河南 周太紅（特級教師）

《必修1》中的STS熱點問題

河南 周太紅（特級教師）

社會科學(xué)生活，熱點歸納分析。

從近幾年各個省份的高考命題情況看，STS問題出現(xiàn)的概率相當(dāng)高。探其原因是其既可以克服題海戰(zhàn)術(shù)，又可以引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注社會、生產(chǎn)和科技，對當(dāng)下教學(xué)有良好的導(dǎo)向作用，所以，在新課標(biāo)高考復(fù)習(xí)中，該類問題要引起重視。本文就《必修1》相關(guān)問題歸類總結(jié)，期望對大家有所幫助。

一、取材于電視節(jié)目中的STS問題

電視，是新聞傳播和娛樂休閑的重要媒體，一些電視節(jié)目成為高考命題的素材。

【例1】（2015·河南南陽期中改編）2014年春晚中開心麻花團隊打造的創(chuàng)意形體秀《魔幻三兄弟》給觀眾留下了很深的印象。該劇采用了“斜躺”的表演方式，三位演員躺在傾角為30°的斜面上完成一系列動作，攝像機垂直于斜面拍攝，讓觀眾產(chǎn)生演員在豎直墻面前表演的錯覺。如圖1所示，演員甲被演員乙和演員丙“豎直向上”拋出，到最高點后恰好懸停在“空中”。已知演員甲的質(zhì)量m＝60kg，該過程中觀眾看到演員甲上升的“高度”為0.8m。設(shè)演員甲和斜面間最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，重力加速度g＝10m/s2，不計空氣阻力。則該過程中，下列說法正確的是（ ）

圖1

A.演員甲上升的高度為0.8m

C.演員甲被拋出的初速度為4m/s

D.演員甲運動的時間為0.8s

【答案】C

【點評】解答此題需要注意題中的“豎直向上”拋出，是沿斜面的向上運動。若按照豎直上拋運動規(guī)律解答，將誤入陷阱。

二、取材于日常生活中的STS問題

人們的衣食住行都離不開物理，以日常生活作為考查方向，是高考命題的熱點。

【例2】（2015·河南調(diào)研）如圖2所示，拉桿箱是由拉桿和箱子構(gòu)成的交通旅游工具。設(shè)箱子的質(zhì)量為m，拉桿質(zhì)量可忽略。箱子與水平地面之間的動摩擦因數(shù)為常數(shù)μ，重力加速度為g。某同學(xué)在水平地面上拉動拉桿箱，設(shè)拉力的方向沿拉桿方向，拉桿與水平方向的夾角為θ。

（1）若箱子在水平地面上勻速移動，求拉力F的大??；

（2）已知θ存在一臨界角θ0，若θ＝θ0，則箱子在水平地面上勻速移動時，拉力有最小值，求這一臨界角的正切tanθ0和對應(yīng)的拉力最小值。

【解析】（1）設(shè)該同學(xué)沿拉桿方向用大小為F的力拉箱子，地面對箱子的支持力為F1、摩擦力為F2，

【點評】此題以拉桿箱為主題，意在考查力的分解、平衡條件、最小值及其相關(guān)知識的運用。

【例3】人們平常上下樓乘坐的電梯基本結(jié)構(gòu)如圖3甲所示，它主要有轎廂、曳引機和對重組成。鋼纜纏繞在一個轉(zhuǎn)輪上，曳引電動機的主軸帶動轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)動，電動機可以順時針方向轉(zhuǎn)動，也可逆時針方向轉(zhuǎn)動。這樣，在電動機帶動下，轎廂可以上升，也可以下降。如果在電梯的轎廂地板上、牽引鋼絲與轎廂和對重連接處分別裝有力傳感器A、B、C，如圖3乙所示。某時刻電梯由低層從靜止開始上升時，轎廂內(nèi)只有一個乘客，乘客腳下的傳感器A顯示示數(shù)為660N，牽引鋼絲與轎廂連接處傳感器B顯示示數(shù)為13 200N，牽引鋼絲與對重連接處傳感器C顯示示數(shù)為9 000N，已知乘客質(zhì)量為60kg，重力加速度g＝10m/s2。求：

（1）轎廂的加速度大小和方向；

（2）電動機轉(zhuǎn)輪與牽引鋼絲之間的摩擦力；

（3）轎廂的質(zhì)量和對重的質(zhì)量。

【解析】（1）根據(jù)題述條件傳感器A顯示示數(shù)為660N，可知轎廂地板對乘客支持力為F＝660N，

對乘客，由牛頓第二定律，F(xiàn)-mg＝ma，

解得轎廂上升的加速度a＝1m/s2。方向豎直向上。

（2）設(shè)F1、F2分別為牽引鋼絲對轎廂和對重的拉力，根據(jù)題述，F(xiàn)1＝13 200N，F(xiàn)2＝9 000N，

電動機轉(zhuǎn)輪與牽引鋼絲之間的摩擦力f＝F1-F2＝4 200N。

（3）設(shè)轎廂質(zhì)量為M，對轎廂和乘客整體，根據(jù)牛頓第二定律得F1–（M＋m）g＝（M＋m）a，解得M＝1 140kg。

設(shè)對重質(zhì)量為m0，根據(jù)牛頓第二定律得m0g-F2＝m0a，解得m0＝1 000kg。

【點評】解答此題容易陷入的誤區(qū)是把電動機轉(zhuǎn)輪看作定滑輪，錯認為兩端牽引鋼絲對物體拉力相等。

三、取材于軍事訓(xùn)練中的STS問題

軍事訓(xùn)練與力學(xué)知識關(guān)系密切相關(guān)，充分利用物理知識，預(yù)測訓(xùn)練中可能發(fā)生的事故，制定科學(xué)的訓(xùn)練方案，事半功倍。

【例4】2015年10月中央電視臺8套熱播的《第一傘兵隊》引起了同學(xué)們對跳傘的興趣。假設(shè)某傘兵做跳傘訓(xùn)練，他從懸停在空中的直升飛機上由靜止跳下，跳離飛機一段時間后打開降落傘減速下落。當(dāng)他離地面約為100m時迅速打開降落傘，他打開降落傘后的速度圖線如圖4甲所示。降落傘用8根對稱的繩懸掛運動員，每根繩與中軸線的夾角均為37°，如圖4乙所示。已知人的質(zhì)量為60kg，降落傘質(zhì)量為10kg，不計打開降落傘前傘兵下落所受的阻力，打開傘后降落傘所受阻力Ff與速度v成正比，即Ff＝kv（g＝10m/s2，sin53°＝0.8，cos53°＝0.6），k為阻力系數(shù)。求：

（1）打開降落傘瞬間傘兵的加速度a的大小和方向；

（2）懸繩能夠承受的拉力最小值；

（3）懸停在空中的直升飛機距離地面的高度。

【解析】（1）設(shè)傘兵勻速下落時速度為v，質(zhì)量為m，降落傘質(zhì)量為M，由圖4甲可知v＝5m/s，由kv＝（m＋M）g，得k＝140N·s/m。設(shè)打開降落傘時的速度為v0，所受空氣阻力為kv0，對整體，由牛頓第二定律：kv0-（m＋M）g＝（m＋M）a，解得a＝30m/s2，方向豎直向上。

（2）設(shè)每根繩拉力為FT，以運動員為研究對象有8FTcos37°-mg＝ma，得FT＝375N。

由牛頓第三定律得，懸繩能承受的拉力至少為375N。

懸停在空中的直升飛機距離地面的高度

H＝h＋100m＝120m。

【點評】計算每根繩拉力也可以將降落傘作為研究對象，由牛頓第二定律，kv0-Mg-8FTcos37°＝Ma，解得FT＝375N。

（作者單位：河南省滑縣第一高級中學(xué)）