從“遼寧號”談物理試題中的STS

物理源自于社會生活與生產，并隨著生活和生產的需求而不斷發展，同時也為科技的迅猛發展與應用提供了堅實的理論依據。為了引導學生關注社會，突顯物理學科的特點，各地的高考物理試題中，出現了不少以現實生活和現代科學技術應用為背景的試題。以STS為背景，考查基本的物理問題、物理模型，從而使得試題煥發生機，很好地體現了從生活走向物理，從物理走向社會的新課程理念，是近幾年高考考查的熱點問題。處理此類題目關鍵是提煉物理原理，建立物理模型，然后利用物理知識解答。

本文將從高中物理的角度出發，盤點年度科技熱點問題，并探討其中的物理知識及可能的出題考查方向。

熱點一 “遼寧號”順利完成艦載機起降訓練

據報道：我國第一艘航母“遼寧號”交接入列后，已順利進行了殲—15飛機起降飛行訓練，航母平臺和飛機的技術性能得到了充分驗證，艦機適配性能良好，達到了設計指標要求。

點評：目前世界上航母艦載機的起飛方式大致有三種，一種是彈射式起飛，一種是滑躍式起飛，還有一種是垂直起飛。其中彈射式起飛在高中階段多被簡化為多階段的勻變速直線運動。教材中已有類似的題目，高考中對多階段的勻變速直線運動的考查也不少見。

為了盡量縮短艦載飛機起飛時的滑行距離，航空母艦還需逆風行駛。這里對問題做了簡化。

分析：本題為航空母艦艦載飛機彈射式起飛模型。涉及知識為勻變速直線運動的位移和速度的關系。

拓展延伸：遼寧艦采用的是滑躍式起飛，艦艏與飛行甲板呈10到15度的坡度，如圖1所示。艦載機以一定的尚未達到起飛速度的速度滑跑后沿著上翹的斜坡沖出甲板，形成斜拋運動，在剛脫離母艦的一段（幾十米）距離內繼續在空中加速以達到起飛速度。因此，如以遼寧艦為背景出題，由于起飛方式的變化，將會在上例的基礎上加以改造和拓展為多過程問題+斜面問題，綜合考查摩擦力、牛頓運動定律、勻變速直線運動，難度有所增加。解決問題的關鍵仍是正確受力分析，準確分析出物體在每一階段的運動性質。

圖1

熱點二 “好奇號”著陸過程：從太空到火星表面的恐怖7分鐘

“好奇號”火星探測器是一個汽車大小的火星遙控設備。它是美國第四個火星探測器，也是第一輛采用核動力驅動的火星車，其使命是探尋火星上的生命元素。2011年11月26日23時2分，“好奇號”火星探測器發射成功，順利進入飛往火星的軌道。2012年8月6日成功降落在火星表面，展開為期兩年的火星探測任務。

在行星際航行過程中，火星車折疊裝載于進入艙內。著陸過程的第一步，火星車與推進動力系統分離。作為鎮重物的鎢塊從進入艙中彈出，變為舵翼，改變進入艙的重心位置。進入艙以極超音速（約6　000米/秒）進入火星上層大氣，摩擦減速產生的巨大熱量被隔熱罩吸收。同時，進入艙水平飛行減速，側面的火箭推進器點火，控制艙體落向預定著陸點。

進入艙到達10千米高度，彈出降落傘，降落傘長50米，直徑21.5米。降落傘彈出后，進入艙立刻拋棄隔熱罩，打開地面傳感雷達系統。到達約2千米的高度時，進入艙的速度大約是100米/秒——這差不多也是最終的速度了，火星大氣最多也就能把進來的飛行器減速到這個程度，不過對于安全著陸來說，還是太快了。此時，火星車從降落傘下脫離，背包式火箭推進器點火，控制火星車下降。在火星地面上空約20米的高度，火星車被懸掛在三根纜繩上，這種結構叫做“空中吊臂”，車輪與懸架裝置展開到位，火星車著陸，著陸速度約為0.75米/秒。

熱點三 天宮一號與神舟九號載人交會對接

2012年，天宮一號與神九的載人交會對接無疑為中國航天史上掀開極具突破性的一章，然而這一切，都是為了“空間站”的搭建。中國計劃在2014年發射太空站的核心艙，然后以核心艙為基礎，再對接實驗艙、貨運飛船。預計我國的空間站整個重量大約是60噸，其中核心艙20噸，還有兩個實驗艙、載人飛船、貨運飛船。“長征五號”采用無毒無污染推進劑，它的運載能力是25噸，完全有能力將核心艙送入太空。國際空間站預計在2020年退役，而到2020年，中國將建成自己的太空家園，那時，中國空間站或將成為世界唯一的空間站。

此外，2010年升空的“嫦娥二號”繼續它的太空之旅。在拉格朗日2點環繞軌道上飛行了235天，出色地完成了觀察太陽的任務后，于2012年4月15日受控飛翔距離地球大約1000萬千米深邃的太陽系空間，預計2012年底或2013年初開展對4179號小行星的飛越與交會實驗，為未來的小天體探測積累經驗。

點評：萬有引力定律、天體的運動和人造衛星與國家科技水準密切相關，一直是高考的熱點內容。此部分內容的試題無論怎么變化，都不能脫離兩個關鍵方程即，，其中向心加速度

有很多變化，記住這些變化以及各物理量的對應性就可以適應此類考題的變化。試題難度中等，不可失分。

分析：求解人造衛星問題一般有兩條基本思路，一是萬有引力提供向心力，二是在地球表面附近時萬有引力看做與重力相等。

A.　線速度大于地球的線速度

B.　向心加速度大于地球的向心加速度

C.　向心力僅由太陽的引力提供

D.　向心力僅由地球的引力提供

解析：根據，A正確；根據，B正確；向心力由太陽和地球的引力的合力提供，C、D錯誤。