物理跨學科實踐題解題策略

原題再現

例（2024·遼寧）生態環境部發布2024年六五環境日的主題是“全面推進美麗中國建設”，其目的是動員社會各界參與生態環境保護、踐行綠色生產生活方式。某校積極響應號召，物理社團開展關于“海域漂浮垃圾治理\"調研活動，在查閱相關資料時，發現了與海域漂浮垃圾治理裝備相關的文章，其中對裝備的介紹如圖1所示。在V字形浮圍欄和自然動力作用下，海漂垃圾匯集到垃圾匯集筐，而后由垃圾單向傳輸機構將其提升至垃圾分揀筐內。傳輸機構的動力可由振蕩浮子波浪能收集系統提供。維護人員可通過無線視頻監控系統遠程觀察垃圾收集情況，并不定期到浮平臺上對垃圾進行分揀、回收和無害化處理。

請結合上述信息完成下面的問題：

（1）無線視頻監控系統中的鏡頭相當于一個凸透鏡，垃圾收集情況通過鏡頭成倒立、 __________的實像，監控畫面信號通過 __________波傳回控制中心。

（2）振蕩浮子波浪能收集系統的一部分結構簡化圖如圖2所示，某時刻浮子受到海水向上的力，該力使 OA 繞 o 點向上轉動，從而帶動 B 點的連桿運動。OA部分相當于一個__________ （填簡單機械名稱）。

（3）垃圾單向傳輸機構內部的一部分結構簡化圖如圖3所示，則圖中能繞支點轉動的金屬棒可以阻止棘輪 __________（選填\"順\"或\"逆”）時針轉動，實現單向傳輸，

（4）浮筒是控制整個裝置漂浮狀態和吃水深度的重要配件。該社團利用壓力傳感器設計了一套吃水深度監測系統，圖4為監測系統的簡化電路圖。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系如圖5所示（為方便計算，數據已作簡化處理），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底部，若要實現當浮平臺的吃水深度為 1m 時，電路中電流為 0.3A ，滑動變阻器 R_P 接入電路的阻值應為 __________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，推動綠色出行，請你結合日常生活針對綠色出行提出一條合理化建議： ____________________。

破解策略

解析：（1）無線視頻監控系統中的鏡頭相當于一個凸透鏡，通過鏡頭能實時記錄垃圾收集情況，此時物體在凸透鏡的二倍焦距以外，物體成倒立、縮小的實像；監控畫面信號通過電磁波傳回控制中心。

（2）在圖2中， OA 部分繞 o 點轉動， o 為支點，A端受到的海水向上的推力為動力，B 點連桿向下的力為阻力，符合杠桿的特征，所以 OA 部分相當于一個杠桿。

（3）在圖3中，金屬棒相當于一個杠桿，當棘輪要逆時針旋轉時，金屬棒兩端受到的壓力會使金屬棒處于平衡狀態，從而阻止棘輪逆時針旋轉。

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

日積月累

綜合應用題作為遼寧省中考最后一題，有著十分重要的命題意義，其綜合性主要體現在課標中跨學科實踐中“物理學與日常生活\"\"物理學與工程實踐\"和\"物理學與社會發展”這三個方面，情境為“綜合”，重點考查同學們利用已有物理知識解決實際問題的能力，即\"應用\"方面。本題屬于其中一種命題方向——跨學科實踐活動。本題的第一小問考查凸透鏡的實際應用和電磁波可以傳遞信息這兩方面內容;第二小問考查了杠桿的概念;第三小問屬于工程實踐中的棘輪問題，通過分析棘輪特點并結合杠桿平衡條件，能夠得到棘輪要逆時針旋轉時，金屬棒兩端受到的壓力會使其處于平衡狀態;第四小問需要根據數學知識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系式，當吃水深度為 1m 時，根據 F=pS 結合 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系式求出壓力傳感器接入電路的阻值，根據歐姆定律結合電阻的串聯求出滑動變阻器接入電路的阻值;最后一問屬于“情感、態度與價值觀\"的考查，同學們要從綠色出行和能源環保等方面進行思考。

（作者單位：沈陽市南昌初級中學）