从“辽宁号”谈物理试题中的STS

物理源自于社会生活与生产，并随着生活和生产的需求而不断发展，同时也为科技的迅猛发展与应用提供了坚实的理论依据。为了引导学生关注社会，突显物理学科的特点，各地的高考物理试题中，出现了不少以现实生活和现代科学技术应用为背景的试题。以STS为背景，考查基本的物理问题、物理模型，从而使得试题焕发生机，很好地体现了从生活走向物理，从物理走向社会的新课程理念，是近几年高考考查的热点问题。处理此类题目关键是提炼物理原理，建立物理模型，然后利用物理知识解答。

本文将从高中物理的角度出发，盘点年度科技热点问题，并探讨其中的物理知识及可能的出题考查方向。

热点一 “辽宁号”顺利完成舰载机起降训练

据报道：我国第一艘航母“辽宁号”交接入列后，已顺利进行了歼—15飞机起降飞行训练，航母平台和飞机的技术性能得到了充分验证，舰机适配性能良好，达到了设计指标要求。

点评：目前世界上航母舰载机的起飞方式大致有三种，一种是弹射式起飞，一种是滑跃式起飞，还有一种是垂直起飞。其中弹射式起飞在高中阶段多被简化为多阶段的匀变速直线运动。教材中已有类似的题目，高考中对多阶段的匀变速直线运动的考查也不少见。

为了尽量缩短舰载飞机起飞时的滑行距离，航空母舰还需逆风行驶。这里对问题做了简化。

分析：本题为航空母舰舰载飞机弹射式起飞模型。涉及知识为匀变速直线运动的位移和速度的关系。

拓展延伸：辽宁舰采用的是滑跃式起飞，舰艏与飞行甲板呈10到15度的坡度，如图1所示。舰载机以一定的尚未达到起飞速度的速度滑跑后沿着上翘的斜坡冲出甲板，形成斜抛运动，在刚脱离母舰的一段（几十米）距离内继续在空中加速以达到起飞速度。因此，如以辽宁舰为背景出题，由于起飞方式的变化，将会在上例的基础上加以改造和拓展为多过程问题+斜面问题，综合考查摩擦力、牛顿运动定律、匀变速直线运动，难度有所增加。解决问题的关键仍是正确受力分析，准确分析出物体在每一阶段的运动性质。

图1

热点二 “好奇号”着陆过程：从太空到火星表面的恐怖7分钟

“好奇号”火星探测器是一个汽车大小的火星遥控设备。它是美国第四个火星探测器，也是第一辆采用核动力驱动的火星车，其使命是探寻火星上的生命元素。2011年11月26日23时2分，“好奇号”火星探测器发射成功，顺利进入飞往火星的轨道。2012年8月6日成功降落在火星表面，展开为期两年的火星探测任务。

在行星际航行过程中，火星车折叠装载于进入舱内。着陆过程的第一步，火星车与推进动力系统分离。作为镇重物的钨块从进入舱中弹出，变为舵翼，改变进入舱的重心位置。进入舱以极超音速（约6　000米/秒）进入火星上层大气，摩擦减速产生的巨大热量被隔热罩吸收。同时，进入舱水平飞行减速，侧面的火箭推进器点火，控制舱体落向预定着陆点。

进入舱到达10千米高度，弹出降落伞，降落伞长50米，直径21.5米。降落伞弹出后，进入舱立刻抛弃隔热罩，打开地面传感雷达系统。到达约2千米的高度时，进入舱的速度大约是100米/秒——这差不多也是最终的速度了，火星大气最多也就能把进来的飞行器减速到这个程度，不过对于安全着陆来说，还是太快了。此时，火星车从降落伞下脱离，背包式火箭推进器点火，控制火星车下降。在火星地面上空约20米的高度，火星车被悬挂在三根缆绳上，这种结构叫做“空中吊臂”，车轮与悬架装置展开到位，火星车着陆，着陆速度约为0.75米/秒。

热点三 天宫一号与神舟九号载人交会对接

2012年，天宫一号与神九的载人交会对接无疑为中国航天史上掀开极具突破性的一章，然而这一切，都是为了“空间站”的搭建。中国计划在2014年发射太空站的核心舱，然后以核心舱为基础，再对接实验舱、货运飞船。预计我国的空间站整个重量大约是60吨，其中核心舱20吨，还有两个实验舱、载人飞船、货运飞船。“长征五号”采用无毒无污染推进剂，它的运载能力是25吨，完全有能力将核心舱送入太空。国际空间站预计在2020年退役，而到2020年，中国将建成自己的太空家园，那时，中国空间站或将成为世界唯一的空间站。

此外，2010年升空的“嫦娥二号”继续它的太空之旅。在拉格朗日2点环绕轨道上飞行了235天，出色地完成了观察太阳的任务后，于2012年4月15日受控飞翔距离地球大约1000万千米深邃的太阳系空间，预计2012年底或2013年初开展对4179号小行星的飞越与交会实验，为未来的小天体探测积累经验。

点评：万有引力定律、天体的运动和人造卫星与国家科技水准密切相关，一直是高考的热点内容。此部分内容的试题无论怎么变化，都不能脱离两个关键方程即，，其中向心加速度

有很多变化，记住这些变化以及各物理量的对应性就可以适应此类考题的变化。试题难度中等，不可失分。

分析：求解人造卫星问题一般有两条基本思路，一是万有引力提供向心力，二是在地球表面附近时万有引力看做与重力相等。

A.　线速度大于地球的线速度

B.　向心加速度大于地球的向心加速度

C.　向心力仅由太阳的引力提供

D.　向心力仅由地球的引力提供

解析：根据，A正确；根据，B正确；向心力由太阳和地球的引力的合力提供，C、D错误。