物理跨學(xué)科實(shí)踐題解題策略

原題再現(xiàn)

例（2024·遼寧）生態(tài)環(huán)境部發(fā)布2024年六五環(huán)境日的主題是“全面推進(jìn)美麗中國(guó)建設(shè)”，其目的是動(dòng)員社會(huì)各界參與生態(tài)環(huán)境保護(hù)、踐行綠色生產(chǎn)生活方式。某校積極響應(yīng)號(hào)召，物理社團(tuán)開(kāi)展關(guān)于“海域漂浮垃圾治理\"調(diào)研活動(dòng)，在查閱相關(guān)資料時(shí)，發(fā)現(xiàn)了與海域漂浮垃圾治理裝備相關(guān)的文章，其中對(duì)裝備的介紹如圖1所示。在V字形浮圍欄和自然動(dòng)力作用下，海漂垃圾匯集到垃圾匯集筐，而后由垃圾單向傳輸機(jī)構(gòu)將其提升至垃圾分揀筐內(nèi)。傳輸機(jī)構(gòu)的動(dòng)力可由振蕩浮子波浪能收集系統(tǒng)提供。維護(hù)人員可通過(guò)無(wú)線視頻監(jiān)控系統(tǒng)遠(yuǎn)程觀察垃圾收集情況，并不定期到浮平臺(tái)上對(duì)垃圾進(jìn)行分揀、回收和無(wú)害化處理。

請(qǐng)結(jié)合上述信息完成下面的問(wèn)題：

（1）無(wú)線視頻監(jiān)控系統(tǒng)中的鏡頭相當(dāng)于一個(gè)凸透鏡，垃圾收集情況通過(guò)鏡頭成倒立、 __________的實(shí)像，監(jiān)控畫(huà)面信號(hào)通過(guò) __________波傳回控制中心。

（2）振蕩浮子波浪能收集系統(tǒng)的一部分結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化圖如圖2所示，某時(shí)刻浮子受到海水向上的力，該力使 OA 繞 o 點(diǎn)向上轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng) B 點(diǎn)的連桿運(yùn)動(dòng)。OA部分相當(dāng)于一個(gè)__________ （填簡(jiǎn)單機(jī)械名稱(chēng)）。

（3）垃圾單向傳輸機(jī)構(gòu)內(nèi)部的一部分結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化圖如圖3所示，則圖中能繞支點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的金屬棒可以阻止棘輪 __________（選填\"順\"或\"逆”）時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)單向傳輸，

（4）浮筒是控制整個(gè)裝置漂浮狀態(tài)和吃水深度的重要配件。該社團(tuán)利用壓力傳感器設(shè)計(jì)了一套吃水深度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，圖4為監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的簡(jiǎn)化電路圖。他們使用的壓力傳感器接人電路的阻值與其所受海水的壓力之間的關(guān)系如圖5所示（為方便計(jì)算，數(shù)據(jù)已作簡(jiǎn)化處理），入水前其阻值為 20Ω ，入水后其受壓面與海水的接觸面積是15cm² 。將傳感器安裝在浮平臺(tái)底部，若要實(shí)現(xiàn)當(dāng)浮平臺(tái)的吃水深度為 1m 時(shí)，電路中電流為 0.3A ，滑動(dòng)變阻器 R_P 接入電路的阻值應(yīng)為 __________Ω （電源電壓恒為 9V ρ_ψχ 取 1.0×10³kg/m³，g 取 10N/kg ，不考慮水流的影響）。

（5）為了踐行綠色理念，推動(dòng)綠色出行，請(qǐng)你結(jié)合日常生活針對(duì)綠色出行提出一條合理化建議： ____________________。

破解策略

解析：（1）無(wú)線視頻監(jiān)控系統(tǒng)中的鏡頭相當(dāng)于一個(gè)凸透鏡，通過(guò)鏡頭能實(shí)時(shí)記錄垃圾收集情況，此時(shí)物體在凸透鏡的二倍焦距以外，物體成倒立、縮小的實(shí)像；監(jiān)控畫(huà)面信號(hào)通過(guò)電磁波傳回控制中心。

（2）在圖2中， OA 部分繞 o 點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)， o 為支點(diǎn)，A端受到的海水向上的推力為動(dòng)力，B 點(diǎn)連桿向下的力為阻力，符合杠桿的特征，所以 OA 部分相當(dāng)于一個(gè)杠桿。

（3）在圖3中，金屬棒相當(dāng)于一個(gè)杠桿，當(dāng)棘輪要逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，金屬棒兩端受到的壓力會(huì)使金屬棒處于平衡狀態(tài)，從而阻止棘輪逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。

（4）由圖5，設(shè)壓力傳感器接入電路的阻值 R 與其所受海水的壓力 F 之間的關(guān)系式為 R=kF+b ，

日積月累

綜合應(yīng)用題作為遼寧省中考最后一題，有著十分重要的命題意義，其綜合性主要體現(xiàn)在課標(biāo)中跨學(xué)科實(shí)踐中“物理學(xué)與日常生活\"\"物理學(xué)與工程實(shí)踐\"和\"物理學(xué)與社會(huì)發(fā)展”這三個(gè)方面，情境為“綜合”，重點(diǎn)考查同學(xué)們利用已有物理知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力，即\"應(yīng)用\"方面。本題屬于其中一種命題方向——跨學(xué)科實(shí)踐活動(dòng)。本題的第一小問(wèn)考查凸透鏡的實(shí)際應(yīng)用和電磁波可以傳遞信息這兩方面內(nèi)容;第二小問(wèn)考查了杠桿的概念;第三小問(wèn)屬于工程實(shí)踐中的棘輪問(wèn)題，通過(guò)分析棘輪特點(diǎn)并結(jié)合杠桿平衡條件，能夠得到棘輪要逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，金屬棒兩端受到的壓力會(huì)使其處于平衡狀態(tài);第四小問(wèn)需要根據(jù)數(shù)學(xué)知識(shí)求出壓力傳感器接人電路的阻值與其所受海水的壓力之間的關(guān)系式，當(dāng)吃水深度為 1m 時(shí)，根據(jù) F=pS 結(jié)合 可求出壓力傳感器受到的壓力，利用壓力傳感器接入電路的阻值與其所受海水的壓力之間的關(guān)系式求出壓力傳感器接入電路的阻值，根據(jù)歐姆定律結(jié)合電阻的串聯(lián)求出滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值;最后一問(wèn)屬于“情感、態(tài)度與價(jià)值觀\"的考查，同學(xué)們要從綠色出行和能源環(huán)保等方面進(jìn)行思考。

（作者單位：沈陽(yáng)市南昌初級(jí)中學(xué)）