２００８年全國初中物理競賽典題例析

聯(lián)系生產(chǎn)、生活實際，用所學(xué)的物理知識解決（釋）生活中的現(xiàn)象與問題，既是初中物理教學(xué)中的重點(diǎn)，也是課標(biāo)要求的熱點(diǎn).2008年第十八屆全國初中應(yīng)用物理知識競賽試題充分體現(xiàn)了這一特點(diǎn).競賽試題的材料、背景和視覺均很新穎，把對物理知識的考查與科技、社會、生活、生產(chǎn)實際緊密聯(lián)系起來，較好地體現(xiàn)了“從生活走向物理，從物理走向社會”的教學(xué)理念.本文從2008年第十八屆全國初中應(yīng)用物理知識競賽試題中選擇幾個典型問題進(jìn)行分析，供大家參考.

一、聯(lián)系身邊實際

例1 圖1是一把廚房里常見的多功能剪刀，圖中標(biāo)有序號1、2、3、4、5的部位都具有一定的功能，且每一項功能都與物理知識息息相關(guān).請你寫出其中的3項功能，并說明所用到的物理知識.

分析和解： 多功能剪刀中蘊(yùn)涵著許多與物理相關(guān)的知識，例如：

（1）部位1可做瓶蓋撬：應(yīng)用了杠桿的知識，是一個省力杠桿．

（2）部位2可做擠壓鉗：應(yīng)用了壓強(qiáng)和摩擦力的知識.擠壓齒尖參差不齊，不僅通過減小受力面積的方法增大了壓強(qiáng)，還通過增加表面粗糙程度的方法增大了摩擦力，既有利于擠壓果殼，又可避免堅果滑落.

（3）部位3可做剪刀：應(yīng)用了杠桿的知識.

（4）部位4可做罐頭蓋（或瓶蓋）撬：應(yīng)用了杠桿的知識．這是一個以與瓶蓋接觸點(diǎn)為支點(diǎn)的省力杠桿.

（5）部位5可做削皮刀：應(yīng)用了壓強(qiáng)的知識.

點(diǎn)撥： 本題來源于常見的剪刀，了解剪刀各部分的功能及涉及到的物理知識是解決本題的關(guān)鍵.

例2為什么汽車前燈的玻璃燈罩要用帶一些橫豎條紋的玻璃（如圖2所示）制成？

分析和解： 帶有橫豎條紋的玻璃罩相當(dāng)于一些小棱鏡：燈泡發(fā)出的光經(jīng)反射鏡反射后形成近似平行光向前射去，通過燈罩上的這些小棱鏡折射后分散到各個方向上，光便柔和地照亮汽車前進(jìn)的道路、路邊的景物、路標(biāo)和里程碑等等，從而確保行車安全.除此之外還可以增加玻璃罩的機(jī)械強(qiáng)度，使其更堅實.

點(diǎn)撥： 隨著汽車進(jìn)入普通家庭，同學(xué)們接觸汽車的機(jī)會逐漸增多，在各地中考與競賽試卷中，與汽車相關(guān)的試題也逐漸增多，這一點(diǎn)應(yīng)引起大家的關(guān)注.

二、關(guān)注社會熱點(diǎn)

例3 據(jù)報道：2005年4月20日上午8時38分，由重慶飛往上海的CA4541次航班在重慶江北機(jī)場起飛后撞上一群鴿子，造成飛機(jī)多處破損，左發(fā)動機(jī)停止工作，直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)295萬元人民幣.所幸機(jī)長沉著冷靜依靠右發(fā)動機(jī)單機(jī)工作，在空中盤旋59min后成功迫降，機(jī)上所有人員安然無恙.小小的鴿子怎能把結(jié)實的飛機(jī)撞壞呢？請應(yīng)用學(xué)過的知識解釋鴿子撞壞飛機(jī)的原因.

分析和解：三個要點(diǎn)：

（1）物體動能的大小是由速度和質(zhì)量決定的，所以在質(zhì)量一定時，速度越大動能越大.

（2）雖然鴿子的飛行速度不大，但飛機(jī)起飛后的速度很大，所以飛機(jī)與鴿子之間的相對速度很大.

（3）由于飛機(jī)與鴿子之間的相對速度大，導(dǎo)致鴿子相對于飛機(jī)所具有的動能大，對飛機(jī)所產(chǎn)生的破壞力也就很大，足以把飛機(jī)撞壞.

例42000年8月12日，在巴倫支海參加軍事演習(xí)的俄羅斯北方艦隊“庫爾斯克”號核潛艇意外沉沒，所有艙室都灌滿了海水，艇上118名官兵全部遇難. 已知“庫爾斯克”號核潛艇的質(zhì)量m=1.4×107kg，海水密度近似取作ρ水=1.0×103kg／m3．制造潛艇的材料的平均密度取作ρ船=7.0×103kg／m3.g取10N／kg.請回答：

（1）核裂變和核聚變是大量獲得核能的兩種途徑，核潛艇中反應(yīng)堆的核能是通過哪種途徑獲得的？

（2）為了精確地探測潛艇沉沒的位置，在潛艇正上方海面向下發(fā)出超聲波，從發(fā)出信號至接收到由潛艇反射回來的信號經(jīng)歷的時間t=146s，如果超聲波在海水中的傳播速度v=1450m／s，則潛艇沉沒的實際深度h約為多大？（計算結(jié)果取整數(shù)）

（3）有人提出一種打撈“庫爾斯克”號的方案，就是在潛艇周圍纏滿可充氣的負(fù)載量大的浮力袋，若每只浮力袋的質(zhì)量為50 kg，充氣后的體積V0=10 m3，試估算要將“庫爾斯克”號核潛艇打撈起來，至少需用多少只浮力袋？

點(diǎn)撥： 本題通過實際情景設(shè)置了3個有層次的問題，既考查了獲取核能的途徑，又考查了聲音和浮力問題，除此之外還涉及到安全生產(chǎn)、安全運(yùn)輸?shù)壬鐣狳c(diǎn)問題.這類題是各地中考和競賽的重點(diǎn)考查內(nèi)容之一，也是同學(xué)們在學(xué)習(xí)過程中應(yīng)特別注意的問題.

三、聯(lián)系物理實驗

例5圖3是一種牲畜飲水自動裝置的示意圖.水箱底部有一出水孔，底蓋A頂住水箱的出水孔，一旦飲水槽水位下降，浮球C受到的浮力減小，底蓋A打開，水就通過出水孔從水箱流入飲水槽.水箱的最高水位為60 cm．水箱出水孔橫截面積是30cm2，底蓋A及豎桿B的總質(zhì)量是400g，浮球C的質(zhì)量是600g，體積是2dm3，g取10N/kg.

（1）寫出此裝置應(yīng)用到的物理知識（至少說出 2條）.

（2）通過計算說明，這個自動裝置在水箱蓄滿水時是否能正常工作.

（3）若能正常工作，請分析說明影響此自動裝置的因素;若不能正常工作，請?zhí)岢鍪乖撟詣友b置正常工作的改進(jìn)方案.

分析和解: （1）此裝置應(yīng)用了壓強(qiáng)、浮力、連通器、力的平衡等物理知識.

（2）以ABC為一整體進(jìn)行受力分析：

ABC整體受到重力、水箱中的水向下的壓力和向上的浮力，當(dāng)受到的浮力大于其重力和水箱中水的壓力之和時，底蓋A會頂住水箱的出水孔，不再有水從水箱流入飲水池.

由阿基米德原理可得，浮球受到的最大浮力F浮=ρ水gV排 =1×103kg/m3×10N/kg×2×10-3m3=20N.

因為在水箱中蓄滿水時，浮球受到的最大浮力（20N ）小于底蓋A、豎桿B和浮球C受到的重力及水箱中的水對底蓋A向下的壓力之和，所以，這個自動裝置在水箱蓄滿水時不能正常工作.

（3）第一種情況：從上述計算過程可以看出，該自動裝置能正常工作的條件是保證浮球受到的浮力不小于底蓋A、豎桿B和浮球C受到的重力及水箱中的水對底蓋A向下的壓力之和.因此浮球受到的重力（質(zhì)量），浮球的體積，底蓋A和豎桿B受到的重力，出水孔橫截面積的大小等都是影響此自動裝置的因素.

第二種情況：要使這個自動裝置在水箱蓄滿水時仍能正常工作，可以采取的改進(jìn)措施有：① 適當(dāng)減小出水孔的橫截面積；② 適當(dāng)降低水箱蓄滿水時的水位高度； ③ 保持浮球質(zhì)量不變的情況下，適當(dāng)增大浮球的體積；④ 在保持浮球體積不變的情況下，適當(dāng)減小浮球的質(zhì)量.

點(diǎn)撥： 對現(xiàn)有設(shè)備（施）進(jìn)行分析并能提出改進(jìn)的具體建議，是一個人綜合能力的具體體現(xiàn)，本題就是從這個角度提出問題，考查同學(xué)分析與解決問題的能力.

四、聯(lián)系家用電器

例6如圖4是一個電熱器的工作原理圖，電熱器內(nèi)有兩個阻值分別為R1=60Ω和R2=120Ω的電熱絲.旋轉(zhuǎn)開關(guān)內(nèi)有一塊絕緣圓盤，在圓盤的邊緣依次有0，1，2，… 9共10個金屬觸點(diǎn)，旋鈕開關(guān)兩端各有一個金屬滑片，轉(zhuǎn)動旋鈕可以將相鄰的觸點(diǎn)連接.如旋鈕上的箭頭指向圖中位置時，金屬滑片將2、3觸點(diǎn)接通，同時另一端將7、8觸點(diǎn)接通，可以實現(xiàn)電熱器多擋位工作的要求.請回答：

（1）這個電熱器可有幾個不同加熱擋位？指出每個加熱檔位旋轉(zhuǎn)開關(guān)箭頭指向的位置；

（2）將此電熱器接入家庭電路中，電熱器在正常工作時每個檔位的功率各是多大？

分析和解：

（1）有5個檔位：

A檔：旋紐上的箭頭指向圖中位置A或F；

B檔：旋紐上的箭頭指向圖中位置B或G；

C檔：旋紐上的箭頭指向圖中位置C或H；

D檔：旋紐上的箭頭指向圖中位置D或I；

E檔：旋紐上的箭頭指向圖中位置E或J.

E檔：空擋，接此檔時功率為零.

點(diǎn)撥： 了解家用電器的基本結(jié)構(gòu)、工作原理及使用方法，并能運(yùn)用所學(xué)知識解決一些相關(guān)問題，既是物理學(xué)習(xí)的需要，也是同學(xué)們應(yīng)該具備的基本素質(zhì).

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