让生活走进物理高考——2012年高考专题研究

金 剑 陈凭心

（灵璧中学 安徽 宿州 234200）

新的一轮课程改革，对生活与物理课程的关系要求是“注重理论联系实际，关注科学、技术和社会的联系，注重物理知识在生产、生活等方面的广泛应用”（高中课标），“物理课程应注重与生产、生活实际及时代、发展的联系”，“有将科学技术应用于日常生活、社会实践的意识、乐于研究日常用品或新产品中的物理学原理”（初中课标），教学实践中形成了“让生活走进物理，让物理走向社会”的理念.2012年高考物理试题中无论是全国卷，还是省市卷都充分体现了物理与生活的密切联系，据笔者不完全统计，10套试题中，有30多道以生活现象或用具为素材的物理试题，呈现了丰富多彩的生活中的物理，体现了物理就在身边、物理知识就在生活现象中.

1 小用具大道理

生活中的很多小用具，隐含很多物理原理及丰富的物理知识，是很好的物理试题原型，使考生倍感熟悉和亲切.如全国新课标卷第16题：木板与墙之间夹住小球，考查了受力分析、平衡条件及动态变化；第24题：拖把；山东卷第17题：墙壁夹木板；福建卷第20题：水平转台；江苏卷第5题：铁夹夹物块等.

【例1】（2012年高考江苏卷第5题）如图1所示，一夹子夹住木块，在力F作用下向上提升.夹子和木块的质量分别为m和M，夹子与木块两侧间的最大静摩擦力均为f.若木块不滑动，力F的最大值是

图1

解析：本题中的夹子，生活中十分常见，炭夹子，拴垃圾夹子，馍夹子，实验室镊子等随处可见，甚至用手指镊起物体亦与此相同.以木块以及夹子为研究对象受力如图，木块受摩擦力最大时，拉力向下最大，取系统向上加速度为a，有

对木块有

可解得

选项A正确.

【例2】（2012年高考全国新课标卷第24题）拖把是由拖杆和拖把头构成的擦地工具（如图2）.设拖把头的质量为m，拖杆质量可以忽略；拖把头与地板之间的动摩擦因数为常数μ，重力加速度为g，某同学用该拖把在水平地板上拖地时，沿拖杆方向推拖把，拖杆与竖直方向的夹角为θ.

图2

（1）若拖把头在地板上匀速移动，求推拖把的力的大小.

（2）设能使该拖把在地板上从静止刚好开始运动的水平推力（推力的水平分量）与此时地板对拖把的正压力的比值为λ.已知存在一临界角θ0，若θ≤θ0，则不管沿拖杆方向的推力多大，都不可能使拖把从静止开始运动.求这一临界角的正切tanθ0.

解析：拖把是学生生活中最常用的物品，学生如果带着物理问题去生活的话，应考虑拖把受力情况，受力图如图2所示，拖把匀速移动，合外力为零

解得

生活中的拖把，如果拖杆与竖直方向夹角大小为θ，无论用多大的力也不能使拖把运动，在此情况下，满足条件是Fsinθ≤λN，即可等tanθ0＝λ.

2 家用电器频繁出现

无论城市和农村，家用电器已普遍使用，对家用电器的原理分析及某些数据计算，在2012年高考试题中频繁出现，如新课标卷第17题：家庭调压器（自耦变压器）工作原理；全国大纲卷第19题：电风扇有效值计算；山东卷第18题：火燃气炉点火；浙江卷第17题：节能灯；江苏卷第12题：自燃灯发光特征，第7题：家用电器保护装置工作原理；北京卷第15题：电热器；重庆卷第22题：果汁电池等.

【例3】（2012年高考浙江卷第17题）功率为10 W的发光二极管（LED灯）的亮度与功率为60W的白炽灯相当.根据国家节能战略，2016年前普通白炽灯应被淘汰.假设每户家庭有2只60W的白炽灯，均用10W的LED灯替代.估算出全国一年节省的电能最接近

A.8×108kW·h B.8×1010kW·h

C.8×1011kW·h D.8×1013kW·h

解析：本题解答要紧扣生活经验，家庭用两只白炽灯或节能灯，每天亮灯约6h，全国人口13亿约4亿户，即可估算出全国一年白炽灯换为节能灯可节能约8.76×1010kW·h，本题渗透着节能教育、低碳生活的教育.

【例4】（2012年高考北京卷第23题）摩天大楼中一部直通高层的客运电梯.行程超过百米.电梯的简化模型如图3（a）所示.考虑安全、舒适、省时等因索，电梯的加速度a随时间t变化.已知电梯在t＝0时由静止开始上升，a-t图像如图3（b）所示.电梯总质量m＝2.0×103kg.忽略一切阻力.重力加速度g取10m／s2.求：

（1）电梯在上升过程中受到的最大拉力F1和最小拉力F2；

（2）类比是一种常用的研究方法.对于直线运动，教科书中讲解了由v-t图像求位移的方法.请你借鉴此方法，对比加速度和速度的定义，根据图3所示a-t图像，求电梯在第1s内的速度改变量Δv1和第2s末的速率v2；

（3）求电梯以最大速率上升时，拉力做功的功率P；再求在0～11s时间内，拉力和重力对电梯所做的总功W.

图3

解析：（1）生活中学生经常乘电梯，感受电梯的运行，结合图像，电梯的最大加速度为a1＝1.0 m／s2，对应的最大压力为F1－mg＝ma1，得F1＝2.2×104N；而电梯的最小加速度为a2＝ －1.0 m／s2，对应最小拉力mg－F2＝ma2，得F2＝1.8×104N.第（2）问，类比v-t图像，vt为位移，即图线下方面积；a-t图像，at为速度，亦为图线与坐标轴围成的面积为

由图像可知，11～30s内速率最大，其值等于0～11s内a-t图线下方面积，vm＝10m／s.（3）电梯匀速运行，拉力等于重力

3 在生活活动中感悟物理

生活是动态的，生活中存在着众多的物理运动，故在物理试题中，有着大量的贴近生活的物理运动，甚至有些是趣味性活动.如大纲卷第26题：山坡上的跳崖运动；安徽卷第22题：弹性小球下落；福建卷第21题：拉船；北京卷第22题：木块飞离桌面；第17题：人在行驶的木板上向后跳车，第25题：端球比赛；广东卷第17题：空气压缩点火器等.

【例5】（2012年高考重庆卷第25题）某校举行托乒乓球跑步比赛，赛道为水平直道，比赛距离为s.比赛时，某同学将球置于球拍中心，以大小为a的加速度从静止开始做匀加速直线运动，当速度达到v0时，再以v0做匀速直线运动跑至终点.整个过程中球一直保持在球拍中心不动.比赛中，该同学在匀速直线运动阶段保持球拍的倾角为θ0，如图4所示.设球在运动中受到空气阻力大小与其速度大小成正比，方向与运动方向相反，不计球与球拍之间的摩擦，球的质量为m，重力加速度为g.

（1）求空气阻力大小与球速大小的比例系数k；

（2）求在加速跑阶段球拍倾角θ随速度v变化的关系式；

（3）整个匀速跑阶段，若该同学速度仍为v0，而球拍的倾角比θ0大了β并保持不变，不计球在球拍上的移动引起的空气阻力变化，为保证到达终点前球不从球拍上距离中心为r的下边沿掉落，求β应满足的条件.

图4

4 很多物理模型实际是生活中的原型

物理模型是物理学的依托，建模能力是学好物理的重要能力之一，实际上我们身边存在着大量的、典型的物理模型，如斜面、滑梯、传送带、圆轨道等等，在2012年高考试题中，山东卷22题为斜面模型，安徽卷第24题为传送带模型，浙江卷第18题过山车模型，广东卷第17题斜面模型等.

【例6】（2012年高考天津卷第10题）如图5所示，水平地面上固定有高为h的平台，台面上固定有光滑坡道，坡道顶端距台面高也为h，坡道底端与台面相切.小球A从坡道顶端由静止开始滑下，到达水平光滑的台面后与静止在台面上的小球B发生碰撞，并粘连在一起，共同沿台面滑行并从台面边缘飞出，落地点与飞出点的水平距离恰好为台高的一半.两球均可视为质点，忽略空气阻力，重力加速度为g.求：

（1）小球A刚滑至水平台面的速度vA；

（2）A，B两球的质量之比mA∶mB.

图5

解析：物理模型，除了有结构模型外，还有语言模型——物化的语言；规律模型—— 代表一类规律，如自由落体，代表所有初速度为零的匀加速直线运动；平抛，代表恒定的合外力与初速度垂直的所有匀变速曲线运动等，本题中光滑坡道，是典型的结构模型，小球自高为h的光滑坡道滑下，机械能守恒

求得

A与B碰撞粘在一起，是典型的完全非弹性碰撞模型，mAvA＝（mA＋mB）v；粘在一起后飞出台面，是典型的平抛模型，竖直方向