周侃
纵观2013年高考物理试题,其中不乏以“时事”热点为背景的试题.这类试题立意新颖、选材灵活,注重对学生能力的考查,体现了当今新课程理念下高考的命题趋势,突出了“能力命题”的主旋律,十分利于人才的选拔.下面精选试卷中的几例进行分析,与同行共赏,并能对今后的教学有借鉴作用.
一、军事类题目
例1(全国新课标卷1第21题) 2012年11月,“歼15”舰载机在“辽宁”号航空母舰上着陆成功.图a为利用阻拦系统让舰载机在飞行甲板上快速停止的示意图.飞机着舰并成功勾住阻拦索后,飞机的动力系统立即关闭,组拦系统通过阻拦索对飞机施加一作用力,使飞机在甲板上短距离滑行后停止.某次降落,以飞机着舰为计时零点,飞机在t=0.4s时恰好勾住阻拦索中间位置,其着舰到停止的速度-时间图线如图(b)所示.假如无阻拦索,飞机从着舰到停止需要的滑引距离约为1000m.已知舰母始终静止,重力加速度为g.则().
A. 从着舰到停止,飞机在甲板上滑引的距离约为无阻拦时1/10
B. 在0.4s-2.5s时间内,阻拦索的张力几乎不随时间变化
C. 在滑引过程中,飞行员所承受的加速度大小会超过2.5g
D. 在0.4s-2.5s时间内,阻拦系统对飞机做功的功率几乎不变
解析由题意可知,飞机勾住阻拦索以后的运动可简化为质点的匀减速直线运动.设飞机在甲板上滑行的距离为s,由题中v-t图线可得,s=12×68×3.0m=2042m≈100m
s约为无阻拦时的十分之一, A答案正确.
因飞机在t=0.4s-2.5s时间内加速度大小不变,根据牛顿第二定律知,阻拦索对飞机的合力不变,但两个张力的夹角变小,因而两个张力变小,B选项错误.由v-t图线可知,飞机最大加速度约为a=ΔvΔt=20-102.5-0.4m/s2=30m/s2>2.5g,C选项正确.阻拦系统对飞机的功率等于两个张力合力对飞机的功率,因合力不变,而v减小,由P=Fv可得,功率逐渐减小,D选项错误,故本题的正确选项为A、C.
点评2012年9月,中国海军首艘航母“辽宁舰”正式交付使用,同年11月,我国舰载机首次在甲板上起降成功.舰载机在航母上起降,历来被认为是形成战斗力的标志,对于我国有效维护海上主权、安全和发展有重大意义.此题涉及到舰载机在航母甲板上的降落、滑行,要求考生仔细阅读试题,弄清题意,构建模型,然后运用 图线和动力学、功率等知识解答,综合性较强,重点考查学生分析综合能力.
二、交通安全类题目
例2(四川卷第9题)近来,我国多个城市开始重点治理“中国式过马路”行为.每年全国由于行人不遵守交通规则而引发的交通事故上万起,死亡上千人.只有科学设置交通管制,人人遵守交通规则,才能保证行人的生命安全.
如图3所示,停车线AB与前方斑马线边界CD间的距离为23m.质量8t、车长7m的卡车以54km/h的速度向北匀速行驶,当车前端刚驶过停车线AB,该车前方的机动车交通信号灯由绿灯变黄灯.
(1)若此时前方C处人行横道路边等待的行人就抢先过马路,卡车司机发现行人,立即制动,卡车受到的阻力为3×104N.求卡车的制动距离;
(2)若人人遵守交通规则,该车将不受影响地驶过前方斑马线边界CD.为确保行人安全,D处人行横道信号灯应该在南北向机动车信号灯变黄灯后至少多久变为绿灯?
解析(1) 设卡车的制动距离为x,则由
v2t=v20+2ax得x=v2t-v202a
由牛顿第二定律得 a=fm
联立以上两式得 x=30 m
(或由动能定理得-fx=12mv2t-12mv20,可得同样结果)
(2) 设黄灯的持续时间为t,因卡车车长7m,AB与CD的距离为23 m,所以卡车的行驶距离为,x1=(7+23)m=30m,于是t=x1v0, 解得t=2 s.
点评本题是一道联系目前治理“中国式过马路”行为的“时事”类试题,题设情景新颖,解题的关键是正确建立物理模型.根据题设情景,第一问可把卡车看成质点的匀减速直线运动;第二问求黄灯时间时就不能把卡车按质点对待,必须考虑卡车的实际长度,即把卡车看成刚体的匀速直线运动,由此应用两种模型解题.所以该题主要考查学生对物理模型的识别分辨能力和使用模型方法解决实际问题的能力.
三、航天事业类题目
例3(全国新课标卷1第20题)2012年6月18日,神舟九号飞船与天宫一号目标飞行器在离地面343km的近圆形轨道上成功进行了我国首次载人空间交会对接.对接轨道所处的空间存在极其稀薄的大气,下列说法中正确的是().
A.为实现对接,两者运行速度的大小都应介于第一宇宙速度和第二宇宙速度之间
B.如不加干涉,在运行一段时间后天宫一号的动能可能会增加
C.如不加干涉,天宫一号的轨道将缓慢降低
D.航天员在天宫一号中处于失重状态,说明航天员不受地球引力作用
解析为实现对接,要求神舟九号和天宫一号的速度相等.设其速度大小为v0,暂不考虑大气的阻力,根据万有引力提供向心力,建立G·M·mr2=m·v20r,解得v0=G·Mr,v0小于第一宇宙速度G·Mr,也小于第二宇宙速度2G·Mr,所以A选项错误.由于神舟九号与天宫一号对接后处于稀薄的大气之中,受大气阻力的作用,他们的机械能减小, 因此若没有外加干预,天宫一号的轨道将会缓慢降低,在轨道降低过程中,地球引力对航天器所做的正功逐渐增大,当数值上大于大气阻力所做的负功时,动能增加,所以B、C正确.虽然航天员在天宫一号中处于失重状态,但并非不受地球引力作用,只是引力恰好使航天员随天宫一号一同绕地球飞行,故D选项错误.endprint
点评2012年6月18日,神舟九号载人飞船与天宫一号实现顺利交会对接,对于我国航天事业的发展具有重要作用,也是当时“时事”报道的热点问题.此题以该事件为素材设计高考题,主要考查天体运动、圆周运动、万有引力、失重等相关知识及学生对天体对接后的轨道变化、能量变化等问题的分析判断能力.
四、天文学类题目
例4(山东卷第20题)双星系统由两颗恒星组成,两恒星在相互引力的作用下,分别围绕其连线上的某一点做周期相同的匀速圆周运动.研究发现,双星系统演化过程中,两星的总质量,距离和周期均可能发生变化.若某双星系统中两星做圆周运动的周期为T,经过一段时间演化后,两星总质量变为原来的k倍,两星之间的距离变为原来的k倍,则此时圆周运动的周期为().
A.n3k2T B.n3kT C.n2kT D.nkT
解析根据题意,构建如图4所示的双星模型.设a、b的圆轨道半径和质量分别为r1,r2和m1,m2,a、b两星间距为r.
对a星有
Gm1m2r=m1v21r1=m1ω2r1 ①
对b星有
Gm1m2r2=m2v22r2=m2ω2r2②
由①式得m2=ω2r1r2G ③
由①式得m1=ω2r2r2G ④
①+④得m1+m2=ω2r2G(r1+r2)⑤
将ω=2πT代入⑤式,且m1+m2=m,r1+r2=r,
有T2=4π2r3mG.
若r变为原来的n倍,m变为原来的k倍,则双星周期T′变为T′2=4π2(nr)3kmG=n3kT2
所以T′=n3kT,故选项B为答案.
点评此题是关于求解双星运动周期的一个考题,有关天文学方面的考题,往往是每年的必考点.而本题需要学生根据题意弄清物理情景,建立相应的模型,运用圆周运动和万有引力定律求解,主要考查学生能否在题设情景下,迅速建模、处理问题的能力.
在2013年高考物理试卷中有多种类型的“时事”试题,限于篇幅不一一解析.但由上述分析讨论可以看出,随着高考改革的不断推进,坚持以能力立题为主,坚持以解决实际问题为主成为新课程理念下高考命题的一个指导原则,也是命题的主旋律.学生在解决此类试题时不仅能体现出其能力高低,还能引导学生关注时事热点事件,关注科技进步和社会发展,有利于学生的发展,今后要加强这方面的物理教学,促进学生综合能力和整体素质的提高.endprint