物理《考试大纲》要求：“重视对考生科学素养的考查，要关注科学技术和社会经济的发展，注重考查考生收集、处理信息和获取新知识的能力.”由科技日报社组织，中国科学院部分院士、多家中央新闻单位参与评选的“2007年国内十大科技新闻”揭晓. 十大科技创新与中学物理知识密切相关， 同学们在学习中应关注这些社会热点， 注意与所学知识进行横向联系.
一、自主研制第三代战机歼-10亮相
2007年1月5日，中国自行研制的具有完全自主知识产权的第三代战斗机歼-10战斗机正式亮相， 我国成为世界上第四个能同时自主研发先进战斗机、发动机和导弹的国家. 歼-10是一种10吨级空中优势多用途战机，机长14.57 m， 翼展8.78 m， 最大升限18000 m， 作战半径1100 km， 最大航程2500 km，载弹量7000 kg.
例1 歼-10战斗机的质量为2.0×104 kg ， 推力达120千牛顿， 最大速度2.0马赫（一马赫即一倍声速，为340 m/s）， 战斗机在飞行时， 空气阻力是战斗机重量的k倍， 已知k＝0.1， g取10 m/s2 . 求：
（1） 歼-10战斗机的最大功率.
（2） 若战斗机保持推力120千牛顿不变， 其加速度为多少?
（3） 若战斗机保持推力120千牛顿不变， 80秒末战斗机的瞬时功率多大？
解析 （1） 歼-10战斗机的最大功率P m=Fvm=1.2×105×680 W=8.16×107 W.
（2） 加速度a= = m/s2=5.0 m/s2.
（3） 80秒末战斗机的瞬时速度 v=at=5.0×80 m/s= 400 m/s，
此时战斗机的瞬时功率 P=Fv=1.2×105×400 W= 4.8×107 W.
点评 歼-10战斗机是与高中物理知识密切相关的热点问题. 这类问题的信息量较多，且带有一些无用信息，使问题显得很复杂. 同学们可通过合理有效的等效类比和联想扩展，建立合理明了的物理模型来求解.
二、“十一五”将建12项重大科技基础设施
2007年1月25日，国家发改委发布了自主创新基础能力建设“十一五”规划，提出要建设12项重大科技基础设施，组建30个左右国家科学中心和国家实验室，建设和完善300个左右国家重点实验室.
例2 为使铁路列车今后尽快采用磁悬浮列车， 西南交通大学“磁悬浮列车科学中心”研制了一种适合高海拔运行的超导磁悬浮列车，其原理如右图所示，在水平面上，两根平行导轨上有矩形金属框abcd，导轨间有竖直方向且等距离（跟ab边的长度相等）的匀强磁场B1和B2， 当匀强磁场B1和B2 同时以速度v沿导轨向右运动时，金属框也会沿直导轨运动. 设直导轨间距为L=0.5 m，B1=B2=1 T，磁场运动的速度为v=50 m/s，金属框的电阻R=4 Ω，试回答：
（1） 金属框始终受到f=5 N的阻力时，金属框最大速度是多少？
（2） 当金属框始终受到5 N阻力时，要使金属框维持最大速度，每秒钟需消耗多少能量？这些能量是谁提供的？
（3） 请你分析一下，要想提高列车的运行速度，应从哪些方面着手?
解析 （1） 如右图所示，设线框以速度vm向右运动，为了求感应电动势方便，我们设磁场B1、B2 不动，由于磁场以速度v向右运动，线框相当于以 （v-vm） 速度向左运动产生感应电动势，磁场B1、B2方向不同， ad、bc中的感应电动势在回路中方向相同， 总感应电动势E=2BL（v-vm），电流I= ， 安培力F 安=2BLI= . 当金属框始终受到5 N阻力时，F 安=f，得vm=v- ， 代入数据， 得 vm=30 m/s .
（2） 金属框中电流 I= = A=5 A. 金属框消耗的能量由两部分组成：一是克服阻力做功，二是转化为abcd金属框中的热能. 所以消耗功率P=I2R+fvm=250 W. 这些能量由磁场提供.
（3） 据vm=v- 知，要提高列车速度可从以下几个方面入手：增大磁场的平移速度v，减少列车的阻力f，采用超导材料减少线框的电阻R（显然R=0，列车速度vm=v）， 增大磁感应强度B，采用宽轨列车.
点评 与重大科技基础设施相关的物理知识很多， 可组成许多联系科技热点的综合问题. 解答这类“STS”问题， 要将所学知识广泛联系， 建立正确的物理模型， 选用合适的规律求解. 处理这类热点问题， 审题是解题的首要步骤，由于热点问题情景及设问角度一般都比较新颖，只有通过认真审题，才能透过现象抓住本质，从而使新的情景、新的问题与已有知识建立联系.
三、动车组飞驰大江南北，引领铁路第六次大提速
2007年4月18日零时起，我国铁路第六次大面积提速，正式使用新的列车运行图， 命名为“和谐号”的140对时速达200～250公里的国产化动车组驰骋大江南北.
例3 铁路大提速后，为了测量铁路列车的速度和加速度大小，可采用如下图甲的装置，它是由一块安装在列车车头底部的强磁体和埋设在轨道地面的一组线圈及电流测量记录仪组成（记录测量仪未画出）， 当列车经过线圈上方时，线圈中产生的电流被记录下来，就能求出列车在各位置的速度和加速度.
如图乙所示，假设磁体端部磁感应强度B＝0.004 T，且全部集中在端面范围内，与端面相垂直. 磁体的宽度与线圈宽度相同，且都很小，线圈匝数n=5，长L=0.2 m，电阻R＝0.4 Ω（包括引出线的电阻），测试记录下来的电流—位移图，如图丙.
（1） 试计算在离O（原点）30 m、130 m处列车的速度v1和v2的大小；
（2） 假设列车做的是匀加速直线运动，求列车加速度的大小.
解析 （1） 从图丙上读得I1＝0.12 A， I2＝0.15 A.
根据感应电流公式I= ，可算出v1= =12 m/s，v2= =15 m/s.
（2） 由列车在离O点30 m、130 m处的速度分别为v1=12 m/s、v2=15 m/s，s＝100 m，据速度-位移公式， 得加速度a= = m/s2=0.405 m/s2.
点评 本题以铁路大提速为背景命题， 紧扣科技热点，要求同学们在理解的基础上，对信息进行整合， 建立恰当的物理模型，把文字信息转化为数学模型，建立待求量和已知量之间的关系式. 本题是一道图象分析题，考查同学们用图象法处理数据的能力. 利用图象分析物理问题时，应弄清图线的物理意义，理解描述的物理过程.
四、探明冀东南堡10亿吨大油田
2007年5月7日，中国石油天然气集团公司宣布，在渤海湾滩海地区发现储量规模达10亿吨的大油田——冀东南堡油田，其储量相当于近几年全国年度新增探明石油储量的一半左右，这是继上世纪60年代初大庆油田发现以来我国油气勘探领域的最大发现.
例4 “重力探矿”是利用不同地区的重力差异， 来确定不同地区的地质密度差异， 地下储有石油的地区， 地质密度较小， 该地区的重力加速度偏小. 测定重力加速度是探明某地区是否储有石油的重要方法之一. 利用单摆可以测定重力加速度，用刻度尺测得某单摆悬点到小球的距离为96.60 cm，用卡尺量得小球直径是5.260 cm，测量周期有三次，每次是在摆球通过最低点时按下秒表开始计时，同时将此次通过最低点作为第1次，接着一直数到计时终止. 结果如下表：
问：当地重力加速度的值是多少？试根据测量值， 判断该地区是否可能储有石油？ （取三位有效数字）
解析 单摆各次测得的周期分别为：
T1= =2.013 s，
T2= =1.995 s，
T3= =2.017 s，
∴ 周期T= =2.01 s.
此单摆的摆长l＝l′+ =0.9923 m.
据单摆周期公式T=2π ，代入数据，得重力加速度g= =9.69 m/s2.
由于该地区重力加速度的测量值小于正常值（9.80 m/s2）， 可判断该地区可能储有石油.
点评 本题以石油勘探为背景， 联系中学物理知识命题， 重视对同学们的科学素养的考查. 解题时要明确单摆周期公式中各项的物理意义， 应特别注意l是摆长，它等于摆线长加上球的半径，或者说从悬点到球心距离， 为减少实验误差应多测几次求平均值.
五、巨型似鸟恐龙化石现身内蒙古
2007年6月13日，中科院宣布在内蒙古二连盆地发现了巨型似鸟恐龙化石， 将丰富人们对恐龙向鸟类演化过程的理解.
例5 中国科学院古脊椎动物与古人类研究所的专家通过对内蒙古巨型似鸟恐龙化石进行14C分析， 测出恐龙遗骸中12C与14C的存量比，再跟空气中的相比较，估算出了巨型似鸟恐龙的年代. 自然界中的碳主要是12C，也有少量14C. 14C是高层大气层中的碳原子核在太阳射来的高能粒子流的作用下产生的，14C具有放射性，其半衰期T＝5686年. 14C原子核不断产生，又不断衰变，达到动态平衡，它在大气中的含量是稳定的，活着的生物体内14C与12C存量之比与空气中的相同. 恐龙死后不再吸收碳，它体内的14C将以T＝5686年为半衰期减少，并且不再得到补充. 若测得内蒙古恐龙遗骸中14C跟12C的存量比为空气中的 ，试估算该恐龙生存的年代.
解析 设该恐龙在古代活着时，单位体积内含14C为n0个，含12C为m个， 则古代时14C与12C存量比为 . 现测得该遗骸单位体积内含14C为n个，而12C因不会衰变，仍为m个，则14C与12C存量比为 . 由题意知古代活着的恐龙和目前空气中14C与12C存量比基本不变，则 = × ， 得n= n0， 代入半衰期公式 n=n0（ ）t/T， 即 =（ ） t/5686， 由以上两式解得t= 年.
考古学家用精密仪器测出了k值，通过计算可确定该恐龙生活的历史年代距今已有1.5亿年左右.
点评 本题以恐龙化石为背景设置问题，要求同学们运用半衰期公式计算古生物化石的“年龄”， 考查同学们灵活运用所学知识去分析和解决实际问题的能力. 本题联系考古实际，情景新颖，解题关键是建立正确的物理模型.
六、“嫦娥一号”发回月球照片
2007年10月24日18时05分，我国第一颗绕月探测卫星——“嫦娥一号”发射成功并进入预定地球轨道， 11月26日，国家航天局公布了“嫦娥一号”拍摄的第一张月球照片.
例6 “嫦娥一号”卫星从西昌卫星发射中心发射，经过8次变轨后，进入工作轨道，11月18日卫星转为对月定向姿态，11月20日开始传回探测数据，经过处理制作完成了第一幅月面图片，并同时完成了三维影像的制作.“嫦娥一号”卫星逼近月球的过程如右图所示， 卫星先沿着半径为r的圆形轨道绕月球运动，当开动制动机后，卫星速度降低并转移到与月球相切的椭圆轨道. 问：在之后卫星经过多长时间到达月球？（已知月球半径为R ，其表面重力加速度为g）.
解析 设“嫦娥一号”卫星、月球的质量分别为m、M，卫星在沿半径为r的圆轨道上运行周期为T1，则 =m（ )2r. 又 =mg，得T1= .
设卫星沿半长轴a= 的椭圆轨道运行的周期为T2， 根据开普勒第三定律 = = ，得 T2=T1 = ， 故卫星从椭圆轨道到月球所需时间t= T2= .
点评 本题以“嫦娥一号”为背景命题， 联系高新科技热点， 考查同学们运用已学知识解决陌生问题的探究能力.这类问题具有“高起点、低落点”的特点，往往是一些新情景探究题，需要根据题供的信息从中抽象出物理模型，再进行计算或讨论.
七、我国首架自主知识产权支线客机下线
由中国航空工业第一集团公司自行研制生产的我国第一架拥有自主知识产权的喷气支线客机——ARJ21-700完成总装，于2007年12月21日下线.
例7 ARJ21-700飞机在安全性和舒适性等方面，均达到了国外同类飞机的先进水平，可以满足我国西部地区复杂地形和高原环境的使用要求. 在ARJ21-700飞机中有一种“ABS系统”，它能防止飞机制动时动力涡轮抱死， 导致飞机失控， 为此需要一种测定飞机涡轮是否还在转动的装置， 这种检测装置称为电磁脉冲传感器（如图1），图中B是一根永久磁铁，外面绕有线圈，它的左端靠近一个铁质齿轮，齿轮与转动的车轮是同步的. 图2是车轮转动时输出电流随时间变化的图象.
（1） 简要说明为什么有电流输出?
（2） 若涡轮转速减慢了，图象会变成怎样? （画在图2上）
解析 （1） 当齿轮上的齿靠近线圈时，由于磁化使永磁体磁场增强， 在线圈中产生感应电动势， 线圈中有感应电流； 齿离开线圈时， 永磁体磁场减弱， 在线圈中会产生反方向的感应电动势， 线圈中有反方向的感应电流.
（2） 涡轮转速减慢，电流变化频率变小，周期变大，据法拉第电磁感应定律E= ， 感应电动势最大值变小， 电流最大值也变小，如右图中虚线所示.
点评 本题以ARJ21-700飞机上的“ABS系统”为背景命题，紧扣科技前沿，要求同学们在理解的基础上，对信息进行整合，获取构成物理问题的要素，建立恰当的物理模型，通过论证求解.
（编辑 孙世奇）