《必修1》中的STS热点问题

河南 周太红（特级教师）

《必修1》中的STS热点问题

河南 周太红（特级教师）

社会科学生活，热点归纳分析。

从近几年各个省份的高考命题情况看，STS问题出现的概率相当高。探其原因是其既可以克服题海战术，又可以引导学生关注社会、生产和科技，对当下教学有良好的导向作用，所以，在新课标高考复习中，该类问题要引起重视。本文就《必修1》相关问题归类总结，期望对大家有所帮助。

一、取材于电视节目中的STS问题

电视，是新闻传播和娱乐休闲的重要媒体，一些电视节目成为高考命题的素材。

【例1】（2015·河南南阳期中改编）2014年春晚中开心麻花团队打造的创意形体秀《魔幻三兄弟》给观众留下了很深的印象。该剧采用了“斜躺”的表演方式，三位演员躺在倾角为30°的斜面上完成一系列动作，摄像机垂直于斜面拍摄，让观众产生演员在竖直墙面前表演的错觉。如图1所示，演员甲被演员乙和演员丙“竖直向上”抛出，到最高点后恰好悬停在“空中”。已知演员甲的质量m＝60kg，该过程中观众看到演员甲上升的“高度”为0.8m。设演员甲和斜面间最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度g＝10m/s2，不计空气阻力。则该过程中，下列说法正确的是（ ）

图1

A.演员甲上升的高度为0.8m

C.演员甲被抛出的初速度为4m/s

D.演员甲运动的时间为0.8s

【答案】C

【点评】解答此题需要注意题中的“竖直向上”抛出，是沿斜面的向上运动。若按照竖直上抛运动规律解答，将误入陷阱。

二、取材于日常生活中的STS问题

人们的衣食住行都离不开物理，以日常生活作为考查方向，是高考命题的热点。

【例2】（2015·河南调研）如图2所示，拉杆箱是由拉杆和箱子构成的交通旅游工具。设箱子的质量为m，拉杆质量可忽略。箱子与水平地面之间的动摩擦因数为常数μ，重力加速度为g。某同学在水平地面上拉动拉杆箱，设拉力的方向沿拉杆方向，拉杆与水平方向的夹角为θ。

（1）若箱子在水平地面上匀速移动，求拉力F的大小；

（2）已知θ存在一临界角θ0，若θ＝θ0，则箱子在水平地面上匀速移动时，拉力有最小值，求这一临界角的正切tanθ0和对应的拉力最小值。

【解析】（1）设该同学沿拉杆方向用大小为F的力拉箱子，地面对箱子的支持力为F1、摩擦力为F2，

【点评】此题以拉杆箱为主题，意在考查力的分解、平衡条件、最小值及其相关知识的运用。

【例3】人们平常上下楼乘坐的电梯基本结构如图3甲所示，它主要有轿厢、曳引机和对重组成。钢缆缠绕在一个转轮上，曳引电动机的主轴带动转轮转动，电动机可以顺时针方向转动，也可逆时针方向转动。这样，在电动机带动下，轿厢可以上升，也可以下降。如果在电梯的轿厢地板上、牵引钢丝与轿厢和对重连接处分别装有力传感器A、B、C，如图3乙所示。某时刻电梯由低层从静止开始上升时，轿厢内只有一个乘客，乘客脚下的传感器A显示示数为660N，牵引钢丝与轿厢连接处传感器B显示示数为13 200N，牵引钢丝与对重连接处传感器C显示示数为9 000N，已知乘客质量为60kg，重力加速度g＝10m/s2。求：

（1）轿厢的加速度大小和方向；

（2）电动机转轮与牵引钢丝之间的摩擦力；

（3）轿厢的质量和对重的质量。

【解析】（1）根据题述条件传感器A显示示数为660N，可知轿厢地板对乘客支持力为F＝660N，

对乘客，由牛顿第二定律，F-mg＝ma，

解得轿厢上升的加速度a＝1m/s2。方向竖直向上。

（2）设F1、F2分别为牵引钢丝对轿厢和对重的拉力，根据题述，F1＝13 200N，F2＝9 000N，

电动机转轮与牵引钢丝之间的摩擦力f＝F1-F2＝4 200N。

（3）设轿厢质量为M，对轿厢和乘客整体，根据牛顿第二定律得F1–（M＋m）g＝（M＋m）a，解得M＝1 140kg。

设对重质量为m0，根据牛顿第二定律得m0g-F2＝m0a，解得m0＝1 000kg。

【点评】解答此题容易陷入的误区是把电动机转轮看作定滑轮，错认为两端牵引钢丝对物体拉力相等。

三、取材于军事训练中的STS问题

军事训练与力学知识关系密切相关，充分利用物理知识，预测训练中可能发生的事故，制定科学的训练方案，事半功倍。

【例4】2015年10月中央电视台8套热播的《第一伞兵队》引起了同学们对跳伞的兴趣。假设某伞兵做跳伞训练，他从悬停在空中的直升飞机上由静止跳下，跳离飞机一段时间后打开降落伞减速下落。当他离地面约为100m时迅速打开降落伞，他打开降落伞后的速度图线如图4甲所示。降落伞用8根对称的绳悬挂运动员，每根绳与中轴线的夹角均为37°，如图4乙所示。已知人的质量为60kg，降落伞质量为10kg，不计打开降落伞前伞兵下落所受的阻力，打开伞后降落伞所受阻力Ff与速度v成正比，即Ff＝kv（g＝10m/s2，sin53°＝0.8，cos53°＝0.6），k为阻力系数。求：

（1）打开降落伞瞬间伞兵的加速度a的大小和方向；

（2）悬绳能够承受的拉力最小值；

（3）悬停在空中的直升飞机距离地面的高度。

【解析】（1）设伞兵匀速下落时速度为v，质量为m，降落伞质量为M，由图4甲可知v＝5m/s，由kv＝（m＋M）g，得k＝140N·s/m。设打开降落伞时的速度为v0，所受空气阻力为kv0，对整体，由牛顿第二定律：kv0-（m＋M）g＝（m＋M）a，解得a＝30m/s2，方向竖直向上。

（2）设每根绳拉力为FT，以运动员为研究对象有8FTcos37°-mg＝ma，得FT＝375N。

由牛顿第三定律得，悬绳能承受的拉力至少为375N。

悬停在空中的直升飞机距离地面的高度

H＝h＋100m＝120m。

【点评】计算每根绳拉力也可以将降落伞作为研究对象，由牛顿第二定律，kv0-Mg-8FTcos37°＝Ma，解得FT＝375N。

（作者单位：河南省滑县第一高级中学）