讓生活走進物理高考
——2012年高考專題研究

金 劍 陳憑心

（靈璧中學 安徽 宿州 234200）

新的一輪課程改革，對生活與物理課程的關系要求是“注重理論聯系實際，關注科學、技術和社會的聯系，注重物理知識在生產、生活等方面的廣泛應用”（高中課標），“物理課程應注重與生產、生活實際及時代、發展的聯系”，“有將科學技術應用于日常生活、社會實踐的意識、樂于研究日常用品或新產品中的物理學原理”（初中課標），教學實踐中形成了“讓生活走進物理，讓物理走向社會”的理念.2012年高考物理試題中無論是全國卷，還是省市卷都充分體現了物理與生活的密切聯系，據筆者不完全統計，10套試題中，有30多道以生活現象或用具為素材的物理試題，呈現了豐富多彩的生活中的物理，體現了物理就在身邊、物理知識就在生活現象中.

1 小用具大道理

生活中的很多小用具，隱含很多物理原理及豐富的物理知識，是很好的物理試題原型，使考生倍感熟悉和親切.如全國新課標卷第16題：木板與墻之間夾住小球，考查了受力分析、平衡條件及動態變化；第24題：拖把；山東卷第17題：墻壁夾木板；福建卷第20題：水平轉臺；江蘇卷第5題：鐵夾夾物塊等.

【例1】（2012年高考江蘇卷第5題）如圖1所示，一夾子夾住木塊，在力F作用下向上提升.夾子和木塊的質量分別為m和M，夾子與木塊兩側間的最大靜摩擦力均為f.若木塊不滑動，力F的最大值是

圖1

解析：本題中的夾子，生活中十分常見，炭夾子，拴垃圾夾子，饃夾子，實驗室鑷子等隨處可見，甚至用手指鑷起物體亦與此相同.以木塊以及夾子為研究對象受力如圖，木塊受摩擦力最大時，拉力向下最大，取系統向上加速度為a，有

對木塊有

可解得

選項A正確.

【例2】（2012年高考全國新課標卷第24題）拖把是由拖桿和拖把頭構成的擦地工具（如圖2）.設拖把頭的質量為m，拖桿質量可以忽略；拖把頭與地板之間的動摩擦因數為常數μ，重力加速度為g，某同學用該拖把在水平地板上拖地時，沿拖桿方向推拖把，拖桿與豎直方向的夾角為θ.

圖2

（1）若拖把頭在地板上勻速移動，求推拖把的力的大小.

（2）設能使該拖把在地板上從靜止剛好開始運動的水平推力（推力的水平分量）與此時地板對拖把的正壓力的比值為λ.已知存在一臨界角θ0，若θ≤θ0，則不管沿拖桿方向的推力多大，都不可能使拖把從靜止開始運動.求這一臨界角的正切tanθ0.

解析：拖把是學生生活中最常用的物品，學生如果帶著物理問題去生活的話，應考慮拖把受力情況，受力圖如圖2所示，拖把勻速移動，合外力為零

解得

生活中的拖把，如果拖桿與豎直方向夾角大小為θ，無論用多大的力也不能使拖把運動，在此情況下，滿足條件是Fsinθ≤λN，即可等tanθ0＝λ.

2 家用電器頻繁出現

無論城市和農村，家用電器已普遍使用，對家用電器的原理分析及某些數據計算，在2012年高考試題中頻繁出現，如新課標卷第17題：家庭調壓器（自耦變壓器）工作原理；全國大綱卷第19題：電風扇有效值計算；山東卷第18題：火燃氣爐點火；浙江卷第17題：節能燈；江蘇卷第12題：自燃燈發光特征，第7題：家用電器保護裝置工作原理；北京卷第15題：電熱器；重慶卷第22題：果汁電池等.

【例3】（2012年高考浙江卷第17題）功率為10 W的發光二極管（LED燈）的亮度與功率為60W的白熾燈相當.根據國家節能戰略，2016年前普通白熾燈應被淘汰.假設每戶家庭有2只60W的白熾燈，均用10W的LED燈替代.估算出全國一年節省的電能最接近

A.8×108kW·h B.8×1010kW·h

C.8×1011kW·h D.8×1013kW·h

解析：本題解答要緊扣生活經驗，家庭用兩只白熾燈或節能燈，每天亮燈約6h，全國人口13億約4億戶，即可估算出全國一年白熾燈換為節能燈可節能約8.76×1010kW·h，本題滲透著節能教育、低碳生活的教育.

【例4】（2012年高考北京卷第23題）摩天大樓中一部直通高層的客運電梯.行程超過百米.電梯的簡化模型如圖3（a）所示.考慮安全、舒適、省時等因索，電梯的加速度a隨時間t變化.已知電梯在t＝0時由靜止開始上升，a-t圖像如圖3（b）所示.電梯總質量m＝2.0×103kg.忽略一切阻力.重力加速度g取10m／s2.求：

（1）電梯在上升過程中受到的最大拉力F1和最小拉力F2；

（2）類比是一種常用的研究方法.對于直線運動，教科書中講解了由v-t圖像求位移的方法.請你借鑒此方法，對比加速度和速度的定義，根據圖3所示a-t圖像，求電梯在第1s內的速度改變量Δv1和第2s末的速率v2；

（3）求電梯以最大速率上升時，拉力做功的功率P；再求在0～11s時間內，拉力和重力對電梯所做的總功W.

圖3

解析：（1）生活中學生經常乘電梯，感受電梯的運行，結合圖像，電梯的最大加速度為a1＝1.0 m／s2，對應的最大壓力為F1－mg＝ma1，得F1＝2.2×104N；而電梯的最小加速度為a2＝ －1.0 m／s2，對應最小拉力mg－F2＝ma2，得F2＝1.8×104N.第（2）問，類比v-t圖像，vt為位移，即圖線下方面積；a-t圖像，at為速度，亦為圖線與坐標軸圍成的面積為

由圖像可知，11～30s內速率最大，其值等于0～11s內a-t圖線下方面積，vm＝10m／s.（3）電梯勻速運行，拉力等于重力

3 在生活活動中感悟物理

生活是動態的，生活中存在著眾多的物理運動，故在物理試題中，有著大量的貼近生活的物理運動，甚至有些是趣味性活動.如大綱卷第26題：山坡上的跳崖運動；安徽卷第22題：彈性小球下落；福建卷第21題：拉船；北京卷第22題：木塊飛離桌面；第17題：人在行駛的木板上向后跳車，第25題：端球比賽；廣東卷第17題：空氣壓縮點火器等.

【例5】（2012年高考重慶卷第25題）某校舉行托乒乓球跑步比賽，賽道為水平直道，比賽距離為s.比賽時，某同學將球置于球拍中心，以大小為a的加速度從靜止開始做勻加速直線運動，當速度達到v0時，再以v0做勻速直線運動跑至終點.整個過程中球一直保持在球拍中心不動.比賽中，該同學在勻速直線運動階段保持球拍的傾角為θ0，如圖4所示.設球在運動中受到空氣阻力大小與其速度大小成正比，方向與運動方向相反，不計球與球拍之間的摩擦，球的質量為m，重力加速度為g.

（1）求空氣阻力大小與球速大小的比例系數k；

（2）求在加速跑階段球拍傾角θ隨速度v變化的關系式；

（3）整個勻速跑階段，若該同學速度仍為v0，而球拍的傾角比θ0大了β并保持不變，不計球在球拍上的移動引起的空氣阻力變化，為保證到達終點前球不從球拍上距離中心為r的下邊沿掉落，求β應滿足的條件.

圖4

4 很多物理模型實際是生活中的原型

物理模型是物理學的依托，建模能力是學好物理的重要能力之一，實際上我們身邊存在著大量的、典型的物理模型，如斜面、滑梯、傳送帶、圓軌道等等，在2012年高考試題中，山東卷22題為斜面模型，安徽卷第24題為傳送帶模型，浙江卷第18題過山車模型，廣東卷第17題斜面模型等.

【例6】（2012年高考天津卷第10題）如圖5所示，水平地面上固定有高為h的平臺，臺面上固定有光滑坡道，坡道頂端距臺面高也為h，坡道底端與臺面相切.小球A從坡道頂端由靜止開始滑下，到達水平光滑的臺面后與靜止在臺面上的小球B發生碰撞，并粘連在一起，共同沿臺面滑行并從臺面邊緣飛出，落地點與飛出點的水平距離恰好為臺高的一半.兩球均可視為質點，忽略空氣阻力，重力加速度為g.求：

（1）小球A剛滑至水平臺面的速度vA；

（2）A，B兩球的質量之比mA∶mB.

圖5

解析：物理模型，除了有結構模型外，還有語言模型——物化的語言；規律模型—— 代表一類規律，如自由落體，代表所有初速度為零的勻加速直線運動；平拋，代表恒定的合外力與初速度垂直的所有勻變速曲線運動等，本題中光滑坡道，是典型的結構模型，小球自高為h的光滑坡道滑下，機械能守恒

求得

A與B碰撞粘在一起，是典型的完全非彈性碰撞模型，mAvA＝（mA＋mB）v；粘在一起后飛出臺面，是典型的平拋模型，豎直方向