索對飛機(jī)做功的功率減小，D錯誤.答案：AC

例6(四川卷第9題)近來，我國多個城市開始重點(diǎn)治理“中國式過馬路”行為.每年全國由于行人不遵守交通規(guī)則而引發(fā)的交通事故上萬起，死亡上千人.只有科學(xué)設(shè)置交通管制，人人遵守交通規(guī)則，才能保證行人的生命安全.

如圖3所示，停車線AB與前方斑馬線邊界CD間的距離為23 m.質(zhì)量8 t、車長7 m的卡車以54 km/h的速度向北勻速行駛，當(dāng)車前端剛駛過停車線AB，該車前方的機(jī)動車交通信號燈由綠燈變黃燈.

圖3(1)若此時前方C處人行橫道路邊等待的行人就搶先過馬路，卡車司機(jī)發(fā)現(xiàn)行人，立即制動，卡車受到的阻力為3×104N.求卡車的制動距離；(2)若人人遵守交通規(guī)則，該車將不受影響地駛過前方斑馬線邊界CD.為確保行人安全，D處人行橫道信號燈應(yīng)該在南北向機(jī)動車信號燈變黃燈后至少多久變?yōu)榫G燈？

解析“中國式過馬路”在過去的一年引起持續(xù)的熱議，以此為背景命題也不足為怪了.已知卡車質(zhì)量m=8t=8×103kg、初速度v0=54 km/h=15 m/s.

（1）從制動到停車阻力對卡車所做的功為W，由動能定理有：W=-12mv20 ①

已知卡車所受阻力f=-3×104N，設(shè)卡車的制動距離為s1，有W=fs1 ②

聯(lián)立①②式，代入數(shù)據(jù)解得s1=30 m③

（2）已知車長l=7 m，AB與CD的距離為s0=23 m.設(shè)卡車駛過的距離為s2,D處人行橫道信號燈至少需經(jīng)過時間Δt后變燈，有

s2=s0+l ④

s2=v0Δt ⑤

聯(lián)立④⑤式，代入數(shù)據(jù)解得Δt=2s ⑥

圖4例7(浙江卷第19題)如圖4所示，總質(zhì)量為460 kg的熱氣球，從地面剛開始豎直上升時的加速度為0.5 m/s2，當(dāng)熱氣球上升到180 m時，以5 m/s的速度向上勻速運(yùn)動.若離開地面后熱氣球所受浮力保持不變，上升過程中熱氣球總質(zhì)量不變，重力加速度g=10 m/s2.關(guān)于熱氣球，下列說法正確的是().

A．所受浮力大小為4830 N

B．加速上升過程中所受空氣阻力保持不變

C．從地面開始上升10 s后的速度大小為5 m/s

D．以5 m/s勻速上升時所受空氣阻力大小為230 N

解析2013年2月26日埃及熱氣球爆炸致19名游客遇難，其中包括9名香港同胞.本題便以此為背景考查了動力學(xué)相關(guān)知識.對初始狀態(tài)F浮-mg=ma，則所受浮力大小為4830 N，A對；上升過程空氣阻力不斷增大氣球的加速度逐漸減小，B錯；由于氣球初始階段為變加速運(yùn)動無法確定開始上升10 s后的速度大小，C錯；以5 m/s勻速上升時F浮-mg=F阻，F(xiàn)阻=230 N，D對.答案：AD

點(diǎn)評“神九”與“天宮一號”交會對接； “殲15”在我國首艘航母“遼寧號”上著艦成功； “中國式過馬路”；埃及熱氣球事件……去年高考以后發(fā)生的這一系列事件都曾在一段時間內(nèi)引起全國乃至全世界的關(guān)注與熱議，這些事件中的物理問題肯定也會被命題者充分運(yùn)用起來.不難預(yù)見，對于剛剛在“神十”上進(jìn)行的太空授課相關(guān)的問題將頻頻出現(xiàn)在各地的訓(xùn)練題甚至高考試題中.還有哪些事件，我們要隨時關(guān)注并合理利用.

三、與體育、游樂設(shè)施有關(guān)的問題

例8(天津卷第 2題)我國女子短道速滑隊(duì)在今年世錦賽上實(shí)現(xiàn)女子3000 m接力三連冠.觀察發(fā)現(xiàn)，“接棒”的運(yùn)動員甲提前站在“交捧”的運(yùn)動員乙前面，并且開始向前滑行，待乙追上甲時，乙猛推甲一把，使甲獲得更大的速度向前沖出.在乙推甲的過程中，忽略運(yùn)動員與冰面間在水平方向上的相互作用，則().

A．甲對乙的沖量一定等于乙對甲的沖量

B．甲、乙的動量變化一定大小相等方向相反

C．甲的動能增加量一定等于乙的動能減少量

D．甲對乙做多少負(fù)功，乙對甲就一定做多少正功

解析本題主要考察能量（做功正負(fù)判斷）、動量（動量定理、動量守恒）相關(guān)知識.設(shè)甲乙兩運(yùn)動員的質(zhì)量分別為m甲、m乙，追上之前的瞬間甲、乙兩運(yùn)動員的速度分別是v甲，v乙， 根據(jù)題意整個交接棒過程可以分為兩部分： ①完全非彈性碰撞過程→“交棒”；m甲v甲+m乙v乙=（m甲+m乙）v共.②向前推出（人船模型）→“接棒” （m甲+m乙）v共=m甲v甲′+m乙v乙′.由上面兩個方程聯(lián)立可以解得：m甲Δv甲=m乙Δv乙，即B選項(xiàng)正確.經(jīng)歷了中間的完全非彈性碰撞過程 會有能量損失，C、D選項(xiàng)錯誤.答案：B

圖5例9(江蘇卷第2題)如圖5所示，“旋轉(zhuǎn)秋千”裝置中的兩個座椅A、B質(zhì)量相等，通過相同長度的纜繩懸掛在旋轉(zhuǎn)圓盤上. 不考慮空氣阻力的影響，當(dāng)旋轉(zhuǎn)圓盤繞豎直的中心軸勻速轉(zhuǎn)動時，下列說法正確的是().

A.A的速度比B的大

B.A與B的向心加速度大小相等

C.懸掛A、B的纜繩與豎直方向的夾角相等

D.懸掛A的纜繩所受的拉力比懸掛B的小

解析本題以游樂場常見的當(dāng)“旋轉(zhuǎn)秋千”為背景考查與勻速圓周運(yùn)動相關(guān)知識.旋轉(zhuǎn)圓盤繞豎直的中心軸勻速轉(zhuǎn)動時，二者的角速度ω相等，由v=ωr可知，A的速度比B的小，選項(xiàng)A錯誤.由a=ω2r可知，選項(xiàng)B錯誤，由于二者加速度不相等，懸掛A、B的纜繩與豎直方向的夾角不相等，選項(xiàng)C錯誤.懸掛A的纜繩所受的拉力比懸掛B的小，選項(xiàng)D正確.答案：D

點(diǎn)評從最常見的田徑、球類項(xiàng)目，再到近年新增的各種運(yùn)動項(xiàng)目，每一種運(yùn)動項(xiàng)目都包含了豐富的物理知識，因此，每年的高考題中都會出現(xiàn)一些與體育運(yùn)動有關(guān)的試題，特別是在當(dāng)年有重大體育事件的時候（比如2008年北京奧運(yùn)會）.日益普及的大型游樂場所，里面的游樂設(shè)施也是物理命題的一個很好的資料來源，平時要引導(dǎo)學(xué)生在玩的過程中思考其相關(guān)物理問題.

四、與技術(shù)應(yīng)用有關(guān)的問題

例10(廣東卷第15題)噴墨打印機(jī)的簡化模型如圖6所示，重力可忽略的墨汁微滴，經(jīng)帶電室?guī)ж?fù)電后，以速度v垂直勻強(qiáng)電場飛入極板間，最終打在紙上，則微滴圖6在極板間電場中().

A．向負(fù)極板偏轉(zhuǎn)

B．電勢能逐漸增大

C．運(yùn)動軌跡是拋物線

D．運(yùn)動軌跡與帶電量無關(guān)

解析本題以噴墨打印機(jī)為背景考查帶電粒子在電場中的運(yùn)動.微滴帶負(fù)電，所受電場力方向指向帶正電荷的極板，故A錯； 在電場力方向做初速為零的勻加速直線運(yùn)動，故粒子動能增加，電場力做正功，電勢能減小，B錯； 不計(jì)重力的帶負(fù)電微滴初速和恒定電場力垂直故軌跡為拋物線，C對； 由F=maF=EqU=Ed得：a=Uqmd可知粒子加速度和電量有關(guān)，加速度直接影響電場力方向上的加速運(yùn)動，也會影響軌跡的，D錯.答案:C

例11(浙江卷第15題)磁卡的詞條中有用于存儲信息的磁極方向不同的磁化區(qū)，刷卡器中有檢測線圈，當(dāng)以速度v0刷卡時，在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢.其E-t關(guān)系如圖7所示.如果只將刷卡速度改為v0/2，線圈中的E-t圖關(guān)系可能是().

圖7解析本題以刷卡機(jī)為背景考查電磁感應(yīng)相關(guān)知識.如果只將刷卡速度改為v0/2，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢減小為原來的1/2，刷卡時間增大為原來的2倍，線圈中的E-t關(guān)系可能是D.

答案：D

點(diǎn)評物理的發(fā)展影響著科技的進(jìn)步，同時物理作為一門實(shí)驗(yàn)學(xué)科，要求學(xué)生要了解一些簡單設(shè)備的工作原理.噴墨打印機(jī)、pos機(jī)，看到這些儀器設(shè)備，學(xué)生是否有了解其簡單工作原理的興趣呢？在平時的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中可以多引導(dǎo)學(xué)生看實(shí)驗(yàn)儀器的說明書，而不要自己急著把一個儀器的工作原理全部教給學(xué)生.這樣，在生活中學(xué)生接觸一些比較簡單儀器設(shè)備時就會下意識地去思考其工作原理，進(jìn)而想辦法獲取相關(guān)的物理知識.

從上面選取一部分高考STS試題來看，這其中的很多素材都是我們平時所關(guān)注或天天打交道的.教師在教學(xué)或備考過程中可以進(jìn)行一些相應(yīng)的針對訓(xùn)練：比如培養(yǎng)學(xué)生的讀題能力，篩選信息的能力，物理建模的能力，甚至可以拿出一個情境讓學(xué)生結(jié)合所學(xué)知識自己來命制題目.訓(xùn)練到位的話，學(xué)生對一些題會覺得只是“新瓶裝舊酒”，解決起問題來也就輕松多了.(收稿日期：2014-01-01)

解析“中國式過馬路”在過去的一年引起持續(xù)的熱議，以此為背景命題也不足為怪了.已知卡車質(zhì)量m=8t=8×103kg、初速度v0=54 km/h=15 m/s.

（1）從制動到停車阻力對卡車所做的功為W，由動能定理有：W=-12mv20 ①

已知卡車所受阻力f=-3×104N，設(shè)卡車的制動距離為s1，有W=fs1 ②

聯(lián)立①②式，代入數(shù)據(jù)解得s1=30 m③

（2）已知車長l=7 m，AB與CD的距離為s0=23 m.設(shè)卡車駛過的距離為s2,D處人行橫道信號燈至少需經(jīng)過時間Δt后變燈，有

s2=s0+l ④

s2=v0Δt ⑤

聯(lián)立④⑤式，代入數(shù)據(jù)解得Δt=2s ⑥

圖4例7(浙江卷第19題)如圖4所示，總質(zhì)量為460 kg的熱氣球，從地面剛開始豎直上升時的加速度為0.5 m/s2，當(dāng)熱氣球上升到180 m時，以5 m/s的速度向上勻速運(yùn)動.若離開地面后熱氣球所受浮力保持不變，上升過程中熱氣球總質(zhì)量不變，重力加速度g=10 m/s2.關(guān)于熱氣球，下列說法正確的是().

A．所受浮力大小為4830 N

B．加速上升過程中所受空氣阻力保持不變

C．從地面開始上升10 s后的速度大小為5 m/s

D．以5 m/s勻速上升時所受空氣阻力大小為230 N

解析2013年2月26日埃及熱氣球爆炸致19名游客遇難，其中包括9名香港同胞.本題便以此為背景考查了動力學(xué)相關(guān)知識.對初始狀態(tài)F浮-mg=ma，則所受浮力大小為4830 N，A對；上升過程空氣阻力不斷增大氣球的加速度逐漸減小，B錯；由于氣球初始階段為變加速運(yùn)動無法確定開始上升10 s后的速度大小，C錯；以5 m/s勻速上升時F浮-mg=F阻，F(xiàn)阻=230 N，D對.答案：AD

點(diǎn)評“神九”與“天宮一號”交會對接； “殲15”在我國首艘航母“遼寧號”上著艦成功； “中國式過馬路”；埃及熱氣球事件……去年高考以后發(fā)生的這一系列事件都曾在一段時間內(nèi)引起全國乃至全世界的關(guān)注與熱議，這些事件中的物理問題肯定也會被命題者充分運(yùn)用起來.不難預(yù)見，對于剛剛在“神十”上進(jìn)行的太空授課相關(guān)的問題將頻頻出現(xiàn)在各地的訓(xùn)練題甚至高考試題中.還有哪些事件，我們要隨時關(guān)注并合理利用.

三、與體育、游樂設(shè)施有關(guān)的問題

例8(天津卷第 2題)我國女子短道速滑隊(duì)在今年世錦賽上實(shí)現(xiàn)女子3000 m接力三連冠.觀察發(fā)現(xiàn)，“接棒”的運(yùn)動員甲提前站在“交捧”的運(yùn)動員乙前面，并且開始向前滑行，待乙追上甲時，乙猛推甲一把，使甲獲得更大的速度向前沖出.在乙推甲的過程中，忽略運(yùn)動員與冰面間在水平方向上的相互作用，則().

A．甲對乙的沖量一定等于乙對甲的沖量

B．甲、乙的動量變化一定大小相等方向相反

C．甲的動能增加量一定等于乙的動能減少量

D．甲對乙做多少負(fù)功，乙對甲就一定做多少正功

解析本題主要考察能量（做功正負(fù)判斷）、動量（動量定理、動量守恒）相關(guān)知識.設(shè)甲乙兩運(yùn)動員的質(zhì)量分別為m甲、m乙，追上之前的瞬間甲、乙兩運(yùn)動員的速度分別是v甲，v乙， 根據(jù)題意整個交接棒過程可以分為兩部分： ①完全非彈性碰撞過程→“交棒”；m甲v甲+m乙v乙=（m甲+m乙）v共.②向前推出（人船模型）→“接棒” （m甲+m乙）v共=m甲v甲′+m乙v乙′.由上面兩個方程聯(lián)立可以解得：m甲Δv甲=m乙Δv乙，即B選項(xiàng)正確.經(jīng)歷了中間的完全非彈性碰撞過程 會有能量損失，C、D選項(xiàng)錯誤.答案：B

圖5例9(江蘇卷第2題)如圖5所示，“旋轉(zhuǎn)秋千”裝置中的兩個座椅A、B質(zhì)量相等，通過相同長度的纜繩懸掛在旋轉(zhuǎn)圓盤上. 不考慮空氣阻力的影響，當(dāng)旋轉(zhuǎn)圓盤繞豎直的中心軸勻速轉(zhuǎn)動時，下列說法正確的是().

A.A的速度比B的大

B.A與B的向心加速度大小相等

C.懸掛A、B的纜繩與豎直方向的夾角相等

D.懸掛A的纜繩所受的拉力比懸掛B的小

解析本題以游樂場常見的當(dāng)“旋轉(zhuǎn)秋千”為背景考查與勻速圓周運(yùn)動相關(guān)知識.旋轉(zhuǎn)圓盤繞豎直的中心軸勻速轉(zhuǎn)動時，二者的角速度ω相等，由v=ωr可知，A的速度比B的小，選項(xiàng)A錯誤.由a=ω2r可知，選項(xiàng)B錯誤，由于二者加速度不相等，懸掛A、B的纜繩與豎直方向的夾角不相等，選項(xiàng)C錯誤.懸掛A的纜繩所受的拉力比懸掛B的小，選項(xiàng)D正確.答案：D

點(diǎn)評從最常見的田徑、球類項(xiàng)目，再到近年新增的各種運(yùn)動項(xiàng)目，每一種運(yùn)動項(xiàng)目都包含了豐富的物理知識，因此，每年的高考題中都會出現(xiàn)一些與體育運(yùn)動有關(guān)的試題，特別是在當(dāng)年有重大體育事件的時候（比如2008年北京奧運(yùn)會）.日益普及的大型游樂場所，里面的游樂設(shè)施也是物理命題的一個很好的資料來源，平時要引導(dǎo)學(xué)生在玩的過程中思考其相關(guān)物理問題.

四、與技術(shù)應(yīng)用有關(guān)的問題

例10(廣東卷第15題)噴墨打印機(jī)的簡化模型如圖6所示，重力可忽略的墨汁微滴，經(jīng)帶電室?guī)ж?fù)電后，以速度v垂直勻強(qiáng)電場飛入極板間，最終打在紙上，則微滴圖6在極板間電場中().

A．向負(fù)極板偏轉(zhuǎn)

B．電勢能逐漸增大

C．運(yùn)動軌跡是拋物線

D．運(yùn)動軌跡與帶電量無關(guān)

解析本題以噴墨打印機(jī)為背景考查帶電粒子在電場中的運(yùn)動.微滴帶負(fù)電，所受電場力方向指向帶正電荷的極板，故A錯； 在電場力方向做初速為零的勻加速直線運(yùn)動，故粒子動能增加，電場力做正功，電勢能減小，B錯； 不計(jì)重力的帶負(fù)電微滴初速和恒定電場力垂直故軌跡為拋物線，C對； 由F=maF=EqU=Ed得：a=Uqmd可知粒子加速度和電量有關(guān)，加速度直接影響電場力方向上的加速運(yùn)動，也會影響軌跡的，D錯.答案:C

例11(浙江卷第15題)磁卡的詞條中有用于存儲信息的磁極方向不同的磁化區(qū)，刷卡器中有檢測線圈，當(dāng)以速度v0刷卡時，在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢.其E-t關(guān)系如圖7所示.如果只將刷卡速度改為v0/2，線圈中的E-t圖關(guān)系可能是().

圖7解析本題以刷卡機(jī)為背景考查電磁感應(yīng)相關(guān)知識.如果只將刷卡速度改為v0/2，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢減小為原來的1/2，刷卡時間增大為原來的2倍，線圈中的E-t關(guān)系可能是D.

答案：D

點(diǎn)評物理的發(fā)展影響著科技的進(jìn)步，同時物理作為一門實(shí)驗(yàn)學(xué)科，要求學(xué)生要了解一些簡單設(shè)備的工作原理.噴墨打印機(jī)、pos機(jī)，看到這些儀器設(shè)備，學(xué)生是否有了解其簡單工作原理的興趣呢？在平時的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中可以多引導(dǎo)學(xué)生看實(shí)驗(yàn)儀器的說明書，而不要自己急著把一個儀器的工作原理全部教給學(xué)生.這樣，在生活中學(xué)生接觸一些比較簡單儀器設(shè)備時就會下意識地去思考其工作原理，進(jìn)而想辦法獲取相關(guān)的物理知識.

從上面選取一部分高考STS試題來看，這其中的很多素材都是我們平時所關(guān)注或天天打交道的.教師在教學(xué)或備考過程中可以進(jìn)行一些相應(yīng)的針對訓(xùn)練：比如培養(yǎng)學(xué)生的讀題能力，篩選信息的能力，物理建模的能力，甚至可以拿出一個情境讓學(xué)生結(jié)合所學(xué)知識自己來命制題目.訓(xùn)練到位的話，學(xué)生對一些題會覺得只是“新瓶裝舊酒”，解決起問題來也就輕松多了.(收稿日期：2014-01-01)

解析“中國式過馬路”在過去的一年引起持續(xù)的熱議，以此為背景命題也不足為怪了.已知卡車質(zhì)量m=8t=8×103kg、初速度v0=54 km/h=15 m/s.

（1）從制動到停車阻力對卡車所做的功為W，由動能定理有：W=-12mv20 ①

已知卡車所受阻力f=-3×104N，設(shè)卡車的制動距離為s1，有W=fs1 ②

聯(lián)立①②式，代入數(shù)據(jù)解得s1=30 m③

（2）已知車長l=7 m，AB與CD的距離為s0=23 m.設(shè)卡車駛過的距離為s2,D處人行橫道信號燈至少需經(jīng)過時間Δt后變燈，有

s2=s0+l ④

s2=v0Δt ⑤

聯(lián)立④⑤式，代入數(shù)據(jù)解得Δt=2s ⑥

圖4例7(浙江卷第19題)如圖4所示，總質(zhì)量為460 kg的熱氣球，從地面剛開始豎直上升時的加速度為0.5 m/s2，當(dāng)熱氣球上升到180 m時，以5 m/s的速度向上勻速運(yùn)動.若離開地面后熱氣球所受浮力保持不變，上升過程中熱氣球總質(zhì)量不變，重力加速度g=10 m/s2.關(guān)于熱氣球，下列說法正確的是().

A．所受浮力大小為4830 N

B．加速上升過程中所受空氣阻力保持不變

C．從地面開始上升10 s后的速度大小為5 m/s

D．以5 m/s勻速上升時所受空氣阻力大小為230 N

解析2013年2月26日埃及熱氣球爆炸致19名游客遇難，其中包括9名香港同胞.本題便以此為背景考查了動力學(xué)相關(guān)知識.對初始狀態(tài)F浮-mg=ma，則所受浮力大小為4830 N，A對；上升過程空氣阻力不斷增大氣球的加速度逐漸減小，B錯；由于氣球初始階段為變加速運(yùn)動無法確定開始上升10 s后的速度大小，C錯；以5 m/s勻速上升時F浮-mg=F阻，F(xiàn)阻=230 N，D對.答案：AD

點(diǎn)評“神九”與“天宮一號”交會對接； “殲15”在我國首艘航母“遼寧號”上著艦成功； “中國式過馬路”；埃及熱氣球事件……去年高考以后發(fā)生的這一系列事件都曾在一段時間內(nèi)引起全國乃至全世界的關(guān)注與熱議，這些事件中的物理問題肯定也會被命題者充分運(yùn)用起來.不難預(yù)見，對于剛剛在“神十”上進(jìn)行的太空授課相關(guān)的問題將頻頻出現(xiàn)在各地的訓(xùn)練題甚至高考試題中.還有哪些事件，我們要隨時關(guān)注并合理利用.

三、與體育、游樂設(shè)施有關(guān)的問題

例8(天津卷第 2題)我國女子短道速滑隊(duì)在今年世錦賽上實(shí)現(xiàn)女子3000 m接力三連冠.觀察發(fā)現(xiàn)，“接棒”的運(yùn)動員甲提前站在“交捧”的運(yùn)動員乙前面，并且開始向前滑行，待乙追上甲時，乙猛推甲一把，使甲獲得更大的速度向前沖出.在乙推甲的過程中，忽略運(yùn)動員與冰面間在水平方向上的相互作用，則().

A．甲對乙的沖量一定等于乙對甲的沖量

B．甲、乙的動量變化一定大小相等方向相反

C．甲的動能增加量一定等于乙的動能減少量

D．甲對乙做多少負(fù)功，乙對甲就一定做多少正功

解析本題主要考察能量（做功正負(fù)判斷）、動量（動量定理、動量守恒）相關(guān)知識.設(shè)甲乙兩運(yùn)動員的質(zhì)量分別為m甲、m乙，追上之前的瞬間甲、乙兩運(yùn)動員的速度分別是v甲，v乙， 根據(jù)題意整個交接棒過程可以分為兩部分： ①完全非彈性碰撞過程→“交棒”；m甲v甲+m乙v乙=（m甲+m乙）v共.②向前推出（人船模型）→“接棒” （m甲+m乙）v共=m甲v甲′+m乙v乙′.由上面兩個方程聯(lián)立可以解得：m甲Δv甲=m乙Δv乙，即B選項(xiàng)正確.經(jīng)歷了中間的完全非彈性碰撞過程 會有能量損失，C、D選項(xiàng)錯誤.答案：B

圖5例9(江蘇卷第2題)如圖5所示，“旋轉(zhuǎn)秋千”裝置中的兩個座椅A、B質(zhì)量相等，通過相同長度的纜繩懸掛在旋轉(zhuǎn)圓盤上. 不考慮空氣阻力的影響，當(dāng)旋轉(zhuǎn)圓盤繞豎直的中心軸勻速轉(zhuǎn)動時，下列說法正確的是().

A.A的速度比B的大

B.A與B的向心加速度大小相等

C.懸掛A、B的纜繩與豎直方向的夾角相等

D.懸掛A的纜繩所受的拉力比懸掛B的小

解析本題以游樂場常見的當(dāng)“旋轉(zhuǎn)秋千”為背景考查與勻速圓周運(yùn)動相關(guān)知識.旋轉(zhuǎn)圓盤繞豎直的中心軸勻速轉(zhuǎn)動時，二者的角速度ω相等，由v=ωr可知，A的速度比B的小，選項(xiàng)A錯誤.由a=ω2r可知，選項(xiàng)B錯誤，由于二者加速度不相等，懸掛A、B的纜繩與豎直方向的夾角不相等，選項(xiàng)C錯誤.懸掛A的纜繩所受的拉力比懸掛B的小，選項(xiàng)D正確.答案：D

點(diǎn)評從最常見的田徑、球類項(xiàng)目，再到近年新增的各種運(yùn)動項(xiàng)目，每一種運(yùn)動項(xiàng)目都包含了豐富的物理知識，因此，每年的高考題中都會出現(xiàn)一些與體育運(yùn)動有關(guān)的試題，特別是在當(dāng)年有重大體育事件的時候（比如2008年北京奧運(yùn)會）.日益普及的大型游樂場所，里面的游樂設(shè)施也是物理命題的一個很好的資料來源，平時要引導(dǎo)學(xué)生在玩的過程中思考其相關(guān)物理問題.

四、與技術(shù)應(yīng)用有關(guān)的問題

例10(廣東卷第15題)噴墨打印機(jī)的簡化模型如圖6所示，重力可忽略的墨汁微滴，經(jīng)帶電室?guī)ж?fù)電后，以速度v垂直勻強(qiáng)電場飛入極板間，最終打在紙上，則微滴圖6在極板間電場中().

A．向負(fù)極板偏轉(zhuǎn)

B．電勢能逐漸增大

C．運(yùn)動軌跡是拋物線

D．運(yùn)動軌跡與帶電量無關(guān)

解析本題以噴墨打印機(jī)為背景考查帶電粒子在電場中的運(yùn)動.微滴帶負(fù)電，所受電場力方向指向帶正電荷的極板，故A錯； 在電場力方向做初速為零的勻加速直線運(yùn)動，故粒子動能增加，電場力做正功，電勢能減小，B錯； 不計(jì)重力的帶負(fù)電微滴初速和恒定電場力垂直故軌跡為拋物線，C對； 由F=maF=EqU=Ed得：a=Uqmd可知粒子加速度和電量有關(guān)，加速度直接影響電場力方向上的加速運(yùn)動，也會影響軌跡的，D錯.答案:C

例11(浙江卷第15題)磁卡的詞條中有用于存儲信息的磁極方向不同的磁化區(qū)，刷卡器中有檢測線圈，當(dāng)以速度v0刷卡時，在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢.其E-t關(guān)系如圖7所示.如果只將刷卡速度改為v0/2，線圈中的E-t圖關(guān)系可能是().

圖7解析本題以刷卡機(jī)為背景考查電磁感應(yīng)相關(guān)知識.如果只將刷卡速度改為v0/2，產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢減小為原來的1/2，刷卡時間增大為原來的2倍，線圈中的E-t關(guān)系可能是D.

答案：D

點(diǎn)評物理的發(fā)展影響著科技的進(jìn)步，同時物理作為一門實(shí)驗(yàn)學(xué)科，要求學(xué)生要了解一些簡單設(shè)備的工作原理.噴墨打印機(jī)、pos機(jī)，看到這些儀器設(shè)備，學(xué)生是否有了解其簡單工作原理的興趣呢？在平時的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中可以多引導(dǎo)學(xué)生看實(shí)驗(yàn)儀器的說明書，而不要自己急著把一個儀器的工作原理全部教給學(xué)生.這樣，在生活中學(xué)生接觸一些比較簡單儀器設(shè)備時就會下意識地去思考其工作原理，進(jìn)而想辦法獲取相關(guān)的物理知識.

從上面選取一部分高考STS試題來看，這其中的很多素材都是我們平時所關(guān)注或天天打交道的.教師在教學(xué)或備考過程中可以進(jìn)行一些相應(yīng)的針對訓(xùn)練：比如培養(yǎng)學(xué)生的讀題能力，篩選信息的能力，物理建模的能力，甚至可以拿出一個情境讓學(xué)生結(jié)合所學(xué)知識自己來命制題目.訓(xùn)練到位的話，學(xué)生對一些題會覺得只是“新瓶裝舊酒”，解決起問題來也就輕松多了.(收稿日期：2014-01-01)