探索我國新型科技中的高中物理知識

在傳統的高中物理教學中，往往由于過度依賴書本而只關注對理論知識的講授；而隨著科技的迅速發展，教育領域也迎來了一場全新的蛻變.緊跟科技前沿，探索我國新型技術中蘊含的物理知識，這對提高學生理解與掌握物理知識起到了促進作用.

1納米角分辨光電子能譜裝置中的物理知識

例1我國首臺納米角分辨光電子能譜裝置研制成功，它可以利用光電效應研究固體的電子結構，成功地打破了國外技術壟斷.在光電效應實驗中，用同一光電管在不同實驗條件下得到了三條光電流與電壓之間的關系曲線(甲、乙、丙)，如圖1所示，圖中U_c 表示不同曲線的遏止電壓．下列說法正確的是

圖1

（A）甲光的強度大于丙光的強度.(B）乙光的強度等于丙光的強度.(C）乙光照射時金屬的截止頻率大于丙光照射時金屬的截止頻率.（D）甲光所產生的光電子的最大初動能大于乙光所產生的光電子的最大初動能.

解析 由圖1可知，甲光與丙光的遏止電壓相同，同一光電管，金屬材料的逸出功相同，根據 hυ= E_k+W?_?eU_c=E_k ，可知甲光與丙光的頻率相同，對于一定頻率（顏色）的光，入射光越強，單位時間內發射的光電子數越多，飽和光電流越大，因此（A)正確.

由圖1，乙光的飽和光電流大于丙光的飽和光電流，可知，乙光的強度大于丙光的強度，因此(B)錯誤.

根據 W=hυ₀ 可知，截止頻率由光電管中的金屬材料決定，同一光電管，金屬材料的截止頻率相同，因此(C）錯誤.

由圖1可知 |U_c1|>|U_c2| ，根據 E_k=eU_c 可知，乙光所產生的光電子的最大初動能大于甲光所產生的光電子的最大初動能，因此(D)錯誤.

點評本題考查了學生對光電效應相關知識的理解能力與掌握程度，有助于培養學生的審題辨圖分析能力.

2“復興號”智能動車組中的物理知識

例2如圖2所示，2024年10月1日8時36分，由我國自主研發、目前最先進的 CR400AF-S 型“復興號”智能動車組G62次列車開始運行.假設額定功率為 P=1.1×10⁴kW. 質量為 m=2×10⁵kg 的G62次列車在平直鐵路上以 v=360km/h 的速度勻速行駛，列車受到的阻力大小 f 恒定.下列說法正確的是

圖2

（A）列車受到的阻力大小是110N.

(B)列車以額定速度行駛，速度為 55m/s 時，加速度大小是 1m/s² ·(C)列車由靜止開始以 0.2m/s² 的加速度做勻加速運動的最長時間約是 367s （D）列車以額定功率由靜止開始沿直線前進距早 離 s 時達到速度 u ，此過程用時是

解析 列車勻速行駛時受到的阻力 f 與牽引力 F₀ 平衡，即 10⁵N ，因此（A）錯誤.

列車以額定功率行駛，速度 v₁=55m/s 時，牽引 （20力大小 ，根據牛頓第二定律可得 F₁-f= ma₁ ，解得 a₁=0.45m/s² ，因此(B）錯誤.

根據牛頓第二定律可得 F₂-f=ma₂， U2=a₂t，P=F₂v₂ ，代入數據后可解得 t=367s ，因此(C)正確.

由動能定理可得 ，解得 ，因此(D）錯誤.

點評本題考查了機車啟動的兩種常見方式，有助于培養學生的信息分析能力與模型建構能力.無論是哪種啟動過程，機車的最大速度都等于其勻速運動時的速度，即 .機車以恒定加速度啟動時，勻加速過程結束時功率最大，但速度不是最大.機車以恒定功率運行時，牽引力做的功 W=Pt ，根據動能定理有 Pt-fx=ΔE_k ，此式多用于求解機車以恒定功率啟動過程的位移或時間.

3“神舟十九號”載人飛船與空間站組合體中的物理知識

例32024年10月30日，“神舟十九號”載人飛船與空間站組合體完成自主快速交會對接，對接于天和核心艙前向端口，形成三艙三船組合體，3名航天員隨后從“神舟十九號”載人飛船進入空間站天和核心艙.飛船與空間站交會對接后距地面的高度小于地球同步衛星距地面的高度.下列說法正確的是

（A)航天員在天和核心艙中處于失重狀態，不

受地球吸引力.

（B）飛船與空間站組合體對接后的向心加速度大小相等.（C）飛船先在比空間站運行半徑小的軌跡上減速，減速后飛船逐漸靠近空間站，兩者速度接近時實現對接.（D）飛船與空間站組合體的運行速度小于地球同步衛星的速度.

解析航天員在天和核心艙中處于失重狀態，并不是不受地球吸引力，而是地球的吸引力全部用來充當向心力，因此（A）錯誤.

在對接后，載人飛船與空間站組合體所受的萬有引力提供向心力，可根據 ，解得 a= ，由此可知向心加速度大小相等，因此(B)正確.

當載人飛船在比空間站運行半徑小的軌道上減速時，它將做近心運動，逐漸遠離空間站，不可能實現對接，因此(C）錯誤.

根據 ，解得 ，載人飛船與空間站組合體的軌道半徑小于同步衛星的軌道半徑，運行速度比地球同步衛星的速度大，因此(D)錯誤.

點評本題考查了萬有引力定律、勻速圓周運動，以及衛星變軌等相關知識，有助于培養學生的模型建構能力與邏輯推理能力.當衛星圍繞同一中心天體做勻速圓周運動時，隨著衛星與中心天體之間的距離增大，衛星的軌道半徑也會隨之增大，而衛星的線速度、角速度、向心加速度則會減??；當衛星從低軌道向高軌道變軌時需要加速.

4結語

綜上所述，以我國的新型科技為背景，探究其中所隱藏的物理知識內容，不僅極大地激發了學生的求知欲與探索欲，更為學生提供了豐富的感官體驗.同時，通過對本文中例題的深入剖析，能夠形象直觀地展現我國新型科技的強大之處，這有助于提高學生的創新思維能力和綜合實踐能力.