落實(shí)學(xué)科實(shí)踐　提升核心素養(yǎng)

2024年遼寧省初中學(xué)業(yè)水平考試物理樣卷第22題將計(jì)算和問答題結(jié)合在一起，更加注重對(duì)考生應(yīng)用物理知識(shí)解決實(shí)際問題等方面的考查，體現(xiàn)了物理學(xué)科的核心素養(yǎng)。

原題再現(xiàn)

例 小明把質(zhì)量為2.4 kg的花盆由地面勻速豎直拿起，放置在1.2 m高的水平窗臺(tái)上，花盆與窗臺(tái)接觸面積為60 cm2，放置后調(diào)整花盆位置時(shí)，將花盆沿窗臺(tái)移動(dòng)0.5 m，g取10 N/kg。請(qǐng)回答下列問題：

（1）該花盆所受重力的大小是多少？

（2）花盆對(duì)窗臺(tái)的壓強(qiáng)是多少？

（3）把花盆由地面拿起到窗臺(tái)的過程中，小明對(duì)花盆做的功是多少？

（4）請(qǐng)判斷花盆沿窗臺(tái)移動(dòng)的過程中，重力是否做功。

破解策略

第（1）問：由[G=mg]，直接根據(jù)花盆的質(zhì)量求出花盆的重力。

解：由[G=mg]，得[G=2.4 kg×10 N/kg=24 N]。

解：由于花盆自由靜止在水平面上，所以花盆對(duì)窗臺(tái)的壓力[F=G=24 N]，

第（3）問：把花盆由地面拿起到窗臺(tái)的過程中，小明克服花盆的重力做功，根據(jù)[W=Fs]進(jìn)行計(jì)算。

解：由[W=Fs]，得[W=Fs] = Gh = 24 N × 1.2 m = 28.8 J。

第（4）問：三種不做功的情況分別是有力沒有距離、有距離沒有力、力的方向和運(yùn)動(dòng)方向垂直，其余情形都做功。

解：花盆沿窗臺(tái)移動(dòng)的過程中，花盆移動(dòng)的方向?yàn)樗椒较?，重力方向?yàn)樨Q直向下，兩者屬于垂直關(guān)系，所以這個(gè)過程中，重力對(duì)花盆不做功。

總結(jié)提升

2.初中物理力學(xué)解題中，我們常常會(huì)用到圖示和示意圖來厘清思路。通過繪制物體所受的力的方向、大小等，我們易于理解問題和找出解題的關(guān)鍵點(diǎn)。例如例題中的第（2）問，如圖1，對(duì)花盆進(jìn)行受力分析可知，支持力F與重力G是一對(duì)平衡力，而窗臺(tái)對(duì)花盆的支持力與花盆對(duì)窗臺(tái)的壓力是相互作用力，所以花盆對(duì)窗臺(tái)的壓力[F'=G]。

3.在解題過程中，要格外注意數(shù)值的單位和精度。特別是在進(jìn)行計(jì)算時(shí)，要確保始終使用統(tǒng)一的單位進(jìn)行計(jì)算，以避免單位轉(zhuǎn)換錯(cuò)誤。同時(shí)，對(duì)于題目中給出的數(shù)值，也要注意保留合適的小數(shù)位數(shù)，避免計(jì)算誤差。

拓展訓(xùn)練

1.小明在參觀蘇州市御窯金磚博物館時(shí)，從解說員的講解中得知某塊金磚的長(zhǎng)、寬、高分別為70 cm、70 cm、10 cm，金磚的密度為2.0 × 103 kg/m3，g取10 N/kg。求：

（1）金磚的重力G；

（2）若重490 N的小明站在如圖2所示的金磚上，金磚對(duì)水平地面的壓強(qiáng)p。

2.“陽光動(dòng)力2號(hào)”（如圖3）是實(shí)現(xiàn)首次環(huán)球飛行的太陽能飛機(jī)。該飛機(jī)利用機(jī)身表面安裝的光伏電池將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，這些電能可直接驅(qū)動(dòng)飛機(jī)的電動(dòng)機(jī)工作，還可同時(shí)給機(jī)載電池充電。該飛機(jī)質(zhì)量為2500 kg，平均飛行速度為75 km/h，飛機(jī)搭載4個(gè)電動(dòng)機(jī)用于驅(qū)動(dòng)螺旋槳旋轉(zhuǎn)，每個(gè)電動(dòng)機(jī)的功率為13.5 kW，其工作效率為90%。光伏電池經(jīng)10 h正常光照后，可為飛機(jī)提供340 kW·h電能，這些電能只用來充電時(shí)，剛好可將機(jī)載電池從0充至100%滿電狀態(tài)。請(qǐng)完成下列問題。

（1）電動(dòng)機(jī)工作時(shí)將 能轉(zhuǎn)化為 能。

（2）飛機(jī)停放在水平地面上時(shí)，飛機(jī)支撐架與水平地面的總接觸面積為0.2 [m2]，則飛機(jī)對(duì)地面的壓強(qiáng)是多少？（g取10 N/kg）

（3）若光伏電池將太陽能轉(zhuǎn)化為電能的效率為24%，則將機(jī)載電池從0充至100%滿電狀態(tài)，所需要的太陽能是多少？

（4）機(jī)載電池充滿電時(shí)，飛機(jī)從甲地出發(fā)，以最大功率飛往相距750 km的乙地，飛行過程中光照正常，且當(dāng)天光照時(shí)長(zhǎng)不低于10 h，根據(jù)飛行安全要求，飛機(jī)降落時(shí)機(jī)載電池剩余電能不低于總量的20%，飛機(jī)是否能按要求到達(dá)乙地？

答案：1. （1）980 N （2）[3×103 Pa]

2. （1）電 機(jī)械 （2）[1.25×105 Pa] （3）[5.1×109 J] （4）能